ההשפעות של גירוי זרם חילופין טראנס על קליפת המוח המוטורית הראשי על-ידי גישה משולבת מקוון עם גירוי מגנטי טראנס

המטרה הכוללת של הליך זה היא להעריך אפנון של ההשפעות המתמשכות של גירוי זרם חילופין טרנס-גולגולתי באמצעות גירוי נתיב מגנטי טרנס-גולגולתי בנתיב יחיד בגישה משולבת מקוונת חדשה. גירוי חשמלי טרנס-גולגולתי הוא טכניקה נוירומודולטורית המשפיעה על מצבים עצביים באמצעות צורת גל זרם שונה. הוא משמש בדרך כלל במדעי המוח כדי לחקור תפקודים מוטוריים וקוגניטיביים של המוח.

הגישות הנפוצות ביותר מבוססות על גירוי זרם ישר, רעש אקראי וגירוי זרם חילופין, המסוגלים לגרום לשינויים בפעילות הנוירונים. הן בתוך הנוירונים והן מחוצה להם, מה שגורם לשינוי בפוטנציאל הממברנה במנוחה וכתוצאה מכך משנה את היעילות הסינפטית העצבית. TACS מאפשרים לנו לספק פוטנציאל תנודה חיצוני סינוסואידלי בטווח תדרים מסוים.

על ידי השראת מה שנקרא אפקט ה-entrainment על הפעילות התנודתית האנדוגנית. כאן אנו מציגים שיטה חדשה המשלבת TACS ו-CMS חד-נתיבי במהלך גירוי מתמשך של קליפת המוח המוטורית הראשונית. השיטה מאפשרת לנו לבחון את השפעות גירוי זרם חילופין מקוון על קליפת המוח המוטורית הראשונית באמצעות פוטנציאל מעורר מוטורי המושרה על ידי פולס יחיד TMS.

אנו הולכים להראות סט שלם של ציוד הדרוש להפעלת פרוטוקול TACS-TMS משולב מקוון על ידי גירוי של קליפת המוח המוטורית הראשונית. רשימת הציוד כוללת מכשיר גירוי חשמלי שיכול לייצר זרם חילופין חשמלי, למשל BrainStim. מחוברות על ידי אלקטרודות ספוג ספוגות מלח דו-משטחיות בגודל חמישה עד שבעה סנטימטרים.

על מנת למזער את תחושת העור, האלקטרודות רוויות לחלוטין בתמיסת המלח כדי לשמור על עכבה מתחת ל-10 קילו-אוהם לאורך כל סשן הגירוי. אלקטרודת המטרה ממוקמת מעל הקרקפת המתאימה לנקודה החמה של קליפת המוח המוטורית העיקרית על ידי שימוש ברצועות אלסטיות ספציפיות בעוד שאלקטרודת הייחוס ממוקמת מעל הכתף המקבילה באמצעות סרט דביק במה שנקרא מונטאז' מונופול. בבני אדם, תנודות בתדרים שונים משקפות התנהגות ותהליכים קוגניטיביים שונים העומדים בבסיס מצבים שונים של פעילות רשת עצבית.

כפי שנמדד בדרך כלל על ידי אנצפלוגרפיה או על ידי מגנטו-אנצפלוגרפיה. התנודות במוח האנושי נעות בין תנודות איטיות במיוחד לתנודות מהירות במיוחד. בדרך כלל יש בו זמנית ויכולים לווסת ולקיים אינטראקציה זה עם זה.

עם זאת, הקשר בין פעילות תנודתית לתהליכים מוחיים תמיד הוכח בשיטות מתאם. לכן השאלה האם תנודות המוח משקפות ישירות מנגנון בסיסי בעיבוד מידע בקליפת המוח, או רק תופעה אפית, עדיין לא פתורה. על ידי שימוש ב-TACS אנו יכולים לווסת את תנודות המוח באופן ספציפי לתדר, ובתורו להשפיע על הפעילות העצבית הפיזיולוגית הקשורה למצב מנוחה, תהליכים תפיסתיים וקוגניטיביים.

כדי להגדיר פרוטוקול TCS באמצעות מכשיר BrainStim, בדוק תחילה את מצב הסוללה. לאחר מכן פרמטרי הגירוי עוברים מניפולציה על ידי התוכנה המיוחדת שלנו. תדירות, משך, צורת הזרם.

