Association de plusieurs systèmes d'acquisition de données pour étudier sortie cortico et Multi-segment Biomécanique

L’objectif global de cette méthodologie est de créer une approche rentable d’intégration des études sur la stimulation cérébrale et le mouvement humain. Cette méthode peut répondre à des questions clés dans le domaine du contrôle neuromoteur, telles que la façon dont la production neurologique du cortex moteur peut être modulée pendant un mouvement continu. Le principal avantage de cette technique est que l’administration de la stimulation cérébrale est automatisée par ordinateur et est déterminée par le paramètre spécifique d’intérêt pour le chercheur, tel que l’angle articulaire ou l’amplitude de l’activité musculaire.

Aaron Bailey, un étudiant diplômé de mon laboratoire, fera la démonstration de cette procédure. Voir le manuscrit accompagnant cette vidéo pour les instructions de configuration matérielle et logicielle de ce protocole expérimental. Le schéma ci-dessous donne un aperçu de la configuration matérielle.

Commencez par dépister l’innocuité de la SMT chez le participant et obtenez un consentement écrit et éclairé pour l’expérience. Enregistrez ensuite la masse corporelle totale du participant à l’aide d’une balance. Utilisez également un ruban à mesurer pour déterminer la longueur de la main, de l’avant-bras et du bras du participant, car ces segments peuvent ensuite être utilisés pour l’analyse cinématique et cinétique.

Ensuite, préparez la peau sur les muscles d’intérêt à l’aide d’un gel abrasif léger. Essuyez ensuite la zone avec de l’alcool. Utilisez un impédancemètre pour vous assurer que l’impédance de l’électrode de peau est inférieure à 10 kiloohms afin d’améliorer l’acquisition du signal EMG.

Placez maintenant deux électrodes sur le ventre des muscles dans un montage bipolaire. Pour cette expérience, placez des électrodes sur le biceps brachial, le triceps brachial, le grand pectoral, le deltoïde postérieur et le brachioradial. Enfin, à l’aide des câbles NC, connectez les sorties de l’amplificateur EMG aux canaux analogiques zéro, un, trois, quatre et cinq du boîtier AD.

Localisez le vertex à l’aide du système international de placement d’électroencéphalographie 10-20. Calibrez la bobine TMS pour le participant à l’aide d’un logiciel de neuronavigation. La localisation du point chaud du moteur pour chaque muscle d’intérêt est la partie la plus critique de l’expérience.

Un mauvais positionnement du point chaud du moteur ou une mauvaise orientation de la bobine peut avoir des effets sur les données acquises. Ensuite, pour localiser le point chaud du moteur, commencez par placer la bobine sur l’hémisphère controlatéral du bras ou de la main étudié et à cinq centimètres du sommet. La bobine doit être à plat sur la tête du participant et orientée de telle sorte qu’elle soit à 45 degrés par rapport au plan sagittal.

Ensuite, commencez avec environ 30 % de la puissance maximale du stimulateur et délivrez des impulsions TMS avec un intervalle interstimulus de six secondes ou plus, comme décrit dans le logiciel d’acquisition de données basé sur la suite. Déplacez la bobine TMS à des endroits légèrement différents sur le cuir chevelu tout en changeant légèrement l’orientation jusqu’à ce qu’un potentiel évoqué moteur soit observé dans le muscle d’intérêt. Déterminez maintenant le seuil du moteur au repos en commençant par l’intensité qui produit la réponse la plus fiable à environ un millivolts.

Délivrez des impulsions uniques et enregistrez en ligne l’amplitude du potentiel évoqué par le moteur. Commencez l’expérience en exécutant d’abord le logiciel de diffusion de stimulus visuels. Exécutez ensuite le fichier script pour les essais expérimentaux dans le logiciel d’acquisition de données basé sur la suite, comme décrit dans le manuscrit accompagnant ce protocole.

Entrez les informations souhaitées dans la boîte de dialogue de configuration, comme indiqué à l’écran ici. Ces valeurs permettent de configurer le calendrier et d’autres paramètres pour les essais expérimentaux. Par exemple, les ensembles de stimulus et la valeur de randomisation contrôlent le nombre de fois que le type d’essai est effectué dans un bloc.

Les capteurs de capture de mouvement sont collés au patient. Après cette étape, le logiciel s’exécutera tout seul avec une intervention minimale de l’utilisateur. Assurez-vous que le participant comprend toutes les instructions de la tâche, puis commencez l’expérience.

Un essai commence lorsque le participant place le curseur dans la cible de la position d’origine. Ensuite, une nouvelle position cible visuelle apparaîtra. Ensuite, un go que auditif est délivré via une sortie numérique-analogique sur le boîtier d’acquisition de données et le participant doit déplacer le curseur vers la nouvelle cible.

Ils doivent maintenir le curseur sur cette position cible pendant une seconde, puis le ramener à sa position d’origine pour attendre le prochain essai. Le signal analogique de l’EMG déclenchera l’impulsion TMS, qui doit être configurée pour se produire 100 millisecondes après le déclenchement auditif. Observez le participant et assurez-vous que le curseur est placé en position d’origine et sur les cibles pendant les essais.

L’expérience, comme on le voit ici, comporte 21 conditions composées de sept conditions cibles avec trois points temporels différents auxquels une impulsion TMS est déclenchée. La durée totale approximative de l’expérience est de trois à quatre heures. Dans un seul essai, le schéma de gauche montre la position de départ au début de l’essai, tandis que le schéma de droite montre la position finale pendant l’essai.

Ici, nous voyons l’amplitude de chaque muscle obtenue à partir de chaque muscle à partir de l’impulsion TMS unique au début de l’EMG de cet essai. Les graphiques présentés ici montrent le déplacement angulaire de l’articulation de l’épaule et du coude, tandis que ces graphiques montrent la vitesse angulaire au niveau des mêmes articulations. Ici, nous voyons la cinétique au niveau des articulations de l’épaule et du coude, avec les lignes bleues, vertes et rouges représentant chacune le muscle net et le moment de contact os sur os respectivement.

Cette figure montre un exemple de potentiels évoqués moteurs enregistrés à partir du biceps brachial et du grand pectoral, tout en atteignant une cible qui nécessite que ces deux muscles soient actifs. Sont également illustrés les potentiels évoqués moteurs enregistrés à partir des triceps brachiaux et du deltoïde postérieur, tout en atteignant une cible qui nécessite que ces muscles soient actifs. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en deux à trois heures si elle est bien faite.

Lors de cette procédure, il est important de déterminer quel signal analogique, tel que l’activité EMG ou l’angle articulaire, sera utilisé pour déclencher l’impulsion TMS. Cette information sera déterminée par le contexte de l’expérience. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes comme l’EEG peuvent être effectuées pour répondre à des questions supplémentaires telles que si les changements dans les oscillations cérébrales sont modulés en parallèle avec les changements dans la production corticospinale.