מאמר שיטה

הערכה לא פולשנית של שינויים בתמסורת קורטיקומוטונורונאלית בבני אדם

DOI:

10.3791/52663

⸱

24 במאי 2017

 ,  ,  , 
1Department of Medicine, Movement and Sport Science, University of Fribourg (Switzerland), 2Department of Sport Science, University of Freiburg (Germany), 3Department of Neuroscience and Pharmacology, University of Copenhagen, 4Department of Nutrition, Exercise and Sports, University of Copenhagen

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מטרת המחקר הנוכחי הייתה להעריך את השינויים בתמסורת בסינפסות הקורטיקומוטונורונאליות בבני אדם לאחר גירוי מגנטי גולגולתי חוזר ונשנה. לשם כך, שיטה אלקטרונית הוא הציג המאפשר הערכה של המסלול ספציפי העברת corticospinal, כלומר בידול של מסלולים קורטיקוספינליים מהיר, ישיר מן החיבורים polysynaptic.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מסלול corticospinal הוא המסלול העיקרי המחבר את המוח עם השרירים ולכן הוא רלוונטי מאוד עבור בקרת התנועה והלמידה המוטורית. קיימות מספר שיטות אלקטרופיזיולוגיות בלתי פולשניות, החושפות את ההתרגשות והפלסטיות של מסלול זה. עם זאת, רוב השיטות מבוססות על כימות של הפוטנציאל המתחם והזנחה כי מסלול corticospinal מורכב קשרים רבים ושונים שהם פחות או יותר ישיר. כאן, אנו מציגים שיטה המאפשרת בדיקות רגישות של שברים שונים של השידור corticospinal. זה מה שנקרא H- רפלקס התניה טכניקה אחת מאפשרת להעריך את ההתרגשות של המהירות (monosynaptic) וגם polysynaptic מסלולים corticospinal. יתר על כן, על ידי שימוש בשני אתרי גירוי שונים, את הקורטקס המוטורי ואת צומת cervicomedullary, זה מאפשר לא רק הבחנה בין השפעות קליפת המוח ואת השדרה אלא גם הערכה של השידור בקורטיקוםסינפסה otoneural - -. בכתב יד זה, אנו מתארים כיצד ניתן להשתמש בשיטה זו להערכת שידור קורטיקומוטונורלי לאחר גירוי מגנטי גולגולתי בתדר נמוך, שיטה שהוכחה בעבר להפחתת ההתרגשות של תאים קליפתיים. כאן אנו מדגימים כי לא רק תאים קליפתיים מושפעים על ידי גירוי חוזר זה, אלא גם שידור על סינפסה corticomotoneonal ברמה השדרה. ממצא זה חשוב להבנה של מנגנונים בסיסיים ואתרים של נוירופלסטיות. בנוסף לחקירה של מנגנונים בסיסיים, טכניקת ה - H- רפלקס יכולה להיות מיושמת על מנת לבחון שינויים בשידור הקורטיקוספינלי בעקבות התנהגויות התנהגותיות ( כגון אימון) או טיפולים, פתולוגיה או הזדקנות, ולכן מאפשרת הבנה טובה יותר של תהליכים עצביים המונחים ביסוד בקרת התנועה והמוטוריקה לְמִידָה.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ב primates, את corticospinal דרכי מהווה את הנתיב היורד העיקרי שליטה פעולות מרצון 1 . מסלול corticospinal מתחבר אזורים קליפת המוח כדי השדרה α-motoneurons דרך חיבורים monotynaptic ישיר monosynaptic corticomotoneural ו באמצעות קשרים עקיפים oligo ו polysynaptic 2 , 3 . למרות הקורטקס המוטורי יכול בקלות להיות נרגש לא פולשני על ידי גירוי מגנטי Transcranial (TMS), התגובה electromyographic עורר לגירוי זה לעתים קרובות קשה לפרש. הסיבה לכך היא כי המתחם המנוע עורר פוטנציאל (MEP) יכול להיות מושפע משינויים ברגישות של נוירונים intracortical ו corticospinal, interneurons בעמוד השדרה ואת מוטורי α-motineurons 4 , 5 , 6 , 7 . כמה אלקטרופיזיולוגים לא פולשנייםטכניקות cal ופרוטוקולי גירוי שואפים לקבוע אם שינויים רגישות corticospinal ותמסורת נגרמות על ידי שינויים ברמה קליפת המוח או בעמוד השדרה. בדרך כלל, שינויים במשרעת של הרפלקס H עורר חשמלית משמשים "מעיד" על שינויים של רגישות בבריכה motoneuron. עם זאת, הוכח בעבר כי H- רפלקס תלוי לא רק על ההתרגשות של הבריכה motoneuron אבל גם מווסתת על ידי גורמים אחרים כגון עיכוב presynaptic 8 , 9 או הומוסינפטית שלאחר ההפעלה דיכאון 5 , 10 . מגבלה נוספת בעת השוואת MEPs ו- H רפלקסים היא נכות לזהות שינויים רגישות ברמה interneuronal 11 , 12 . בנוסף לחסרונות אלה, המוטונורונים עשויים להיות מופעלים באופן שונה על ידי גירוי עצבי היקפי מאשר wiThs כך שהשינויים בהתרגשות המוטונורונלית ישפיעו על תגובות אלו בצורה שונה בהשוואה לתגובות המתווכות דרך מסלול קורטיקוספינל 13 , 14 , 15 .

