Stimulation cérébrale dépendante de l'état du cerveau avec stimulation magnétique transcrânienne déclenchée par électroencéphalographie en temps réel

La méthode combine EEG et TMS pour la stimulation cérébrale dépendante de l’état cérébral en temps réel. Cela permet de synchroniser les parcelles tms avec une phase spécifique d’oscillations cérébrales endogènes continues. La stimulation cérébrale est une technique de modulation du cerveau en synchronisant les impulsions tms individuelles avec un état spécifique du cerveau défini par eEG.

L’effet de la stimulation peut être optimisé. La SMT standard est déjà utilisée pour traiter les maladies neurologiques et psychiatriques comme les accidents vasculaires cérébraux et la dépression. Le SMT synchronisé EEG a le potentiel d’améliorer les résultats du traitement à l’aide de protocoles de stimulation personnalisés.

Nous utilisons également le TMS synchronisé EEG pour étudier la neurophysiologie de base des oscillations cérébrales chez l’homme en comparant les effets que les stimuli ont qui sont identiques mais qui sont appliqués au cours de différents états cérébraux. Les effets peuvent être subtils et sont facilement lavés par d’autres sources de variabilité expérimentale. Nous avons constaté que la basse intensité de stimulus fonctionne mieux pour observer l’effet du rythme sensoriel de moteur sur l’excitabilité spinale corticale.

Pour mener une expérience en boucle fermée, l’activité cérébrale est enregistrée à travers les potentiels EEG de la surface du cuir chevelu qui sont numérisés par un amplificateur EEG. Le signal passe ensuite à l’unité principale eEG et de là à l’appareil en temps réel qui contrôle le stimulateur, fermant ainsi la boucle du signal entre la mesure et la modulation de l’activité cérébrale. L’appareil en temps réel analyse les oscillations EEG et envoie un signal de déclenchement au stimulateur TMS lorsqu’une condition de déclenchement prédéterminée est rencontrée pour passer une brève impulsion de courant à travers la bobine TMS qui est placée sur la tête.

Au cours de l’expérience, la position de la bobine sur la tête sera surveillée à l’aide d’un dispositif de neuro-navigation. Connectez la sortie en temps réel du système EEG à l’entrée de l’appareil en temps réel et connectez la sortie de l’appareil en temps réel à l’entrée de déclenchement du stimulateur TMS. Inscrivez le participant à l’étude dans le système, en vous assurant que le protocole correspond à la disposition du plafond EEG et que les canaux pertinents sont envoyés à la sortie en temps réel.

Sur l’ordinateur contrôlant l’appareil en temps réel charger le logiciel pour contrôler l’appareil en temps réel et s’assurer que les canaux d’entrée en temps réel correspondent à la configuration du système EEG. Activez ensuite le stimulateur TMS et réglez la configuration sur le déclenchement externe. Pour surveiller la position de bobine et pour atteindre un ciblage TMS précis et cohérent à l’intérieur et à travers les sessions charger les données d’IRM structurelle individuelle dans le logiciel du système de navigation avant de commencer l’expérience pour chaque participant.

Attachez ensuite un traqueur de bobines à la bobine de stimulation et calibrez la bobine. Lorsque le système est prêt, placez un bouchon EEG de taille appropriée sur la tête du participant à l’étude et utilisez du ruban à mesurer pour positionner correctement le bouchon. Poussez les cheveux de côté de sorte que le cuir chevelu est visible et préparer le cuir chevelu avec une application de gel abrasif.

Appliquez ensuite du gel conductrice sur les électrodes et vérifiez que les impédances de l’électrode EEG sont inférieures à cinq kiloohms. Couvrez le bouchon EEG d’une pellicule plastique et adaptez un bouchon de maille au-dessus de la pellicule plastique pour maintenir les câbles en position fixe afin de réduire la variabilité de l’artefact EEG. Appliquez ensuite du ruban adhésif pour augmenter la stabilité des multiples couches et collez un traqueur de tête réfléchissant sur la tête du sujet pour assurer la stabilité tout au long de l’expérience.

