TMS-EEG guidé par neuroimagerie pour la cartographie du réseau cortical en temps réel

Nous développons des protocoles de neuromodulation entièrement personnalisés reproductibles, intégrant la morphologie corticale, la connectivité structurelle et fonctionnelle, ainsi que la neurophysiologie afin d’améliorer la spécificité du TMSEG pour la découverte de biomarqueurs cliniques.

Notre protocole permet un accès fiable aux potentiels d’évocation précoces des TMS qui reflètent la réactivité corticale immédiate de la zone ciblée. Ces signaux sont généralement obscurcis par des artefacts et une mauvaise qualité des données dans les approches non personnalisées.

Notre objectif est d’automatiser la cartographie corticale à l’aide d’algorithmes en temps réel, de TMS multi-locus et de robotique. L’objectif est d’améliorer la précision de la recherche en neuromodulation et d’améliorer l’efficacité dans les applications cliniques.

[[Instructeur] Pour commencer, asseyez le sujet sur une chaise positionnée suffisamment près pour que les câbles du capuchon se connectent au système d’électroencéphalographie. Mesurez le tour de tête des sujets pour choisir un capuchon d’électroencéphalographie correspondant. Placez le bonnet en commençant par le front tout en gardant les cheveux sous le bonnet. Mesurez la distance entre la nasion et l’inion et entre le tragus de gauche à droite. Ajustez ensuite la position du capuchon pour vous assurer que CZ est centré à mi-chemin entre ces repères anatomiques. À l’aide de lingettes imbibées d’alcool et de ruban abrasif, nettoyez la peau de la mastoïde et de l’os zygomatique opposée au côté stimulation pour améliorer la conductivité. Placez l’électrode de masse sur l’os zygomatique et l’électrode de référence sur la mastoïde à l’aide de rondelles d’électrode annulaire. Appliquez une pâte abrasive sur les points d’électrode de terre et frottez légèrement la peau avec une aiguille émoussée. Remplissez ensuite chaque électrode de gel conducteur. Vérifiez que les fentes d’oreille sont correctement positionnées pour l’accès à l’oreille pendant la neuronavigation et le placement des écouteurs. Maintenant, fixez le capuchon en place à l’aide de fermetures auto-agrippantes sous le menton. Pour préparer les électrodes du capuchon, appliquez un gel abrasif et utilisez une aiguille émoussée pour dégager les poils de sous chaque électrode jusqu’à ce que la peau soit visible. Remplissez l’électrode de gel conducteur tout en appuyant doucement pour vous assurer que le gel est adéquat mais pas excessif. Si l’impédance est élevée après la préparation initiale, utilisez une aiguille émoussée ou un coton-tige pour frotter à nouveau la peau à l’intérieur de l’électrode tout en évitant le déplacement des cheveux. Remplissez ensuite l’électrode avec du gel conducteur et vérifiez les niveaux d’impédance en répétant jusqu’à ce qu’ils soient tous inférieurs à cinq kilo ohms. Nettoyez chaque site d’électrode avec des lingettes imbibées d’alcool. Grattez légèrement la peau avec du ruban adhésif abrasif et essuyez à nouveau avec de l’alcool avant de la laisser sécher. Placez l’électrode active sur le ventre musculaire. Typiquement l’abducteur droit, le pollicis, le court ou le premier interosseux dorsal. Placez l’électrode de référence sur le tendon musculaire et l’électrode de masse sur le dos de la main. Pour la préparation à la neuronavigation, positionnez le sujet confortablement sur la chaise, en veillant à ce que le cou, les mains et les jambes soient détendus. Maintenant, fixez le tracker de tête et assurez-vous qu’il est stable pendant la stimulation. Identifiez les points cardinaux, y compris les points nasion et préauriculaires sur l’imagerie par résonance magnétique du sujet. Et à l’aide d’un stylo numérisation, marquez les points cardinaux correspondants sur la tête du sujet pour voir l’oreille et les points de repère nasion. Numérisez des points supplémentaires sur la surface du crâne pour réduire les erreurs de repérage. Préparez le masquage du bruit à l’aide d’une piste audio en boucle de bruit blanc mélangée à des clics de bobine enregistrés à partir de la bobine spécifique utilisée. Assurez-vous que le sujet place correctement les embouts des écouteurs masquant le bruit dans les conduits auditifs. Placez ensuite la bobine à environ cinq centimètres au-dessus de la tête du sujet. Délivrez des