שיטה נוספת המשמשת להפריד בין עמוד השדרה לבין תופעות קליפת המוח מייצג Transcranial חשמל גירוי (TES) של קורטקס המנוע 16 . מיושם בעוצמות גירוי נמוך, TES היה טען להיות מושפע משינויים רגישות קליפת המוח. כמו גם TES ו- TMS להפעיל את motoneurons α דרך מסלול corticospinal, ההשוואה של MEPs מעוררים מגנטית ו electricically מספק שיטה יותר אטרקטיבי להסיק מסקנות על אופי קליפת המוח של שינויים בגודל של MEPs מאשר ההשוואה בין רפלקסים H ו MEPs. עם זאת, כאשר עוצמת גירוי הוא גדל, MESs עורר TES מושפעים גם על ידי שינויים רגישות קליפת המוח 17 , 18 . בעיה זו ניתן לעקוף כאשר גירוי חשמלי אינו מוחל על הקורטקס המוטורי אלא בצומת cervicomedullary. עם זאת, למרות גירוי חשמלי יכול לעורר cervicomedullary המנוע עורר הפוטנציאלים (cMEPs) באיבר העליון ואת שרירי הגפיים התחתונות, רוב הנושאים תופסים גירוי חשמלי על גזע המוח (וקליפת המוח) כמו מאוד לא נעים וכואב. אלטרנטיבה פחות כואבת היא להפעיל את מסלול corticospinal בצומת cervicomedullary על ידי שימוש בגירוי מגנטי ב 19 אינץ '. מקובל כי Cervicomedullary מגנטי גירוי (CMS) מפעילה רבים של סיבים יורד אותו כמו TMS קליפת המוח ואת השינויים רגישות קליפת המוח ניתן לזהות על ידי השוואת MEPs עם cMEPs 19 . הגדלת ההתרגשות של תאים intracortical ותאי corticomotoneuronal נחשבים להקל על קליפת המוחעורר MEP ללא שינוי בו זמנית cervicomedullary עורר MEP.

עם זאת, ברוב הנושאים אי אפשר להשיג cMEPs עורר מגנטית בגפיים התחתונה בשאר 20 , 21 . גישה אחת כדי להתגבר על בעיה זו היא להעלות את ההתרגשות של מוטורונורונים בעמוד השדרה על ידי precontracting מרצון את שריר היעד. עם זאת, ידוע כי שינויים קלים בצמצום כוח להשפיע על גודל cMEP. לכן, קשה להשוות בין משימות שונות. בנוסף, שינויים רגישות motoneuronal עקב התכווצות מראש ישפיע MEPs ו- cMEPs אבל לא בהכרח באותה מידה. לבסוף, על ידי השוואת MEPs המתחם עם cMEPs מורכב כמה מידע הכלול בעמקים יורד יורד. זה התגלה על ידי מחקרים הקשורים התניה של רפלקס H של soleus, tibialis הקדמי, שרירים radialis carpi ידי מגנטי מנוע מגנטי גירוייםב 12 , 22 . על ידי שילוב של גירוי עצבי היקפי ו- TMS על הקורטקס המוטורי עם מרווחי interstimulus ספציפיים (ISI), ניתן ללמוד השפעות מעשיות ומעכבות של המטוסים היורדים השונים על רפלקס ה- H. טכניקה זו מושפעת מאוד מהטכניקה המקלה המרחבית המשמשת לקביעת שידור במסלולים עצביים בניסויים בבעלי חיים, וניתן לראותה כגרסה לא-פולשנית ועקיפה של טכניקה זו 23 . בעוד שהרפלקס H אינו חשוב רק להבדיל בין שברים שונים של המסלול הקורטיקוספינלי (תחזיות קורטיקוספינליות מהירות לעומת איטי יותר), חיוני גם להעלות את רגישות השדרה באופן מבוקר ושווי. לכן, במנוחה ובמהלך הפעילות, שילוב זה של טכניקות גירוי מאפשר הערכה של שינויים שברים שונים של מסלול corticospinal עם רזולוציה גבוהה בזמן, כלומרהוא המהיר ביותר, כנראה monosynaptic קשרים corticomotoneuronal ובסלעים אוליגו ו polysynaptic איטי יותר 12 , 22 , 24 , 25 . לאחרונה, טכניקה זו הורחבה על ידי לא רק התניה של רפלקס H עם TMS על הקורטקס המוטורי (M1 מיזוג), אלא גם על ידי גירוי מיזוג נוסף בצומת cervicomedullary (CMS- מיזוג) 26 . על ידי השוואת ההשפעות בין M1- לבין CMS- התניה, טכניקה זו מאפשרת הבדל ספציפי מסלול עם רזולוציה טמפורלית גבוהה וזה מאפשר פרשנויות להיעשות על מנגנוני קליפת המוח לעומת עמוד השדרה. יתר על כן, והכי חשוב לגבי המחקר הנוכחי, טכניקה זו מאפשרת הערכה של השידור על סינפסה corticomotoneural כאשר שוקלים את ההקלה המוקדמת. ההקלה המוקדמת של ה- H- רפלקס היא ככל הנראה נגרמת על ידי הפעלהשל ישיר, monosynaptic תחזיות corticomotoneural כדי motoneurons השדרה 12 , 26 . כדי לבדוק את המסלולים המהירים corticospinal ובכך, הקלה מוקדם, H- ​​רפלקס חייב להיות עורר 2 עד 4 MS לפני TMS. הסיבה לכך היא חביון קצר יותר של MEP (סביב 32 ms, ראה 27 ) לעומת H רפלקס (כ 34 ms, ראה 25 ). Eliciting את H- רפלקס זמן קצר לפני החלת TMS, מוביל התכנסות של excitations יורדים עולה המהיר ברמה של motoneurons השדרה. כאשר TMS מוחל על צומת cervicomedullary, המטוס יורד יגיע סביב 3 - 4 MS מוקדם יותר בבריכה mutoneuron השדרה מאשר לאחר גירוי מעל M1. עבור CMS- מיזוג, גירוי עצבי היקפי ולכן יש לעורר 6 - 8 אלפיות השנייה לפני הדופק המגנטי. שינוי של הקלה מוקדם לאחר CMS- מיזוג מציין דיפרנציאליAnsmission בסינפסה בין מערכת corticospinal לבין α-motoneuron 28 . במחקר הנוכחי, טכניקה זו שפותחה לאחרונה שימשה כדי להבדיל בין עמוד השדרה לבין השפעות קליפת המוח בעקבות תדירות נמוכה חוזרת (TMS) (rTMS). באופן ספציפי יותר, שיערנו שאם ההקלה המוקדמת עם מיזוג M1 יורדת בעקבות התערבות ה- rTMS, אך ההקלה המוקדמת לאחר התאימות ל- CMS איננה, ההשפעה צריכה להיות קורטיקלית לחלוטין. לעומת זאת, אם שינוי מוקדם עם CMS- מיזוג גם שינויים, שינוי זה צריך להיות קשור מנגנונים המתרחשים ברמה השדרה. באופן ספציפי יותר, כמו ההקלה המוקדמת של H- רפלקס הוא חשב להיגרם על ידי הפעלת ישירה, תחליפי corticomotoneuronal כדי motoneurones השדרה 12 , 29 , שינוי של CMS ו- M1 מותנה H רפלקס בזמן יש להקדים את הסיוע המוקדםE שונה קורטיקומוטונורונלי הילוכים כלומר יעילות סינפטי 28 .

