Articolo metodologico

Stimolazione magnetica transcranica attivata da elettroencefalografia in tempo reale per l'eccitazione corticale

29 agosto 2025

In questo articolo

Abstract

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Fonte: Stefanou, M., et.al. Stimolazione cerebrale dipendente dallo stato cerebrale con stimolazione magnetica transcranica attivata da elettroencefalografia in tempo reale. J. Vis. Exp. (2019)

Questo video mostra il processo di stimolazione magnetica transcranica (TMS) attivata da EEG in tempo reale per studiare l'eccitabilità corticale. La procedura prevede il posizionamento della bobina TMS sulla corteccia motoria, la sincronizzazione della stimolazione con fasi specifiche del segnale EEG e la registrazione dei potenziali evocati motori (MEP) per esplorare gli effetti di diversi stati cerebrali sulle risposte corticali. Questa tecnica consente una modulazione precisa dell'attività cerebrale basata sull'analisi EEG in tempo reale.

Protocollo

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Tutte le procedure che coinvolgono partecipanti umani sono state eseguite in conformità con le linee guida istituzionali, nazionali e internazionali per il benessere umano e sono state esaminate dal comitato di revisione istituzionale locale.

  1. Trovare l'"hotspot" motorio e determinare la soglia del motore a riposo
    1. Trova l'"hotspot" motorio (cioè la posizione di stimolazione su cui la TMS a impulso singolo suscita MEP ben sagomati di un'ampiezza comparabilmente coerente tra le prove) e salva la posizione della bobina corrispondente (incluso l'orientamento e l'angolazione della bobina) nel sistema di neuronavigazione.
    2. Trova la soglia motoria a riposo (RMT) applicando singoli impulsi TMS sulla corteccia motoria a intensità di stimolazione gradualmente crescenti fino a quando i MEP elicitati hanno ampiezze picco-picco superiori a 50 μV in oltre il 50% delle prove.
    3. Se disponibile, utilizzare uno script automatizzato per la stima dei parametri mediante test sequenziali (PEST), ad esempio, seguendo una strategia di massima verosimiglianza che fornisce anche una stima online dell'intervallo di confidenza della RMT basata sulla variabilità osservata delle singole risposte e che in genere richiede circa 30 impulsi di test di intensità variabile in modo adattivo per ottenere una stima robusta della RMT.
    4. Se questa non è la prima sessione sperimentale, confrontare la posizione della bobina con la posizione precedente e confrontare l'RMT ottenuto con l'RMT precedente per convalidare la coerenza.
    5. Se necessario, determinare le intensità di stimolazione per la soglia del motore attivo (AMT) o per l'ampiezza MEP picco-picco di 1 mV utilizzando procedure standard.
  2. Preparazione finale del partecipante
    1. Opzionalmente, immobilizza la testa del soggetto usando un cuscino sottovuoto.
    2. Facoltativamente, erogare un rumore di mascheramento attraverso i tappi per le orecchie (quando si pianifica di analizzare i potenziali EEG evocati da TMS). In caso contrario, fornire al soggetto tappi per le orecchie e cuffie per la protezione dell'udito.
    3. Opzionalmente, allineare e fissare la bobina nella posizione desiderata utilizzando un braccio meccanico.
  3. Convalida della qualità dei dati pre-esperimento
    1. Controlla che il processore in tempo reale stia ricevendo dati dal sistema EEG.
    2. Controllare il segnale ottenuto dal filtro spaziale EEG desiderato (ad esempio, montaggio laplaciano centrato su C3) per artefatti evidenti.
    3. Confermare visivamente la qualità del segnale EEG, verificare la presenza di elettrodi difettosi, rumore di linea eccessivo e artefatti muscolari e regolare la finestra temporale e la scala dell'ampiezza sul software del sistema EEG per un'ispezione visiva continua durante l'esperimento.
  4. Sessione sperimentale principale
    1. A meno che l'intensità dello stimolatore non sia controllata a distanza nello script sperimentale, imposta manualmente l'intensità della stimolazione al valore desiderato (ad esempio, il 110% dell'RMT).
    2. Avviare lo script sperimentale per applicare impulsi a diverse fasi dell'oscillazione target in un ordine casuale.
    3. Durante l'esperimento, monitorare le soglie della condizione di trigger (soglia di rilevamento degli artefatti, soglia di pre-innervazione, potenza minima, ecc.).
      NOTA: Gli stimoli verranno attivati a intervalli irregolari, poiché il processore in tempo reale è in attesa che si verifichino le condizioni di attivazione. Tuttavia, le condizioni dovrebbero essere impostate in modo tale che la maggior parte degli stimoli si verifichi entro un intervallo prevedibile (ad esempio, 2-3 secondi dopo l'impulso precedente) e si evitino lunghe pause (ad esempio, in questo caso, >5 secondi) in quanto porterebbero a risposte evocate più grandi a causa della novità.
      1. In alternativa, utilizzare la stratificazione post hoc per rimuovere le prove che seguono intervalli troppo lunghi.
    4. Per ottenere una potenza statistica sufficiente per differenziare gli effetti di stimolazione fase-specifici, acquisire un numero sufficiente di prove
      NOTA: In genere abbiamo scelto 80-120 prove interlacciate per condizione.
    5. Documenta gli orari di inizio e fine delle varie sessioni e tieni traccia di eventuali eventi insoliti.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Sistemi di registrazione
Amplificatore EEG/EMGNeurOne con uscita digitale in tempo reale, Bittium Biosignals Ltd., Finlandia
DispositivoTMSMAG & More Research 100, MAG & More GmbH, Monaco di Baviera, Germania
SoftwareMathworks Simulink Real-Time (Mathworks Ltd, USA)
Sistema di neuronavigazione con telecamera stereo a infrarossi che include head tracker riflettente, strumento puntatore, head tracker
PC di controllo sperimentale collegato al sistema EEG, allo stimolatore TMS, al dispositivo in tempo reale e al sistema
Elettrodi EEG, elettrodi EMG, siringhe, gel
Involucro di plastica e nastro
EEG ed EMGdi neuronavigazioneabrasivo e conduttivoadesivo

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