Article de méthode

Tests de stimulation magnétique transcrânienne conventionnels et à suivi de seuil pour un fonctionnement à une seule main

DOI :

10.3791/62787

⸱

16 août 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Clinical Neurophysiology, Aarhus University Hospital, 2Central Clinical School, Faculty of Medicine and Health, University of Sydney, 3Department of Neurology, Gazi University Faculty of Medicine, 4Department of Neurology, Medical Academy, Lithuanian University of Health Sciences, 5Department of Clinical Neurophysiology, National Hospital for Neurology and Neurosurgery; Department of Clinical and Movement Neurosciences, UCL Queen Square Institute of Neurology, 6Department of Neuromuscular Diseases, UCL Queen Square Institute of Neurology

Dans cet article

Résumé

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

Nous présentons une suite de protocoles standardisés d’enregistrement de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) à impulsion unique et appariée, avec des options pour les mesures d’amplitude conventionnelles et le suivi des seuils. Ce programme peut contrôler trois types différents de stimulateurs magnétiques et est conçu pour permettre à tous les tests d’être effectués facilement par un seul opérateur.

Résumé

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

La plupart des paramètres de stimulation magnétique transcrânienne (SMT) à impulsion unique (p. ex., seuil moteur, fonction stimulus-réponse, période de silence corticale) sont utilisés pour examiner l’excitabilité corticospinale. Les paradigmes de TMS à impulsions appariées (p. ex. inhibition intracorticale à intervalles courts et longs (SICI/LICI), facilitation intracorticale à intervalles courts (SICF) et inhibition afférente à courte et longue latence (SAI/LAI)) fournissent des informations sur les réseaux inhibiteurs et facilitateurs intracorticaux. Cela a longtemps été fait par la méthode TMS conventionnelle de mesure des changements dans la taille des potentiels évoqués par le moteur (MEPs) en réponse à des stimuli d’intensité constante. Une autre approche de suivi des seuils a récemment été introduite par laquelle l’intensité du stimulus pour une amplitude cible est suivie. L’utilité diagnostique du SICI de suivi des seuils dans la sclérose latérale amyotrophique (SLA) a été démontrée dans des études antérieures. Cependant, le TMS de suivi des seuils n’a été utilisé que dans quelques centres, en partie en raison du manque de logiciels facilement disponibles, mais aussi peut-être en raison de l’incertitude quant à sa relation avec les mesures TMS conventionnelles à impulsion unique et appariée.

Une suite de programmes semi-automatiques pilotés par menu a été développée pour faciliter l’utilisation plus large des techniques TMS de suivi des seuils et pour permettre des comparaisons directes avec les mesures d’amplitude conventionnelles. Ceux-ci ont été conçus pour contrôler trois types de stimulateurs magnétiques et permettre l’enregistrement par un seul opérateur des protocoles TMS à impulsion unique et appariée courants.

Cet article montre comment enregistrer un certain nombre de protocoles TMS à impulsion unique et appariée sur des sujets sains et analyser les enregistrements. Ces protocoles TMS sont rapides et faciles à réaliser et peuvent fournir des biomarqueurs utiles dans différents troubles neurologiques, en particulier les maladies neurodégénératives telles que la SLA.

Introduction

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

La stimulation magnétique transcrânienne (SMT) du cortex moteur est une méthode non invasive pour examiner la physiologie corticale et la physiopathologie de nombreuses affections neurologiques, y compris les maladies neurodégénératives1. Le cortex moteur primaire est stimulé à l’aide d’impulsions TMS supra-seuil pour produire une réponse motrice dans le muscle cible. Cette réponse est appelée potentiel évoqué par le moteur (MEP). TmS est un outil utile pour interroger les réseaux moteurs corticaux et potentiellement sous-corticaux2. La SMT à impulsion unique peut évaluer la réactivité corticale, le seuil moteur au repos (RMT), l’amplitude meP et la période de silence corticale (CSP)2. L’inhibition corticale peut être sondée à l’aide d’une SMT à impulsions appariées à des intervalles interstimulus (ISI) de 2-3 ms (SICI) ou ~100 ms (LICI)3,4,5.

Le SICI est médié par l’acide gamma-aminobutyrique (GABA)A et le LICI par les récepteurs GABAB comme l’indique leur pharmacologie4,5. Les circuits sous-jacents au SICF sont médiés en partie par les récepteurs glutamatergiques de l’acide N-méthyl-D-aspartique (NMDA)6,7. L’amplitude meP est réduite si la SMT est précédée d’une stimulation électrique d’un nerf sensoriel périphérique. Cet effet est appelé inhibition afférente et est connu sous le nom d’ISI lorsque l’ISI est d’environ 20-25 ms et de LAI à des ISI plus longs de 200-1000 ms entre la stimulation électrique du nerf périphérique et l’impulsion unique de TMS8,9,10. L’ISC est modulée par l’activité cholinergique11; cependant, le LAI est considérablement sous-étudié et les circuits neuronaux sous-jacents à ce phénomène ne sont pas clairs 10.