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה אושר על ידי ועדת האתיקה המקומית והניסויים הם בהתאם להצהרת הלסינקי (1964).

1. הכנת הנושא

הערה: הוראות נושא - לפני תחילת הניסוי, להנחות כל נושא על מטרת המחקר וגורמי הסיכון הפוטנציאליים. עבור גירוי מגנטי transcranial (TMS), הסיכונים הרפואיים כוללים כל היסטוריה של התקף אפילפטי, שתלים נפשיים בעיניים ו / או ראש, כל מחלות של מערכת הלב וכלי הדם, הריון. לא לכלול את כל הנושאים המאשרים אחד מגורמי הסיכון הללו. יתר על כן, בבדיקת הניסוי אנשים בריאים, להוציא את כל הנושאים עם מחלה נוירולוגית ו / או אורתופדית.

  1. מיקום הנושא
    1. מניחים את הנושא על כיסא התומך ברגליים, תא המטען, ואת הראש במקום. ודא כי הרגליים מושטות כך הברכיים הם extהסוף והעצב ההיקפי קרוב יותר לעור שהופך את העצב לקל יותר ואטרקטיבי יותר מבחינה אקראית על ידי גירוי חשמלי.
    2. ודא כי הראש של הנושא הוא מכופף, נח על משטח תמיכה יציבה כגון שולחן ומאובטחת עם כריות. ודא כי הצוואר ואת atlanto-occipital מכווצים כדי לאפשר גירוי של מסלול corticospinal.
    3. מניחים את קונוס המגנטי כפול קונוס כך החלק המרכזי שלה ממוקם על או ליד האיניון ואת הנגזרת הראשונה של הזרם המושרה מכוונת cranially 19 , 26 . השתמש ברצועות אלסטיות בראש ובתא המטען כדי לוודא שמיקום זה נשמר לאורך כל הניסוי.
  2. באמצעות אלקטרודות פני השטח למדוד את התגובות electrophysiological ידי גירוי העצבים ההיקפיים (PNS) ו TMS.
    1. הכן את העור על בטן שריר של סולוס על ידי גילוח, חיטוי עם propanol, ו abrasio אורנ.
      1. מניחים אלקטרודות EMG דביקות על העור על בטן השריר של m. סולם. מניחים אלקטרודה התייחסות על העור על העצם, למשל, על הפטלה או malleolus המדיאלי.
      2. חבר את כל האלקטרודות למגבר EMG ולבסוף ממיר אנלוגי-דיגיטלי. להגביר אותות EMG (× 1000), מסנן bandpass (10 - 1000 הרץ) ו מדגם ב 4 קילוהרץ.
    2. PNS
      1. עבור H- רפלקס מיזוג, שיא H- רפלקסים בשריר הבלעדית על ידי גירוי עצב tibial האחורי של fossa popliteal.Apply גירוי עם גל מרובע פולסים שנמשך 1 ms. עבור גירוי, לקבע את האנודה של 5 x 5 ס"מ עם קלטת על היבט הקדמי של הברך ממש מתחת לפטלה.
        הערה: משרעת H-reflex יציבה היא תנאי הכרחי להתאמה מוצלחת של H-Reflex, והשונות הזעירה ביותר של כל השרירים נמצאה בעת ההקלטה משריר הבלעדית.
      2. להזיז את הקתודה ב popliteaאני fossa עד המיקום הטוב ביותר עבור גירוי נמצא.
        הערה: המיקום הטוב ביותר מתייחס לרישום H- רפלקסים בשריר הבלעדית עם עוצמת גירוי מינימלית, ללא גל M גלוי בהקלטות EMG בעוצמות הגירוי הנמוכות הללו, וללא קבלת תגובה כלשהי באנטגוניסט. Tibialis.
      3. הימנע תגובות m. שריר tibialis כמו אלה עשויים להשפיע על התוצאות על ידי עיכוב הדדי מ Ia afferents של n. Peroneus קומוניס כדי מוטורונורונים בעמוד השדרה של שריר הבלעדית. לאחר מציאת המיקום האופטימלי, במקום אלקטרודה עצמית דבק על העור לתקן את האלקטרודה עם קלטת כדי להבטיח תנאי גירוי עקבית.
    3. TMS
      1. לעורר את האזור קליפת המוח של חצי הכדור הנגדי עם TMS באמצעות דמות שמונה סליל כדי לעורר פוטנציאלים מעוררים המנוע (MEPs) בהקלטות אלקטרומיוגרפי של שריר הבלעדית.
      2. כדי למצוא את נקודת גירוי אופטימלי, plaCe סליל הראשון מעל קודקוד 1 ס"מ חזיתית. את הידית של סליל צריך להפנות לאחור, evoking האחורי של השטף הקדמי של הזרם המושרה במרכז הסליל.
      3. התחל גירוי עם עוצמות נמוכות של סביב 20 - 30% של פלט ממריץ מקסימלי כך נושאים מתרגלים לגירוי מגנטי. בחר את ההשהיה בין גירויים רצופים להיות 4 s.
      4. לאחר כמה ניסויים, להגביר את עוצמת גירוי על 40-60% של פלט ממריץ מקסימלי ולהזיז את סליל בכיוון מקדים-מקורי ומדיום לרוחב על מנת למצוא את הנקודה החמה של מ '. סולם. נקודה חמה מוגדר כמיקום שבו MEPs ב m. סולוס ניתן לעורר עם עוצמת גירוי מינימלי.
      5. לאחר מציאת נקודה חמה של הבלעדית, לקבוע את סף המנוע המנוחה (1.0 MT) כעוצמת המינימום הנדרשת כדי לעורר אמפליטודות שיא MEP לשיא EMG ב EMG גדול מ 50 μV בשש מתוך עשר ניסויים רצופים 30. ב נושאים בהם EMG רקע כבר סביב 50 μV, להשתמש 100 μV כמו סף.
    4. קיבוע של סליל
      1. מניחים את הראש של הנושא על שולחן (ראה "נושא הנושא") ולהשתמש קצף נוקשה כדי למנוע תנועות הראש לכל הכיוונים. תקן את סליל לעמוד ואת הנושא של הראש על הכיסא.
      2. תקן את סליל עם רצועות הוולקרו לראש ולהשתמש מערכת מונחה תמונה TMS ניווט עבור ניטור סליל ומיקום הראש לאורך הניסוי. הימנע אפילו תנועות קטנות של סליל יחסית לראש של הנושא כמו זה משנה את הגיוס של נוירונים על ידי TMS.
    5. גירוי מגנטי בצומת Cervicomedullary
      1. השתמש סליל מגנטי פעמיים קונוס להציב בצומת cervicomedullary כדי לעורר אקסונים של מערכת corticospinal.
      2. מקמו את סליל כך נגזרת הראשונה של הנוכחי המושרה iS מכוונת cranially וכי החלק המרכזי שלה הוא על או ליד inion. החל גירוי עם מקסימום פלט ממריץ (100%).
        הערה: אפילו עם עוצמת גירוי גבוהה זו, הגירוי חלש מכדי לגייס מספיק מוטו-אנורונים בעמוד השדרה ולהפעיל את השרירים של הרגל התחתונה ( כלומר, m, soleus ו- m tibialis anterior) ברוב הנושאים. לכן, עם גירוי cervicomedullary, אין פוטנציאל מורכב EMG השטח של שרירי הרגל התחתונה. לכן, לשלב סימולציה cervicomedullary עם רפלקס H (ראה "3.1) כדי להעלות את ההתרגשות של motoneurons השדרה.

