Mesurer et manipuler des voies neuronales fonctionnellement spécifiques dans le système moteur humain avec stimulation magnétique transcrânienne

Cette technique donne un aperçu de la façon dont les circuits cérébraux vont mal, dans les troubles psychiatriques et neurologiques. Et comment nous pouvons manipuler l’activité cérébrale pour réparer ces circuits dysfonctionnels pour améliorer le comportement. En activant et en inhibant directement l’excitabilité et les circuits cérébraux, cette technique permet de déplacer l’accent neuro-scientifique de l’observation à la causalité, et fournit une compréhension plus profonde du cerveau et du comportement.

La stimulation cérébrale non invasive peut être utilisée à la fois pour évaluer et traiter de nombreux troubles neurologiques et peut aider à améliorer les diagnostics et les thérapies, basés sur des modèles plus sophistiqués de connexions au comportement cérébral. Cette méthode peut non seulement contrecarrer les modèles de connectivité altérés dans le système moteur, mais aussi dans les réseaux cognitifs associés au vieillissement physiologique, aux troubles psychiatriques et neurologiques. Après avoir examiné les participants en cas de droitier et de toute contre-indication à la SMT et à l’IRM, informez chaque participant des objectifs, procédures et risques de l’étude approuvés par le comité d’examen institutionnel local et obtenez le consentement écrit.

Pour le placement des électrodes EMG, que le participant s’assoit confortablement dans la chaise expérimentale, les deux bras soutenus dans une position détendue et fournissent un repose-menton pour maintenir le mouvement de la tête au minimum pendant la stimulation. Utilisez un abrasif doux pour nettoyer la peau sur le muscle d’intérêt. À l’aide d’un arrangement d’électrode de tendon du ventre, placez une électrode de chlorure argenté jetable sur le muscle de ventre, et une autre sur un point de repère osseux voisin comme emplacement de référence sur les deux mains du participant.

Ensuite, connectez une électrode au sol au processus styloid propriétaires, puis vérifiez entre chaque électrode dans la peau pour confirmer un contact complet. Placer du ruban adhésif sur la surface de l’électrode pour améliorer le contact avec la surface de la peau au besoin. Avant la séance du SMT, téléchargez l’IRM structurale des participants sur un système de neuro-navigation.

Dans l’analyse, placez un marqueur de trajectoire au bouton de la main le repère anatomique qui correspond à M-one. Dans le gyrus précentral gauche 45 degrés de la ligne sagittale moyenne, et approximativement perpendiculaire au sulcus central. Enregistrez et nommez le repère anatomique, avec le système de neuro-navigation, et placez un deuxième marqueur de trajectoire au-dessus de la zone non motrice d’intérêt.

Enregistrez et nommez ensuite le deuxième emplacement avec le système de neuro-navigation. Tout d’abord, calibrer chaque bobine TMS avec le bloc d’étalonnage, et placer le traqueur de tête en toute sécurité sur la tête du participant afin que le tracker est en vue tout au long de la durée de l’expérience. Co-enregistrer les repères anatomiques sur la tête des participants, au système de neuro-navigation.

Pour localiser et seuilr avec la bobine deux, la première position du centre de la bobine au-dessus de l’emplacement cible M-un, pour induire une direction postérieure-antérieure de courant dans le cerveau. Pour trouver l’emplacement optimal pour l’activation du muscle cible, livrer des impulsions à M-one à 30% de la sortie maximale stimulateur des machines, et d’observer si la stimulation livrée produit une contraction musculaire. Déterminer l’amplitude du potentiel évoqué par le moteur enregistré avec les électrodes EMG de l’activité musculaire affichée par le système d’acquisition de données.

Si un potentiel évoqué par le moteur ou une contraction musculaire visible n’est pas observé, continuez d’augmenter la production de stimulateurs de 5 % par incréments. Lorsqu’une réponse est observée, abaissez l’intensité de façon pas à pas à l’intensité la plus faible, ce qui produit au moins cinq réponses potentielles sur 10 évoquées par moteur avec une amplitude d’au moins 50 micro volts, tandis que le participant est au courant pour déterminer le seuil moteur au repos. Pour localiser et seuilr avec la bobine M-one, utilisez la bobine M-one pour déterminer l’emplacement optimal de stimulation.

Déterminer l’intensité de stimulateur la plus faible nécessaire pour générer des potentiels évoqués par le moteur d’au moins un millivolt, dans cinq essais sur dix dans le muscle de la main cible, lorsque le muscle est complètement détendu. Marquez et enregistrez ensuite la position de la bobine M-one, dans le système de neuro-navigation. Pour les SMT à double emplacement lorsque le participant est au repos, connectez les bobines de huit formes à deux stimulateurs TMS individuels.

