Évaluation non invasive des changements dans la transmission corticomotonuronale chez l'homme

L'objectif général de cette expérience neurophysiologique est d'évaluer les modifications de la transmission au niveau des synapses corticomotoneuronales chez l'humain après une stimulation magnétique transcrânienne répétitive. La technique de conditionnement du réflexe H peut contribuer à répondre à des questions importantes dans le domaine des neurosciences, telles que la compréhension approfondie des mécanismes fondamentaux et des sites de la neuroplasticité. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la plasticité se produisant entre le faisceau corticospinal et le neurone moteur, c'est-à-dire la synapse corticomotoneuronale.

Le principal avantage de cette technique, par rapport aux potentiels composés, est qu'il est possible de mesurer les entrées synaptiques produites par des connexions corticospinales distinctes aux motoneurones spinaux. Il existe au moins deux autres avantages des réflexes H conditionnés par rapport aux potentiels composés. Premièrement, il est possible de détecter les influences de volées corticospinales même faibles, et deuxièmement, il est possible d'évaluer les effets de volées corticospinales à latence plus longue.

Avant l'expérience, dépistez d'abord le sujet pour les risques médicaux liés à la stimulation magnétique transcrânienne, tels qu'un antécédent de crises épileptiques, obtenez un consentement écrit et éclairé, et informez le sujet de l'objectif de l'expérience. Préparez la peau pour la pose d'électrodes de surface sur le muscle soléaire en rasant, en désinfectant avec du propanol et en appliquant une légère abrasion cutanée. Ensuite, placez les électrodes de surface pour mesurer les réponses électrophysiologiques.

Vérifiez les signaux EMG sur l'écran pendant que le sujet effectue des mouvements de flexion plantaire et dorsiflexion. Pour la conditionnelle du réflexe H, fixez d'abord un anode de cinq sur cinq centimètres à l'aide d'un ruban adhésif sur la face antérieure du genou, juste sous la rotule. Appliquez la stimulation à l'aide d'impulsions en onde carrée de durée un milliseconde et déplacez la cathode sur la fosse poplitée jusqu'à ce que la position optimale pour la stimulation soit localisée.

Ensuite, placez une électrode auto-adhésive sur la peau et fixez-la avec du ruban adhésif. Avant l'expérience, enregistrez d'abord une courbe de recrutement HM. Calculez les réflexes H et les ondes M comme amplitudes EMG de pic à pic en temps réel dans le logiciel d'enregistrement.

Réglez la taille du réflexe H à 20 % de l'onde M maximale. Effectuez d'abord la procédure d'étalonnage pour le système de neuro-navigation. Utilisez une bobine en forme de huit pour stimuler la zone corticale motrice du sujet, controlatérale par rapport aux électrodes placées.

Pour trouver le point de stimulation optimal, placez d'abord la bobine à un centimètre devant le vertex. Orientez la poignée de la bobine vers l'arrière afin d'induire un flux de courant postérieur vers antérieur au centre de la bobine. Identifiez la position où des potentiels évoqués moteurs peuvent être obtenus avec une intensité de stimulation minimale.

À ce stade, placez la tête du sujet sur la table et utilisez de la mousse rigide pour empêcher tout mouvement. Utilisez un système de navigation TMS guidé par image pour surveiller la position de la bobine et de la tête tout au long de l'expérience. Ensuite, fixez la bobine sur un support et la tête du sujet sur la chaise, puis maintenez la bobine en place à l’aide de bandes de velcro fixées à la tête.

Ensuite, déterminez l'intensité minimale nécessaire pour évoquer des potentiels évoqués moteurs dont les amplitudes électromyographiques crête à crête sont supérieures à 50 microvolts dans six essais consécutifs sur dix. Il s'agit du seuil moteur au repos du sujet. Placez également une bobine magnétique en double cône au niveau de la jonction cervicobulbaire afin d'exciter les axones du faisceau corticospinal.