Les amplitudes meP sont variables, et les estimations des critères d’évaluation dans les méthodes TMS conventionnelles (cTMS) utilisent généralement des moyennes arithmétiques de 10 à 20 réponses évoquées avec une intensité de stimulus fixe. Une autre approche est le TMS de suivi des seuils, décrit pour la première fois il y a plus de 20 ans12,13. Dans ce cas, l’intensité des stimuli successifs est variée pour obtenir une réponse d’amplitude cible fixe. Les techniques conventionnelles et de suivi des seuils peuvent être utilisées avec différents ISI. Dans la première version de cette approche appliquée au SICI, à savoir le suivi des seuils « sérieux » (T-SICI), une méthode de suivi similaire à celle utilisée dans les tests d’excitabilité nerveuse a été utilisée: le « seuil » a d’abord été estimé à un intervalle interstimulus (ISI), puis suivi en série à des ISI successifs. Cette méthode a été largement utilisée par un groupe et préconisée comme biomarqueur potentiel de la SLA en raison de son utilité diagnostique élevée14,15,16,17. Cependant, leurs résultats n’ont pas encore été confirmés par un autre groupe de recherche14,15,16,17.

L’approche sérielle est efficace lorsque les seuils de référence sont stables, comme dans les nerfs périphériques. Cependant, lorsque les seuils fluctuent considérablement, comme c’est le cas pour l’excitabilité corticospinale, le suivi en série présente l’inconvénient de fausser gravement la dépendance à l’ISI de SICI18. Par conséquent, un autre paradigme de suivi des seuils « parallèle » peut être plus approprié pour SICI (T-SICIp)18,19 et d’autres protocoles d’impulsions appariées, dans lesquels les seuils sont estimés indépendamment, en parallèle, pour différents ISI.

Malgré leurs promesses, les méthodes TMS existantes n’ont pas encore été acceptées dans les cliniques comme tests de diagnostic fiables ou biomarqueurs dans les essais cliniques. Cela peut être dû à plusieurs limitations des méthodes TMS existantes, telles que la consommation de temps, la demande d’opération manuelle et la faible reproductibilité. Pour aider à surmonter ces limitations, ce document décrit une suite de protocoles TMS automatisés, rapides, à impulsion unique et appariées récemment développés, conçus pour un fonctionnement à une seule main et pour permettre la comparaison entre les approches conventionnelles et sérielles et parallèles de suivi des seuils.

L’équipement utilisé ici comprend une machine TMS, un stimulateur bipolaire isolé à courant constant, un éliminateur de bruit pour éliminer les interférences électriques de 50 à 60 Hz, un amplificateur d’électromyographie et un système d’acquisition de données. Le logiciel est suffisamment polyvalent pour fonctionner avec d’autres amplificateurs, stimulateurs et conditions d’enregistrement.

Protocole

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

REMARQUE : Tous les sujets doivent donner leur consentement écrit avant l’examen, et le protocole doit être approuvé par le ou les comités d’examen éthique locaux appropriés. Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Comité régional d’éthique scientifique et l’Agence danoise de protection des données.

La méthode TMS comprend trois étapes: 1) la préparation du sujet, 2) l’enregistrement du TMS et 3) l’analyse des résultats.

1. Préparation du sujet

  1. Évaluez les antécédents médicaux des sujets et demandez si le sujet a de l’épilepsie, un stimulateur cardiaque ou tout type de dispositifs / implants métalliques dans le corps, et pour les sujets féminins, si elle est enceinte.
  2. Instruisez le sujet en détail sur les examens et invitez-le à donner son consentement écrit.
    1. Informez le sujet de l’application de la stimulation magnétique sur le cuir chevelu et que chaque examen prend environ 10 minutes.
    2. Expliquez que la stimulation sera entendue comme un bruit de clic et est destinée à évoquer une contraction musculaire et que certains stimuli peuvent sembler légèrement désagréables.
    3. Expliquez que la stimulation peut être désactivée à tout moment si le sujet le signale.
  3. Demandez au sujet de porter un bonnet de bain.
  4. Nettoyez la main du sujet controlatérale à l’hémisphère étudié.
  5. Placez l’électrode d’enregistrement actif sur le premier muscle interosseux dorsal (FDI) et l’électrode de référence sur la 2ème articulation métacarpophalangienne.
  6. Placez une électrode de terre sur le dos de la main.
  7. Connectez les électrodes d’enregistrement et de mise à la terre à l’amplificateur.
  8. Demandez au sujet de rester alerte mais détendu pendant l’examen.

2. Enregistrement TMS

REMARQUE: La description ci-dessous s’applique aux logiciels et instruments spécifiques utilisés (voir le tableau des matériaux); ceux-ci devront être adaptés à d’autres matériels.

