Évaluation de l’excitabilité du cortex moteur primaire et de la modulation de l’excitabilité en appariant la stimulation magnétique transcrânienne à l’électromyographie

Nos recherches étudient que nos protocoles standardisés TMS-EMG peuvent fournir des marqueurs stables et cliniquement significatifs de neuroplasticité, soutenant en fin de compte leur utilisation potentielle comme biomarqueurs fiables en recherche neuropsychiatrique et en pratique clinique. Les principaux défis sont les incohérences méthodologiques dans la littérature, notamment des paramètres de stimulation hétérogènes, une standardisation limitée des protocoles EMG et des tailles d’échantillons réduites, réduisant la fiabilité et la reproductibilité des expériences résultats. Nous avons démontré que le protocole structuré et complet offre un cadre reproductible pour étudier les phénomènes similaires à la neuroplasticité dans le cerveau humain, fournissant des bases solides pour la recherche translationnelle et des applications cliniques potentielles futures. Notre protocole a été conçu en combinant la neuronavigation, des procédures EMG validées et des paramètres de simulation optimisés, garantissant un placement précis du code, des enregistrements stables et des résultats fiables entre les participants et les sessions.

Les recherches futures devraient tester si la modulation de l’excitabilité distingue de manière fiable les personnes en bonne santé de celles atteintes de troubles neuropsychiatriques, tels que le trouble dépressif majeur, en explorant les différences de neuroplasticité spécifiques au groupe, la sensibilité diagnostique et la valeur pronostique. Pour commencer, branchez les électrodes en argent ou chlorure d’argent de qualité médicale dans les contacts correspondants afin de préparer trois électrodes. Connectez les câbles avec les électrodes à la carte EMG.

Connectez un câble de la machine TMS à la carte EMG pour envoyer le signal de déclenchement de chaque impulsion TMS. Sur l’un des écrans d’ordinateur, ouvrez le logiciel Bonsai et chargez le script d’acquisition des données EMG. Cliquez sur le bouton Démarrer pour ne commencer l’acquisition de données que lorsque vous êtes prêt.

Fixez des bandes de papier sur toutes les zones de l’écran de la machine TMS où est affiché le pourcentage maximal de stimulation produite, afin d’aveugler le technicien lors du seuil moteur au repos et de l’évaluation active du seuil moteur. Placez une caméra montée sur trépied pour garder une vue claire de tous les composants de la neuronavigation tout au long de la séance. Ensuite, placez le traceur de calibration de la bobine et la carte de calibration au-dessus de la bobine TMS.

Maintenant, lance le logiciel du système de neuronavigation, saisi le numéro d’identification du participant, et procéde à l’étalonnage de tous les composants de neuronavigation. Après avoir positionné le participant, utilisez du papier de verre à l’eau pour frotter doucement la peau sur le premier interos dorsal. Pour améliorer l’interface électrode-peau de l’électrode.

Rincez la zone avec de la gaze incrustée dans de l’alcool et répétez la même procédure sur le coude controlatéral. Une fois la peau sèche, placez l’électrode d’enregistrement sur la main en alignant le centre d’environ 2,5 centimètres dans la direction du tendon musculaire au-dessus du premier interos dorsal. Ensuite, placez l’électrode de terre au-dessus du coude controlatéral pour servir de point de référence à tension nulle.

Placez un bonnet de baignade sur la tête du participant en orientation antérieure postérieure. Alignez le bonnet avec la ligne des sourcils à l’avant, et la racine de l’hélice de chaque oreille laissant les oreilles exposées. Offrez des bouchons d’oreilles au participant et expliquez comment les utiliser.

Tracez la droite sagittale médiale et la droite intertragus sur la calotte pour identifier leur point d’intersection au sommet. À partir du point de sommet, mesurez cinq centimètres vers l’avant le long de la droite sagittale, et cinq centimètres vers la gauche le long de la droite intertragus pour définir deux nouveaux points. Ensuite, tracez une ligne diagonale reliant le point latéral au point antérieur médial.

Depuis le point latéral, mesurez 2,5 centimètres dans la direction antéromédiale le long de la ligne diagonale pour marquer le point chaud moteur estimé initial. Autour de l’estimation initiale du point chaud moteur, marquez quatre points supplémentaires espacés dans un rayon de 0,5 centimètre pour servir de sites d’essai alternatifs. Ensuite, placez le bandeau élastique sur la tête du participant, en vous assurant que la bande de marqueur est orientée vers la caméra et que le bracelet est confortablement ajusté.

À l’aide de l’outil pointeur, définissez les principaux repères anatomiques sur la tête du participant, y compris les points naïson, le tragus gauche et droit, ainsi que la forme de la tête. Cela permet au système de s’aligner et de suivre les cibles de stimulation en fonction de l’anatomie de la tête et du cerveau. Positionner la bobine TMS de façon tangentielle sur le cuir chevelu du participant, avec la poignée inclinée vers l’arrière à 45 degrés par rapport à la ligne midsagittale.