2. מדידה מקדימה

  1. כוונן את הגודל של H-Reflex (גירוי עצבי היקפי)
    1. עבור מיזוג H- רפלקס, להתאים את גודל רפלקס H ל- 20% של M- גל מקסימלי (Mmax) 31 על ידי שינוי עוצמת הגירוי של ממריץ חשמלי. כדי לקבל Mmax, להקליטH- רפלקס גיוס עקומה. לשם כך, להחיל גירויים עם עוצמות גירוי משתנות. ההשהיה בין ניסויים עוקבים היא 4 s.
    2. חישוב H- רפלקסים ו- M- גלים כמו אמפליטודות שיא לפסגה ב EMG (ב mV) באינטרנט בתוכנת ההקלטה. יש לדאוג שגודל ה - H רפלקס נשאר קבוע ב 20% - ממקסס לאורך הניסוי ובדוק את גודלו בכל ניסוי. כאשר מגלים סטייה שיטתית של גודל ה - H- רפלקס (בקרת H - רפלקס תמיד קטנה יותר או גדולה יותר בגודל המטרה), התאימו את עוצמת הגירוי רק לפני הניסוי הרצוף.
  2. התאם את עוצמת הגירוי של TMS לפני הניסוי.
    1. עבור H- רפלקס התניה במנוחה, להגדיר את עוצמת גירוי עבור TMS על קורטקס המנוע 90-100% של MT.Ensure כי לא MEP נראה בניסויים ללא PNS.
      הערה: עוצמת הסימולציה צריכה להיות קרובה ל -100% של MT כדי להבטיח השפעות גדולות על ה- H רפלקס המותנה ב- rכך שניתן יהיה לזהות בקלות את ההקלה המוקדמת.
    2. התאם את עוצמת גירוי cervicomedullary לפני הניסוי. שלא כמו גירוי קליפת המוח, תמיד להתאים את עוצמת הגירוי לגירוי cervicomedullary ל 100% של פלט המרבי המרבי.
  3. התנאי H- רפלקס עם גירוי מגנטי על הקורטקס המוטורי.
    1. החל TMS ו PNS על ידי שינוי העיתוי בין שני גירויים (H- רפלקס התניה) כדי לאפשר הערכה של שינויים בתמסורת corticomotoneuronal. כדי לזהות את ההקלטה המוקדמת, הפעל את פרוטוקול ההתניה עם מרווח interstimulus (ISI) של -5 אלפיות השנייה ושנה ISIs בשלבים של מילי-שניות, מ -5 - 1 מילי-שניות ( איור 1 ב ' ).
      הערה: ISIs שליליים מצביעים על כך ש- PNS מתעורר לפני TMS, ISIs חיוביים מציינים את ההפך.
    2. לשנות את ה- ISI בין TMS ו- PNS באופן אקראי מניסוי גירוי למשפט גירוי כך שאין הטיה עקב הזמנה מסוימתשל גירויים עשויים להתעורר.
      הערה: "הקלה מוקדמת" צריך להתרחש סביב ISIs -4 MS ל -2 MS בעת החלת TMS על הקורטקס המוטורי. משמעות הדבר היא שהמהירות המהירה ביותר (monosynaptic corticospinal pathways) מתנגשות עם המטח העולה על ידי PNS ב motoneurons בעמוד השדרה בשלב זה (ראה 5.2 לאיתור ההקלה המוקדמת).
    3. הגדר את ההשהיה בין ניסויים גירוי רצוף ל 4 שניות.
  4. התנאי H- רפלקס עם גירוי מגנטי מעל צומת cervicomedullary.
    הערה: באמצעות גירוי cervicomedullary עבור מיזוג, עירור של מסלולים corticospinal הוא קרוב יותר מרחבית מוטורונורונים בעמוד השדרה מאשר עם גירוי של הקורטקס המוטורי. לכן, ה- ISI המקביל להקלה המוקדמת מועבר בכ -3 עד 4 מילי-שניות. לדוגמה, ההקלטה המוקדמת עם TMS על הקורטקס המוטורי העיקרי ב -4 מילי-שניות תתאים ל- ISI בין 7 ל -8 מילי-שניות עם גירוי cervicomedullary.
    1. השתמש ISIs בין ISI -9 - -3 MS בצעדים של 1 אלפיות השנייה עבור התניה cervicomedullary. החל ISIs עבור TMS על הקורטקס המוטורי ו- TMS על צומת cervicomedullary תמיד יחד בניסוי אחד ולהקליט שליטה H-רפלקס MEP שליטה בניסוי זה, גם. השתמש H- רפלקס שליטה כנקודת התייחסות עבור H- רפלקסים H ו- MEP הבקרה כדי להבטיח תנאי גירוי דומה. הקלט (לפחות) עשר ניסויים מראש מדידה.
  5. גירוי אלטרנטיבי על הקורטקס המוטורי וצומת Cervicomedullary
    1. יש ליישם את ההתניה של רפלקס ה - HH על ידי גירוי מגנטי של הקורטקס המוטורי (M1 - מיזוג, ראה 2.1) ועל ידי גירוי cervicomedullary מגנטי (CMS- מיזוג, ראה 2.2) בסדר אקראי במהלך אותו משפט.
      הערה: מומלץ לחילופין להחיל M1- ו CMS- מיזוג באותו אחד באותו ניסיון על מנת להפנות את H- רפלקסים מותנים לאותו מדגם של H רפלקסים שליטה (sEe איור 1 ).