  1. Allumez le périphérique TMS.
  2. Démarrez le logiciel d’enregistrement semi-automatisé à l’aide du protocole pour les enregistrements TMS.
  3. Sélectionnez les options de gain et de contrôle dans le menu (Tableau 1). Cliquez sur OK pour continuer.
  4. Sélectionnez le protocole CSP parmi les options principales.
  5. Placez la bobine à environ 4 cm à gauche dans la ligne binauriculaire du sommet, la poignée pointant à 45° vers le plan parasagittal pour l’induction de courant postérieur-antérieur.
  6. Augmentez manuellement l’intensité du stimulus en cliquant sur la touche Insérer jusqu’à ce qu’un MEP soit obtenu.
  7. Déplacez légèrement la position de la bobine tout en surveillant les députés européens pour trouver le point chaud.
  8. Dessinez le contour de la bobine sur un bonnet de bain une fois que le point chaud est situé pour permettre un positionnement constant de la bobine.
  9. Cliquez sur OK pour lancer le protocole de stimulation automatisée.
    REMARQUE: L’enregistrement se poursuit automatiquement, en commençant par la détermination du RMT à 200 μV.
  10. Demandez au sujet de maintenir une activation confortable du muscle IDE pour mesurer le seuil moteur actif (AMT) pour une réponse de 200 μV.
  11. Cliquez sur OK pour mesurer les périodes silencieuses avec ou sans pause entre les 3 groupes de 10 cycles ascendants et descendants de stimuli.
    REMARQUE: Pour chaque groupe de 10, le stimulus est augmenté de 0,8 à 1,6 × RMT200, à des intervalles de 0,2, puis répété dans l’ordre inverse.
  12. Dites au sujet de se détendre après le dernier stimulus et cliquez sur OK pour revenir au menu principal.
  13. Sélectionnez le protocole SICI parmi les options principales.
  14. Sélectionnez les ISI prévus à étudier dans le menu Options SICI ISI et le nombre de stimuli à chaque ISI dans le menu Nombre de stimuli par ISI si les valeurs par défaut ne sont pas utilisées.
  15. Sélectionnez l’ASICI dans le menu.
    REMARQUE: L’enregistrement se poursuit automatiquement, en commençant par la détermination du RMT à 200 μV, puis à 1000 μV. L’enregistrement SICI démarre automatiquement après la détermination du RMT et se poursuit pendant environ 10 min. Le stimulus de test est fixé à RMT1000 et les stimuli de conditionnement à 70% de RMT200. Les ISI suivants sont sélectionnés dans un ordre pseudo-aléatoire : 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5 et 7 ms. Les stimuli de test seul sont donnés après chaque trois stimuli appariés. Ainsi, chaque stimulus apparié est délivré 10 fois, ce qui fait un total de 120 stimuli.
  16. Assurez-vous que la position de la bobine est stable en observant le contour sur le bonnet de bain, le MEP sur l’écran et les contractions dans le muscle pendant l’enregistrement.
  17. Lorsque l’écran revient automatiquement aux options du menu principal lorsque le protocole est terminé, sélectionnez le TSICIp dans le menu.
    REMARQUE: L’enregistrement se poursuit automatiquement, en commençant par la détermination du RMT à 200 μV, puis l’enregistrement SICI pendant environ 10 min. RMT200 est suivi en continu en diminuant le stimulus de 1% de la sortie maximale du stimulateur (MSO) si la réponse est supérieure à 250 μV et en l’augmentant de 1% si la réponse est inférieure à 160 μV. Les stimuli testés seuls alternent avec des stimuli appariés, et les stimuli appariés sont délivrés avec des ISI pseudo-randomisés : 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5 et 7 ms. Ainsi, un total de 120 stimuli sont délivrés, 10 fois pour chacun des 9 stimuli appariés et des stimuli testés seuls après chacun des trois stimuli appariés.
  18. Une fois que l’écran revient automatiquement aux options du menu principal lorsque le protocole est terminé, cliquez sur Terminer à moins qu’un autre protocole ne soit exécuté.
  19. Terminez l’enregistrement en cliquant sur le bouton Fermer le fichier et enregistrer les données .

3. Analyses TMS

  1. Démarrez le logiciel d’analyse pour effectuer les analyses hors ligne.
  2. Sélectionnez l’enregistrement qui sera analysé et cliquez sur le bouton OK .
  3. Sélectionnez l’option Créer un fichier MEM TMS dans le menu TMS pour l’analyse.
  4. Cliquez sur OK pour enregistrer le fichier MEM.
  5. Cliquez sur l’option Tracer TMS MEM/MEF dans le menu TMS pour comparer l’enregistrement du sujet individuel avec un groupe de témoins sains.
  6. Cliquez sur la 1ère option dans le menu nom de fichier MEF . Ensuite, cliquez sur le fichier MEF avec lequel la comparaison sera faite dans la liste des fichiers MEF.
  7. Cliquez sur la 1ère option dans le menu nom de fichier MEM . Ensuite, cliquez sur le fichier MEM avec lequel la comparaison sera faite dans la liste des fichiers MEM.
  8. Superposez les fichiers MEM et MEF à l’aide de différentes options d’intervalles de confiance à 95 %, d’écarts-types ou d’erreurs-types.