Délivrer des impulsions à 30 % de la stimulation maximale par rapport à l’estimation initiale du point chaud moteur. Ensuite, augmentez l’intensité de la stimulation de cinq à dix % par incréments de la sortie maximale de stimulation jusqu’à ce qu’une réponse motrice constante soit observée. Administrez des impulsions uniques à l’estimation initiale et aux emplacements marqués autour pour déterminer quel site produit le plus consistamment des potentiels moteurs évocés à haute amplitude et des premières contractions interosseuses dorsales isolées.

Mettez en évidence la région globale considérée pour le point chaud moteur à l’aide d’une ligne de repère rouge. Dans le logiciel de neuronavigation, sélectionnez l’impulsion qui a produit la réponse la plus fiable pour définir le point chaud moteur. Pour établir le seuil moteur au repos, ou RMT, utilisez le système de navigation neuro pour guider la bobine vers le point chaud moteur identifié.

Administrez 10 stimulations impulsionnelles uniques espacées de cinq secondes, et identifiez le pourcentage minimum de stimulation maximale produite au moins cinq potentiels évoqués moteurs dépassant 50 microvolts dans le premier interos dorsal contralatéral. En partant de l’intensité du point chaud moteur précédemment définie, réduire le niveau de stimulation par incréments de 2 % jusqu’à ce que moins de cinq impulsions sur dix donnent un potentiel évoqué moteur de 50 microvolts ou plus dans le premier interos dorsal contralatéral. Ensuite, augmentez la sortie maximale de stimulation par incréments de 1 % jusqu’à ce que cinq impulsions sur dix ou plus génèrent une réponse de 50 microvolts ou plus dans la première interosse dorsale contralatérale.

Notez le pourcentage de la stimulation maximale qui définit le seuil moteur au repos. Demandez au participant de générer une activation volontaire maximale du premier muscle interosseux dorsal en pressant violemment l’ongle de l’index contre la base du pouce, formant une forme de cercle serré. Environ deux secondes après le début de la contraction musculaire, appuyez sur la barre d’espace de l’ordinateur exécutant le Bonsai Script pour enregistrer le moment tout en évitant l’artefact de mouvement initial.

Demandez maintenant au participant de maintenir une contraction musculaire submaximale entre 10 et 20 % de sa contraction isométrique volontaire maximale. Utilisez un retour EMG pour surveiller et guider le participant afin qu’il maintienne le bon niveau de contraction. Pour le seuil moteur actif, utilisez le système de navigation neuro pour guider la bobine vers le point chaud moteur précédemment identifié.

Déterminez le seuil moteur actif comme le pourcentage minimum de la stimulation maximale qui déclenche des potentiels évoqués moteurs d’au moins 200 microvolts, dans cinq impulsions sur dix lors d’une légère contraction volontaire. À partir de l’intensité seuil moteur au repos, on réduit le niveau de stimulation de 2 % de décréments jusqu’à ce que moins de cinq impulsions sur dix produisent une réponse de 200 microvolts. Ensuite, augmentez l’intensité en 1 % de pas jusqu’à ce qu’au moins cinq impulsions sur dix donnent des potentiels évoqués moteurs de 200 microvolts ou plus.

Notez le pourcentage de la stimulation maximale qui définit le seuil moteur actif. Positionnez précisément la bobine au-dessus du point chaud moteur défini à l’aide du système de navigation neuro. Vérifiez que les électrodes EMG de surface sont correctement positionnées au-dessus de la première interosse dorsale et vérifiez que la qualité du signal montre un bruit minimal.

Chargez le protocole de stimulation à impulsion unique sur l’appareil TMS. Et saisissez la valeur seuil du moteur au repos précédemment enregistrée. Maintenant, commencez à exécuter le protocole de stimulation.

Ensuite, chargez le protocole de stimulation intermittente à rafale thêta sur le dispositif TMS. Entrez le seuil moteur actif précédemment enregistré et commencez le protocole de stimulation intermittente par rafale thêta. Immédiatement après la fin du protocole intermittent de stimulation par rafale thêta, commencez un chronomètre pour surveiller les intervalles post-stimulation.

Au temps 0 immédiatement après la fin du protocole de modulation d’excitabilité corticale, réappliquer le protocole de stimulation à impulsion unique en utilisant 120 % du seuil moteur au repos. Validez la précision de la neuronavigation en plaçant le pointeur sur la nasion, et en vérifiant l’alignement dans le logiciel du système de neuronavigation. Assurez-vous que la déviation spatiale est inférieure à cinq millimètres et notez la valeur mesurée.

Enfin, après avoir terminé le dernier bloc de stimulation, arrêtez le Bonsai Script et finalisez la séance de neuronavigation dans le logiciel. Confirmez qu’un fichier de données binaire a été généré à partir de la session d’acquisition Bonsai. Des augmentations significatives de l’amplitude du potentiel évoqué moteur ont été observées à T0, T10 et T20, suite à une stimulation intermittente par rafale thêta durant la séance de base.

Mais pas au top 30. Au suivi, des augmentations significatives de l’amplitude du potentiel évoqué moteur ont de nouveau été observées à T0, T10, T20 et T30. La fiabilité des tests de retest des changements de potentiel évoqués moteurs à T0 a montré une cohérence modérée à bonne, avec un coefficient de corrélation intra-classe de 0,67.