Article de méthode

Évaluation bilatérale des voies Corticospinaux les muscles de la cheville à l’aide de navigué la Stimulation magnétique transcrânienne

DOI :

10.3791/58944

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19 février 2019

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1Department of Neurology, New York University School of Medicine, 2Department of Health Sciences and Research, Medical University of South Carolina, 3Department of Physical Therapy, University of Nevada Las Vegas, 4Department of Health Professions, Medical University of South Carolina, 5Ralph H. Johnson VA Medical Center, 6Department of Psychiatry, Medical University of South Carolina, 7Division of Physical Therapy, Medical University of South Carolina

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le présent protocole décrit l’évaluation simultanée et bilatérale de la réponse de corticomotor du jambier antérieur et soléaire lors de l’activation volontaire reste et tonique, à l’aide d’une stimulation magnétique transcrânienne d’impulsionnel et neuronavigation système.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Muscles de la jambe distale recevoir des entrées neurale d’aires corticales motrices via le tractus corticospinaux, qui fait partie de la voie descendante moteur principale chez les humains et peuvent être évaluées à l’aide de stimulation magnétique transcrânienne (SMT). Compte tenu du rôle des muscles des jambes distale en position verticale tâches posturales et dynamiques, comme la marche, un intérêt croissant de la recherche pour l’évaluation et la modulation du faisceau pyramidal tracts relatifs à la fonction de ces muscles est apparu dans la dernière décennie. Toutefois, les paramètres méthodologiques utilisés dans les travaux antérieurs ont varié dans toutes les études rendant l’interprétation des résultats des études transversales et longitudinales moins robustes. Par conséquent, utilisation d’un protocole standardisé de TMS spécifique à l’évaluation des mesures de corticomotor des muscles de la jambe (CMR) permettra une comparaison directe des résultats à travers des études et des cohortes. L’objectif de cet article est de présenter un protocole qui permet d’évaluer en même temps la CMR bilatérale des deux muscles antagonistes principaux de la cheville, le jambier antérieur et le soléaire, utilisant une seule impulsion TMS avec un système de neuronavigation. Le présent protocole s’applique, tandis que le muscle examiné est complètement détendu ou isométriquement contracté à un pourcentage défini de contraction volontaire isométrique maximale. À l’aide MRI structurelle de chaque sujet avec le système de neuronavigation garantit exactes et précises de positionnement de la bobine sur les représentations corticales de la jambe au cours de l’évaluation. Compte tenu de l’incompatibilité CMR dérivée des mesures, ce protocole décrit également un calcul normalisée de ces mesures en utilisant des algorithmes automatiques. Bien que ce protocole n’est pas exécutée au cours de la verticale posturales ou dynamiques des tâches, il peut être utilisé pour évaluer sur le plan bilatéral n’importe quelle paire de muscles de la jambe, antagonistes ou synergiques, chez les sujets neurologiquement intactes et ayant une déficience.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tibialis anterior (TA) et le soléaire (SOL) sont des muscles antagonistes cheville situés dans le compartiment antérieur et postérieur de la jambe inférieure, respectivement. Les deux muscles sont uniarticular, tandis que la fonction principale de TA et le SOL est de dorsiflexion et plantarflex l’articulation talocrural, respectivement1. En outre, TA est plus fonctionnel pour les excursions de muscle long et moins important pour la production de force, alors que le SOL est un muscle anti-gravité conçu pour générer une force élevée avec petite excursion du muscle2. Les deux muscles sont particulièrement importants au cours de la verticale de tâches posturales et dynamiques (par exemple, à pied)3,4. Au sujet de contrôle neural, les piscines de motoneurones des deux muscles reçoivent commande neuromotrice du cerveau par l’intermédiaire du moteur descendant de5,les voies6, en plus des degrés de la promenade sensorielle.

Le moteur principal décroissant de voie est le tractus corticospinal, qui provient des primaires, prémoteur et complémentaires des aires motrices et se termine dans les motoneurones spinaux piscines7,8. Chez l’homme, l’état fonctionnel de cette parcelle (réponse de corticomotor - CMR) peut être facilement évaluée à l’aide de stimulation magnétique transcrânienne (SMT), un cerveau non invasif stimulation outil9,10. Depuis l’introduction du TMS et compte tenu de leur importance fonctionnelle au cours de la tâche posturale debout et la marche, le CMR de TA et de SOL ont été évalués dans différentes cohortes et tâches11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28,29,30,31,32 .

Contrairement à l’évaluation de la CMR dans les muscles de haut-extrémité33, aucun protocole TMS universelle n’a été établi pour l’évaluation de la CMR dans les muscles de bas-extrémité. En raison de l’absence d’un protocole établi et la grande variabilité méthodologique dans les études antérieures (p. ex., le type de bobine, utilisation de neuronavigation, niveau d’activation de tonique, test de côté et de muscle, l’utilisation et les mesures de calcul des CMR, etc.. ), l’interprétation des résultats à travers des études et cohortes peuvent être encombrant, compliqué et inexactes. Les mesures sont fonctionnellement pertinents dans diverses tâches motrices, un protocole établi de TMS spécifique pour abaisser l’évaluation CMR extrémité permettra moteurs neuroscientifiques et scientifiques de réhabilitation évaluer systématiquement la CMR dans ces muscles à travers sessions et diverses cohortes.

