גירוי מגנטי טראנס המשולבת ואת אלקטרואנצפלוגרם של קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי
17 באוגוסט 2018
פרוטוקול המוצג כאן הוא ללימודי TMS EEG ניצול דעתנית intracortical הבחינה-הבחינה עיצוב פרדיגמות. הכוונה של הפרוטוקול היא לייצר דעתנית קורטיקלית לשחזור ואמין אמצעי להערכת neurophysiological תפקוד הקשורים התערבויות טיפוליות בטיפול של מחלות מנוטלי כמו דיכאון.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחומי הנוירולוגיה, הנוירופיזיולוגיה הקלינית והפסיכיאטריה על ידי קביעת אותות נוירופיזיולוגיים שעשויים לשמש כמנבאים תגובה להתערבויות טיפוליות. אם היא מבוצעת כראוי, טכניקה זו יכולה לנטר, באופן אמין וחוזר, שינויים בריגוש קליפת המוח עקב התערבויות טיפוליות אלה. מי שתדגים את ההליך תהיה סטייסי שים, אנליסטית מחקר מהמעבדה שלנו.
כדי להתחיל, תחילה בחר כובע שמתאים היטב לראש המשתתף. הנח את האלקטרודה Cz בקודקוד באמצע הדרך בין הקו המחבר בין הנסיאן לאינאן. ודא שכל האלקטרודות נוגעות היטב בקרקפת ומתפקדות.
לאחר מכן, כוונן את הקצה הבוטה של המזרק ומלא אותו בג'ל מוליך חשמלי. הנח את הקצה בתוך חור האלקטרודה, ולאחר מכן לחץ קלות על הבוכנה עד שיש מעט משחה על העור. לאחר מכן, שפשפו את הקרקפת עם הקצה הקהה וודאו שהעיסה לא נשפכת החוצה מלמעלה כדי למנוע גישור.
הכן תחילה את הקרקע ואלקטרודות הייחוס. בדוק שהעכבה נמוכה מחמישה קילו-אוהם עבור כל האלקטרודות. הכנת אלקטרודות קובעת את איכות האות המוחי המוקלט וממזערת את הצורך בשיטות עיבוד אותות שעשויות להסיר רעש ואות מוחי החיוניים למחקר שלו.
כעת הנח שתי אלקטרודות דיסק EMG חד פעמיות בקוטר של כ -30 מילימטרים מעל שריר החוטף הימני, או APB, למונטאז' בטן-גיד. הנח גם את האלקטרודה הקרקעית בהתאם להנחיות היצרן. חבר את האלקטרודות ל-EMG ampחיים יותר.
התחל בטעינת MRI משוקלל T1 למערכת הניווט ובחירת הנקודות הקרדינליות לרישום. השתמש בקואורדינטות MNI או Talairach של קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צידית. לאחר מכן מקם את גשש הראש בצורה כזו שהוא לא יזוז במהלך סשן הגירוי, ואפשר לסליל ה-TMS לנוע בחופשיות.
לאחר מכן, בקשו מהמשתתף להכניס אטמי אוזניים, ואז יישרו את ראשו של המשתתף למודל ה-MRI התלת-ממדי. לשם כך, גע בראשו של המשתתף עם העט הדיגיטלי בנקודות הקרדינליות שנבחרו ב-MRI. כעת תקפו את ההרשמה על ידי הנחת העט הדיגיטלי על ראשו של המשתתף ובדיקת הייצוג במחשב.
במידת הצורך, כייל את סליל ה-TMS על ידי הצמדת הגששים לסליל. לאחר מכן הנח ספוג פוליאוריטן מתחת לסליל כדי למזער את רטט הסליל מעל האלקטרודות במהלך פעימות ה-TMS. הנח את הסליל על בלוק הכיול כך שכל הגששים יהיו גלויים מהמצלמה.
לאחר מכן לחץ על לחצן הכיול במסך המחשב והשאר את הסליל במצב כיול למשך חמש שניות. בשלב זה, הנחו את המשתתף לנוח ולהישאר בנוח עם גב, ידיים ורגליים רגועים. לאחר מכן, כדי למצוא את הנקודה החמה, התחל בהתמקדות בכפתור המנוע כנקודת הציון הראשונית של ייצוג קליפת המוח של APB וקליפת המוח המוטורית הראשונית, והזיז את הסליל עד שתהיה תנועת שרירים מתאימה.
השתמש בעוצמות TMS המעוררות סף מעורר מנוע או MEPs של כ-500 מיקרו-וולט על APB. מטב את כיוון הסליל על ידי שינוי הזווית וההטיה שלו כדי לעורר את התגובה הגדולה ביותר מעל הנקודה החמה. שמור את מיקום הסליל הזה בתוכנת הנווט והפחית את עוצמת הפלט בשלבים של 2-3%ואז תן 10 פולסים, ואם מתקבלות יותר מחמש מתוך 10 תגובות MEP מעל 50 מיקרו-וולט, המשך להפחית את העוצמה.
