Navegado de evaluación bilateral de las vías corticoespinales de los músculos del tobillo mediante estimulación magnética transcraneal

Este protocolo es de vital importancia porque estandariza un enfoque con una tarea muy difícil de detectar potenciales evocados por motor en los músculos distales de las extremidades inferiores. La principal ventaja de esta técnica es que consolida la literatura asociada con la estimulación de las extremidades inferiores, que a menudo se centra sólo en el tibialis anterior y utiliza una variedad de técnicas. Hemos estudiado esta técnica en individuos neurológicamente sanos, así como aquellos con accidente cerebrovascular.

Sin embargo, la importancia de la técnica está en estandarizar evaluaciones de extremidades inferiores. La técnica permite la oportunidad de identificar las lagunas en nuestra comprensión del control motor durante la marcha y revisita la investigación que no permitió el control de factores que interfieren. Demostrar el procedimiento estarán John Kindred, PhD, un erudito postdoctoral, y Brian Cence, coordinador de investigación, ambos de nuestro laboratorio de investigación.

Comience cargando los archivos de RESONANCIA magnética del sujeto en un sistema de neuronavigation. A continuación, co-registre manualmente la resonancia magnética a las conmisuras anteriores y posteriores, para que se pueda utilizar el Atlas del Instituto Neurológico de Montreal. A continuación, reconstruya la piel y el modelo curvilínea completo del cerebro ajustando la caja delimitadora alrededor del cráneo y los tejidos cerebrales.

Identifique cuatro puntos de referencia anatómicos utilizando el modelo de piel, incluyendo la punta de la nariz, el nasion y la muesca supratragica de la oreja derecha e izquierda. Ahora, coloque una rejilla rectangular sobre el área del motor de la pierna en cada hemisferio. Coloque la fila centrada de la rejilla en el centro y sobre el giro del área cortical del motor de la pierna.

A continuación, coloque la columna medial de la cuadrícula paralela y adyacente a la pared medial del hemisferio ipsilateral. Esta cuadrícula se utilizará para encontrar el punto caliente. Para el mapeo de motores, utilice rejillas más grandes, ya sea agregando más puntos o aumentando la distancia entre los puntos según sea necesario.

Realice colocaciones de electrodos mientras el sujeto está en posición de pie. Primero, prepara las áreas donde cada electrodo se colocará primero afeitando y luego exfoliando ligeramente las células muertas de la piel y los aceites usando hisopos de alcohol. A continuación, pida al sujeto que levante los dedos de los pies hacia arriba y luego coloque el electrodo en el tercio superior de la línea entre la cabeza del peroné y el maléolo medial.

Haga esto bilateralmente para la colocación en el tibialis anterior. Ahora, conecte los electrodos bilateralmente en el soleo lateral. Pida al sujeto que levante el talón y luego coloque el electrodo en el tercio inferior de la línea entre el cóndylo femoral lateral y el maleéolo lateral debajo del vientre muscular gastrocnemius.

Además, conecte el electrodo pasivo de referencia a tierra ya sea en la rótula o en el maleolus lateral bilateral o unilateral, dependiendo de la unidad de adquisición de EMG en uso. Pruebe la colocación del electrodo preguntando al sujeto a dorsiflex o plantarflex el tobillo en una postura vertical mientras muestra la señal EMG cruda de todos los músculos probados en una pantalla de computadora. Si un electrodo está fuera de lugar, retírelo y reemplácelo hasta que se vean ráfagas de EMG detectables claras con un ruido de fondo mínimo.

Luego, con el sujeto sentado con sus músculos en reposo, pruebe la calidad de la señal descargando algunos pulsos TMS mientras la bobina se mantiene alejada del sujeto. El paso más crucial en esta técnica es verificar que la señal EMG está tan libre de ruido como sea posible. Si no lo hace adecuadamente, el análisis de datos es increíblemente difícil.

A continuación, compruebe que la señal de línea base para cada canal EMG está cerca de cero. Si hay ruido en un canal, retire el electrodo correspondiente y repita los procedimientos de preparación de la piel. Si el ruido sigue presente, ajuste la posición del electrodo de referencia y sustituya el gel de electrolito.

Una vez que se verifique una buena señal, envuelva todos los electrodos usando cinta de pre-envoltura de espuma ligera para mantenerlos en su lugar y reducir el artefacto de movimiento de la EMG. Ahora, sienta el sujeto en una silla y, para asegurar una colocación consistente de los pies entre los sujetos, asegure ambos pies en botas para caminar que permitan que el rango de movimiento del tobillo se ajuste a una posición específica y proporcione resistencia durante la acción voluntaria tónica. Además, ajusta los ángulos de la cadera y la rodilla para evitar molestias en el sujeto e instruye al sujeto a permanecer quieto durante todo el experimento.

Comience las pruebas de activación voluntaria tónica determinando primero la contracción isométrica voluntaria máxima de cada músculo bilateralmente. Para cada movimiento, instruya al sujeto a contraer al máximo el músculo examinado contralateral cuatro veces. A continuación, verifique la posición de la cámara de captura de movimiento colocando el rastreador de sujeto, el puntero y el rastreador de bobinas en su espacio de volumen de captura.

