Effets de la Stimulation transcrânienne courant alternatif sur le Cortex moteur primaire par en ligne approche combinée avec la Stimulation magnétique transcrânienne

La Stimulation transcrânienne courant alternatif (TAC) permet la modulation de l’excitabilité corticale dans un mode de fréquence spécifique. Nous montrons ici une approche unique qui combine TAC en ligne avec la seule impulsion de Stimulation magnétique transcrânienne (TMS) afin de « sonder » excitabilité corticale au moyen du moteur des potentiels évoqués.

L’objectif global de cette procédure est d’évaluer la modulation des effets continus de la stimulation transcrânienne à courant alternatif au moyen d’une stimulation par voie magnétique transcrânienne à trajet unique dans une nouvelle approche combinée en ligne. La stimulation électrique transcrânienne est une technique neuromodulatrice qui affecte les états neuronaux par le biais de différentes formes d’onde de courant. Il est couramment utilisé en neurosciences pour étudier les fonctions cérébrales, motrices et cognitives.

Les approches les plus utilisées sont basées sur la stimulation en courant continu, le bruit aléatoire et la stimulation en courant alternatif, qui sont capables d’induire des changements dans l’activité des neurones. À l’intérieur et à l’extérieur des neurones, provoquant une altération du potentiel membranaire au repos et modifiant par conséquent l’efficacité synaptique neuronale. Les TACS nous permettent de fournir un potentiel oscillatoire externe sinusoïdal dans une gamme de fréquences spécifique.

En induisant ce que l’on appelle l’effet d’entraînement sur l’activité oscillatoire endogène. Ici, nous introduisons une nouvelle méthode qui combine TACS et CMS à chemin unique lors de la stimulation continue du cortex moteur primaire. La méthode nous permet de tester en ligne les effets de la stimulation par courant alternatif sur le cortex moteur primaire au moyen d’un potentiel évoqué moteur induit par TMS à impulsion unique.

Nous allons montrer un ensemble complet d’équipements nécessaires pour faire fonctionner un protocole TACS-TMS combiné en ligne par stimulation du cortex moteur primaire. La liste des équipements comprend un appareil de stimulation électrique qui peut générer du courant alternatif électrique, par exemple BrainStim. Reliés par des électrodes éponges imbibées de sérum physiologique à deux surfaces de cinq à sept centimètres.

Afin de minimiser la sensation cutanée, les électrodes sont complètement saturées de solution saline pour maintenir l’impédance en dessous de 10 kiloOhms tout au long de la séance de stimulation. L’électrode cible est placée sur le cuir chevelu correspondant au point chaud du cortex moteur primaire à l’aide de sangles élastiques spécifiques, tandis que l’électrode de référence est placée sur l’épaule ipsilatérale à l’aide de ruban adhésif dans un montage dit monopolaire. Chez l’homme, les oscillations à différentes fréquences reflètent différents comportements et processus cognitifs qui sous-tendent différents états d’activité du réseau neuronal.

Comme généralement mesuré par encéphalographie ou par magnéto-encéphalographie. Les oscillations dans le cerveau humain vont d’oscillations ultra-lentes à des oscillations ultra-rapides. Ils sont généralement présents simultanément et peuvent moduler et interagir les uns avec les autres.

Cependant, le lien entre l’activité oscillatoire et les processus cérébraux a toujours été établi par des méthodes corrélationnelles. Par conséquent, la question de savoir si les oscillations cérébrales reflètent directement un mécanisme fondamental dans le traitement de l’information corticale, ou simplement un épiphénomène, n’est toujours pas résolue. En utilisant TACS, nous pouvons moduler causalement les oscillations cérébrales d’une manière spécifique à la fréquence, et à son tour influencer l’activité neuronale physiologique liée à l’état de repos, aux processus perceptifs et cognitifs.

Pour configurer le protocole TCS à l’aide de l’appareil BrainStim, vérifiez d’abord l’état de la batterie. Ensuite, les paramètres de stimulation sont manipulés par notre logiciel spécial. Fréquence, durée, forme du courant.

Et transféré vers l’appareil par connexion Bluetooth. En utilisant le logiciel, ouvrez une nouvelle séance et gérez un nouveau protocole ou une nouvelle stimulation. Par exemple, le protocole sera nommé Beta.

Réglez la fréquence de stimulation dans notre cas elle sera de 20 Hz, réglez la forme d’onde comme sinusoïdale et réglez la durée totale du protocole de stimulation, par exemple 600 secondes. Enfin, réglez l’intensité de la stimulation à 1 milliampère tout en décalage, fondu entrant, fondu sortant et fondu est réglé à zéro. Ensuite, lorsque la fonction Bluetooth est activée sur l’appareil, téléchargez le protocole du logiciel sur le stimulateur.

Ensuite, vérifiez si le protocole a été transféré avec succès sur l’appareil. Passez maintenant à la partie TMS. Placez d’abord les électrodes pour un EMG de surface afin de mesurer les potentiels de verrouillage du moteur par TMS à impulsion unique.

Nettoyez la peau à l’aide d’un gommage nettoyant sous toutes les électrodes pour obtenir une faible impédance cutanée, inférieure à 10 kiloOhm. Ici, nous avons pris un premier muscle interressus dorsal et utilisé et utilisé un montage bipolaire du tendon du ventre. Mettez l’électrode active sur le muscle, l’électrode de référence sur l’os, deux centimètres distalement et l’électrode de terre plus proximale sur le bras.