כאשר פחות מחמש מתוך 10 תגובות מעוררות, התחל להגביר את העוצמה בצעדים של 1-2%הסף המוטורי מיוצג כעוצמה המייצרת MEPs גדולים מ-50 מיקרו-וולט חמש מתוך 10 פעמים. המרווח הבין-גירוי, ISI, לסף המוטורי צריך להיות ארוך משנייה אחת, בדרך כלל שלוש עד חמש שניות. לאחר מכן, התאם את העוצמה החל מ-120% מסף המנוע כדי לייצר MEPs על קליפת המוח המוטורית הראשונית מ-500 עד 1500 מיקרו-וולט.
הקלט 10 פולסים עם פלט זה, הגדל או הקטן את העוצמה בצעדים של 1-2% עד שתגיע לממוצע של מיקרו-וולט אחד. התאמת עוצמת הסליל חיונית למיקוד אוכלוסיית הנוירונים הנחקרת, אך גם לאיכות האותות. בשלב זה, מקם את הסליל מעל קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צידית וגירוי מספר פעמים.
אם נוצרים חפצים משמעותיים, כוונן את מיקום הסליל על ידי הרחקתו מעט ממיקום זה. כעת דיגיטציה של אלקטרודות ה- EEG כך שמיקומם יירשם באנטומיה של המוח. לאחר מכן החלף את אטמי האוזניים באוזניות שמע פנאומטיות כדי להשמיע מיסוך שמע רעש לבן, אם תרצה.
והוסיפו מעליהם אוזניות להגנה על השמיעה. בשלב זה, התקן את הסליל על מחזיק הסליל וודא שהסליל אינו זז או לוחץ על האלקטרודות שמתחתיו. לבסוף, הפעל את הניסוי הכולל TMS עם פולס יחיד וכן TMS עם פולסים מזווגים לעיכוב תוך-קורטיקלי קצר, הנחיה תוך-קורטיקלית ועיכוב תוך-קורטיקלי ארוך, בסדר אקראי עבור כל משתתף.
איור זה מציג את הממוצעים הגדולים של תגובות EEG המעוררות TMS מאלקטרודות העניין של אזור קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית לאחר גירוי. זה כולל TMS בפולס יחיד, עיכוב תוך-קורטיקלי קצר, הנחיה תוך-קורטיקלית ועיכוב תוך-קורטיקלי ארוך. כאן אנו רואים ערכי פוטנציאל מעוררים N100 המשורטטים טופוגרפית על פני כל האלקטרודות עבור כל מצב גירוי.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב להכין את האלקטרודות בצורה מדויקת, לבחור את יעד הגירוי הנכון ולהתאים את עוצמת הגירוי וכיוון הסליל כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי המוח, נוירולוגיה, נוירופיזיולוגיה קלינית ופסיכיאטריה, לחקור את הריגוש והקישוריות הקורטיקוקורטיים במצבי מוח שונים, הן עבור מתנדבים בריאים והן עבור מטופלים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר שיטה לביצוע מחקרי TMS-EEG המעריכים עירור תוך-קליפותי (intracortical excitability) באמצעות תכנון של בדיקה חוזרת (test-retest). מטרתו היא לספק מדדים מהימנים להערכת תפקודים נוירופיזיולוגיים הקשורים לטיפולים בהפרעות נוירו-פסיכיאטריות, כגון דיכאון מז'ורי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- נוירופיזיולוגיה קלינית
- פסיכיאטריה
רקע
- מחקר זה מתמקד במדידת עירור קליתי (cortical excitability).
- הוא שואף להבין מדדים לניבוי תגובה להתערבויות טיפוליות.
- הפרוטוקול תוכנן כדי להבטיח הדירות של המדידות.
- הוא משלב TMS ו-EEG לצורך הערכה מקיפה של תפקודי המוח.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטות מהימנות להערכת שינויים בעירור הקורטקלי.
- סיוע בזיהוי אותות נוירופיזיולוגיים הקשורים לתגובות טיפוליות.
- שיפור ההבנה של מנגנונים נוירופיזיולוגיים בטיפול נוירופסיכיאטרי.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- TMS-EEG כשיטה העיקרית למדידת עירור קורטיקלי.
- המודל הביולוגי כולל משתתפים עם מצבים נוירופסיכיאטריים.
- הכנה נאותה של האלקטרודות, כיול סליל ה-TMS וכיוון עוצמת הגירוי הם מרכיבים קריטיים.
- שלבים מרכזיים כוללים מיקום אלקטרודות, בדיקת עכבה ובקרה על פרמטרי ה-TMS.
- נתונים נרשמים במהלך פרוצדורות TMS של פולס בודד ופולסים זוגיים.
