Articolo metodologico

Utilizzando la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva per migliorare la funzione Language in pazienti con ictus con cronica non-fluente Afasia

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DOI:

10.3791/50228

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2 luglio 2013

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania , 2Center for Cognitive Neuroscience, University of Pennsylvania , 3Veterans Affairs Boston Healthcare System, 4Harold Goodglass Aphasia Research Center, Boston University School of Medicine, 5Department of Neurology, Boston University School of Medicine

In questo articolo

Sommario

Noi esploriamo l'uso di stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) per migliorare le abilità linguistiche in pazienti con ictus cronico e non afasia fluente. Dopo aver individuato un sito nel giusto giro frontale per ogni paziente che risponda in modo ottimale alla stimolazione, puntiamo questo sito durante dieci giorni di trattamento rTMS.

Abstract

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) ha dimostrato di migliorare significativamente la funzione lingua in pazienti con afasia non-fluente 1. In questo esperimento, dimostriamo l'amministrazione della TMS ripetitiva a bassa frequenza (rTMS) a un sito di stimolazione ottimale nell'emisfero destro in pazienti con non-fluente cronica afasia. Una batteria di misure linguistiche standardizzate viene somministrato per valutare le prestazioni di riferimento. I pazienti sono poi randomizzati al trattamento con rTMS reali o stimolazione iniziale farsa. I pazienti nel stimolazione reale sottoposti a una fase di sito-finding, composto da una serie di sei sessioni di rTMS somministrate nell'arco di cinque giorni, la stimolazione viene consegnato a un sito diverso nel lobo frontale destro durante ciascuna di queste sessioni. Ogni sessione site-finding consiste di 600 impulsi di 1 Hz rTMS, preceduti e seguiti da un compito picture-naming. Confrontando il grado di cambiamento transitoria denominazione capacità provocata dalla stimolazione di candIDATE siti, siamo in grado di localizzare l'area di risposta ottimale per ogni singolo paziente. Abbiamo poi amministriamo rTMS a questo sito durante la fase di trattamento. Durante il trattamento, i pazienti subiscono un totale di dieci giorni di stimolazione nell'arco di due settimane; ogni sessione comprende 20 min di 1 Hz rTMS consegnati al 90% soglia motoria a riposo. La stimolazione è accoppiato con un compito fMRI-naming sul primo e l'ultimo giorno di trattamento. Dopo la fase di trattamento è completo, la batteria linguaggio ottenuto al basale è ripetuto due e sei mesi dopo la stimolazione per identificare cambiamenti rTMS indotte prestazioni. Il compito fMRI-naming si ripete anche due e sei mesi dopo il trattamento. I pazienti randomizzati al braccio farsa dello studio sono sottoposti a sham sito-individuazione, trattamento simulato, fMRI-naming studi, e la lingua ripetizione del test due mesi dopo il completamento del trattamento sham. Pazienti Sham poi attraversare in braccio il vero stimolo, completando real sito di accertamento, vero trattamento, fMRI, e due e sei mesi di sperimentazione linguaggio post-stimolazione.

Introduzione

Afasia-un deficit acquisito di Conoscenza-è una conseguenza comune e spesso debilitante di ictus 2. Anche se un certo grado di recupero da afasia dopo ictus acuto è tipico, molti pazienti sperimentano almeno un certo grado di deficit persistenti, e le terapie linguistiche esistenti sono generalmente considerati solo modestamente efficace nel facilitare il recupero 3-5. Gli ultimi anni hanno visto l'emergere di tecniche di stimolazione non invasive come la stimolazione magnetica transcranica (TMS) come potenziali approcci terapeutici promettenti per una varietà di deficit dopo l'ictus, tra afasia. TMS impiega il principio di induzione elettromagnetica e comporta la generazione di un campo magnetico rapidamente flussaggio in una bobina di filo. Quando la bobina è posizionata adiacente alla testa di un soggetto, il campo magnetico penetra la cute e cranio, inducendo una corrente nel sottostante neuroni corticali che è sufficiente per depolarizzare membrane neuronali e Genetasso di potenziali di azione 3. TMS parametri come frequenza, intensità e numero di impulsi possono essere variate per suscitare differenti, effetti comportamentali e neurofisiologici percettiva 4,5. TMS ripetitiva (rTMS) comporta la somministrazione di una serie di impulsi ad una frequenza predeterminata e produce effetti che possono sopravvivere l'applicazione della stimolazione. Germano per l'esperimento in corso, le prove dimostrano che rTMS consegnati ad una frequenza bassa (0,5-2 Hz) tende a diminuire focally eccitabilità corticale, mentre la stimolazione ad alta frequenza è stato associato con l'eccitazione corticale 3. rTMS è stata esplorata come trattamento per vari disturbi neurologici e psichiatrici, in particolare depressione 6.