ומועבר למכשיר באמצעות חיבור בלוטות'. על ידי שימוש בתוכנה, פתח הפעלה חדשה ונהל פרוטוקול או גירוי חדש. לדוגמה, הפרוטוקול ייקרא בטא.

הגדר את תדירות הגירוי במקרה שלנו זה יהיה 20 הרץ, כוון את צורת הגל כסינוסואידית, והגדר את משך הזמן הכולל של פרוטוקול הגירוי, למשל 600 שניות. לבסוף הגדר את עוצמת הגירוי ל-1 מיליאמפר תוך היסט, דהייה פנימה, דהייה ודעיכה מוגדרת לאפס. לאחר מכן, כאשר פונקציית ה-Bluetooth מופעלת במכשיר, העלה את הפרוטוקול מהתוכנה לממריץ.

לאחר מכן המשך על ידי בדיקה אם הפרוטוקול הועבר בהצלחה למכשיר. עכשיו עברו לחלק של TMS. אלקטרודות מקום ראשון עבור EMG משטח למדידת פוטנציאל נעילת מנוע על ידי TMS דופק יחיד.

נקו את העור באמצעות פילינג ניקוי מתחת לכל האלקטרודות כדי להשיג עכבת עור נמוכה, מתחת ל-10 קילו-אוהם. כאן לקחנו שריר אינטררסוס גבי ראשון והשתמשנו במונטאז' של גיד בטן דו קוטבי. שים אלקטרודה פעילה על השריר, אלקטרודת התייחסות על העצם, שני סנטימטרים דיסטלית ואלקטרודה קרקעית קרובה יותר על הזרוע.

פוטנציאל נעילת המנוע נמדד על ידי אלקטרודות ארגנטום, ארגנטום כלוריד המחוברות למגבר BrainAmp DC על ידי קופסת מחברים. אנו משתמשים במערכת ניווט TMS ללא מסגרת LocalEye TMS navigator כדי להשיג מיקום נכון של סליל ה-TMS. ראשית אנו ממקמים את חיישני המעקב בחזית המשתתף.

לגירוי TMS אנו משתמשים בסטימולטור מגנטי במשטר דו-פאזי ובסליל גירוי אדום מתנדנד בצורת H 75 מילימטר. לאחר מכן השתמש בסרטון של ה-MRI המבני T-one של המשתתף, ובצע המחשה עדכנית של ראש המשתתף במודל ראש ה-MRI התלת-ממדי על ידי מערכת ניווט. לאחר מכן, מקם במדויק את הסליל מעל אזור המנוע העיקרי של הראש, מה שנקרא אזור כפתור המנוע.

לאחר מכן התחל לבדוק פוטנציאל נעילת מנוע TMS במעבר יחיד. לאחר שנמצאה נקודה חמה אופטימלית לייצוג קליפת המוח של מודל היד שנחקר, מיקום זה מסומן למיקום אלקטרודות המטרה של TCS לאחר מכן. כוונן בזהירות את הרצועה האלסטית הראשונה על הראש ביחס למיקום מרכז הראש.

לאחר מכן קח את מיקום אלקטרודת המטרה עם הפס השני. לאחר שאלקטרודות TCS מונחות הן על הגולגולת והן על הכתף המקבילה, המשך לחבר אותן לממריץ. לפני תחילת מפגש הגירוי, ודא שמיקום אלקטרודת המטרה מרוכז מעל הנקודה החמה המסומנת על ידי בדיקה חזותית.

לאחר מכן הנח את סליל ה-TMS מעל אלקטרודות TCS על ידי התאמה מחדש של העוצמה והכיוון באמצעות ניווט עצבי על מנת למצוא שוב את הנקודה החמה. בשלב זה, שיטת סף מודל המנוחה עבור מונטאז' TCS-TMS משולב חדש זה על ידי התחשבות בעובי אלקטרודת המטרה. קבעו את עוצמת הגירוי לאורך הניסוי ב-110% מהסף המוטורי במנוחה.