Les potentiels de verrouillage du moteur sont mesurés par des électrodes de chlorure d’argentum et d’argentum reliées à l’amplificateur BrainAmp DC par un boîtier de connexion. Nous utilisons le système de navigation TMS sans cadre LocalEye TMS navigator pour obtenir un positionnement correct de la bobine TMS. Tout d’abord, nous plaçons les capteurs de suivi sur le devant du participant.

Pour la stimulation TMS, nous utilisons un stimulateur magnétique dans un régime biphasique et une bobine de stimulation rouge pivotante de 75 millimètres en forme de H. Ensuite, à l’aide de la vidéo de l’IRM structurelle T-one du participant, et effectuer une illustration actuelle de la tête du participant dans le modèle de tête IRM 3D par système de navigation. Après cela, positionnez avec précision la bobine sur la zone moteur primaire de la tête, la région dite du bouton du moteur.

Ensuite, commencez à tester les potentiels de verrouillage du moteur TMS à passage unique. Une fois qu’un point chaud optimal pour la représentation corticale du modèle de main étudié est trouvé, cet emplacement est marqué pour le placement ultérieur de l’électrode cible TCS. Ajustez soigneusement la première sangle élastique sur la tête par rapport à la position du centre de la tête.

Prenez ensuite la position de l’électrode cible avec la deuxième bande. Une fois que les électrodes TCS sont placées à la fois sur le crâne et sur l’épaule ipsilatérale, procédez à leur connexion au stimulateur. Avant de commencer la séance de stimulation, assurez-vous que la position de l’électrode cible est centrée sur le point chaud marqué par inspection visuelle.

Placez ensuite la bobine TMS sur les électrodes TCS en réajustant l’intensité et l’orientation à l’aide de la neuronavigation afin de retrouver le point chaud. A ce stade, méthode du seuil du modèle de repos pour ce nouveau montage combiné TCS-TMS en prenant en compte l’épaisseur de l’électrode cible. Réglez l’intensité de la stimulation tout au long de l’expérience à 110 % de leur seuil moteur au repos.

La plupart des études TCS ont montré des effets en ligne proéminents, en même temps, il n’y a toujours pas de preuves claires sur les effets durables des TCS après l’arrêt de la stimulation. Seules quelques études dans la littérature ont montré des effets secondaires faibles et peu clairs chez les personnes qui ont utilisé le TCS en ligne. Les preuves EG ne sont pas claires non plus sur les séquelles du TCS.

In vivo, il a été démontré que le pic d’activité est synchronisé avec différentes fréquences de conduite, ce qui suggère que le déchargement neuronal peut être entraîné par des champs appliqués électriquement. Ainsi, dans les modèles animaux, une TCS sinusoïdale faible entraîne la fréquence de décharge du pouls cortical-neuronal généralisé. Chez l’homme, des preuves récentes ont montré que le TCS en ligne peut induire un effet d’entraînement sur la signature EG.

Cependant, l’approche TCS EG est encore discutable, d’abord à cause des artefacts induits par AC et ensuite parce qu’il n’est pas pratiquement possible de capturer directement le signal EG de la zone stimulée. Un tel montage combiné TCS-TMS permet d’observer, surtout pour le système sensorimoteur, les effets TCS spécifiques à la fréquence en ligne sur la sortie vertébrale corticale en utilisant comme sonde TMS à passage unique du cortex moteur primaire. Ainsi, démarrez le protocole de stimulation électrique 20Hz tout en délivrant en ligne des impulsions uniques TMS entrecoupées d’intervalles aléatoires, de trois à cinq secondes.

Par exemple, nous pouvons montrer l’augmentation des amplitudes potentielles de verrouillage du moteur pendant le TCS 20 Hz en ligne par rapport à 10 Hz ou à la stimulation fictive. Sur cette image, vous pouvez voir un exemple de conception expérimentale où la bobine TMS est placée sur l’électrode TCS cible. Cette expérience cible : des électrodes rouges sont placées sur le cortex moteur gauche et le cortex pariétal droit.

L’électrode de référence bleue est placée sur la ligne médiane correspondant à la position PZ du système EG international 1020. La bobine est maintenue sur l’électrode éponge placée sur le cortex moteur gauche. Le cortex moteur humain auquel il s’adresse a une activité à environ 20 Hz.

Des collaborateurs fréquents ont fourni la preuve cruciale de l’activité de 20 Hz au repos chez l’homme en montrant l’augmentation en ligne de l’excitabilité cortico-spinale pendant que la stimulation était appliquée à 20 Hz. Sur le graphique, l’axe des Y représente l’amplitude moyenne de la MEP mesurée par une seule impulsion TMS pendant que la stimulation TCS était en cours. L’axe des X représente différentes fréquences de stimulation.

Seul le TCS délivré à 20 Hz sur le cortex moteur a augmenté le débit corticospinal. Alors qu’il n’y avait aucun effet de la stimulation sur d’autres fréquences ou une autre stimulation du cortex pariétal. Il s’agissait de la première preuve d’un effet spécifique à la fréquence en ligne du TCS sur le cortex moteur, mesuré par TACS, approche combinée TMS.

La raison d’être de la combinaison de l’utilisation du TMS et du TACS repose sur des informations différentes qu’ils transmettent. En enregistrant les potentiels évoqués moteurs sur la main controlatérale du cortex moteur primaire, nous pouvons vérifier les effets sans artefact du TCS en cours. Cela nous permet de surveiller avec précision les changements de l’excitabilité corticale par les potentiels évoqués moteurs lors de la stimulation électrique délivrée à différentes fréquences de manière sans artefact.

Cette nouvelle approche peut être utilisée pour tester en ligne l’effet de toute autre forme de stimulation électrique transcrânienne.