Mesurer et manipuler des voies neuronales fonctionnellement spécifiques dans le système moteur humain avec stimulation magnétique transcrânienne

Summary

Cet article décrit de nouvelles approches pour mesurer et renforcer les voies neurales fonctionnellement spécifiques avec la stimulation magnétique transcrânienne. Ces méthodes avancées de stimulation cérébrale non invasive peuvent offrir de nouvelles possibilités pour la compréhension des relations cerveau-comportement et le développement de nouvelles thérapies pour traiter les troubles cérébraux.

Abstract

Comprendre les interactions entre les zones du cerveau est important pour l’étude du comportement orienté vers l’objectif. La neuroimagerie fonctionnelle de la connectivité cérébrale a fourni des informations importantes sur les processus fondamentaux du cerveau comme la cognition, l’apprentissage et le contrôle moteur. Cependant, cette approche ne peut pas fournir de preuves causales pour la participation des zones d’intérêt du cerveau. La stimulation magnétique transcrânienne (SMT) est un outil puissant et non invasif pour étudier le cerveau humain qui peut surmonter cette limitation en modifiant transitoirement l’activité cérébrale. Ici, nous soulignons les progrès récents utilisant une méthode TMS à impulsion souillée et à double site avec deux bobines qui sondent de façon causale les interactions cortico-corticales dans le système moteur humain dans différents contextes de tâches. En outre, nous décrivons un protocole de TMS dual-site basé sur la stimulation associative jumelée corticale (cPAS) qui augmente transitoirement l’efficacité synaptique dans deux secteurs interconnectés de cerveau en appliquant des paires répétées de stimulus corticaux avec deux bobines. Ces méthodes peuvent fournir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la fonction cognitive-motrice ainsi qu’une nouvelle perspective sur la manipulation de voies neuronales spécifiques d’une manière ciblée pour moduler les circuits cérébraux et améliorer le comportement. Cette approche peut s’avérer un outil efficace pour développer des modèles plus sophistiqués de relations cerveau-comportement et améliorer le diagnostic et le traitement de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques.

Introduction

La stimulation cérébrale non invasive est un outil d’évaluation et de traitement prometteur pour de nombreux troubles neurologiques, tels que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, et l’AVC^1,2,3^,4. Il y a des preuves d’accumulation établissant la relation entre les manifestations comportementales des maladies neurologiques et des anomalies de l’excitabilité corticale, de la neuroplasticité, de la cortico-cortico-corticocoet et de la connectivité cortico-subcortical^5,6. Par ....

Protocol

Les trois méthodes tMS suivantes sont décrites ci-dessous. Tout d’abord, deux méthodes sont décrites pour mesurer la connectivité cortico-cortica le plus à l’aide d’une stimulation magnétique transcrânienne à double site (dsTMS) alors que les participants sont soit 1) au repos (état de repos) ou 2) effectuant un mouvement de portée à la prise orienté objet ( tâche dépendante). Deuxièmement, une méthode corticale de stimulation associative appariée (CPAS) est décrite pour moduler l’interaction entre deux zones du cerveau d’une manière contrôlée en jumelant des stimuli corticaux (p. ex., cortices pariétals postérieurs et moteurs primaires) pour renforcer les cortices fo....

Results

La figure 5 montre la taille d’une réponse exemplaire de l’EPM obtenue dans le muscle de l’IED par TMS pour un stimulus d’essai non conditionné (TS seul à M1, trace bleue) ou des stimuli conditionnés de PPC (CS-TS, trace rouge) alors que le participant était au repos (panneau supérieur) ou la planification d’une action de saisie orientée vers l’objectif à un objet (panneau inférieur). Au repos, le PPC exerce une influence inhibitrice sur l’ipsilatéral M1, comme le montre la diminution des am.......

Discussion

La méthode TMS à double site décrite ici peut être utilisée pour étudier les interactions fonctionnelles entre les différentes zones corticales interconnectées avec le cortex moteur primaire pendant qu’un participant est au repos ou planifie une action orientée vers l’objectif. Tandis que l’imagerie cérébrale est corrélative, les connaissances de base des méthodes de TMS à double site peuvent révéler des relations causales de cerveau-comportement liés aux changements dans les circuits cortico-cortical. En outre, la stimu.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bobine Alpha B.I. D50 (revêtue)	Bobine Magstim		50mm
Logiciel BrainSight 2.0 Logiciel	Rogue Research		Logiciel de neuronavigation
BrainSight sans cadre Système stéréotaxique	Rogue Research		Équipement de neuronavigation
D702 Bobine	Magstim		Bobine 70mm
Discovery MR750	Général Appareil MRI électrique		3.0T
Bouchons d’oreille jetables	Bouchons d’oreille en mousse	3M
Électrodes ECG 30mm x 24mm	Coviden-Kendall	H124SG	Électrodes jetables
Amplificateur isolé à quatre canaux	Intronix Technologies Corporation	2024F	Amplificateur EMG
gGAMMAcap	g.tec Génie		Casquette
Micro1401-3	Cambridge Electronic Design		Enregistreur de données scientifiques et machine de traitement
Nuprep Skin Prep Gel	Weaver and Company		Skin Prep
Gel Signal v.7	Cambridge Electronic Design		Logiciel d’acquisition et d’analyse de données
Le Magstim BiStim2	Magstim		Stimulateur magnétique transcrânien (deux unités de 2002)