Résultats

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

Les résultats suivants ont été obtenus chez un sujet sain. RmT pour une réponse de crête à crête de 200 μV (RMT200) ou de 1000 μV (RMT1000) a été détectée par une règle de suivi « 4→2→1 » et une régression logarithmique comme décrit précédemment18. Le RMT200 était de 52,1 % d’OSM et le RMT1000 de 59,8 %.

Toutes les options TMS à impulsions appariées peuvent être déterminées en mode amplitude, suivi de seuil parallèle et suivi de seuil série. Ici, seuls les modes de suivi de l’amplitude et du seuil parallèle seront résumés. En conséquence, les ISI, le nombre de stimuli à chaque ISI et le niveau d’intensité du stimulus pour les stimuli de conditionnement peuvent être sélectionnés dans le menu. Ici, nous décrivons uniquement les options par défaut pour ceux-ci.

La figure 1 montre la configuration, y compris la stimulation avec une bobine de huit, l’enregistrement avec des électrodes de surface, l’ordinateur avec le logiciel installé, la machine TMS, l’éliminateur de bruit pour éliminer les interférences électriques 50-60 Hz, le stimulateur bipolaire isolé à courant constant, l’amplificateur d’électromyographie et un système d’acquisition de données.

La figure 2 montre siCI en tant que parallèle A-SICI (figure 2A) et T-SICI (figure 2B) comme décrit dans la section du protocole. La figure 3 montre l’ICV en parallèle A-LICI (figure 3A) et T-LICI (figure 3B). Pour A-LICI, après avoir trouvé le point chaud, le programme détermine RMT1000 et définit les stimuli de test et de conditionnement à cette amplitude. Les stimuli de test seul sont délivrés comme chaque 4ème stimulus, et les stimuli de conditionnement + test à des intervalles de 50, 100, 150, 200, 250 et 300 ms sont délivrés pseudo-aléatoirement. Dix stimuli sont délivrés à chaque ISI. De même, pour T-LICI, 10 impulsions appariées aux mêmes 6 ISI que pour A-LICI de 50 à 300 ms sont délivrées, et les seuils pour RMT200 sont suivis tandis que le stimulus de conditionnement est réglé à 120% du RMT200 suivi.

La figure 4 montre le SICF en parallèle A-SICF (figure 4A) et T-SICF (figure 4B). Pour A-SICF, après avoir trouvé le hotspot, le programme détermine RMT50 et RMT1000. Les stimuli de test sont ensuite réglés sur RMT1000 et les stimuli de conditionnement sur 90% de RMT50. La gamme des ISI est de 1 à 4,9 par 0,3 ms. Les stimuli de test seul sont délivrés comme chaque 4ème ou 5ème stimulus, et les 14 stimuli de conditionnement + test sont livrés dans un ordre pseudo-aléatoire. En ce qui concerne A-SICF, le T-SICF est mesuré à 14 ISI de 1 à 4,9 ms, et le seuil est suivi avec 10 impulsions appariées à chaque ISI.

La figure 5 montre l’ISC en parallèle A-SAI (figure 5A) et T-SAI parallèle (figure 5B). Les protocoles SAI impliquent de stimuler les afférences somatosensorielles dans le nerf et d’enregistrer les effets sur le MEP excité ~ 20 ms plus tard. Cette latence MEP (« N20 ») est importante pour le timing des stimuli. Le programme demande à l’utilisateur de sélectionner la latence à partir d’une plage (16-23 ms) ou de la spécifier si elle se trouve en dehors de cette plage. Pour déterminer la latence N20, un potentiel évoqué somatosensoriel conventionnel peut être effectué, ou des contrôles de laboratoire corrigés de l’âge et de la hauteur peuvent être utilisés.

Pour l’A-SAI, l’intensité du stimulus électrique pour un potentiel d’action musculaire composé de 1 mV est d’abord déterminée (EMT1000). Ensuite, le point chaud est trouvé pour la stimulation magnétique et RMT1000 est déterminé. Le programme combine ensuite des stimuli magnétiques et électriques avec des ISI de N20-2 à N20+12 ms. Les stimuli de test seul sont donnés comme chaque 4ème stimulus, tandis que les stimuli de conditionnement + test sont donnés dans un ordre pseudo-aléatoire. Pour T-SAI similaire à A-SAI, EMT1000 est d’abord déterminé. Ensuite, la stimulation passe au stimulus magnétique et le point chaud est déterminé de la manière habituelle. Le programme détermine ensuite RMT200 d’une manière similaire aux autres protocoles de suivi. En outre, le programme se lance ensuite directement dans le suivi SAI, avec l’ISI entre le stimulus électrique et le stimulus de test magnétique augmenté en étapes de 1 ms de N20-2 à N20 + 12 ms.