Par conséquent, l’objectif du présent protocole est de décrire l’évaluation bilatérale des TA et SOL CMR à l’aide de système TMS et neuronavigation impulsionnel. Contrairement aux travaux précédents, ce protocole vise à maximiser la rigueur des procédures expérimentales, d’acquisition de données et l’analyse des données en employant des facteurs méthodologiques qui optimisent la validité et la durée de l’expérience et de normaliser la CMR évaluation de ces deux muscles de membre inférieurs. Étant donné que la CMR d’un muscle dépend de si le muscle est entièrement détendu ou est partiellement activé, ce protocole décrit comment le TA et le SOL CMR peuvent être évalués lors de l’activation volontaire reste et tonique (TVA). Les sections suivantes décriront soigneusement le présent protocole. Enfin, des données représentatives seront présentées et discutées. Le protocole décrit ici est dérivé de celle de Charalambous Al 201832.

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Protocole

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Toutes les procédures expérimentales présentées dans le présent protocole ont été approuvés par le Conseil d’examen institutionnel local et sont conformes à la déclaration d’Helsinki.

1. consentement des processus et des Questionnaires de sécurité

  1. Avant toute expérience, expliquer à chaque sujet, les buts de l’étude, les principales procédures expérimentales et des facteurs de risque potentiels associés participant à l’étude. Après avoir répondu à des questions ou des préoccupations des sujets susceptibles d’avoir, demander de reconnaître le processus de consentement et signer le formulaire de consentement éclairé des sujets.
  2. Administrer le MRI34 et TMS35 sécurité-dépistage questionnaires afin d’assurer la sécurité et qualification pour MRI et TMS stable des sujets. Exclure tous les sujets qui ne respectent pas tous les critères de sécurité de nos évaluations IRM et de TMS.

2. l’IRM et préparation du système de Neuronavigation

  1. Administrer l’évaluation MRI avant TMS évaluation32. Avoir des sujets se trouvent dans une position en décubitus dorsal avec un coussin placé sous les genoux pour s’assurer une position confortable. Instruire les sujets à garder toujours dans le scanner.
    1. Fournir des protections auditives aux sujets pour atténuer le bruit du scanner. Préférentiellement utiliser des bouchons d’oreille sur les oreilles grâce à l’utilisation de la protéine notch bilatéral supratragic d’enregistrement de l’image-objet dans le système de neuronavigation (voir 5.2).
    2. Obtenir des images haute résolution de cerveau anatomiques T-1 pondérée (exigences minimales : tranche 1 mm d’épaisseur et cerveau complet et couverture cérébelleuse), soit sous forme de fichiers NFTI ou DICOM. Veiller à ce que le nez est entièrement inclus dans les images en raison de l’utilisation du bout du sujet du nez pour l’enregistrement de l’image-objet dans le système de neuronavigation (voir 5.2).
  2. Télécharger des fichiers de MRI dans un système de neuronavigation. A enregistrer manuellement IRM de chaque sujet pour les commissures antérieures et postérieures, donc MRI du sujet peut être mappé à l’aide de l’atlas de l’Institut neurologique de Montréal.
    1. Reconstruire la peau et le cerveau complet curvilignes modèle en ajustant le cadre englobant autour du tissu du crâne et du cerveau, respectivement. Identifier les quatre repères anatomiques (bout du nez, nasion - pont du nez et supratragic encoche de l’oreille droite et gauche) en utilisant la peau modèle (voir Figure 1 a).
    2. Placer une grille rectangulaire sur la zone du cortex moteur jambe à chaque hémisphère en utilisant le cerveau reconstruit curviligne (voir Figure 1 b). Positionner la ligne centrée de la grille au centre et sur le gyrus du secteur cortical moteur jambe où les tractus corticospinaux qui innervent les jambes moteur piscines sont créés le36. Positionner la colonne médiale de la grille parallèle et adjacente à la paroi médiale de l’hémisphère ipsilatéral.
    3. Utiliser une approche axée sur le cortex dans lequel l’erreur en orientation a un effet négligeable sur le site de stimulation37 au lieu d’utiliser une approche axée sur le cuir chevelu cible dans laquelle toute erreur dans l’orientation peut altérer le site de stimulation. Utilisez cette grille pour trouver la zone réactive. Pour la cartographie moteur, utiliser des grilles plus grandes, soit en ajoutant plus de taches et/ou en augmentant la distance entre les points (par exemple, 10 mm).