3. התערבות - לאט TMS חוזרים

  1. הגדר את עוצמת גירוי 1.2 MT, אשר גורם לטווח ארוך 32 , 33 דיכוי של רגישות corticospinal נדרש כמו התניה H רפלקס לוקח כמה דקות כדי להשיג. במהלך ההתערבות rTMS, להחיל TMS על קורטקס המנוע העיקרי ב 1 הרץ במשך 20 דקות.

4. פוסט-מארס

  1. מיד לאחר ההתערבות, להחיל H- רפלקס התניה עם אותם ISIs כמו בשימוש premeasurement.
  2. השתמש בעוצמות גירוי אותו לגירוי מגנטי על M1 ו צומת cervicomedullary מאשר ב מראש מדידה.
  3. ודא כי H- רפלקס הבקרה יש באותו גודל כמו מראש מדידה. אם סטייה שיטתית מזוהה, להתאים את עוצמת הגירוי.

5. דהTa עיבוד

  1. חישוב כל התגובות הפיזיולוגיות כגון H- רפלקסים, MEPs, ו H- רפלקסים מותנה כמו אמפליטודות שיא לשיא של EMG לא מתוקן.
    1. עבור כל ISI, ממוצע 10 מותנה H רפלקסים עבור) קליפת המוח ו b) גירוי cervicomedullary. בנוסף, בממוצע 10 שליטה ( כלומר ללא תנאי) H רפלקסים המשמשים התייחסות ( כלומר 100%) עבור H- רפלקסים מותנה.
    2. כתוצאה מכך, להביע את משרעת הממוצע של רפלקסים H מותנה עבור כל ISI כאחוז משרעת ממוצע של H- רפלקס שליטה הן לפני ואחרי המדידה. יש להקפיד בקביעת ההנחיה המוקדמת, שכן יש לכך חשיבות קריטית:
      הערה: מאחר שישנה השתנות בין-אישית בהתרחשות תחילת ההקלה המוקדמת, קבע את ההקלה המוקדמת של ההקדמה המוקדמת לכל נושא בנפרד.
  2. השתמש בבדיקות Wilcoxon שאינם פרמטרית כדי לקבוע את הE העלייה הראשונה של H- רפלקס מותנה. עבור CMS- התניה, להתחיל את הבדיקות ב ISI -9 ms, עבור M1 התניה החיפוש בתחילת ההקלה מתחילה ב- ISI -5 ms. השווה את המשרעת של הקדם מוקדם זה שהושג במדידת מראש עם משרעת של הקלה מוקדם שהושג שלאחר המדידה באמצעות אותו ISI.
  3. בנוסף, לאמת את ההקלה המוקדמת על ידי בדיקה חזותית.
    הערה: לאחר מיזוג M1, הסיוע המוקדם הוא קרוב לוודאי להתרחש סביב ISI -3 ms. זמן קצר לאחר העלייה הראשונה של H- רפלקס מותנה, כלומר 1 עד 2 אלפיות השנייה מאוחר יותר, יש ירידה של H- רפלקס מותנה לפני שהוא עולה שוב. לאחר CMS- מיזוג, הסיוע המוקדם צפוי להתרחש סביב ISI -7 MS, ולכן, סביב 4 MS מוקדם יותר לאחר מיזוג M1.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התרחשות של הקלה מוקדם לאחר M1- ו- CMS- מיזוג