La figure 6 montre le LAI en parallèle A-LAI (Figure 6A) et T-LAI (Figure 6B). Les protocoles LAI pour l’enregistrement de l’inhibition afférente à long intervalle sont les mêmes que pour l’ISC, sauf que parce que les intervalles sont beaucoup plus longs (200 à 1000 ms, par pas de 100 ms), l’intervalle N20 n’est pas pris en compte et n’a pas besoin d’être entré.

figure-results-1
Figure 1 : configuration. La configuration comprend la stimulation avec une bobine de huit, l’enregistrement avec des électrodes de surface, l’ordinateur avec le logiciel installé, la machine TMS, l’éliminateur de bruit pour éliminer les interférences électriques 50-60 Hz, le stimulateur bipolaire isolé à courant constant, l’amplificateur d’électromyographie et un système d’acquisition de données. Abréviation : TMS = stimulation magnétique transcrânienne. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

figure-results-2
Figure 2 : A-SICI et T-SICI tracés en fonction des intervalles interstimulus de 1 ms à 7 ms. (A) A-SICI tracé comme l’amplitude de la réponse conditionnée en pourcentage du contrôle. (B) T-SICI tracé sous forme de changements de seuil (inhibition en pourcentage du contrôle). Abréviations : A-SICI = amplitude de l’inhibition intracorticale à court intervalle; T-SICI = changements de seuil dans l’inhibition intracorticale à court intervalle; MEP = potentiel évoqué par le moteur; RMT = seuil du moteur au repos. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

figure-results-3
Figure 3 : A-LICI et T-LICI tracés en fonction des intervalles interstimulus de 1 ms à 300 ms. (A) A-LICI tracé comme l’amplitude de la réponse conditionnée en pourcentage du contrôle. (B) T-LICI tracés sous forme de changements de seuil (inhibition en pourcentage du témoin). Abréviations : A-SICI = amplitude de l’inhibition intracorticale à court intervalle; T-SICI = changements de seuil dans l’inhibition intracorticale à court intervalle; MEP = potentiel évoqué par le moteur; RMT = seuil du moteur au repos. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

figure-results-4
Figure 4 : A-SICF et T-SICF tracés en fonction des intervalles interstimulus de 1 ms à 4,9 ms. (A) A-SICF tracé comme l’amplitude de la réponse conditionnée en pourcentage du contrôle. (B) T-SICF tracé sous forme de changements de seuil (inhibition en pourcentage du contrôle). Abréviations : A-SICF = amplitude de la facilitation intracorticale à court intervalle; T-SICF = changements de seuil dans la facilitation intracorticale à court intervalle; MEP = potentiel évoqué par le moteur; RMT = seuil du moteur au repos. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

figure-results-5
Figure 5 : A-SAI et T-SAI tracés en fonction des intervalles interstimulus de 20 ms à 35 ms. (A) A-SAI tracé comme l’amplitude de la réponse conditionnée en pourcentage du contrôle. (B) T-SAI tracé sous forme de changements de seuil (inhibition en pourcentage du contrôle). Abréviations : A-SAI = amplitude de l’inhibition afférente à courte latence ; T-SAI = changements de seuil dans l’inhibition afférente à courte latence; MEP = potentiel évoqué par le moteur; RMT = seuil du moteur au repos. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

figure-results-6
Figure 6 : A-LAI et T-LAI tracés en fonction des intervalles interstimulus de 200 ms à 1000 ms. (A) A-LAI tracé comme l’amplitude de la réponse conditionnée en pourcentage de contrôle. (B) T-LAI tracé sous forme de changements de seuil (inhibition en pourcentage du contrôle). Abréviations : A-LAI = amplitude de l’inhibition afférente à longue latence ; T-LAI = changements de seuil dans l’inhibition afférente à longue latence; MEP = potentiel évoqué par le moteur; RMT = seuil du moteur au repos. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Les protocoles TMS disponibles dans le logiciel. Abréviations : TMS = stimulation magnétique transcrânienne; SICI = Inhibition intracorticale à intervalles courts; SICF = Facilitation intracorticale à intervalles courts; LICI = Inhibition intracorticale à long intervalle; SAI = Inhibition afférente à courte latence; LAI = inhibition afférente à longue latence; μV = microvolt. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Discussion

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

La mesure TMS, telle que programmée dans le logiciel d’enregistrement, est une procédure hautement automatisée. Cependant, une attention particulière est nécessaire pour obtenir des résultats fiables. Au stade de l’enregistrement, il est important d’assurer une réponse MEP cohérente sur le point chaud, puis de maintenir la bobine dans la même position par rapport au crâne du sujet tout au long de l’enregistrement. Comme la vigilance a une influence importante sur l’excitabilité corticale20, des soins particuliers sont nécessaires pour garder le sujet détendu mais alerte.