3. sous réserve de préparation et Placement

  1. Mesurer les réponses électrophysiologiques par simple impulsion TMS en utilisant un total de 4 électrodes de EMG de surface. Pour la préparation et le placement des électrodes, utiliser les lignes directrices publiées38,39 et placement complet alors que le sujet est en position debout.
    1. Préparez la zone sur laquelle chacune des électrodes seraient placés en rasant et en exfoliant légèrement toute les cellules mortes de la peau et les huiles à l’aide de tampons d’alcool.
      Attention : Pour les sujets sur des anticoagulants (par exemple, les gens post-accident vasculaire cérébral), soyez prudent lors de la préparation de la peau en raison du risque potentiel d’hémorragie.
    2. Fixer les électrodes bilatéralement sur TA. Alors qu’en position debout, demander des sujets de lever leurs orteils vers le haut et ensuite placer l’électrode dans le tiers supérieur de la ligne entre la tête du péroné et de la malléole interne (c'est-à-dire, ventre de muscle immédiatement latérale de la crête tibiale).
    3. Fixer les électrodes sur le plan bilatéral sur le SOL. Alors qu’en position debout, poser le sujet à effectuer talon relance et puis placer l’électrode dans le tiers inférieur de la ligne entre le condyle fémoral et la malléole externe.
    4. Fixer l’électrode passive de référence du sol sur la rotule ou de la malléole externe. Selon l’unité d’acquisition EMG, placer l’électrode de masse unilatéralement ou bilatéralement.
  2. Test de placement des électrodes et la qualité du signal.
    1. Test placement des électrodes (p. ex., pour claire visuellement détectable EMG rafales) en demandant le sujet dorsiflexion ou plantarflex la cheville dans une position debout tout en affichant le signal EMG brut de tous les muscles testée sur un écran d’ordinateur. Dans le cas d’une électrode mal placée, enlever et le remplacer jusqu'à ce qu’il soit claire visuellement détectable EMG salves avec bruit de fond minimal. Un signal / bruit adéquat est essentiel pour détecter une réponse motrice (> 50 µV).
    2. Tester la qualité du signal (par exemple, pour le bruit de la ligne de base) en déchargeant les unités TMS pour plusieurs fois pendant que la bobine TMS est maintenue en éloigner assis et avec les muscles au repos. Vérifier que le signal de référence pour chaque canal de l’EMG est proche de zéro (c'est-à-dire, l’amplitude crête à crête doit être inférieure à 50 µV et il n’y a aucun bruit de ligne de base, tels que 50 ou 60 Hz hum de ligne électrique). Si le bruit de la ligne de base est présent dans un canal, enlever l’électrode correspondant et répéter les procédures de préparation de la peau. Si le bruit est toujours présent (c'est-à-dire, l’amplitude crête à crête > 50 µV), ajuster la position de l’électrode de référence et remplacer le gel électrolyte.
  3. Fixer toutes les électrodes à l’aide de ruban de mousse légère enveloppe pre. Tout au long de l’expérience, vérifier périodiquement pour s’assurer que les électrodes sont bien fixés et que le signal est de bonne qualité.
  4. Accueillir le sujet dans un fauteuil. Pour assurer le placement de pieds cohérente entre sujets, sûr les deux pieds en bottes (c.-à-d., orthèse de cheville pied) qui permettent à la cheville de ROM à régler à un emplacement spécifique et offrir une résistance au cours des essais de TVA de marche. Ajuster les angles de la hanche et du genou pour éviter l’inconfort de l’objet. Indiquer le sujet de garder encore tout au long de l’expérience. Utilisez un reste de front attachée à la présidence de garder des sujets encore pendant l’application de TMS, si elles sont disponibles.

4. TVA stable

  1. Déterminer sur le plan bilatéral la contraction isométrique volontaire maximale (MVIC) de chaque muscle. Pour chaque mouvement (c.-à-d., dorsiflexion et flexion plantaire), instruire les sujets au maximum contracter le muscle controlatéral examiné (p. ex., TA droite) 4 fois (contractions de ~ 5 s séparant par 60 s de repos) alors que le sujet est assis dans la posture décrites ci-dessus.
  2. Calculer la valeur de l’activité musculaire maximale pendant chaque MCIZ (c'est-à-dire, la moyenne dans une fenêtre de 100 ms centrée autour de l’EMG redressée et lissée maximale) des trois derniers essais, la moyenne des trois valeurs et les 15 ± 5 % de chaque muscle de moyenne MCIZ.
    Attention : Un % plus grande MCIZ peut être utilisé, mais il ne peut être réalisable dans les cohortes cliniques (p. ex., personnes post-accident vasculaire cérébral).

5. l’inscription dans le système de Neuronavigation

  1. Placer le tracker de sujet, soit un bandeau ou des lunettes, avec des marqueurs réfléchissants sur la tête du sujet à l’opposé de l’hémisphère stimulée si le tracker ne gêne pas le positionnement de la bobine lors de la stimulation de chaque point de grille.
    Attention : Dans le cas qu’un bandeau est utilisé, veiller à ce qu’il est serrer sur le sujet de tête, mais pas trop serré car il peut causer des maux de tête après une longue période de temps.
  2. Vérifier la bonne position de la caméra de capture de mouvement en plaçant le tracker du sujet, le pointeur et le tracker de la bobine dans son espace de volume de capture. Effectuer l’enregistrement de l’image-objet en plaçant la pointe de l’aiguille sur les 4 landmaks anatomiques (voir Figure 1 a).
  3. Une fois que tous les repères anatomiques sont échantillonnées, vérifiez si l’enregistrement est produite avec précision en plaçant la pointe de l’aiguille sur plusieurs endroits sur le crâne du sujet (p. ex., étape de validation). Si la distance entre la pointe de l’aiguille et la peau reconstruite est inférieure à 3 mm, passez à l’expérience TMS ; dans le cas contraire, répéter l’enregistrement de l’image-objet jusqu'à ce que les valeurs d’erreur désirée sont obtenues. Pendant l’expérience, répétition enregistrement si le sujet est accidentellement déplacé.