Offrez les stimuli d’essai sur M-one avec la bobine M-one, et de fournir les stimuli de conditionnement à l’autre domaine d’intérêt avec bobine deux. Déterminer le pourcentage de l’intensité maximale de sortie du stimulateur pour le stimulus de conditionnement pour la bobine deux comme démontré. Pour le stimulus d’essai, utilisez l’intensité précédemment déterminée qui suscite des amplitudes potentielles évoquées par le moteur d’environ un millivolt dans le muscle ciblé de la main quiescente, et définissez l’intervalle interstimulus précis entre le conditionnement et les stimuli d’essai.

Placez la bobine M-one sur le M-one gauche et placez-en deux sur l’autre domaine d’intérêt. Livrer les stimuli de test seuls essais avec la bobine M-one. Pour les essais d’impulsions appariés, fournir les stimuli de conditionnement avec bobine deux suivie par les stimuli d’essai à la bobine M-one à l’intervalle interstimulus prédéterminé, en utilisant un balayage d’acquisition de données de quatre secondes pour chaque essai, suivie d’un deuxième intervalle inter-essai.

Pour fournir le programme aux impulsions TMS, utilisez le bouton de déclenchement de la machine TMS pour le logiciel de commande fourni, ou utilisez le script de codage sur mesure du contrôleur externe. À l’aide de la méthode décrite précédemment, examiner les interactions fonctionnelles entre les différentes zones corticales interconnectées à M-one, mais au cours de la phase préparatoire d’une tâche qui engage le réseau. Pour fournir des paires répétées d’impulsions monophasiques à deux zones corticales différentes sur de courtes périodes à l’aide d’un script de codage sur mesure, générer 100 paires de stimuli à 0,2 hertz pendant 8,3 minutes par stimulus.

Pour la condition expérimentale de cPAS à M-one, fournir la première impulsion de chaque paire de stimuli sur la zone non motrice avec bobine deux, avant de livrer la deuxième impulsion sur M-one avec la bobine M-one, avec un intervalle interstimulus de cinq millisecondes. L’intensité des impulsions pour les deux bobines doit être déterminée précédemment lors du seuil et de la localisation. Après avoir obtenu des mesures corticospinales de base avec la bobine M-one, obtenir des mesures corticospinal avec la bobine M-one à différents moments après cPAS, pour examiner le cours du temps de l’effet induit par tms sur l’excitabilité du cerveau.

Ici, la taille d’un moteur représentatif évoqué réponse potentielle obtenue dans le premier muscle interosseous dorsale par TMS pour un test non conditionné, ou stimulus conditionné du cortex pariétal postérieur, tandis que le participant était au repos, ou la planification d’un objectif dirigé saisir l’action à un objet comme indiqué. Au repos, le cortex pariétal postérieur exerce une influence inhibitrice sur ipsilateral M-one, comme le montre la diminution des amplitudes du PEOA, potentialisée par un stimulus de conditionnement sous-seuil livré au-dessus de PPC, cinq millisecondes avant un stimulus d’essai de super seuil au-dessus de M-one. Pendant la préparation d’une action de prise, ce lecteur inhibiteur net au repos du cortex pariétal postérieur, passent à la facilitation.

La normalisation des amplitudes potentielles évoquées par le moteur pour tester les essais de stimuli seuls pour chaque condition, et le traçage comme un rapport pour l’amplitude potentielle évoquée par le moteur révèlent que l’interaction postérieure de cortex pariétal M-one a été facilitée du repos, lors de la planification d’une prise dirigée par un objet. Dans ces analyses, les changements dans les amplitudes potentielles évoquées par moteur pendant l’administration du protocole cPAS, peuvent être observés. Les amplitudes potentielles évoquées par moteur induites par la stimulation jumelée du cortex pariétal postérieur et du M-one, ont graduellement augmenté au fil du temps pendant le protocole de stimulation, suggérant des effets plastiques au niveau de la connexion pariétale-motrice, des neurones corticospinal M-one ou les deux.

La taille des amplitudes potentielles moteur-évoquées a augmenté 10 minutes après le protocole de cPAS, suggérant que les effets secondaires d’excitabilité de moteur aient été induits après administration des paires répétées de stimulus cortical au-dessus du cortex pariétal postérieur et du M-one. Ce protocole peut être appliqué à d’autres régions du cerveau ou utilisé en conjonction avec l’imagerie cérébrale pour étudier la connectivité corticale et son effet sur la cognition, la perception sensorielle et l’humeur. La normalisation de ces protocoles à double vue permettra d’améliorer la conception expérimentale et l’optimisation des thérapies ciblées.

Réduction de la morbidité et des déficiences dans les troubles neurologiques et psychiatriques.