Pour garder le sujet alerte, de courtes questions doivent être posées régulièrement. De plus, l’examinateur doit garder un œil sur les contractions musculaires pour vérifier si le muscle cible est stimulé. En outre, l’examinateur doit surveiller l’écran pour observer si l’amplitude du MEP ou les changements de seuil indiquent un déplacement de la bobine, en plus de vérifier le contour du bonnet de bain. Si la bobine a été déplacée, l’utilisateur doit essayer de la remplacer en position à l’aide du dessin. Si cela échoue, l’enregistrement doit être redémarré. L’influence du déplacement de la bobine est minimisée dans ces protocoles par l’ordre pseudo-aléatoire des ISI et en donnant un stimulus de test seul après chaque ensemble de trois stimuli appariés. Une autre façon de permettre de suivre la position d’une bobine TMS en temps réel consiste à utiliser un système de neuronavigation. Ces systèmes sont disponibles dans le commerce et efficaces; cependant, le coût élevé limite leur utilisation. Veuillez noter qu’aucune donnée n’est fournie ici sur les patients atteints de SLA ou d’autres troubles neurodégénératifs. Des défis supplémentaires peuvent survenir chez ces patients, tels que de faibles amplitudes dues à la perte de motoneurone périphérique, à une activité spontanée et à une inexcitabilité.

Tous les protocoles de cette étude (impulsion unique et appariée) ont été réalisés avec une bobine de huit (Magstim, D70 Remote coil) connectée à un module Bistim2 . Cela a été fait pour maintenir une force de champ magnétique comparable entre les protocoles, car le stimulus est atténué lors du passage à travers le module Bistim. Le système a été réglé sur le mode de déclenchement Bistim indépendant permettant le déclenchement externe individuel des deux unités Magstim 2002 . Pour les protocoles à impulsion unique, l’intensité de l’une des unités a été réglée sur 0 % d’OSM. Les enregistrements sont effectués à l’aide d’un protocole d’enregistrement, qui fait partie d’un logiciel. Pour les autres types de stimulateurs magnétiques, une seule unité est nécessaire.

Une limitation de la méthode TMS est la variabilité. Des études antérieures ont montré que la variabilité interindividuelle est plus élevée que la variabilité intrajournalière ou interjournalière sur le même sujet19,21. Il convient de prêter attention à la normalisation de la méthode et d’éliminer les éventuelles erreurs techniques pouvant affecter la fiabilité. La SMT ne peut pas être utilisée dans certaines conditions telles que les patients atteints d’un stimulateur cardiaque ou l’épilepsie. Les règles internationales de sécurité doivent être suivies22. De plus, un léger inconfort peut être attendu, en particulier si une bobine circulaire23 est utilisée. Cependant, l’inconfort est souvent minime et ne doit pas nécessairement provoquer l’arrêt de l’examen.

Les méthodes décrites dans ce manuscrit sont automatisées à la fois pour les enregistrements et les analyses par rapport aux méthodes existantes. Cela permet aux enregistrements d’être effectués par un seul opérateur, et l’opérateur n’a pas besoin d’interférer avec autre chose que de garder la bobine au même endroit. Chaque protocole a été conçu pour prendre ~ 10 min, ce qui permet d’exécuter plusieurs protocoles en une heure, le temps que prendra probablement pour un protocole avec les méthodes manuelles existantes. Les stimuli magnétiques sont délivrés toutes les 4 s dans cette étude; cependant, d’autres dispositifs magnétiques permettent une stimulation plus rapide, ce qui permet de réduire la durée d’enregistrement de chaque protocole à moins de 5 minutes. Le logiciel décrit ici permet également de sélectionner différents ISI, le nombre de stimuli pour chaque ISI et le niveau de stimulus de conditionnement. Une avancée majeure de la méthode décrite ici est une fonction de contrôle, qui supprime automatiquement les traces lorsque le sujet n’est pas détendu.

En conclusion, les méthodes décrites ici peuvent fournir des informations précieuses pour comprendre les mécanismes sous-jacents de plusieurs troubles cérébraux, en particulier les troubles neurodégénératifs, tels que la SLA, et peuvent avoir une valeur diagnostique. D’autres études sont nécessaires pour différentes populations de patients et des groupes plus importants afin de déterminer la valeur diagnostique des mesures TMS conventionnelles et de suivi des seuils, et si ces mesures peuvent effectivement être utilisées comme biomarqueurs pour les troubles neurodégénératifs. Des études enregistrant la SMT dans différents muscles et les membres supérieurs et inférieurs sont également justifiées.