6. TMS

  1. Utilisez les mêmes paramètres méthodologiques pendant le repos et la TVA.
    1. Demander des stimuli simple impulsion sur le site optimal (i.e., le point chaud ; voir le paragraphe suivant pour plus de détails) du muscle examiné. Appliquer chaque stimulus aléatoirement chaque 5 à 10 s afin d’éviter l’anticipation de la stimulation et à minimiser les effets de report de l’impulsion précédente à l’ultérieure un40.
    2. En cas que deux unités TMS sont utilisées simultanément, définir les unités à soit le mode standard ou simultanée41. Le mode standard s’applique à une impulsion plus faible qu’une seule unité, tandis que le mode simultané s’applique une impulsion plus forte qu’une seule unité. L’utilisation d’un ou l’autre pourrait se fonder sur les besoins du protocole et le nombre total de stimuli.
    3. Utiliser une bobine double cône pour induire un courant intracrânienne posteroanterior. Si nécessaire, utilisez le système de neuronavigation pour contrôler la bobine manuellement et correcte sa position par rapport à la direction désirée stimulé spot avant chaque stimulus.
    4. À travers des sessions et des sujets, randomiser l’ordre des muscles examinés et hémisphère. Toujours administrer la condition de la TVA après l’état de repos pour éviter toute interférence avec le reste (par exemple, la fatigue des voies descendantes en raison de tests de TVA).
  2. Déterminer sur le plan bilatéral, le point chaud de deux muscles.
    1. Trouver l’intensité supraliminaires, qui sera utilisée au cours de la chasse de zone réactive, en appliquant un stimulus unique sur le spot centré à côté de la fissure interhémisphérique (voir carrés bleus et rouges dans la Figure 1 b). Utilisez cet endroit car il est situé sur le locus de la jambe zone moteur36,42.
    2. Commencer à faible intensité (p. ex., sortie de stimulateur maximale de 30 % ; MSO) et d’augmenter progressivement l’intensité TMS par incréments de 5 %, jusqu'à atteindre l’intensité qui provoque un moteur potentiel évoqué (MEP) avec une amplitude crête-à-crête supérieure à 50 µV dans tous les muscles examinés controlatérales pour 3 stimuli consécutives.
    3. Déterminer immédiatement après chaque stimulus si un député européen a été obtenu en fonction sur les premières formes d’onde et amplitude crête à crête (moteur de recherche : apparition de 20 à 60 ms post-TMS) d’abord examiné les muscles.
    4. Appliquer une impulsion TMS sur chaque point de la grille (totales 36 stimuli). Après l’achèvement du protocole point chaud, transférer les valeurs de latence et l’amplitude de chaque spot pour tout contralatéral muscles dans une amplitude de tableur et tri d’élevé à faible latence de faible à élevé. Identifier la zone réactive de TA controlatérale et de SOL comme l’emplacement dans la grille avec la plus grande amplitude et de la plus courte latence43.
      Attention : Si l’amplitude plus grande et la plus courte latence ne sont pas au même endroit, définissez la zone réactive à l’aide de la plus grande amplitude.
  3. Déterminer sur le plan bilatéral, que chaque muscle de repos seuil moteur (RMT).
    1. Sélectionnez l’endroit de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné.
    2. Utiliser une méthode de chasse au seuil adaptative pour la détermination de la RMT des muscles examinés44. Définissez la taille initiale de l’intensité et l’étape à 45 et 6 % MSO, respectivement32. Exécutez la chasse RMT deux fois pour chaque muscle et utilisez la moyenne pour l’évaluation ultérieure de la CMR.
  4. Évaluer sur le plan bilatéral TA et SOL CMR pendant le repos.
    1. Sélectionnez l’endroit de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné. Appliquer 10 impulsions TMS unique à 1,2 RMT du muscle examiné.
    2. Avant chaque stimulus, instruire le sujet pour rester encore et de détendre les muscles examinés sur le plan bilatéral et de surveiller l’activité de tous les muscles en utilisant un affichage d’une rétroaction visuelle en temps réel sur un écran d’ordinateur. Dans le cas où n’importe quel muscle intervient avant ou après les TMS, jeter ce procès et appliquer une seule impulsion supplémentaire. Répétez jusqu'à ce que 10 formes d’onde pour chaque muscle controlatéral examiné au repos ont été collectés.
  5. Évaluer sur le plan bilatéral la TA et le SOL CMR au cours de la TVA.
    1. Sélectionnez l’endroit de la grille dans le système de neuronavigation qui correspond au point chaud du muscle examiné.
    2. Demander des sujets à contracter le muscle examiné 15 ± 5 % MCIZ et appliquer 10 impulsions TMS unique à 1,2 RMT. Instruire les sujets pour garder la ligne mobile lissée (amplitude quadratique moyenne de 0.165 s) du muscle examiné, soit TA ou le SOL, dans les deux curseurs horizontaux (gamme MCIZ : 15 ± 5 %) et maintenir cette contraction à ce niveau pendant quelques secondes.
    3. Quand TA est le muscle examiné, demander des sujets à tirer légèrement vers le haut contre les données d’amorçage sur leur jambe controlatérale (c'est-à-dire, la jambe avec le muscle examiné controlatérale à l’hémisphère stimulée). Lorsque le SOL est le muscle examiné, demander des sujets à pousser légèrement vers le bas contre le coffre sur la jambe controlatérale.
    4. Surveiller l’activité musculaire du muscle examiné active et les muscles au repos restants à l’aide d’un retour visuel temps réel affichent sur un écran d’ordinateur. Jetez ce stimulus et appliquer de nouveau une seule impulsion supplémentaire dans le cas où l’activité du muscle examiné est soit inférieure ou supérieure à la fourchette pré-déterminée ou n’importe quel autre muscle est activé. Collecter 10 essais alors que le muscle examiné est activé à la fourchette pré-déterminée.

