Évaluation des voies corticospinales à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne

Abstract

Source : Charalambos, C. C., et al. Évaluation bilatérale des voies corticospinales des muscles de la cheville à l’aide d’une stimulation magnétique transcrânienne naviguée. J. Vis. Exp. (2019)

Cette vidéo montre la méthode d’évaluation des voies corticospinales des muscles de la jambe à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Les réponses musculaires au repos et actives sont enregistrées à partir d’un hémisphère cérébral afin d’évaluer la fonction corticomotrice controlatérale des muscles des jambes.

Protocol

Toutes les procédures impliquant des participants humains ont été effectuées conformément aux directives institutionnelles, nationales et internationales en matière de bien-être humain et ont été examinées par le comité d’examen institutionnel local.

1. Test d’activation volontaire tonique (TVA)

1. Déterminez bilatéralement la contraction isométrique volontaire maximale (MVIC) de chaque muscle. Pour chaque mouvement (c’est-à-dire la dorsiflexion et la flexion plantaire), demandez aux sujets de contracter au maximum le muscle controlatéral examiné (par exemple, le tibial droit antérieur, TA) 4 fois (~5 s de contractions séparées par 60 s de repos) pendant que le sujet est assis dans la posture décrite ci-dessus.
2. Calculez la valeur maximale de l’activité musculaire au cours de chaque MVIC (c’est-à-dire la moyenne dans une fenêtre de 100 ms centrée autour de l’électromyographie rectifiée et lissée maximale, EMG) des trois derniers essais, la moyenne des trois valeurs et 15 ± 5 % de la MVIC moyenne de chaque muscle.
   ATTENTION : Un pourcentage MVIC plus élevé peut être utilisé, Mais cela peut ne pas être réalisable dans des cohortes cliniques (par exemple, les personnes ayant subi un AVC).

2. Inscription dans le système de neuronavigation

1. Placez le tracker du sujet, soit un bandeau, soit des lunettes, avec des marqueurs réfléchissants sur la tête du sujet du côté opposé de l’hémisphère stimulé, afin que le tracker n’obstrue pas le positionnement de la bobine pendant la stimulation de chaque point de la grille.
   ATTENTION: Dans le cas où un bandeau est utilisé, assurez-vous qu’il est bien ajusté sur la tête du sujet, mais pas trop serré, car il peut causer un mal de tête après une période de temps prolongée.
2. Vérifiez la bonne position de la caméra de capture de mouvement en plaçant le suivi du sujet, le pointeur et le suivi de la bobine dans son volume de capture. Effectuez le recalage sujet-image en plaçant la pointe du pointeur sur les 4 repères anatomiques (voir Figure 1A).
3. Une fois que tous les repères anatomiques ont été échantillonnés, vérifiez si l’enregistrement a eu lieu avec précision en plaçant la pointe du pointeur à plusieurs endroits sur le crâne du sujet (c’est-à-dire à l’étape de validation). Si la distance entre l’extrémité du pointeur et la peau reconstruite est inférieure à 3 mm, procéder à l’expérience de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ; Sinon, répétez l’alignement sujet-image jusqu’à ce que les valeurs d’erreur souhaitées soient obtenues. Pendant l’expérience, répétez l’enregistrement si le traqueur du sujet est déplacé accidentellement.