רוב מחקרי TCS הראו השפעות מקוונות בולטות, יחד עם זאת, עדיין אין ראיות ברורות לגבי השפעות ארוכות טווח של TCS לאחר הפסקת הגירוי. רק מחקרים מעטים בספרות הראו תופעות לוואי חלשות ולא ברורות ביחס לאלה שהשתמשו ב-TCS מקוון. ראיות EG אינן ברורות גם לגבי תופעות הלוואי של TCS.

in vivo הוכח כי עלייה בפעילות מסונכרנת עם תדרי נהיגה שונים, מה שמרמז על כך שניתן לאמן ירי עצבי על ידי שדות המופעלים חשמלית. לפיכך, במודלים של בעלי חיים, TCS סינוסואידלי חלש מאלץ את תדירות הפריקה של הדופק העצבי-עצבי הנפוץ בקליפת המוח. בבני אדם הראו עדויות עדכניות כי TCS מקוון יכול לגרום להשפעה על חתימת ה-EG.

עם זאת, גישת TCS EG עדיין מוטלת בספק, ראשית בגלל החפצים המושרים על ידי AC ושנית מכיוון שלא ניתן מעשית ללכוד ישירות את אות ה-EG של האזור המגורה. מונטאז' משולב כזה של TCS-TMS מאפשר להתבונן, במיוחד עבור המערכת התחושתית-מוטורית, בהשפעות ה-TCS הספציפיות לתדר המקוון על פלט עמוד השדרה בקליפת המוח על ידי שימוש ב-TMS חד-פעמי של קליפת המוח המוטורית הראשונית. לפיכך, התחל את פרוטוקול הגירוי החשמלי של 20 הרץ תוך העברת פולסים בודדים מקוונים של TMS המשולבים במרווחים אקראיים, בין שלוש לחמש שניות.

לדוגמה, אנו יכולים להראות את הגידול במשרעות פוטנציאל נעילת המנוע במהלך TCS מקוון של 20 הרץ ביחס לגירוי 10Hz או דמה. בתמונה זו ניתן לראות דוגמה לתכנון הניסיוני שבו סליל TMS ממוקם מעל אלקטרודת המטרה TCS. אלקטרודות אדומות מכוונות לניסוי זה ממוקמות על קליפת המוח המוטורית השמאלית ועל קליפת המוח הקודקודית הימנית.

אלקטרודת הייחוס הכחולה ממוקמת על קו האמצע המתאים למיקום PZ של מערכת ה-EG הבינלאומית 1020. הסליל מוחזק על אלקטרודת הספוג המונחת מעל קליפת המוח המוטורית השמאלית. לקליפת המוח המוטורית האנושית יש פעילות בסביבות 20 הרץ.

משתפי פעולה תכופים סיפקו את הראיות המכריעות לפעילות של 20 הרץ במנוחה בבני אדם על ידי הצגת העלייה המקוונת של ריגוש הקורטיקו-עמוד השדרה בזמן שהגירוי הופעל ב-20 הרץ. בגרף ציר ה-Y מייצג את משרעת ה-MEP הממוצעת כפי שנמדדה על ידי פולס יחיד של TMS בזמן שגירוי ה-TCS היה מתמשך. ציר ה-X מייצג תדרי גירוי שונים.

רק TCS המועבר ב-20 הרץ בקליפת המוח המוטורית הגדיל את תפוקת הקורטיקו-שדרה. בעוד שלא הייתה השפעה של הגירוי על תדרים אחרים או גירוי אחר של קליפת המוח הקודקודית. זו הייתה העדות הראשונה להשפעה ספציפית לתדר מקוון של TCS על קליפת המוח המוטורית שנמדדה על ידי TACS, גישה משולבת TMS.

הרציונל של שילוב השימוש ב-TMS ו-TACS טמון במידע שונה שהם מעבירים. על ידי רישום פוטנציאלים מעוררים מוטוריים על היד הנגדית לקליפת המוח המוטורית הראשונית, אנו יכולים לבדוק את ההשפעות נטולות החפצים של TCS מתמשך. זה מאפשר לנו לנטר במדויק שינויים בריגוש קליפת המוח על ידי פוטנציאלים מעוררים מוטוריים במהלך גירוי חשמלי המועבר בתדרים שונים בצורה נטולת חפצים.

ניתן להשתמש בגישה חדשה זו כדי לבחון את ההשפעה המקוונת של כל צורה אחרת של גירוי חשמלי טרנס-גולגולתי.