Un crescente corpo di evidenza suggerisce che la rTMS a bassa frequenza possono essere utilizzati per migliorare il recupero linguaggio nelle persone con afasia cronica ictus indotta. Naeser 7,8 e colleghi sono stati i primi ad applicare 1 Hz inhibitory rTMS a destra giro frontale inferiore per 20 minuti cinque giorni alla settimana per due settimane in quattro pazienti destrimani con i non-fluente cronica afasia. Significativi miglioramenti nella denominazione sono stati osservati, che persisteva per almeno otto mesi dopo il completamento della stimolazione 8. Abbiamo successivamente replicato ed esteso questi risultati, e abbiamo dimostrato che la stimolazione 1 Hz portato a miglioramenti persistenti sia di denominazione e parlato spontaneo suscitato nei pazienti afasici non fluenti croniche 9-11. Incoraggiante, i risultati di piccoli studi come questi sono stati replicati in ulteriori indagini nei pazienti con ictus cronico 12, così come nei pazienti con ictus subacuto e afasia 13.

Una caratteristica importante e quasi onnipresente di TMS precedenti studi in pazienti con afasia non-fluente è che gli effetti benefici della stimolazione sembrano essere site-specific. Adottando l'approccio inizialmente impiegato da Naesere colleghi, la maggior parte delle indagini in cui rTMS è stato utilizzato per facilitare il recupero di lingua hanno preso di mira la pars giuste triangularis 1 (area di Brodmann 45). In realtà, la prova recente ha suggerito che la stimolazione di altre regioni del diritto giro frontale inferiore può essere inefficace, o può anche avere effetti deleteri sulla prestazione di lingua 14, sottolineando la necessità di un'attenta identificazione individuale dei siti ottimali di stimolazione.

Sulla base del metodo stabilito dalla Naeser e colleghi 8, la nostra indagine in corso esplora gli effetti della rTMS inibitoria nel giro frontale inferiore sulla capacità di linguaggio, e prende in esame anche la specificità topografica di effetti rTMS nel lobo frontale destro. In questo articolo, forniamo una descrizione dettagliata di come un sito ottimale per la stimolazione può essere identificato nei pazienti con non-fluente cronica afasia. Descriviamo poi l'amministrazione della rTMS terapeutici e spieghiamo outecniche di r per valutare l'efficacia di stimolo nel migliorare il recupero lingua in questa popolazione.

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Protocollo

1. Pre-Treatment Evaluation

  1. Reclutare i pazienti che soddisfano i requisiti di idoneità per lo studio. Questi criteri comprendono un unico, unilaterale, sinistra emisfero ictus ischemico che non risparmia l'area motoria supplementare (SMA), da lieve a moderata discorso non-fluente (definito come la capacità di produrre parole significative e di almeno una stringa di lunghezza 2-4 parole), di età compresa tra 18 e 75 e almeno sei mesi di post-ictus tra.
  2. Inoltre, tutti i potenziali pazienti devono essere in grado di nominare almeno tre dei primi 30 punti all'ordine del Boston Naming test 15, una media di almeno tre foto di 20 quando sono presentati con dieci serie di immagini di denominazione stimoli tratti dalla Snodgrass e Vanderwart corpus 16, e il punteggio pari o superiore al 25 ° percentile sui sottoinsiemi per parola comprensione e comandi sul Boston Diagnostic Aphasic esame 17.
  3. Condurre un esame di screening medico per garantire i pazienti sono habbastanza ealthy a partecipare allo studio, e che non vi siano controindicazioni al subendo una risonanza magnetica (MRI) o TMS.