H- רפלקס התניה עם TMS מעל M1 הביאה הקלה מוקדמת שהתרחשה סביב ISI -3 & -4 MS. ההקלטה המוקדמת לאחר CMS- התרחש סביב 3 MS מוקדם יותר (ISI -6 ו -7 מילי-שניות, בהתאמה). לדוגמה, עקומות ISI של נושא אחד מוצגות באיור 1 . במחקר הנוכחי, הערכה מוקדמת הוערך בתוך MS הראשו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההליך H- רפלקס התניה המתואר כאן כבר התייחס באופן ספציפי כדי להעריך שינויים חריפים בהעברת מעל הסינפסה corticomotoneuronal בעקבות הפעלה חוזרת של מסלול corticospinal 28 . בהקשר זה, H- רפלקס התניה הדגיש כי rTMS אינו משפיע רק על רגישות של מבנים קליפת המוח, אבל יש גם השפעה על השידור corticomotoneural ב סינפסה corticomotoneural. עם זאת, שיטה זו עשויה להיות יישום רחב יותר כמו שינויים השידור corticospinal להתרחש במהלך פיתוח המנוע, הזדקנות, למידה מוטורית, אימון, אימו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה נתמך על ידי מענק מהקרן השוויצרית הלאומית למדע (316030_128826).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אלקטרודות EMG דביקותחיישן כחול N, Ambu, Ballerup, דנמרקמשמש להקלטת אותות EMG
ממריץ חשמליDigitimer DS7A, הרטפורדשייר, בריטניהמשמש להוצאת הסוליה H-reflex
אלקטרודה מגרהחיישן כחול N, Ambu, Ballerup, דנמרקמשמש לעורר את הסוליה H-reflex
ממריץ מגנטי #1Magstim Rapid2 TMS stimulator, Magstim Company Ltd., Whitland, UKמשמש לעורר פוטנציאלים מעוררים מוטוריים נגדיים בסליל שריר הסוליה
#1: 90 מ"מ דמות של שמונה סליל חברת Magstim בע"מ, וויטלנד, בריטניהשימשה לעורר פוטנציאלים מעוררים מוטוריים נגדיים בשריר הסוליה
         ממריץ #1 וסליל #1 שימשו בפרסום המקורי (Taube et al. 2014; קליפת המוח)
ממריץ מגנטי #2MagPro X100 עם MagOption, MagVenture A/S, Farum, דנמרקמשמש לעורר פוטנציאלים מעוררים מוטוריים נגדיים בשריר הסוליה
Co#2: מוקד 95 מ"מ " בצורת פרפר" סליל (D-B80) MagVenture A/S, Farum, Denmark
ממריץ מס' 2 וסליל מס' 2 שימשו במפגש הווידאו
ממריץ מגנטי #3Magstim Company Ltd., Whitland, בריטניהשימש לגירוי בצומת צוואר הרחם
סליל #3: סליל מגנטי דו-חרוטיMagstim Company Ltd., Whitland, UKמשמש לגירוי בצומת
צוואר הרחםמערכת ניווט TMS מונחית תמונה #1Brainsight 2, Rouge Research, מונטריאול, קנדהבשימוש בפרסום המקורי (Taube et al. 2014; קליפת המוח המוחית) כדי לנטר את מיקום הסליל לאורך כל הניסוי
מערכת ניווט TMS מונחית תמונה #2TMS Navigator SW-Version 2.0, LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, גרמניהשימשה למפגש
ספרות: 
Taube et al. 2014Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B. & Lundbye-Jensen, J. הפעלה חוזרת ונשנית של המסלול הקורטיקו-ספינלי באמצעות rTMS עשויה להפחית את היעילות של סינפסות קורטיקומוטו-עצביות. קליפת המוח, doi:10.1093/cercor/bht359 (2014).
הווידאו

