Utilisant la stimulation magnétique transcrânienne à l'étude du système neuromusculaire de l'homme

L’objectif global de cette procédure est d’effectuer une stimulation magnétique transcrânienne pour susciter des potentiels évoqués moteurs. D’abord dans le muscle fléchisseur du carpe radial, puis dans le muscle érecteur de la colonne vertébrale, un muscle. Pour ce faire, il suffit de préparer d’abord la peau recouvrant les muscles respectifs pour les enregistrements électromyographiques et de positionner biomécaniquement le sujet pour la stimulation magnétique transcrânienne.

Le point chaud est identifié comme la partie de l’emplacement de stimulation sur le cortex moteur qui suscite les plus grands potentiels révocateurs moteurs. L’étape suivante consiste à déterminer le seuil moteur. À ce stade, une stimulation magnétique transcrânienne à impulsion unique est effectuée pour quantifier l’amplitude potentielle évoquée du moteur et la durée de la période de silence.

Une stimulation magnétique transcrânienne par impulsions appariées est également réalisée pour quantifier la facilitation intracorticale et l’inhibition intracorticale à intervalles courts et longs. En fin de compte, les indices in vivo de l’excitabilité corticospinale et cortico-corticale chez l’homme peuvent être évalués par l’utilisation combinée de la stimulation magnétique transcrânienne et de l’électromyographie. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode peuvent avoir des difficultés parce qu’il peut être difficile de dériver et de comprendre les aspects techniques subtils du TMS à partir d’une description écrite seulement, et le simple fait d’essayer d’apprendre par une approche d’essai et d’erreur lors de l’expérimentation et du test sur des sujets humains pose de nombreuses difficultés et défis pour démontrer les procédures.

En plus de moi-même, il y aura David Gus Jr., un chercheur travaillant au sein de l’Institut musculo-squelettique et neurologique de l’Ohio. Avant de commencer l’expérience de TMS, dépister d’abord le sujet en suivant les directives de dépistage établies par l’Institut d’éducation à la sécurité par résonance magnétique et la recherche exclut les personnes ayant des antécédents familiaux d’épilepsie ou de convulsions. Ensuite, placez des électrodes de surface sur les muscles FCR du sujet sur l’avant-bras à l’aide d’un arrangement d’électrodes bipolaires.

Les électrodes doivent être situées longitudinalement sur le muscle non rasé et une peau tressée. Placez également un capuchon pour marquer les points de stimulation sur la tête. Maintenant, demandez au sujet de s’asseoir avec le bras gauche reposant en position étendue dans un compteur à quatre dynamos du système Biodex.

Dans ce protocole, nous stimulerons le côté droit du cerveau, qui contrôle le bras gauche pour stimuler les muscles FCR, placer une bobine TMS en forme de huit de 70 millimètres, tangentielle au cuir chevelu et à 45 degrés de la ligne médiane afin que le courant induit circule dans une direction latérale postérieure à antérieure médiale. Ensuite, déplacez subtilement la bobine TMS par très petits incréments pour déterminer l’emplacement de stimulation qui suscite le plus grand potentiel moteur évoqué pour le muscle FCR. Une fois localisé, marquez cette zone avec de l’encre indélébile sur le cuir chevelu ou un capuchon similaire.

Quantifiez maintenant le seuil moteur pour le FCR en délivrant des impulsions uniques à des intensités de stimulation progressivement croissantes jusqu’à ce que les potentiels d’évocation du moteur aient atteint des amplitudes maximales supérieures à 50 microvolts dans plus de 50 % des essais. Pour examiner l’amplitude potentielle évoquée du moteur, le FCR délivre une seule impulsion TMS au point chaud précédemment déterminé comme une intensité égale à 130 % du seuil du moteur et calcule l’amplitude crête à crête. Ce résultat peut être normalisé au potentiel d’action maximal des fibres musculaires composées observé après une stimulation électrique supra-maximale du nerf médian.

Lorsqu’une impulsion CMS du cortex est délivrée pendant la contraction musculaire, elle produit un potentiel révocateur moteur suivi d’une quiescence électrique avant la reprise de l’activité. Cela indique une inhibition corticospinale du cortico. C’est ce qu’on appelle communément la période de silence.

Pour quantifier la période de silence corticospinale FCR, délivrez une seule impulsion TMS au point chaud à une intensité égale à 130 % du seuil moteur pendant que le participant à l’étude effectue une contraction musculaire de flexion du poignet à 15 % de la force maximale. Pour déterminer la facilitation intracorticale à l’aide de la TMS à impulsions appariées pour le muscle FCR, déterminez d’abord l’intensité du stimulus nécessaire pour susciter un potentiel d’évocation motrice compris entre 0,5 et un millivolt. Ensuite, délivrez une impulsion de conditionnement inférieure au seuil, 70 % du seuil du moteur 15 millisecondes avant une impulsion d’essai au-dessus du seuil, une impulsion de conditionnement délivrée à cette période avant l’impulsion d’essai augmentera ou facilitera l’amplitude du potentiel évoqué du moteur plus qu’une seule impulsion inconditionnelle de la même intensité.

Ensuite, utilisez la TMS à impulsions appariées pour quantifier l’inhibition intracorticale à court intervalle en utilisant la même procédure que celle décrite pour mesurer la facilitation intracorticale, à l’exception du fait que l’intervalle entre les deux impulsions doit être réduit à trois millisecondes. L’impulsion de conditionnement délivrée à cette période de temps avant l’impulsion d’essai diminuera ou inhibera l’amplitude du potentiel révoqué du moteur plus qu’une seule impulsion non conditionnée de la même intensité. Pour quantifier l’inhibition intracorticale à long intervalle à l’aide d’impulsions appariées, la TMS délivre deux impulsions de test supra-seuil identiques, séparées de 100 millisecondes.