תוצאות עיקריות
- השיטה מאפשרת ניטור מהימן של העירור הקורטיקלי.
- הכנת האלקטרודות משפיעה ישירות על איכות האות ועל דיוק המדידה.
- עלולים להופיע ארטיפקטים משמעותיים במהלך הגירוי, דבר המצריך התאמות מדויקות של מיקום הסליל.
- המחקר מייעל שיטות ללכידה של תגובות נוירופיזיולוגיות מרכזיות.
מסקנות
- המחקר מדגים פרוטוקול חסון לקידום מחקרי TMS-EEG בנוירופסיכיאטריה.
- הוא מאפשר תובנות מעמיקות יותר לגבי עירור קליפת המוח והשלכותיו על תגובות לטיפול.
- הממצאים רלוונטיים להבנת מנגנונים נוירונליים ולשיפור גישות טיפוליות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית במישור הניהולי
שילוב של TMS-EEG של הקורטקס הפרה-פרונטלי דורסולטרלי מאפשר הערכה כמותית וישירה של העירור והקישוריות הקורטיקליים, ובכך תומך בפיתוח של סמנים ביולוגיים חזויים (predictive biomarkers) לתגובה להתערבויות נוירופסיכיאטריות. פרדיגמה הניתנת לשחזור ולבדיקה חוזרת (test-retest) זו מחזקת את הפחתת הסיכונים המכניסטית ואת תיקוף המטרה בממשק שבין גילוי למדעי העצבים התרגומיים. גישה זו נועדה לסייע בקבלת החלטות לגבי תיקי פיתוח על ידי אספקת נקודות קצה נוירופיזיולוגיות חסונות להערכה טיפולית בשלבים מוקדמים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה של תפקוד מעגלים קורטיקליים ומעורבות מטרה באזורי מוח רלוונטיים למחלה.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי כימות שינויים נוירופיזיולוגיים הקשורים להתערבות.
- מסייע לביטחון חיזוי במודולציית מטרה באמצעות קריאות כמותיות וניתנות לשחזור.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מכין בדיקות נוירופיזיולוגיות מתוקפות לסריקת תרכובות או מכשירים בהמשך התהליך.
- מסטנדר את המדידה של עירור וקישוריות קורטיקליים לצורך השוואה בין מחקרים.
- מאפשר תוצרים כמותיים הניתנים לשחזור, המתאימים למוכנות לסריקה ולשימוש חוזר בפלטפורמה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה נקודות קצה נוירופיזיולוגיות לאסטרטגיות של סמנים ביולוגיים תרגומיים עבור הפרעות נוירופסיכיאטריות.
- מספקת רציפות משלב הגילוי ועד לאישור פרה-קליני על ידי אפשור מהימנות של בדיקה חוזרת (test-retest reliability).
- תומכת בהחלטות קידום מותאמות סיכון המבוססות על קריאות מכניסטיות ותפקודיות.
שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד
שיטה זו משלבת תהליכים משלב הגילוי המוקדם ועד למחקר תרגומי, תוך שהיא מגשרת בין תיקוף המטרה, פיתוח בדיקות והתאמה של סממנים ביולוגיים פרה-קליניים במחקר ופיתוח נוירו-פסיכיאטרי.
- ביולוגיה של הגילוי: מכמתת עירור קליפת המוח וקישוריות כדי להבהיר היפותזות מכניסטיות.
- סריקה: מספקת בדיקות נוירופיזיולוגיות סטנדרטיות וניתנות לשחזור לצורך הערכת התערבויות.
- אנליזה: מספקת תוצאות כמותיות של EEG ו-TMS-evoked לצורך השוואת מצבים ואנליזה סטטיסטית.
- מחקר תרגומי: תואמת אסטרטגיות של ביומרקרים עבור סיווג חולים וניבוי תגובה.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר להערכה נוירופיזיולוגית על פני תוכניות שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות נוירופסיכיאטריות.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה והרחבה של מדידות נוירופיזיולוגיות לצורך הדירות ואינטגרציה בין מחקרים.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס להחלטות go/no-go ומשפר את יעילות ההון על ידי אספקת נקודות קצה חסונות בשלבים מוקדמים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים וקידום של נכסים נוירופסיכיאטריים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות ב-TMS, EEG ובניווט עצבי (neuronavigation) עבור רכישת נתונים מדויקת.
- דורש מכשור תשתית אנליטית באיכות גבוהה לצמצום ארטיפקטים ולשמירה על נאמנות האות.
- מחייב סטנדרטיזציה קפדית בין צוותים לגבי מיקום האלקטרודות ופרמטרי העמסה.
- התאמה ליעדים קורטיקליים שונים עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול עבור כל אזור במוח.
- תהליכי הסרת ארטיפקטים עלולים להוביל להשמטה שגויה של אותות נוירופיזיולוגיים רלוונטיים.