7. analyse de données

  1. Pour toutes les mesures CMR sauf RMT, calculer la valeur de chaque mesure de chaque balayage MEP (la durée totale doit être au moins 500 ms avec durée de stimulation préalable minimum 100 ms) pour tous les muscles et ensuite en moyenne ces 10 valeurs pour obtenir une valeur unique (par exemple signifie)32. Amplitude et période de silence corticale (CSP) sont subrogatives excitabilité du CMR, tandis que la latence est une mesure indirecte de connectivité du CMR. Pour le repos et la TVA, normaliser la latence par rapport à la hauteur de chaque sujet, comme la latence est influencée par la distance et le muscle examiné45.
  2. Calculer les MEP amplitude et la latence pendant le repos.
    1. Calculer l’amplitude (µV) de l’EMG brute comme la plus grande différence entre les crêtes positives et négatives (c.-à-d., crête à crête) du PEOA. Pour ces deux muscles en particuliers, recherchez la crête-à-crête dans une fenêtre de temps de 20 à 60 ms après l’apparition TMS.
      Attention : Bien que le moteur de recherche MEP de 20 à 60 ms peut fonctionner pour des sujets neurologiquement intactes et gens post-accident vasculaire cérébral, plus larges MEP fenêtres de recherche (p. ex., ms 20-75) peuvent être requis pour d’autres populations neurologiques (p. ex., sclérose en plaques).
    2. Calculer (ms) de latence de l’EMG redressée comme le temps entre l’apparition TMS et apparition MEP (c.-à-d. le temps quand un EMG redressée tracer d’abord franchit un seuil prédéterminé - moyenne plus trois écarts-types de l’EMG de stimulation préalable de 100 ms)32 , 46.
  3. Calculer l’amplitude MEP, la latence et CSP au cours de la TVA.
    1. Calculer l’amplitude (µV) de l’EMG brute comme la plus grande différence entre les crêtes positives et négatives (c.-à-d., crête à crête) du PEOA. Pour ces deux muscles en particuliers, recherchez la crête-à-crête dans une fenêtre de temps de 20 à 60 ms après l’apparition TMS.
    2. Calculer (ms) de latence de l’EMG redressée comme le temps entre l’apparition TMS et apparition de la MEP.
      1. Calculer l’apparition MEP différemment dans la TVA que dans le reste. Calculer l’offset et l’apparition MEP en trouvant le temps de deux points que la trace de EMG redressée franchit le seuil prédéterminé défini sur le niveau de stimulation préalable de 100 ms signifient EMG. Ensuite, trouver les sommets qui sont au moins supérieures à la moyenne de l’EMG de stimulation préalable plus trois écarts-types et entre ceux deux fois points. Ensuite, recherchez le premier sommet à 50 données points (taux d’échantillonnage de 5000Hz) avant ce pic depuis le temps que la trace de EMG redressée traverse tout d’abord le seuil de l’EMG de stimulation préalable moyenne. Définir ce moment comme l' apparition MEP32.
    3. Calculer des CSP (ms) de l’EMG redressée comme le temps entre la MEP offset et le rétablissement de l’EMG (c.-à-d., CSP absolue : exclusion de durée MEP)47. Recherches depuis le dernier sommet à 200 données points (taux d’échantillonnage de 5000Hz) après ce pic depuis le temps que la trace de EMG redressée dernière a franchi le seuil de l’EMG de stimulation préalable moyenne ; définir ce moment comme le décalage de la MEP. Puis, calculez la reprise de l’EMG de base, qui est le temps que la trace de EMG redressée traverse dernier 25 % de la moyenne avant stimulation EMG32.

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Résultats

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les figures 2-4 présentent des données d’un homme de 31 an, représentant neurologiquement intact avec la taille et le poids de 178 cm et 83 kg, respectivement.

La figure 2 présente les bilatérales points chauds et RMT de chaque muscle de la cheville. À l’aide de l’endroit situé sur le centre de la zone de jambe dans chaque hémisphère (voir places dans la Figure 1 b), l’intensité de 45 % MSO a été utilisé sur le plan bilatéral pour la chasse au...

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Étant donné l’intérêt émergent dans comment le cortex moteur contribue au contrôle moteur des muscles des jambes au cours de tâches dynamiques dans différentes cohortes, un protocole standardisé de TMS qui décrit l’évaluation approfondie de ces muscles est nécessaire. Donc, pour la première fois, le présent protocole prévoit des procédures méthodologiques normalisés sur évaluation bilatérale des deux muscles antagonistes cheville, SOL et TA, au cours de deux États de muscle (repos et TVA) en utilisant une seule impulsion...

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Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs remercient Dr Jesse C. Dean pour aider avec le développement méthodologique et de rétroaction sur l’ébauche du manuscrit. Ce travail a été soutenu par un RR de Award-2 de développement de carrière VA & D N0787-W (MGB), Institutional Development Award de la National Institute of General Medical Sciences des NIH sous le numéro de licence P20-GM109040 (SAK) et P2CHD086844 (SAK). Le contenu ne représente pas les vues du ministère des anciens combattants ou le gouvernement des États-Unis.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
2 stimulateurs Magstim (module Bistim)The Magstim Company Limited ; Whitland, Royaume-UniUtilisé pour susciter des potentiels vocaux moteurs bilatéraux dans les muscles tibiaux, antérieurs et soléaires.
Estimation adaptative des paramètres par test séquentiel (PEST) pour TMShttp://www.clinicalresearcher.org/software.htmUtilisé pour déterminer les seuils du moteur.
AmplificateurMotion Lab Systems ; Baton Rouge, LN, USAMA-300Utilisé pour amplifier les données EMG.
Unité d’étalonnage de donnéesMotion Lab Systems ; Baton Rouge, LN, USAMicro 1401Utilisé pour couvrir les données EMG.
Bobine à double côneThe Magstim Company Limited ; Whitland, Royaume-UniPN : 9902APUtilisé pour susciter des potentiels évoqués moteurs bilatéraux dans les muscles tibiaux, antérieurs et soléaires.
PolarisNorthen Digital Inc. ; Waterloo, Ontario, CanadaUtilisé pour suivre les marqueurs réfléchissants situés sur le traqueur de sujet et le traqueur de bobine.
SignalCambridge Electronics Design Limited ; Cambridge, Royaume-Universion 6Utilisé pour collecter les potentiels évoqués du moteur pendant le repos et la TVA.
Électrodes EMG à double surface différentielle simpleMotion Lab Systems ; Baton Rouge, LN, USAMA-411Utilisé pour enregistrer des signaux EMG.
TMS Frameless Stereotaxy Neuronavigation SystemBrainsight 3, Rouge Research,
Montréal, Canada		Utilisé pour naviguer en position de bobine lors de l’évaluation TMS.
Botte de marcheMountainside Medical Equipment, Marcy, NYUtilisée pour stabiliser l’articulation de la cheville.