3. Stimulation magnétique transcrânienne

1. Utilisez les mêmes paramètres méthodologiques pendant le repos et l’activation volontaire tonique (ATA).
   1. Appliquez des stimuli à impulsion unique sur le site optimal (c’est-à-dire le point chaud ; voir le paragraphe suivant pour plus de détails) du muscle examiné. Appliquez chaque stimulus au hasard toutes les 5 à 10 s pour éviter l’anticipation du stimulus et minimiser les effets de transfert de l’impulsion précédente sur la suivante.
   2. Si les deux unités TMS sont utilisées simultanément, réglez-les sur le mode standard ou simultané. Le mode standard applique une impulsion plus faible qu’une seule unité, tandis que le mode simultané applique une impulsion plus forte qu’une seule unité. L’utilisation de l’un ou l’autre pourrait être basée sur les besoins du protocole et le nombre total de stimuli.
   3. Utilisez une bobine à double cône pour induire un courant intracrânien postéro-antérieur. Si nécessaire, utilisez le système de neuronavigation pour contrôler manuellement la bobine et corriger sa position par rapport au point stimulé souhaité avant chaque stimulus.
   4. À travers les séances et les sujets, randomisez l’ordre du muscle et de l’hémisphère examinés. Administrez toujours la condition TVA après la condition de repos pour éviter toute interférence avec les essais au repos (p. ex., fatigue des voies descendantes due aux essais TVA).
2. Déterminez bilatéralement le point chaud des deux muscles.
   1. Trouvez l’intensité supraseuil, qui sera utilisée lors de la chasse aux points chauds, en appliquant un seul stimulus sur le point centré à côté de la fissure interhémisphérique (voir les carrés bleu et rouge sur la figure 1B). Utilisez cet endroit car il est situé à l’endroit de la zone motrice de la jambe.
   2. Commencez à faible intensité (par exemple, 30 % de puissance maximale du stimulateur ; MSO) et augmenter progressivement l’intensité de la TMS par incréments de 5 %, jusqu’à atteindre l’intensité qui suscite un potentiel évoqué moteur (MEP) avec une amplitude crête à crête supérieure à 50 μV dans tous les muscles examinés controlatéralement pour 3 stimuli consécutifs.
   3. Déterminez immédiatement après chaque stimulus si une MEP a été provoquée en fonction des formes d’onde brutes et des amplitudes de crête à crête (fenêtre de recherche : 20 à 60 ms après le début de la TMS) de tous les muscles examinés.
   4. Appliquez une impulsion TMS à chaque endroit de la grille (total 36 stimuli). Une fois le protocole de point chaud terminé, transférez les valeurs d’amplitude et de latence de chaque point pour tous les muscles controlatéraux dans une feuille de calcul et triez l’amplitude de élevée à faible et la latence de faible à élevée. Identifiez le point chaud de l’AT controlatéral et du soléaire (SOL) comme étant l’emplacement de la grille avec l’amplitude la plus grande et la latence la plus courte.
      ATTENTION : Si l’amplitude la plus grande et la latence la plus courte ne se trouvent pas au même endroit, définissez le point chaud à l’aide de l’amplitude la plus grande.
3. Déterminez bilatéralement le seuil moteur au repos (RMT) de chaque muscle.
   1. Sélectionnez le point de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné.
   2. Utilisez une méthode adaptative de chasse au seuil pour la détermination RMT des muscles examinés. Réglez l’intensité initiale et la taille du pas à 45 et 6 % MSO, respectivement. Exécutez la chasse RMT deux fois pour chaque muscle et utilisez la moyenne pour l’évaluation ultérieure de la réponse corticomotrice (CMR).
4. Évaluez bilatéralement TA et SOL CMR pendant le repos.
   1. Sélectionnez le point de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné. Appliquez 10 impulsions TMS simples à 1,2 RMT du muscle examiné.
   2. Avant chaque stimulus, demandez au sujet de rester immobile et de détendre les muscles examinés de manière bilatérale et de surveiller l’activité de tous les muscles à l’aide d’un retour visuel en temps réel affiché sur un écran d’ordinateur. Si un muscle est actif avant ou après la SMT, jetez cet essai et appliquez une impulsion unique supplémentaire. Répétez l’opération jusqu’à ce que 10 formes d’onde pour chaque muscle controlatéral examiné au repos aient été recueillies.
5. Évaluer bilatéralement l’AT et le SOL CMR pendant l’ATV.
   1. Sélectionnez le point de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné.
   2. Demandez aux sujets de contracter le muscle examiné à 15 ± 5 % MVIC et d’appliquer 10 impulsions TMS simples à 1,2 RMT. Demandez aux sujets de maintenir la ligne mobile lissée (amplitude quadratique moyenne de 0,165 s) du muscle examiné, soit TA ou SOL, à l’intérieur des deux curseurs horizontaux (plage MVIC : 15 ± 5 %) et de maintenir cette contraction à ce niveau pendant quelques secondes.
   3. Lorsque l’AT est le muscle examiné, demandez aux sujets de tirer légèrement vers le haut contre les bootstraps de leur jambe controlatérale (c’est-à-dire la jambe avec le muscle examiné controlatéral à l’hémisphère stimulé). Lorsque SOL est le muscle examiné, demandez aux sujets d’appuyer légèrement contre la botte sur la jambe controlatérale.
   4. Surveillez l’activité musculaire du muscle actif examiné et des muscles au repos restants à l’aide d’un affichage visuel en temps réel sur un écran d’ordinateur. Jetez ce stimulus et appliquez à nouveau une impulsion unique supplémentaire si l’activité du muscle examiné est inférieure ou supérieure à la plage prédéterminée, ou si tout autre muscle est activé. Collectez 10 essais pendant que le muscle examiné est activé à la plage prédéterminée.

Results

Figure 1 : Peau reconstruite et modèles de cerveau curviligne. (A) Un modèle de peau avec quatre repères anatomiques (pointe du nez, nasion et encoche supratragique de l’oreille droite et de l’oreille gauche) est utilisé pour calcul...

Materials