Ici, pour le muscle FCR, le potentiel évoqué moteur associé à la deuxième impulsion sera plus petit ou inhibé plus que celui associé à la première. Prochain. Pour la stimulation musculaire en érecteur, faites asseoir les sujets dans une chaise pivotante avec la cuisse à 90 degrés par rapport au tronc, le bas de la jambe à environ 45 degrés par rapport à la cuisse, la colonne lombaire dans une posture verticale neutre et la main reposant sur les genoux pour la colonne vertébrale érectrice. Un muscle utilise un arrangement d’électrodes situé longitudinalement sur les muscles au niveau L trois L cinq vertèbres sur une peau rasée et tressée pour localiser confortablement la colonne vertébrale érectrice corticale, un emplacement de stimulation musculaire.

Ici, nous utilisons des mesures anthropométriques pour identifier le sommet du crâne, trouver l’intersection du crâne dans le plan sagittal entre la nasion et Ian et le plan coronal entre le trauss et marquer celui-ci comme le sommet pour stimuler le spin érecteur. Les muscles A utilisent une bobine à double cône, qui a une plus grande profondeur de pénétration, et peut donc atteindre la représentation de ces muscles plus profondément dans l’homoncule. Ici, la bobine est positionnée de telle sorte que le courant circule dans une direction antenne-arrière.

La bobine ici est modifiée sur mesure avec un système de fixation laser pour nous aider dans le repositionnement ultérieur de la bobine à double cône afin de déterminer le seuil du moteur pour les muscles de rotation de l’érecteur. La méthode précédemment démontrée pour le membre supérieur ne doit pas être utilisée car la stimulation des muscles du dos n’est pas bien tolérée. Au lieu de cela, commencez le protocole TMS en délivrant une impulsion unique initiale à 50 % de la sortie maximale du stimulateur pour déterminer si l’intensité de ce stimulus est supérieure ou inférieure au seuil moteur.

Pour examiner l’amplitude potentielle évoquée du moteur, les muscles en rotation de l’érecteur délivrent une seule impulsion TMS au sommet à une intensité supérieure de 40 ou 50 % à l’intensité du seuil d’intensité du sous-moteur. Ces potentiels évoqués moteurs ne peuvent pas être normalisés car les nerfs périphériques qui innovent dans les muscles ES ne sont pas accessibles à la stimulation électrique. Il convient de noter que lors de la stimulation du groupe musculaire ES, plusieurs autres groupes musculaires sont également stimulés de manière visible et spectaculaire de manière concomitante, y compris les muscles du membre inférieur, qui sont représentés dans la même région générale de l’homonculus.

Pour utiliser la TMS à impulsions appariées pour déterminer la facilitation intracorticale pour le groupe musculaire épineux érecteur, l’intensité de l’impulsion de conditionnement doit être réglée sur le seuil sous-moteur observé. L’intensité étant soit 40 % ou 50 % de la sortie du stimulateur, et l’intensité de l’impulsion de test doit être réglée à 40 % au-dessus du niveau du seuil sous-moteur étant de 80 % ou 90 % de la sortie du stimulateur. Ensuite, pour quantifier l’inhibition intracorticale à intervalle court, utilisez la même procédure que celle décrite pour mesurer la facilitation intracorticale, à l’exception que l’intervalle inter-stimulus entre les deux impulsions doit être réduit à trois millisecondes lorsque l’expérience est terminée, aidez au retrait des électrodes et du capuchon et assurez-vous de remercier votre sujet pour sa participation.

Les traces EMG observées ici représentent la réponse potentielle évoquée du moteur à des intensités de stimulus augmentant progressivement, représentées en pourcentage de la sortie du stimulateur environ. Notez qu’aux intensités plus faibles, de très petites MEP ont été induites, mais qu’à 32 %, une MEP a été déclenchée qui a atteint le seuil moteur. La période de silence est observée lorsqu’un sujet effectue une légère contraction et qu’un seul stimulus est appliqué au cortex moteur.

La première partie de la période de silence est due à l’inhibition de la moelle épinière, et la seconde partie est attribuée à l’inhibition corticale, en particulier aux récepteurs GABA B. Ici, nous voyons le changement des tailles de potentiel évoqué moteur avec le pouls apparié TMS de la FCR, la mesure musculaire de l’inhibition intracorticale à court intervalle ou SICI et la facilitation intracorticale ou ICF peuvent être observées. Et ici, nous voyons un exemple de traces EMG des muscles de spin érecteurs et la mesure de l’inhibition intracorticale à court intervalle et de la facilitation intracorticale.

Enfin, nous voyons ici un exemple de mesure de l’inhibition intracorticale à intervalle long ou LICI. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer une TMS à impulsion unique et à impulsion appariée appliquée au muscle Redis de la carpe fléchisseuse, ainsi qu’à la musculature de rotation érectrice. Il convient de noter que ces démonstrations dans ces groupes musculaires ne sont que des exemples choisis de l’utilisation de la TMS pour étudier le système neuromusculaire humain.

N’oubliez pas que travailler avec des sujets humains peut mettre la santé d’un individu en danger. Il est important de s’assurer qu’il est sans danger pour une personne d’être exposée à un champ magnétique puissant, et des précautions doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.