La Stimulation magnétique transcrânienne combinée et électroencéphalographie du Cortex préfrontal dorsolatéral

Le protocole présenté ici est pour les études de TMS-EEG utilisant des paradigmes de conception de test-retest intracortical excitabilité. Le protocole vise à produire des mesures fiables et reproductibles excitabilité corticale pour évaluer le fonctionnement neurophysiologique liés à des interventions thérapeutiques dans le traitement de maladies neuropsychiatriques comme la dépression majeure.

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les domaines de la neurologie, de la neurophysiologie clinique et de la psychiatrie en déterminant les signaux neurophysiologiques qui peuvent servir de prédicteurs de la réponse aux interventions thérapeutiques. Si elle est correctement exécutée, cette technique peut suivre, de manière fiable et reproductible, les changements de l’excitabilité corticale dus à ces interventions thérapeutiques. Stacey Shim, une analyste de recherche de notre laboratoire, fera la démonstration de la procédure.

Pour commencer, choisissez d’abord une casquette qui s’adapte bien à la tête du participant. Placez l’électrode Cz au sommet à mi-chemin entre la ligne reliant le nasian et l’inian. Assurez-vous que toutes les électrodes touchent étroitement le cuir chevelu et qu’elles fonctionnent.

Ensuite, ajustez l’embout émoussé d’une seringue et remplissez-la de gel électroconducteur. Placez l’embout à l’intérieur du trou de l’électrode, puis appuyez légèrement sur le piston jusqu’à ce qu’il y ait de la pâte sur la peau. Ensuite, frottez le cuir chevelu avec la pointe émoussée et assurez-vous que la pâte ne se répand pas sur le dessus pour éviter de se ponter.

Préparez d’abord les électrodes de terre et de référence. Vérifiez que l’impédance est inférieure à cinq kiloohms pour toutes les électrodes. La préparation des électrodes détermine la qualité du signal cérébral enregistré et minimise le besoin de méthodes de traitement du signal qui peuvent éliminer à la fois le bruit et le signal cérébral cruciaux pour son étude.

Placez maintenant deux électrodes de disque EMG jetables d’un diamètre d’environ 30 millimètres sur le muscle abducteur droit, ou APB, pour un montage ventre-tendon. Placez également l’électrode de terre conformément aux instructions du fabricant. Connectez les électrodes à l’amplificateur EMG.

Commencez par charger une IRM pondérée T1 dans le système de navigation et choisissez les points cardinaux pour l’enregistrement. Utilisez les coordonnées MNI ou Talairach du cortex préfrontal dorsolatéral. Placez ensuite le tracker de tête de manière à ce qu’il ne bouge pas pendant la séance de stimulation, et permettez à la bobine TMS de bouger librement.

Ensuite, demandez au participant d’insérer des bouchons d’oreille, puis d’aligner la tête du participant sur le modèle IRM 3D. Pour ce faire, touchez la tête du participant avec le stylo numériseur aux points cardinaux sélectionnés dans l’IRM. Validez maintenant l’inscription en plaçant le stylo numériseur sur la tête du participant et en vérifiant la représentation sur l’ordinateur.

Si nécessaire, calibrez la bobine TMS en fixant les trackers à la bobine. Placez ensuite une éponge de polyuréthane sous la bobine pour minimiser les vibrations de la bobine sur les électrodes pendant les impulsions TMS. Placez la bobine sur le bloc d’étalonnage de manière à ce que tous les trackers soient visibles depuis l’appareil photo.

Appuyez ensuite sur le bouton d’étalonnage sur l’écran de l’ordinateur et maintenez la bobine en position d’étalonnage pendant cinq secondes. À ce stade, demandez au participant de se reposer et de rester à l’aise avec un dos, des mains et des jambes détendus. Ensuite, pour trouver le point chaud, commencez par cibler le bouton moteur comme point de repère initial de la représentation corticale de l’APB et du cortex moteur primaire, et déplacez la bobine jusqu’à ce qu’il y ait un mouvement musculaire correspondant.

Utilisez des intensités TMS évoquant des seuils évoqués par moteur ou des MEP d’environ 500 microvolts sur APB. Optimisez l’orientation de la bobine en modifiant son angle et son inclinaison pour obtenir la plus grande réponse sur le point chaud. Enregistrez ce positionnement de bobine dans le logiciel neuronavigator et réduisez l’intensité de sortie par pas de 2-3 %Ensuite, donnez 10 impulsions, et si plus de cinq réponses MEP sur 10 supérieures à 50 microvolts sont obtenues, continuez à réduire l’intensité.

Lorsque moins de cinq réponses sur 10 sont évoquées, commencez à augmenter l’intensité par pas de 1 à 2 %Le seuil moteur est représenté par l’intensité qui produit des PEM supérieures à 50 microvolts cinq fois sur 10. L’intervalle interstimulus, ISI, pour le seuil moteur doit être supérieur à une seconde, généralement de trois à cinq secondes. Ensuite, ajustez l’intensité à partir de 120 % du seuil moteur pour produire des MEP sur le cortex moteur primaire de 500 à 1500 microvolts.

Enregistrez 10 impulsions avec cette sortie, en augmentant ou en diminuant l’intensité par pas de 1 à 2 % jusqu’à atteindre une moyenne d’un microvolt. L’ajustement de l’intensité de la bobine est crucial pour cibler la population neuronale étudiée, mais aussi pour la qualité des signaux. À ce stade, positionnez la bobine sur le cortex préfrontal dorsolatéral et stimulez plusieurs fois.

Si des artefacts importants sont générés, ajustez le placement de la bobine en l’éloignant légèrement de cet emplacement. Numérisez maintenant les électrodes EEG afin que leur position soit enregistrée dans l’anatomie du cerveau. Remplacez ensuite les bouchons d’oreille par des écouteurs audio pneumatiques pour lire le masquage audio du bruit blanc, si vous le souhaitez.

Et ajoutez des écouteurs par-dessus pour la protection auditive. À ce stade, montez la bobine sur le support de bobine et assurez-vous que la bobine ne bouge pas ou n’appuie pas les électrodes en dessous. Enfin, exécutez l’expérience en incluant la TMS à impulsions uniques ainsi que la TMS à impulsions appariées pour l’inhibition intracorticale courte, la facilitation intracorticale et l’inhibition intracorticale longue, dans un ordre aléatoire pour chaque participant.

Cette figure montre les grandes moyennes des réponses EEG évoquées par TMS à partir de la région dorsolatérale du cortex préfrontal d’intérêt des électrodes après stimulation. Cela comprend la TMS à impulsion unique, l’inhibition intracorticale courte, la facilitation intracorticale et l’inhibition intracorticale longue. Ici, nous voyons les valeurs de potentiel évoqué N100 tracées topographiquement sur toutes les électrodes pour chaque condition de stimulation.

Lors de cette procédure, il est important de préparer les électrodes avec précision, de choisir la bonne cible de stimulation et d’ajuster correctement l’intensité de la stimulation et l’orientation de la bobine. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des neurosciences, de la neurologie, de la neurophysiologie clinique et de la psychiatrie, pour explorer l’excitabilité et la connectivité corticocorticales dans divers états cérébraux, tant chez des volontaires sains que chez des patients.