2. Test di base

  1. Somministrare una batteria di test standardizzati in tre giorni diversi per valutare l'entità del linguaggio compromissione di ogni paziente e deficit in altri domini cognitivi. I test includono il Cookie Theft immagine descrizione subtest della BDAE 18, BDAE (2 ° ed.) Subtest per Word Comprensione (Word di base discriminazione) e comandi, Boston Naming test 15, imposta di 40 linee stimoli disegno tratto dal Snodgrass e Vanderwart database di foto 16, e la linguistica cognitiva Quick Test 19 (CLQT).
  2. Avviare una base di studio BOLD-fMRI in cui il paziente esegue un compito foto di denominazione con risposta orale. Raccogliere risoluzione intero-cervello immagini pesate in T1 alti con una sequenza MPRAGE (RT = 1.620 msec, TE = 3.87 msec, FA = 15, FOV = 192 x 256, fette = 160, dimensioni voxel = 1 mm 3). Acquisire volumi funzionali utilizzando un intero-cervello T2 * pesata BOLD sequenza ecoplanari (TR = 3000 sec, TE = 35 msec, FA = 90, FOV = 128 x 128, fette = 31, dimensioni voxel = 1,875 millimetri 2, spessore di strato = 4 mm).
  3. Randomizzare i pazienti in entrambi un gruppo che ha ricevuto TMS ripetitiva reali (rTMS) o di un gruppo che riceve la stimolazione sham iniziale (STM), seguita da rTMS (Figura 1).

3. Individuazione dei siti ottimali di stimolazione

  1. Al fine di indirizzare rTMS a siti corticali in modo preciso e accurato, utilizzare un sistema di neuronavigational (ad esempio Brainsight, Rogue Research, Montreal) a co-registrare ad alta risoluzione con tutto il cervello le immagini pesate in T1 (v. 2.2) con la posizione del paziente e la bobina. Per il gruppo rTMS, determinare soglia motoria a riposo (RMT) attraverso la stimolazione a destra corteccia motoria e la successiva ispezione visiva 20.
  2. Durante rTMS reali, orientare la bobina con il manico in una direzione posteriore ed inferiore a circa 45 ° in senso orario dalla posizione abbassata. Per gruppo fittizio, amministrare STMS con la perpendicolare alla bobina testa in modo che solo il bordo esterno dell'ala laterale dei contatti della bobina della testa. In questo orientamento, il campo magnetico picco corre parallela al cranio e quindi non produce stimolazione corticale.
  3. In sei sessioni separate condotte su cinque giorni (due sessioni condotte su ultimo giorno, con una pausa di 45 minuti tra le sessioni), amministrare dieci minuti di entrambi rTMS (600 impulsi di 1 Hz ad una intensità del 90% RMT) o STM a siti diversi nel lobo frontale destro inferiore: la corteccia motoria primaria (M1) corrispondenti alla bocca, parte opercolare (BA 44), pars anteriori triangularis (BA 45), dorsali pars posteriori triangularis (BA 45), ventrali pars posteriori triangularis ( BA 45), e pars orbitale (BA 47; Figura 2). Randomize stimulatioer sito tra i pazienti.
  4. Hanno i pazienti eseguono un 40-item compito picture-naming immediatamente prima e dopo ogni sessione di TMS. Stimoli immagine è presa dal Snodgrass e Vanderwart 16 voce impostata, il Peabody Picture Vocabulary Test di 21, e l'International Project Naming Picture (IPNP) del database 22. Le liste di 40 item devono corrispondere per quanto riguarda lunghezza di parola, la frequenza e la categoria semantica, nel nostro articolo elenca 20 articoli erano romanzo, mentre 20 sono stati ripetuti durante le sessioni di test per valutare gli effetti di pratica. Esternazioni dovrebbero essere conteggiate come corrette se differiscono dal target da non più di un fonema 8. Ordine dell'elenco parola dovrebbe essere randomizzato tra i soggetti e ogni soggetto deve ricevere diversi elenchi di parole ad ogni visita.
  5. Determinare il luogo ottimale di stimolazione effettuando un unico campione t-test confrontando la variazione di prestazioni video di denominazione in ogni sito per la variazione media di denominazione performanCE per tutti gli altri siti. Successiva, confronta la variazione nelle prestazioni al sito ottimale per la varianza di prestazioni sui sei sessioni pre-rTMS, se la variazione di prestazioni dopo rTMS è maggiore di due volte la deviazione standard di prestazioni medio di pre-TMS, è improbabile che il beneficio nella denominazione performance è attribuibile al test-retest variabilità 9.
  6. Per sham sito di accertamento, amministrare STM sulla pars triangularis. Questa posizione funge da "sito ottimale" per il braccio sham della fase del trattamento, come descritto nella sezione protocollo 4.