A continuación, realice el registro de la imagen del sujeto colocando la punta del puntero en los cuatro puntos de referencia anatómicos. Ahora, determinar el punto caliente de ambos músculos bilateralmente. En primer lugar, encontrar la intensidad de suprathreshold mediante la aplicación de un solo estímulo sobre el punto centrado junto a la fisura interhemisférica.

A continuación, comenzar a baja intensidad y aumentar gradualmente la intensidad TMS en incrementos del cinco por ciento hasta alcanzar una intensidad que provoca un potencial evocado por motor con una amplitud pico a pico superior a 50 microvoltas en todos los músculos examinados contralaterales o tres estímulos consecutivos y repetir para cada músculo. Aplique un pulso TMS en cada punto de la cuadrícula. A continuación, transfiera los valores de amplitud de cada punto para todos los músculos contralaterales de una hoja de cálculo y clasife la amplitud de alta a baja.

Identifique el punto caliente de los músculos tibialis anteriores y soleus contralaterales como una ubicación en la cuadrícula con la mayor amplitud y la latencia más corta. Seleccione el punto de cuadrícula en el sistema de neuronavigación que corresponde a uno de los puntos calientes del músculo. A continuación, establezca la intensidad inicial y el tamaño del paso en una salida de estimulación máxima del 45 y del seis por ciento.

A continuación, utilice un método de caza de umbral adaptativo para la determinación del umbral del motor en reposo. Haga esto dos veces para cada músculo y utilice el promedio para la evaluación de la respuesta corticomotora de secuencia solar. Ahora, para evaluar la respuesta corticomotora bilateral durante el descanso, seleccione el punto de rejilla en el sistema de neuronavigación que corresponde al punto caliente del músculo examinado.

Antes de cada estímulo, instruya al sujeto a permanecer quieto y relajar los músculos examinados bilateralmente y monitorear la actividad de todos los músculos usando una retroalimentación visual en tiempo real. Aplique diez pulsos TMS individuales al 120% del umbral motor en reposo del músculo examinado. Si cualquier músculo está activo antes o después de TMS, deseche ese ensayo y aplique un solo pulso adicional.

Repita esto hasta que se hayan recogido 10 formas de onda por cada músculo examinado contralateral en reposo. A continuación, evalúe la respuesta corticomotora durante la activación voluntaria tónica bilateralmente. Seleccione los mismos puntos de rejilla en el sistema de neuronavigación que se utilizaron durante las condiciones de reposo.

Pida a los sujetos que contraigan el músculo examinado con aproximadamente un valor máximo de actividad muscular del 15% y apliquen 10 pulsos únicos de TMS al 120% del umbral motor en reposo. Pídales que mantengan la línea móvil suave mostrada del músculo examinado dentro de los dos cursores horizontales y que sostengan esa contracción a ese nivel durante unos segundos. Cuando tibialis anterior es el músculo examinado, pida a los sujetos que tiren ligeramente hacia arriba contra las correas de la bota para que la pierna contralateral al hemisferio estimulado.

Cuando el soleus es el músculo examinado, pida a los sujetos que empujen ligeramente hacia abajo contra la bota en la pierna contralateral. Monitorear la actividad muscular de los músculos activos y en reposo utilizando la retroalimentación visual en tiempo real. Si la actividad del músculo examinado está por debajo o por encima del rango predeterminado, o si se activa cualquier otro músculo, deseche el estímulo y aplique un pulso único adicional.

Recoger 10 ensayos mientras que el músculo examinado se activa en el rango predeterminado. Esta figura muestra puntos calientes bilaterales de tibialis anteriores y soleus. Aquí, las gráficas de barras representan el umbral motor de reposo medio de dos evaluaciones para cada músculo, mientras que los valores por debajo denotan el número de estímulos aplicados.

La línea discontinua indica la intensidad utilizada para la caza del punto caliente. Esta figura muestra las respuestas bilaterales de tibialis anterior y soleus cuando su punto caliente fue estimulado durante el descanso. Se muestra la forma de onda media EMG bilateral de cada músculo.

Si un potencial evocado por motor estaba presente, se presentan los valores de la amplitud y latencia de pico a pico. Aquí, vemos respuestas bilaterales cuando los puntos calientes fueron estimulados durante la acción voluntaria tónica. El EMG de los músculos bilaterales se recogió mientras que el músculo contralateral examinado se activó en aproximadamente 15% de contracción isométrica voluntaria máxima.

Se pueden realizar análisis adicionales para ayudar a responder preguntas sobre el tracto espinal cortical después del accidente cerebrovascular, ya que los datos en el protocolo se recopilan en grupos musculares agonistas y antagonistas bilateralmente. La investigación continúa utilizando esta técnica para determinar las contribuciones individuales de múltiples factores a las respuestas corticomotoras con el fin de aumentar nuestra comprensión general del control motor de caminar. Cabe señalar que hay factores de riesgo debido al alto campo magnético que deben tenerse en cuenta por los sujetos de cribado antes de este procedimiento.