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Schünke, M., Schulte, E., Ross, L. M., Schumacher, U., Lamperti, E. D. Thieme Atlas of Anatomy: General Anatomy and Musculoskeletal System. , Thieme. (2006).
  2. Lieber, R. L., Friden, J. Functional and clinical significance of skeletal muscle architecture. Muscle Nerve. 23 (11), 1647-1666 (2000).
  3. Winter, D. A. The biomechanics and motor control of human gait: Normal, Elderly and Pathological. , 2nd edn, University of Waterloo Press. (1991).
  4. Winter, D. A. A.B.C. (anatomy, Biomechanics and Control) of Balance During Standing and Walking. , Waterloo Biomechanics. (1995).
  5. Nielsen, J. B. Motoneuronal drive during human walking. Brain Research Reviews. 40 (1-3), 192-201 (2002).
  6. Nielsen, J. B. How we walk: central control of muscle activity during human walking. Neuroscientist. 9 (3), 195-204 (2003).
  7. Davidoff, R. A. The pyramidal tract. Neurology. 40 (2), 332-339 (1990).
  8. Nathan, P. W., Smith, M. C., Deacon, P. The corticospinal tracts in man. Course and location of fibres at different segmental levels. Brain. 113 (Pt 2), 303-324 (1990).
  9. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation and the human brain. Nature. 406 (6792), 147-150 (2000).
  10. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).
  11. Brouwer, B., Ashby, P., Midroni, G. Excitability of corticospinal neurons during tonic muscle contractions in man. Experimental Brain Research. 74 (3), 649-652 (1989).
  12. Advani, A., Ashby, P. Corticospinal control of soleus motoneurons in man. Canadian Journal Physiology and Pharmacology. 68 (9), 1231-1235 (1990).
  13. Holmgren, H., Larsson, L. E., Pedersen, S. Late muscular responses to transcranial cortical stimulation in man. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 75 (3), 161-172 (1990).
  14. Ackermann, H., Scholz, E., Koehler, W., Dichgans, J. Influence of posture and voluntary background contraction upon compound muscle action potentials from anterior tibial and soleus muscle following transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (1), 71-80 (1991).
  15. Brouwer, B., Ashby, P. Corticospinal projections to lower limb motoneurons in man. Experimental Brain Research. 89 (3), 649-654 (1992).
  16. Priori, A., et al. Transcranial electric and magnetic stimulation of the leg area of the human motor cortex: single motor unit and surface EMG responses in the tibialis anterior muscle. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology/Evoked Potentials Section. 89 (2), 131-137 (1993).
  17. Valls-Sole, J., Alvarez, R., Tolosa, E. S. Responses of the soleus muscle to transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 93 (6), 421-427 (1994).
  18. Brouwer, B., Qiao, J. Characteristics and variability of lower limb motoneuron responses to transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (1), 49-54 (1995).
  19. Devanne, H., Lavoie, B. A., Capaday, C. Input-output properties and gain changes in the human corticospinal pathway. Experimental Brain Research. 114 (2), 329-338 (1997).
  20. Capaday, C., Lavoie, B. A., Barbeau, H., Schneider, C., Bonnard, M. Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Journal of Neurophysiology. 81 (1), 129-139 (1999).
  21. Terao, Y., et al. Predominant activation of I1-waves from the leg motor area by transcranial magnetic stimulation. Brain Research. 859 (1), 137-146 (2000).
  22. Christensen, L. O., Andersen, J. B., Sinkjaer, T., Nielsen, J. Transcranial magnetic stimulation and stretch reflexes in the tibialis anterior muscle during human walking. Journal of Physiology. 531 (Pt 2), 545-557 (2001).
  23. Bawa, P., Chalmers, G. R., Stewart, H., Eisen, A. A. Responses of ankle extensor and flexor motoneurons to transcranial magnetic stimulation). Journal of Neurophysiology. 88 (1), 124-132 (2002).
  24. Soto, O., Valls-Sole, J., Shanahan, P., Rothwell, J. Reduction of intracortical inhibition in soleus muscle during postural activity. Journal of Neurophysiology. 96 (4), 1711-1717 (2006).
  25. Barthelemy, D., et al. Impaired transmission in the corticospinal tract and gait disability in spinal cord injured persons. Journal of Neurophysiology. 104 (2), 1167-1176 (2010).
  26. Barthelemy, D., et al. Functional implications of corticospinal tract impairment on gait after spinal cord injury. Spinal Cord. 51 (11), 852-856 (2013).
  27. Beaulieu, L. D., Masse-Alarie, H., Brouwer, B., Schneider, C. Brain control of volitional ankle tasks in people with chronic stroke and in healthy individuals. Journal of Neurological Science. 338 (1-2), 148-155 (2014).
  28. Palmer, J. A., Hsiao, H., Awad, L. N., Binder-Macleod, S. A. Symmetry of corticomotor input to plantarflexors influences the propulsive strategy used to increase walking speed post-stroke. Clinical Neurophysiology. 127 (3), 1837-1844 (2016).
  29. Palmer, J. A., Needle, A. R., Pohlig, R. T., Binder-Macleod, S. A. Atypical cortical drive during activation of the paretic and nonparetic tibialis anterior is related to gait deficits in chronic stroke. Clinical Neurophysiology. 127 (1), 716-723 (2016).
  30. Palmer, J. A., Hsiao, H., Wright, T., Binder-Macleod, S. A. Single Session of Functional Electrical Stimulation-Assisted Walking Produces Corticomotor Symmetry Changes Related to Changes in Poststroke Walking Mechanics. Physical Therapy. , (2017).