4. Trattamento Fase

  1. Amministrare rTMS o STM al sito di stimolazione ottimali per dieci giorni in un periodo di dodici giorni (stimolazione in ogni giorno della settimana con i fine settimana liberi).
  2. Il primo giorno di stimolazione, l'ordine degli eventi è la seguente: sono il paziente sottoporsi ad una risonanza magnetica funzionale (con concomitante picture-naming, come in linea di base), amministrare il compito di denominazione 40 item, stimolare la s ottimaleite con 20 min di entrambi 1 Hz rTMS al 90% RMT o STM, somministrare nuovamente il compito di denominazione, e, infine, avere il paziente subisce una seconda fMRI con concomitante picture-naming.
  3. Nei giorni in due a nove, il protocollo è costituito da una sessione di rTMS 20 minuti (1200 impulsi), con 1 Hz rTMS al 90% RMT o STM.
  4. Il giorno dieci, stimolare il sito ottimale per 20 minuti con 1 Hz rTMS, preceduta e seguita dall'attività di foto-naming. Di nota, immagine dell'articolo liste mostrato nei giorni uno e dieci dovrebbero essere diversi, ma abbinati per frequenza, lunghezza di parola, e la categoria semantica come osservato in precedenza.

5. Due e sei mesi di follow-up visite

  1. Due mesi dopo il giorno dieci di entrambi rTMS o STM, ripetono test di base (passo 2,1), così come la fMRI con concomitante picture-naming.
  2. I pazienti in condizione di finzione dovrebbero poi attraversare a reale condizione TMS, a partire dalla fase di individuazione del sito ottimale (Figura 1).
  3. Sei mesi folcessivo giorno dieci di rTMS reale stimolazione, test di base di ripetizione (come al punto 2.1), e hanno anche i pazienti sottoposti ad un altro fMRI con un compito foto di denominazione concorrente.

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Risultati

Nella fase di sito conoscitiva di questa indagine, la maggior parte ma non tutti i pazienti rispondono in modo ottimale il compito foto di denominazione per la stimolazione della pars giuste triangularis 14. Nella nostra esperienza, le prestazioni dei pazienti sulla foto di denominazione è più costantemente facilitata dalla stimolazione della faccia posteriore ventrale del triangularis pars (Figura 3).

Miglioramento a lungo termine in termini di prestazioni su val...

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Discussione

L'obiettivo di questo articolo è quello di descrivere le fasi di individuazione di un sito di destinazione sensibile nell'emisfero destro in pazienti con non-fluente cronica afasia. In questo modo, siamo in grado di stimolare quella regione bersaglio terapeutico, valutare gli effetti della stimolazione sulla capacità di linguaggio, e usare rTMS a bassa frequenza per provocare il miglioramento a lungo termine nella denominazione e scioltezza nei pazienti con non-fluente cronica afasia. Il nostro approccio si repl...

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Ringraziamenti

Questo lavoro è supportato dalle seguenti fonti di finanziamento:
UOMO: NIH 2R01 DC05672-04A2
RHH: NIH / NINDS 1K01NS060995-01A1
RHH: Robert Wood Johnson Foundation / Harold Amos Medical Faculty Development Program

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Stimolatore magnetico transcranico rapidoMagstim
3.0 Trio ScannerSiemens
Bobina di testa a 8 canaliSistema
BrainsightRogue Research
di neuronavigazione Siemens