Fixez les électrodes EMG de surface aux muscles cibles nettoyés et écorchés et inspectez visuellement les signaux EEG et EMG en cours pour déceler les mauvaises électrodes. Gardez les câbles BIpolaires EMG proches les uns des autres et près du corps du participant à l’étude afin de réduire le ramassage du bruit en ligne. Utilisez ensuite l’outil pointeur pour co-enregistrer le modèle principal avec les repères anatomiques pertinents et localiser les emplacements des capteurs EEG pour permettre l’estimation ultérieure des différentes sources de l’activité EEG.

Pour effectuer une expérience tms synchronisée EEG en temps réel, déterminez d’abord l’endroit exact où le TMS du cortex moteur évoque la réponse motrice la plus forte des muscles de la main. Ensuite, marquez ce point chaud et la position de bobine dans le logiciel de neuro-navigation. Ensuite fixer la tête du sujet avec un oreiller sous vide et fixer la bobine dans l’emplacement hotspot avec un bras mécanique.

Pour déterminer l’intensité de stimulation seuil ajuster progressivement l’intensité de la stimulation jusqu’à ce que 50% des impulsions TMS entraîner une réponse motrice. Ici, l’intensité a été fixée à 110% de l’intensité du seuil. Pour configurer le système en temps réel pour combiner plusieurs canaux EEG pour extraire une oscillation spécifique, utilisez un filtre spacial laplacien à cinq canaux centré sur l’électrode C3 pour extraire le rythme moteur sensoriel.

Pour déclencher tms au sommet positif ou négatif de cette oscillation définir l’état de déclenchement de phase à la phase zéro ou phase pi au hasard pour chaque essai avant d’armer l’appareil en temps réel et de régler la séquence à répéter sur une boucle toutes les deux secondes. Ensuite, exécutez l’expérience pendant environ 10 minutes pour acquérir un nombre suffisant d’essais pour différencier les effets de stimulation spécifiques à la phase. Au cours de l’expérience, la position de bobine sera surveillée sur le système de neuro-navigation et les signaux EEG et EMG seront surveillés sur le système EEG.

Les données brutes ainsi que l’EEG pré-stimulus et la réponse musculaire post-stimulus pour chaque condition sont également affichées sur le système EEG. L’appareil en temps réel effectuera un filtrage spatial pour cibler la région cérébrale d’intérêt et passer le filtrage de la bande pour isoler l’oscillation de l’intérêt, en estimant l’amplitude instantanée et la phase à l’aide de la prédiction avant autorégressive et la transformation Hilbert. Ce signal est ensuite comparé à l’état de déclenchement.

Si le seuil de puissance et les conditions de phase sont atteints, le stimulateur est déclenché. À l’aide des moyennes affichées en ligne, la précision du ciblage de phase et l’effet de la phase sur la réponse musculaire peuvent être estimés au cours de l’expérience. Dans ces chiffres, un signal EEG moyen avant stimulus dans les 400 millisecondes avant l’impulsion TMS pour trois conditions prédéfinis et le moteur moyen suscité évoqué potentiels enregistrés à partir des muscles de la main droite sont montrés.

Pris ensemble ces résultats démontrent que la déviation négative d’EEG du micro-rythme correspond à un état cortical plus élevé d’excitabilité menant à de plus grands amplitudes potentielles évoquées par rapport à la déviation positive d’EEG avec une variabilité inter-procès basse des effets corticospinal notés d’excitabilité. Nous avons besoin d’un signal EEG stable et propre. La clé est un participant bien préparé à l’étude qui est détendu, confortable et capable de s’asseoir.

Il s’agit d’une méthode facile à utiliser pour étudier si les états de connectivité corticale à grande échelle ont des effets causals dans les expériences basées sur la perturbation. En regardant une oscillation localisée, ce n’est que la première étape. Nous avons pu employer des résultats de cette technique pour montrer que tms répétitif ont un pic négatif des résultats continus d’oscillations sensorielles de moteur et potentialisation à long terme comme la plasticité.

TMS est une procédure sûre et indolore. Un effet secondaire très rare est une crise d’épilepsie chez les personnes vulnérables et parfois des maux de tête temporaires légers peuvent se produire.