  31. Palmer, J. A., Zarzycki, R., Morton, S. M., Kesar, T. M., Binder-Macleod, S. A. Characterizing differential poststroke corticomotor drive to the dorsi- and plantarflexor muscles during resting and volitional muscle activation. Journal of Neurophysiology. 117 (4), 1615-1624 (2017).
  32. Charalambous, C. C., Dean, J. C., Adkins, D. L., Hanlon, C. A., Bowden, M. G. Characterizing the corticomotor connectivity of the bilateral ankle muscles during rest and isometric contraction in healthy adults. Journal of Electromyography and Kinesiology. 41, 9-18 (2018).
  33. Kleim, J. A., Kleim, E. D., Cramer, S. C. Systematic assessment of training-induced changes in corticospinal output to hand using frameless stereotaxic transcranial magnetic stimulation. Nature Protocols. 2 (7), 1675-1684 (2007).
  34. Shellock, F. G., Spinazzi, A. MRI safety update 2008: part 2, screening patients for MRI. American Journal of Roentgenology. 191 (4), 1140-1149 (2008).
  35. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686(2011).
  36. Conti, A., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation for "somatotopic" tractography of the corticospinal tract. Neurosurgery. 10, Suppl 4. 542-554 (2014).
  37. Comeau, R. Transcranial Magnetic Stimulation. , Springer. 31-56 (2014).
  38. Cram, J. R., Criswell, E. Cram's Introduction to Surface Electromyography. , Jones & Bartlett Learning. (2011).
  39. Hermens, H. J., Freriks, B., Merletti, R., Stegeman, D., Blok, J., Rau, G., Disselhorst-Klug, C., Hagg, G. European Recommendations for Surface ElectroMyoGraphy: Results of the Seniam Project (SENIAM). , 2nd edn, Roessingh Research and Development. citeulike-article-id:5280603 (1999).
  40. Awiszus, F. TMS and threshold hunting. Supplements to Clinical Neurophysiology. 56, 13-23 (2003).
  41. Sinclair, C., Faulkner, D., Hammond, G. Flexible real-time control of MagStim 200(2) units for use in transcranial magnetic stimulation studies. Journal of Neuroscience Methods. 158 (2), 133-136 (2006).
  42. Alkadhi, H., et al. Reproducibility of primary motor cortex somatotopy under controlled conditions. American Journal of Neuroradiology. 23 (9), 1524-1532 (2002).
  43. Rossini, P. M., et al. Applications of magnetic cortical stimulation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 52, 171-185 (1999).
  44. Borckardt, J. J., Nahas, Z., Koola, J., George, M. S. Estimating resting motor thresholds in transcranial magnetic stimulation research and practice: a computer simulation evaluation of best methods. Journak for ECT. 22 (3), 169-175 (2006).
  45. Livingston, S. C., Friedlander, D. L., Gibson, B. C., Melvin, J. R. Motor evoked potential response latencies demonstrate moderate correlations with height and limb length in healthy young adults. The Neurodiagnostic Journal. 53 (1), 63-78 (2013).
  46. Cacchio, A., et al. Reliability of TMS-related measures of tibialis anterior muscle in patients with chronic stroke and healthy subjects. Journal of Neurological Science. 303 (1-2), 90-94 (2011).
  47. Saisanen, L., et al. Factors influencing cortical silent period: optimized stimulus location, intensity and muscle contraction. Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 231-238 (2008).
  48. Ertekin, C., et al. A stable late soleus EMG response elicited by cortical stimulation during voluntary ankle dorsiflexion. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology/Electromyography and Motor Control. 97 (5), 275-283 (1995).
  49. Tarkka, I. M., McKay, W. B., Sherwood, A. M., Dimitrijevic, M. R. Early and late motor evoked potentials reflect preset agonist-antagonist organization in lower limb muscles. Muscle Nerve. 18 (3), 276-282 (1995).
  50. Ziemann, U., et al. Dissociation of the pathways mediating ipsilateral and contralateral motor-evoked potentials in human hand and arm muscles. Journal of Physiology. 518 (Pt 3), 895-906 (1999).
  51. McCambridge, A. B., Stinear, J. W., Byblow, W. D. Are ipsilateral motor evoked potentials subject to intracortical inhibition? Journal of Neurophysiology. 115 (3), 1735-1739 (2016).
  52. Tazoe, T., Perez, M. A. Selective activation of ipsilateral motor pathways in intact humans. Journal of Neuroscience. 34 (42), 13924-13934 (2014).
  53. Chen, R., Yung, D., Li, J. Y. Organization of ipsilateral excitatory and inhibitory pathways in the human motor cortex. Journal of Neurophysiology. 89 (3), 1256-1264 (2003).
  54. Wassermann, E. M., Pascual-Leone, A., Hallett, M. Cortical motor representation of the ipsilateral hand and arm. Experimental Brain Research. 100 (1), 121-132 (1994).
  55. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  56. Lefaucheur, J. P. Why image-guided navigation becomes essential in the practice of transcranial magnetic stimulation. Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology. 40 (1), 1-5 (2010).
  57. Sparing, R., Hesse, M. D., Fink, G. R. Neuronavigation for transcranial magnetic stimulation (TMS): where we are and where we are going. Cortex. 46 (1), 118-120 (2010).
  58. Sparing, R., Buelte, D., Meister, I. G., Pauš, T., Fink, G. R. Transcranial magnetic stimulation and the challenge of coil placement: a comparison of conventional and stereotaxic neuronavigational strategies. Human Brain Mapping. 29 (1), 82-96 (2008).