Positionnez la bobine de manière à ce que la dérivée première du courant induit soit orientée vers le haut et que sa position centrale soit sur ou près de l'épine. Pour commencer, veillez tout d'abord à maintenir la taille du H-reflex de contrôle constante tout au long de l'expérience. Si une déviation est détectée, ajustez l'intensité de stimulation avant l'essai suivant.

Maintenant, ajustez l'intensité de stimulation de la bobine de SMT sur le cortex moteur entre 90 % et 100 % du seuil moteur du sujet. Réglez également l'intensité de stimulation cervicomédullaire à 100 % de la sortie maximale du stimulateur. Commencez par conditionner le réflexe H en appliquant une stimulation sur le cortex moteur au repos.

Appliquez la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et la stimulation nerveuse périphérique en faisant varier le délai entre les deux stimuli afin d'évaluer les modifications de la transmission corticomotoneuronale. Commencez avec un intervalle interstimulus de moins cinq millisecondes, ce qui signifie que la stimulation nerveuse périphérique est déclenchée cinq millisecondes avant la TMS, puis modifiez cet intervalle par pas de millisecondes, de moins cinq millisecondes à une milliseconde. Selon l'intervalle interstimulus, le réflexe H peut être décalé vers l'avant par rapport à l'onde descendante, de sorte qu'il peut être déplacé vers la droite, permettant ainsi de tester les voies corticospinales plus lentes.

Varier l'intervalle de manière aléatoire d'un essai à l'autre, afin d'éliminer les biais dus à l'ordre des stimuli, et régler la pause entre les essais de stimulation à quatre secondes. Une facilitation précoce devrait survenir pour des intervalles d'environ moins quatre à moins deux millisecondes. Ensuite, conditionner le réflexe H à l'aide d'une stimulation magnétique au niveau de la jonction cervico-médullaire.

Utilisez des intervalles interstimulus allant de moins neuf à moins trois millisecondes par pas d'une milliseconde. Appliquez ces intervalles de stimulation magnétique transcrânienne (SMT) sur les deux emplacements simultanément lors de chaque essai et enregistrez les potentiels évoqués moteurs et le réflexe H de contrôle qui en résultent. Utilisez le réflexe H de contrôle comme référence pour les réflexes H conditionnés et le potentiel évoqué moteur de contrôle afin de garantir des conditions de stimulation comparables.

Une fois la mesure préalable terminée, régler l'intensité de stimulation à 1,2 fois le seuil moteur du sujet et appliquer l'intervention de stimulation magnétique transcrânienne répétitive lente. Stimuler le cortex moteur primaire à un hertz pendant 20 minutes afin d'induire une suppression durable de l'excitabilité corticospinale. Une courbe de conditionnement du réflexe H après conditionnement de M1 est affichée ici, tandis que la courbe de conditionnement du réflexe H après conditionnement de CMS est montrée ici.

La facilitation précoce avec la STS sur le cortex moteur primaire se produit autour d'intervalles interstimulus de moins trois millisecondes. Notez que la facilitation précoce après conditionnement par SMC se produit environ trois à quatre millisecondes plus tôt, à un intervalle interstimulus d'environ moins sept millisecondes. Ici, les moyennes de 10 tracés pour un sujet représentatif avant et après l'intervention par SRT sont affichées.

On peut observer que les réflexes H conditionnés, représentant la facilitation précoce, sont réduits après le conditionnement à la fois de M1 et du CMS. En revanche, les réflexes H témoins restent inchangés. Ici, la moyenne de deux sujets est affichée, montrant une réduction du même type à la fois pour les réflexes H conditionnés par M1 et par le CMS, sans aucune modification du réflexe H témoin.

Une fois maîtrisé, ce protocole peut être réalisé en environ 90 à 120 minutes. Lors de l'exécution de cette procédure, il est important de maintenir la taille du réflexe H constante. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'appliquer des stimuli conditionnants sur le cortex moteur primaire et la jonction cervico-médullaire.

Ceci est utilisé pour détecter la facilitation précoce, qui représente l'entrée synaptique aux motoneurones spinaux médiée par les connexions corticospinales les plus rapides.