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lemon, R. N., Kirkwood, P. A., Maier, M. A., Nakajima, K., Nathan, P. Direct and indirect pathways for corticospinal control of upper limb motoneurons in the primate. Prog.Brain Res. , 263-279 (2004).
  2. Jankowska, E., Padel, Y., Tanaka, R. Projections of pyramidal tract cells to alpha-motoneurones innervating hind-limb muscles in the monkey. J. Physiol. 249, 637-667 (1975).
  3. Maertens de Noordhout, A., et al. Corticomotoneuronal synaptic connections in normal man: an electrophysiological study. Brain. 122, 1327-1340 (1999).
  4. Noordhout, M. D., Pepin, J. L., Gerard, P., Delwaide, P. J. Facilitation of responses to motor cortex stimulation: effects of isometric voluntary contraction. Ann.Neurol. 32, 365-370 (1992).
  5. Nielsen, J., Morita, H., Baumgarten, J., Petersen, N., Christensen, L. O. On the comparability of H-reflexes and MEPs. Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.Suppl. 51, 93-101 (1999).
  6. Morita, H., et al. Differential changes in corticospinal and Ia input to tibialis anterior and soleus motor neurones during voluntary contraction in man. Acta Physiologica Scandinavica. 170, 65-76 (2000).
  7. Ugawa, Y., Terao, Y., Hanajima, R., Sakai, K., Kanazawa, I. Facilitatory effect of tonic voluntary contraction on responses to motor cortex stimulation. Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol. 97, 451-454 (1995).
  8. Rudomin, P. Selectivity of the central control of sensory information in the mammalian spinal cord. Adv.Exp.Med.Biol. 508, 157-170 (2002).
  9. Eccles, J. C. Presynaptic inhibition in the spinal cord. Prog.Brain Res. 12, 65-91 (1964).
  10. Hultborn, H., et al. On the mechanism of the post-activation depression of the H-reflex in human subjects. Exp.Brain Res. 108, 450-462 (1996).
  11. Burke, D., Gandevia, S. C., McKeon, B. Monosynaptic and oligosynaptic contributions to human ankle jerk and H-reflex. J Neurophysiol. 52, 435-448 (1984).
  12. Nielsen, J., Petersen, N., Deuschl, G., Ballegaard, M. Task-related changes in the effect of magnetic brain stimulation on spinal neurones in man. J. Physiol. 471, 223-243 (1993).
  13. Morita, H., Baumgarten, J., Petersen, N., Christensen, L. O., Nielsen, J. Recruitment of extensor-carpi-radialis motor units by transcranial magnetic stimulation and radial-nerve stimulation in human subjects. Exp Brain Res. 128, 557-562 (1999).
  14. Hultborn, H., Nielsen, J. B. H-reflexes and F-responses are not equally sensitive to changes in motoneuronal excitability. Muscle Nerve. 18, 1471-1474 (1995).
  15. Awiszus, F., Feistner, H. Recruitment order of single motor units of the anterior tibial muscle in man. Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.Suppl. 51, 102-112 (1999).
  16. Hess, C. W., Mills, K. R., Murray, N. M. Responses in small hand muscles from magnetic stimulation of the human brain. J Physiol. 388, 397-419 (1987).
  17. Day, B. L., Thompson, P. D., Dick, J. P., Nakashima, K., Marsden, C. D. Different sites of action of electrical and magnetic stimulation of the human brain. Neurosci.Lett. 75, 101-106 (1987).
  18. Lemon, R. N., et al. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A., et al. , Arnold. 61-77 (2002).
  19. Taylor, J. L. Stimulation at the cervicomedullary junction in human subjects. J. Electromyogr. Kinesiol. 16, 215-223 (2006).
  20. Oya, T., Hoffman, B. W., Cresswell, A. G. Corticospinal-evoked responses in lower limb muscles during voluntary contractions at varying strengths. J. Appl. Physiol. 105, 1527-1532 (2008).
  21. Ugawa, Y., Uesaka, Y., Terao, Y., Hanajima, R., Kanazawa, I. Magnetic stimulation of corticospinal pathways at the foramen magnum level in humans. Ann.Neurol. 36, 618-624 (1994).