impulsions de haute intensité avec un intervalle d’interstimulus saccadé, et augmentez progressivement le volume du PC de 1 à 2 % jusqu’à ce que le sujet indique qu’il n’entend plus le clic. Délivrez 20 à 30 impulsions tout en surveillant la visualisation du potentiel évoqué transcrânien en temps réel. Si un potentiel évoqué auditif est observé, augmentez le volume du bruit de masquage par incréments de 2 % jusqu’à ce que le composant disparaisse. Pour déterminer le seuil moteur au repos, demandez au sujet de garder ses muscles détendus avec la paume vers le haut. Positionnez la bobine de stimulation magnétique transcrânienne sur le bouton du moteur avec le champ électrique perpendiculaire au sillon. Commencez avec environ 30 % de la puissance maximale du stimulateur et augmentez l’intensité jusqu’à ce qu’une activation musculaire localisée soit observée. Ajustez l’emplacement et l’orientation de la bobine jusqu’à ce qu’une réponse spécifique à l’abducteur du pollicis brevis soit observée. À l’aide de l’emplacement enregistré, appliquez des algorithmes automatisés dans le système pour déterminer le seuil moteur au repos. Pour la cartographie corticale, superposez les parcellations anatomiques et les cartes de connectivité fonctionnelle de l’IRM dans le logiciel de neuronavigation. Définir au moins deux à trois cibles de stimulation basées sur une connectivité structurelle et fonctionnelle prometteuse. Commencer la stimulation à 100 à 110 % du seuil moteur au repos avec le masquage du bruit actif. Faites la moyenne de 20 impulsions par série et surveillez les potentiels évoqués transcrâniens résultants. Ajustez l’intensité par incréments de 2 % maximum du stimulateur jusqu’à ce que l’amplitude de la réponse précoce dépasse six microvolts. Surveillez le signal pour les artefacts de désintégration reconnaissables à leur nature exponentielle ainsi qu’aux artefacts musculaires bipolaires. Si les artefacts musculaires durent plus de 15 millisecondes, essayez de faire pivoter la bobine pour les minimiser. Continuez jusqu’à ce qu’un composant précoce propre au-dessus de six microvolts soit obtenu. Si la rotation de la bobine n’améliore pas la qualité du signal, essayez de déplacer l’emplacement de la stimulation de quelques millimètres et répétez le processus en cartographiant les réponses corticales sur toute la zone corticale. Si les artefacts persistent, passez à l’examen de la prochaine cible corticale prédéfinie. Lorsque la cible et les paramètres de stimulation sont optimisés, mesurez l’impédance de l’électrode avant de commencer l’enregistrement des données TMSCEG. Si l’impédance dépasse cinq kilo ohms, ajoutez du gel conducteur pour la réduire. S’il est encore trop élevé, répétez la préparation et n’ajoutez plus de gel que si nécessaire. Le site de stimulation initial sélectionné dans le cluster FMRI a montré une anti-corrélation avec le cortex cingulaire antérieur sous-génital et la tractographie, indiquant principalement des connexions colossales et ipsilatérales croisées au pôle frontal controlatéral. Une réponse potentielle de type TEP est observée dans les électrodes F3, F1 et FC3. L’électrode AF3 présente un artefact de résonance de grande amplitude tandis que F5 est affecté par un petit artefact musculaire reconnaissable par le pic de haute fréquence et de haute amplitude juste après l’impulsion TMS. Le prétraitement a confirmé que la réponse F3 n’était pas affectée par les artefacts, préservant l’amplitude du composant précoce. Le passage à une orientation de la bobine postérieure-antérieure, une augmentation des artefacts musculaires et de l’inconfort avec de forts artefacts visibles dans tous les canaux. L’utilisation d’une orientation latérale de la bobine médiale a produit un TEP propre de grande amplitude à l’électrode F3, culminant à 12 microvolts en 20 millisecondes. La cible de stimulation finale avec une orientation latérale de la bobine médiale située près de la cible initiale présentait une connectivité structurelle plus large que les cibles précédentes. Après un prétraitement minimal et neuf microvolts, un composant précoce a été détecté entre 17 et 35 millisecondes dans l’électrode F3, sans artefact musculaire. Le prétraitement complet de l’ensemble de données de l’essai 300 a préservé la forme d’onde montrant une réponse précoce réduite de six microvolts entre 20 et 40 millisecondes.