  59. Gugino, L. D., et al. Transcranial magnetic stimulation coregistered with MRI: a comparison of a guided versus blind stimulation technique and its effect on evoked compound muscle action potentials. Clinical Neurophysiology. 112 (10), 1781-1792 (2001).
  60. Jung, N. H., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation does not decrease the variability of motor-evoked potentials. Brain Stimulation. 3 (2), 87-94 (2010).
  61. Terao, Y., Ugawa, Y. Basic mechanisms of TMS. J Clin Neurophysiol. 19 (4), 322-343 (2002).
  62. Madhavan, S., Rogers, L. M., Stinear, J. W. A paradox: after stroke, the non-lesioned lower limb motor cortex may be maladaptive. European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1032-1039 (2010).
  63. Kujirai, T., et al. Corticocortical inhibition in human motor cortex. Journal of Physiology. 471, 501-519 (1993).
  64. Ziemann, U. Intracortical inhibition and facilitation in the conventional paired TMS paradigm. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 51, 127-136 (1999).
  65. Cavaleri, R., Schabrun, S. M., Chipchase, L. S. The number of stimuli required to reliably assess corticomotor excitability and primary motor cortical representations using transcranial magnetic stimulation (TMS): a systematic review and meta-analysis. Systematic Reviews. 6 (1), 48(2017).
  66. Goldsworthy, M. R., Hordacre, B., Ridding, M. C. Minimum number of trials required for within- and between-session reliability of TMS measures of corticospinal excitability. Neuroscience. 320, 205-209 (2016).
  67. Cavaleri, R., Schabrun, S. M., Chipchase, L. S. Determining the Optimal Number of Stimuli per Cranial Site during Transcranial Magnetic Stimulation Mapping. Neuroscience Journal. 2017, 6328569(2017).
  68. Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
  69. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 91 (2), 79-92 (1994).
  70. Rothwell, J. C., et al. Magnetic stimulation: motor evoked potentials. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 52, 97-103 (1999).
  71. Silbert, B. I., Patterson, H. I., Pevcic, D. D., Windnagel, K. A., Thickbroom, G. W. A comparison of relative-frequency and threshold-hunting methods to determine stimulus intensity in transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 124 (4), 708-712 (2013).
  72. Obata, H., Sekiguchi, H., Nakazawa, K., Ohtsuki, T. Enhanced excitability of the corticospinal pathway of the ankle extensor and flexor muscles during standing in humans. Experimental Brain Research. 197 (3), 207-213 (2009).
  73. Tokuno, C. D., Taube, W., Cresswell, A. G. An enhanced level of motor cortical excitability during the control of human standing. Acta Physiological (Oxf). 195 (3), 385-395 (2009).
  74. Obata, H., Sekiguchi, H., Ohtsuki, T., Nakazawa, K. Posture-related modulation of cortical excitability in the tibialis anterior muscle in humans. Brain Research. 1577, 29-35 (2014).
  75. Remaud, A., Bilodeau, M., Tremblay, F. Age and Muscle-Dependent Variations in Corticospinal Excitability during Standing Tasks. PLoS ONE. 9 (10), e110004(2014).
  76. Baudry, S., Collignon, S., Duchateau, J. Influence of age and posture on spinal and corticospinal excitability. Experimental Gerontology. 69, 62-69 (2015).
  77. Petersen, N. T., et al. Suppression of EMG activity by transcranial magnetic stimulation in human subjects during walking. Journal of Physiology. 537 (Pt 2), 651-656 (2001).
  78. Schubert, M., Curt, A., Jensen, L., Dietz, V. Corticospinal input in human gait: modulation of magnetically evoked motor responses. Experimental Brain Research. 115 (2), 234-246 (1997).
  79. Schubert, M., Curt, A., Colombo, G., Berger, W., Dietz, V. Voluntary control of human gait: conditioning of magnetically evoked motor responses in a precision stepping task. Experimental Brain Research. 126 (4), 583-588 (1999).
  80. Ngomo, S., Leonard, G., Moffet, H., Mercier, C. Comparison of transcranial magnetic stimulation measures obtained at rest and under active conditions and their reliability. Journal of Neuroscience Methods. 205 (1), 65-71 (2012).
  81. Niskanen, E., et al. Group-level variations in motor representation areas of thenar and anterior tibial muscles: Navigated Transcranial Magnetic Stimulation Study. Human Brain Mapping. 31 (8), 1272-1280 (2010).
  82. Thordstein, M., Saar, K., Pegenius, G., Elam, M. Individual effects of varying stimulation intensity and response criteria on area of activation for different muscles in humans. A study using navigated transcranial magnetic stimulation. Brain Stimulation. 6 (1), 49-53 (2013).
  83. Vaalto, S., et al. Long-term plasticity may be manifested as reduction or expansion of cortical representations of actively used muscles in motor skill specialists. Neuroreport. 24 (11), 596-600 (2013).
  84. Forster, M. T., Limbart, M., Seifert, V., Senft, C. Test-retest reliability of navigated transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Neurosurgery. 10, 55-56 (2014).
  85. Saisanen, L., et al. Non-invasive preoperative localization of primary motor cortex in epilepsy surgery by navigated transcranial magnetic stimulation. Epilepsy Research. 92 (2-3), 134-144 (2010).

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