Riferimenti

  1. Hamilton, R. H., Chrysikou, E. G., Coslett, B. Mechanisms of aphasia recovery after stroke and the role of noninvasive brain stimulation. Brain Lang. 118, 40-50 (2011).
  2. Wade, D. T., Hewer, R. L., David, R. M., Enderby, P. M. Aphasia after stroke: natural history and associated deficits. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 49, 11-16 (1986).
  3. Maeda, F., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation: studying motor neurophysiology of psychiatric disorders. Psychopharmacology (Berl). 168, 359-376 (2003).
  4. Elkin-Frankston, S., Fried, P. J., Pascual-Leone, A., Rushmore, R. J. 3rd, Valero-Cabr, A. A novel approach for documenting phosphenes induced by transcranial magnetic stimulation. J. Vis. Exp. (38), e1762(2010).
  5. Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-dependency effects on TMS: a look at motive phosphene behavior. J. Vis. Exp. (46), e2273(2010).
  6. Horvath, J. C., Mathews, J., Demitrack, M. A., Pascual-Leone, A. The NeuroStar TMS device: conducting the FDA approved protocol for treatment of depression. J. Vis. Exp. (45), e2345(2010).
  7. Martin, P. I., et al. Transcranial magnetic stimulation as a complementary treatment for aphasia. Semin. Speech Lang. 25, 181-191 (2004).
  8. Naeser, M. A., et al. Improved picture naming in chronic aphasia after TMS to part of right Broca's area: an open-protocol study. Brain and Language. 93, 95-105 (2005).
  9. Hamilton, R. H., et al. Stimulating conversation: enhancement of elicited propositional speech in a patient with chronic non-fluent aphasia following transcranial magnetic stimulation. Brain Lang. 113, 45-50 (2010).
  10. Turkeltaub, P. E., et al. Minimizing within-experiment and within-group effects in activation likelihood estimation meta-analyses. Hum. Brain Mapp. , (2011).
  11. Medina, J., et al. Finding the Right Words: Transcranial Magnetic Stimulation Improves Discourse Productivity in Non-fluent Aphasia After Stroke. Aphasiology. , In Press (2012).
  12. Barwood, C. H., et al. Improved language performance subsequent to low-frequency rTMS in patients with chronic non-fluent aphasia post-stroke. Eur. J. Neurol. , (2010).
  13. Weiduschat, N., et al. Effects of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Aphasic Stroke: A Randomized Controlled Pilot Study. Stroke. , (2011).
  14. Naeser, M. A., et al. TMS suppression of right pars triangularis, but not pars opercularis, improves naming in aphasia. Brain Lang. 119, 206-213 (2011).
  15. Kaplan, E., Goodglass, H., Weintraub, S. Boston Naming Test (BNT). , Lippincott, Williams & Wilkins. (2001).
  16. Snodgrass, J. G., Vanderwart, M. A standardized set of 260 pictures: norms for name agreement, image agreement, familiarity, and visual complexity. J. Exp. Psychol. Hum. Learn. 6, 174-215 (1980).
  17. Goodglass, H., Kaplan, E. The assessment of aphasia and related disorders. , Lea and Febiger. (1972).
  18. Goodglass, H., Kaplan, E., Barresi, B. Boston Diagnostic Aphasia Examination (BDAE). , Lippincott, Williams & Wilkins. (1983).
  19. Helm-Estabrooks, N. Cognitive linguistic quick test (CLQT): Examiner's manual. , Psychological Corporation. (2001).
  20. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 91, 79-92 (1994).
  21. Dunn, L. M., Peabody Hottel, J. V. picture vocabulary test performance of trainable mentally retarded children. Am. J. Ment. Defic. 65, 448-452 (1961).
  22. Szekely, A., et al. A new on-line resource for psycholinguistic studies. J. Mem. Lang. 51, 247-250 (2004).
  23. Martin, P. I., et al. Research with transcranial magnetic stimulation in the treatment of aphasia. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 9, 451-458 (2009).
  24. Duffau, H., et al. New insights into the anatomo-functional connectivity of the semantic system: a study using cortico-subcortical electrostimulations. Brain. 128, 797-810 (2005).
  25. Picht, T., et al. Assessing the functional status of the motor system in brain tumor patients using transcranial magnetic stimulation. Acta Neurochir. (Wien). , (2012).
  26. Fertonani, A., Rosini, S., Cotelli, M., Rossini, P. M., Miniussi, C. Naming facilitation induced by transcranial direct current stimulation. Behav. Brain Res. 208, 311-318 (2010).
  27. Schlaug, G., Marchina, S., Wan, C. Y. The use of non-invasive brain stimulation techniques to facilitate recovery from post-stroke aphasia. Neuropsychol. Rev. 21, 288-301 (2011).

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TMS ripetitivaRecupero del linguaggioRiabilitazione post ictusProtocollo di individuazione del sitoTask di denominazione di immaginiSoglia motoria a riposoTask di denominazione fMRIBatteria linguistica standardizzata

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