Déclarations de divulgation

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

HB et JH reçoivent des redevances de l’UCL pour les ventes du logiciel Qtrac utilisé dans cette étude. Les autres auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts potentiel.

Remerciements

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

Cette étude a été soutenue financièrement principalement par les deux subventions de la Fondation Lundbeck (numéro de subvention R290-2018-751) et du Fonds de recherche indépendant du Danemark (numéro de subvention: 9039-00272B).

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Éliminateur de bruit 50 HzDigitimer Ltd
Convertisseur analogique-numériqueNational InstrumentsNI-6221
Programme d’enregistrementDigitimer Ltd (copyright University College London)QtracS.EXE
Protocole d’enregistrement TMSDigitimer Ltd (copyright QTMS Science)Protocole
d’enregistrement QTMSG-12Électrodes d’enregistrement de surface jetablesAMBUAmbu® ; BlueSensor NF
Figure-of-8 coilMagstim Co. Ltd, Whiteland, Pays de Galles, Royaume-UniMagstim® ; D70 Bobine déportée
Amplificateur EMG isoléDigitimer LtdD440
Stimulateur bipolaire linéaire isolé à courant constantDigitimer LtdDS5
Appareil TMSMagstim Co. Ltd, Whiteland, Pays de Galles, Royaume-UniStimulateurs Magstim® ; 2002 (2 unités MagStim sont nécessaires)
Programme d’analyse et de traçageDigitimer Ltd (copyright University College London)QtracP.EXE
Humbug

