Method Article

Modulation non invasive et cartographie robotique du cortex moteur dans le cerveau en développement

DOI:

10.3791/59594

⸱

July 1st, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

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

Nous démontrons des protocoles pour la modulation (tDCS, HD-tDCS) et la cartographie (TMS robotique) du cortex moteur chez les enfants.

Abstract

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

Cartographier le cortex moteur avec la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) a le potentiel d'interroger la physiologie et la plasticité du cortex moteur, mais comporte des défis uniques chez les enfants. De même, la stimulation transcrânienne à courant direct (TDCS) peut améliorer l'apprentissage moteur chez les adultes, mais n'a été appliquée que récemment aux enfants. L'utilisation du TDCS et des techniques émergentes comme le TDCS haute définition (HD-tDCS) exigent des considérations méthodologiques spéciales dans le cerveau en développement. La cartographie motrice robotique tMS peut conférer des avantages uniques pour la cartographie, en particulier dans le cerveau en développement. Ici, nous visons à fournir une approche pratique et standardisée pour deux méthodes intégrées capables d'explorer simultanément la modulation du cortex moteur et les cartes motrices chez les enfants. Tout d'abord, nous décrivons un protocole pour la cartographie robotique du moteur TMS. Individualisées, les grilles 12x12 orsurisées et IRM centrées sur le cortex moteur guident un robot pour administrer le TMS à impulsion unique. Les amplitudes moyennes du moteur évoqué (MEP) par point de grille sont utilisées pour générer des cartes motrices 3D des muscles de la main individuels avec des résultats tels que la zone cartographique, le volume et le centre de gravité. Des outils pour mesurer la sécurité et la tolérabilité des deux méthodes sont également inclus. Deuxièmement, nous décrivons l'application de tDCS et hD-tDCS pour moduler le cortex moteur et l'apprentissage moteur. Un paradigme de formation expérimentale et des résultats d'échantillon sont décrits. Ces méthodes feront progresser l'application de la stimulation cérébrale non invasive chez les enfants.

Introduction

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

La stimulation cérébrale non invasive peut à la fois mesurer et moduler la fonction cérébrale humaine1,2. La cible la plus commune a été le cortex moteur, en partie à cause d'une sortie biologique immédiate et mesurable (potentiel séquestré) mais aussi de la forte prévalence des maladies neurologiques entraînant un dysfonctionnement et une incapacité du système moteur. Cette lourde charge mondiale de morbidité comprend une forte proportion de maladies affectant des enfants tels que la paralysie cérébrale, la principale cause d'invalidité à vie affectant quelque 17 millions de personnes dans le monde

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Toutes les méthodes décrites dans ce protocole ont été approuvées par le Joint Health Research Ethics Board de l'Université de Calgary (REB16-2474). Le protocole est décrit à la figure 1.

1. Contre-indications non invasives de stimulation cérébrale

  1. Examinez tous les participants pour les contre-indications pour tMS15 et tDCS1 avant le recrutement.

2. Cartographie motrice de stimulation magnétique transcrânienne

  1. Préparation de l'IRM pour le SMT navigué
    1. Obtenir l'IRM structurelle de chaque participant (T1). Si u....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

En utilisant les méthodes présentées ici, nous avons terminé un essai interventionnel randomisé et contrôlé par une erreur8. Des enfants droitiers (n ' 24 ans, âgés de 12 à 18 ans) sans contre-indication s'ils contre-indications pour les deux types de stimulation cérébrale non invasive ont été recrutés. Les participants ont été spécifiquement exclus dans cette étude s'ils prenaient des médicaments neuropsychotropes ou s'ils n'étaient pas naïfs pour le SDCT. Il n'y .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

TMS a également été exploré dans les populations pédiatriques cliniques, y compris l'AVC périnatal22 et la paralysie cérébrale, où les cartes motrices TMS ont été créées avec succès chez les enfants atteints de paralysie cérébrale pour explorer les mécanismes de plasticité interventionnelle. À l'aide d'un protocole établi8, les cartes motrices de TMS ont été recueillies avec succès chez les enfants en développement, et sont actuellement recueillies dans le cadre d'un essai .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Les auteurs n'ont pas de divulgations.

Acknowledgements

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

Cette étude a été appuyée par les Instituts de recherche en santé du Canada.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stimulateur 1x1 SMARTscanSoterix Medical Inc.
adaptateur HD-tDCS 4x1Soterix Medical Inc.
NeuronavigationRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Électrode en caoutchouc de carboneSoterix Medical Inc.
électrode EASYpadSoterix Medical Inc.
EASYstrapsSoterix Medical Inc.
Amplificateur EMGBortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
Porte-électrode HD1Soterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderSupport d’électrode HD à base standard pour tES haute définition (HD-tES)
Électrode HDSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeÉlectrode HD à anneau fritté.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelHD-GEL pour tES haute définition (HD-tES)
Système d’acquisition de données Micro 1401Cambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue PegboardLafayette Instrument Company
Solution salineBaxter
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.
Robot TMSAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
TMS Stimulateur et bobineMagstim Inchttps://www.magstim.com/neuromodulation/
https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/devicehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrodehttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypadhttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystraphttp://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.pagehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

Related Articles