  22. Nielsen, J., Petersen, N. Changes in the effect of magnetic brain stimulation accompanying voluntary dynamic contraction in man. J. Physiol. 484, 777-789 (1995).
  23. Baldissera, F. H. H., Illert , A. I. Handbook of Physiology. Section 1: The nervous system, vol II. Motor control. Brooks, V. B. , American Physiological Society. 509-595 (1981).
  24. Petersen, N., Christensen, L. O. D., Nielsen, J. B. The effect of transcranial magnetic stimulation on the soleus H reflex during human walking. J Physiol. 513, 599-610 (1998).
  25. Taube, W., et al. Direct corticospinal pathways contribute to neuromuscular control of perturbed stance. J Appl Physiol. 101, 420-429 (2006).
  26. Taube, W., Lundbye-Jensen, J., Schubert, M., Gollhofer, A., Leukel, C. Evidence that the cortical motor command for the initiation of dynamic plantarflexion consists of excitation followed by inhibition. PLoS.One. 6, e25657(2011).
  27. Petersen, N., Christensen, L. O., Morita, H., Sinkjaer, T., Nielsen, J. Evidence that a transcortical pathway contributes to stretch reflexes in the tibialis anterior muscle in man. J. Physiol. 512, 267-276 (1998).
  28. Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B., Lundbye-Jensen, J. Repetitive Activation of the Corticospinal Pathway by Means of rTMS may Reduce the Efficiency of Corticomotoneuronal Synapses. Cerebral cortex. , (2014).
  29. Nielsen, J., Petersen, N. Evidence favouring different descending pathways to soleus motoneurones activated by magnetic brain stimulation in man. J Physiol. 486, 779-788 (1995).
  30. Kujirai, T., et al. Corticocortical inhibition in human motor cortex. J Physiol. 471, 501-519 (1993).
  31. Crone, C., et al. Sensitivity of monosynaptic test reflexes to facilitation and inhibition as a function of the test reflex size: a study in man and the cat. Exp.Brain Res. 81, 35-45 (1990).
  32. Maeda, F., Keenan, J. P., Tormos, J. M., Topka, H., Pascual-Leone, A. Interindividual variability of the modulatory effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on cortical excitability. Exp.Brain Res. 133, 425-430 (2000).
  33. Fitzgerald, P. B., Brown, T. L., Daskalakis, Z. J., Chen, R., Kulkarni, J. Intensity-dependent effects of 1 Hz rTMS on human corticospinal excitability. Clin.Neurophysiol. 113, 1136-1141 (2002).
  34. Nielsen, J., Petersen, N., Ballegaard, M. Latency of effects evoked by electrical and magnetic brain stimulation in lower limb motoneurones in man. J. Physiol. 484, 791-802 (1995).
  35. Leukel, C., et al. Changes in corticospinal transmission following 8weeks of ankle joint immobilization. Clin neurophysiol. , (2014).
  36. Schubert, M., et al. Balance training and ballistic strength training are associated with task-specific corticospinal adaptations. Eur J Neurosci. 27, 2007-2018 (2008).
  37. Taube, W., et al. Cortical and spinal adaptations induced by balance training: correlation between stance stability and corticospinal activation. Acta Physiol (Oxf). 189, 347-358 (2007).
  38. Di Lazzaro, V., et al. Effects of voluntary contraction on descending volleys evoked by transcranial stimulation in conscious humans. J. Physiol. 508, 625-633 (1998).
  39. Edgley, S. A., Eyre, J. A., Lemon, R. N., Miller, S. Comparison of activation of corticospinal neurons and spinal motor neurons by magnetic and electrical transcranial stimulation in the lumbosacral cord of the anaesthetized monkey. Brain. 120 (Pt 5), 839-853 (1997).
  40. Di Lazzaro, V., et al. Effects of voluntary contraction on descending volleys evoked by transcranial electrical stimulation over the motor cortex hand area in conscious humans. Exp.Brain Res. 124, 525-528 (1999).
  41. Taube, W., et al. Brain activity during observation and motor imagery of different balance tasks: An fMRI study. Cortex. 64, 102-114 (2015).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

H

מאמרים קשורים