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. On the use of TMS to investigate the pathophysiology of neurodegenerative diseases. Frontiers in Neurology. 11, 584664(2020).">Rawji, V., Latorre, A., Sharma, N., Rothwell, J. C., Rocch, L. On the use of TMS to investigate the pathophysiology of neurodegenerative diseases. Frontiers in Neurology. 11, 584664(2020).
  2. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).">Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  3. Interaction between intracortical inhibition and facilitation in human motor cortex. Journal of Physiology. 496, Pt 3 873-881 (1996).">Ziemann, U., Rothwell, J. C., Ridding, M. C. Interaction between intracortical inhibition and facilitation in human motor cortex. Journal of Physiology. 496, Pt 3 873-881 (1996).
  4. Pharmacological control of facilitatory I-wave interaction in the human motor cortex. A paired transcranial magnetic stimulation study. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (4), 321-330 (1998).">Ziemann, U., Tergau, F., Wischer, S., Hildebrandt, J., Paulus, W. Pharmacological control of facilitatory I-wave interaction in the human motor cortex. A paired transcranial magnetic stimulation study. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (4), 321-330 (1998).
  5. Short-interval and long-interval intracortical inhibition of TMS-evoked EEG potentials. Brain Stimulation. 11 (4), 818-827 (2018).">Premoli, I., et al. Short-interval and long-interval intracortical inhibition of TMS-evoked EEG potentials. Brain Stimulation. 11 (4), 818-827 (2018).
  6. Short-interval paired-pulse inhibition and facilitation of human motor cortex: the dimension of stimulus intensity. Journal of Physiology. 545 (1), 153-167 (2002).">Ilic, T. V., et al. Short-interval paired-pulse inhibition and facilitation of human motor cortex: the dimension of stimulus intensity. Journal of Physiology. 545 (1), 153-167 (2002).
  7. Interference of short-interval intracortical inhibition (SICI) and short-interval intracortical facilitation (SICF). Clinical Neurophysiolology. 119 (10), 2291-2297 (2008).">Peurala, S. H., Muller-Dahlhaus, J. F., Arai, N., Ziemann, U. Interference of short-interval intracortical inhibition (SICI) and short-interval intracortical facilitation (SICF). Clinical Neurophysiolology. 119 (10), 2291-2297 (2008).
  8. Short latency inhibition of human hand motor cortex by somatosensory input from the hand. Journal of Physiology. 523, Pt 2 503-513 (2000).">Tokimura, H., et al. Short latency inhibition of human hand motor cortex by somatosensory input from the hand. Journal of Physiology. 523, Pt 2 503-513 (2000).
  9. Modulation of motor cortex excitability by median nerve and digit stimulation. Experimental Brain Research. 129 (1), 77-86 (1999).">Chen, R., Corwell, B., Hallett, M. Modulation of motor cortex excitability by median nerve and digit stimulation. Experimental Brain Research. 129 (1), 77-86 (1999).
  10. long-latency afferent inhibition; uses, mechanisms and influencing factors. Brain Stimululation. 11 (1), 59-74 (2018).">Turco, C. V., et al. long-latency afferent inhibition; uses, mechanisms and influencing factors. Brain Stimululation. 11 (1), 59-74 (2018).
  11. Effects of lorazepam on short latency afferent inhibition and short latency intracortical inhibition in humans. Journal of Physiolology. 564, Pt 2 661-668 (2005).">Di Lazzaro, V., et al. Effects of lorazepam on short latency afferent inhibition and short latency intracortical inhibition in humans. Journal of Physiolology. 564, Pt 2 661-668 (2005).
  12. Two phases of intracortical inhibition revealed by transcranial magnetic threshold tracking. Experimental Brain Research. 143 (2), 240-248 (2002).">Fisher, R. J., Nakamura, Y., Bestmann, S., Rothwell, J. C., Bostock, H. Two phases of intracortical inhibition revealed by transcranial magnetic threshold tracking. Experimental Brain Research. 143 (2), 240-248 (2002).
  13. Characterisation of paired-pulse transcranial magnetic stimulation conditions yielding intracortical inhibition or I-wave facilitation using a threshold-hunting paradigm. Experimental Brain Research. 129 (2), 317-324 (1999).">Awiszus, F., Feistner, H., Urbach, D., Bostock, H. Characterisation of paired-pulse transcranial magnetic stimulation conditions yielding intracortical inhibition or I-wave facilitation using a threshold-hunting paradigm. Experimental Brain Research. 129 (2), 317-324 (1999).
  14. Novel threshold tracking techniques suggest that cortical hyperexcitability is an early feature of motor neuron disease. Brain. 129, Pt 9 2436-2446 (2006).">Vucic, S., Kiernan, M. C. Novel threshold tracking techniques suggest that cortical hyperexcitability is an early feature of motor neuron disease. Brain. 129, Pt 9 2436-2446 (2006).
  15. Utility of threshold tracking transcranial magnetic stimulation in ALS. Clinical Neurophysiolology Practice. 3, 164-172 (2018).">Vucic, S., et al. Utility of threshold tracking transcranial magnetic stimulation in ALS. Clinical Neurophysiolology Practice. 3, 164-172 (2018).
  16. Axonal excitability properties in amyotrophic lateral sclerosis. Clinical Neurophysiolology. 117 (7), 1458-1466 (2006).">Vucic, S., Kiernan, M. C. Axonal excitability properties in amyotrophic lateral sclerosis. Clinical Neurophysiolology. 117 (7), 1458-1466 (2006).
  17. Assessment of cortical excitability using threshold tracking techniques. Muscle Nerve. 33 (4), 477-486 (2006).">Vucic, S., Howells, J., Trevillion, L., Kiernan, M. C. Assessment of cortical excitability using threshold tracking techniques. Muscle Nerve. 33 (4), 477-486 (2006).
  18. Short-interval intracortical inhibition as a function of inter-stimulus interval: Three methods compared. Brain Stimululation. 14 (1), 22-32 (2021).">Tankisi, H., et al. Short-interval intracortical inhibition as a function of inter-stimulus interval: Three methods compared. Brain Stimululation. 14 (1), 22-32 (2021).
  19. Short-interval intracortical inhibition: Comparison between conventional and threshold-tracking techniques. Brain Stimululation. 11 (4), 806-817 (2018).">Samusyte, G., Bostock, H., Rothwell, J., Koltzenburg, M. Short-interval intracortical inhibition: Comparison between conventional and threshold-tracking techniques. Brain Stimululation. 11 (4), 806-817 (2018).
  20. Alertness fluctuations when performing a task modulate cortical evoked responses to transcranial magnetic stimulation. Neuroimage. 223, 117305(2020).">Noreika, V., et al. Alertness fluctuations when performing a task modulate cortical evoked responses to transcranial magnetic stimulation. Neuroimage. 223, 117305(2020).
  21. Reproducibility of intracortical inhibition and facilitation using the paired-pulse paradigm. Nerve. 23 (10), 1594-1597 (2000).">Boroojerdi, B., Kopylev, L., Battaglia, F., et al. Reproducibility of intracortical inhibition and facilitation using the paired-pulse paradigm. Nerve. 23 (10), 1594-1597 (2000).
  22. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiolology. 132 (1), 269-306 (2021).">Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiolology. 132 (1), 269-306 (2021).
  23. Comparison of figure-of-8 and circular coils for threshold tracking transcranial magnetic stimulation measurements. Neurophysiologie Clinique. 51 (2), 153-160 (2021).">Ørskov, S., et al. Comparison of figure-of-8 and circular coils for threshold tracking transcranial magnetic stimulation measurements. Neurophysiologie Clinique. 51 (2), 153-160 (2021).

Réimpressions et autorisations

Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demander une autorisation

Mots-clés

TMS par suivi de seuilpotentiels voqu s moteursexcitabilit corticospinaleTMS impulsions coupl esTMS impulsion uniquep riode silencieuse corticaleinhibition intracorticalescl rose lat rale amyotrophiquestimulateur magn tique

Articles connexes