Method Article

Modulazione non invasiva e mappatura robotica della Corteccia motoria nel cervello in via di sviluppo

DOI:

10.3791/59594

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July 1st, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

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

Dimostriamo protocolli per la modulazione (tDCS, HD-tDCS) e la mappatura (TMS robotica) della corteccia motoria nei bambini.

Abstract

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Mappare la corteccia motoria con la stimolazione magnetica transcranica (TMS) ha il potenziale per interrogare la fisiologia e la plasticità della corteccia motoria, ma comporta sfide uniche nei bambini. Allo stesso modo, la stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) può migliorare l'apprendimento motorio negli adulti, ma è stata applicata solo di recente ai bambini. L'uso del tDCS e delle tecniche emergenti come il tDCS ad alta definizione (HD-tDCS) richiede particolari considerazioni metodologiche nel cervello in via di sviluppo. La mappatura robotica del motore TMS può conferire vantaggi unici per la mappatura, in particolare nel cervello in via di sviluppo. Qui, miriamo a fornire un approccio pratico e standardizzato per due metodi integrati in grado di esplorare simultaneamente la modulazione della corteccia motoria e le mappe motorie nei bambini. In primo luogo, viene descritto un protocollo per la mappatura robotica del motore TMS. Le griglie 12x12 personalizzate navigate su risonanza magnetica centrate sulla corteccia motoria guidano un robot per somministrare TMS a impulso singolo. Le ampiezze di potenziale (MEP) evocate dal motore medio per ogni punto della griglia vengono utilizzate per generare mappe motorie 3D di singoli muscoli della mano con risultati tra cui l'area della mappa, il volume e il baricentro. Sono inclusi anche strumenti per misurare la sicurezza e la tollerabilità di entrambi i metodi. In secondo luogo, descriviamo l'applicazione sia di tDCS che HD-tDCS per modulare la corteccia motoria e l'apprendimento motorio. Vengono descritti un paradigma di allenamento sperimentale e i risultati del campione. Questi metodi faranno progredire l'applicazione della stimolazione cerebrale non invasiva nei bambini.

Introduction

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La stimolazione cerebrale non invasiva può misurare e modulare la funzione cerebrale umana1,2. L'obiettivo più comune è stata la corteccia motoria, dovuta in parte ad una produzione biologica immediata e misurabile (potenziali evocati dal motore) ma anche all'elevata prevalenza di malattie neurologiche con conseguenti disfunzioni e disabilità del sistema motorio. Questo grande carico globale di malattie comprende un'alta percentuale di condizioni che colpiscono i bambini come la paralisi cerebrale, la principale causa di disabilità per tutta la vita che colpisce circa 17 milioni di persone in tutto il mondo

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Protocol

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Tutti i metodi descritti in questo protocollo sono stati approvati dal Conjoint Health Research Ethics Board dell'Università di Calgary (REB16-2474). Il protocollo è descritto nella Figura 1.

1. Controindicazioni di stimolazione cerebrale non invasiva

  1. Controllare a tutti i partecipanti le controindicazioni per TMS15 e tDCS1 prima del reclutamento.

2. Mappatura motoria di stimolazione magnetica transcranica

  1. Preparazione della risonanza magnetica per la navigazione TMS
    1. Ottenere la risonanza magnetica strutturale....

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Results

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Utilizzando i metodi qui presentati, abbiamo completato uno studio interventistico randomizzato, controllato da sham8. Sono stati reclutati bambini con la mano destra (n - 24, età 12-18 anni) senza controindicazioni per entrambi i tipi di stimolazione cerebrale non invasiva. I partecipanti sono stati specificamente esclusi in questo studio se sui farmaci neuropsicotropici o se non erano ingenui a tDCS. Non ci sono stati abbandoni.

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Discussion

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TMS è stato esplorato anche in popolazioni pediatriche cliniche, tra cui ictus perinatale22 e paralisi cerebrale, dove le mappe motorie TMS sono state create con successo in bambini con paralisi cerebrale per esplorare i meccanismi di plasticità interventiva. Utilizzando un protocollo stabilito8, le mappe motorie TMS sono state raccolte con successo nei bambini in genere in via di sviluppo, e sono attualmente in fase di raccolta in uno studio clinico multicentro in corso pe.......

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Disclosures

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

Gli autori non hanno divulgazioni.

Acknowledgements

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Questo studio è stato sostenuto dal Canadian Institutes of Health Research.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stimolatore SMARTscan 1x1Soterix Medical Inc.
Adattatore HD-tDCS 4x1Soterix Medical Inc.
Brainsight NeuronavigationRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Elettrodo in gomma al carbonioSoterix Medical Inc.
Elettrodo EASYpadSoterix Medical Inc.
EASYstrapsSoterix Medical Inc.
Amplificatore EMGBortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
HD1 Porta elettrodoSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderBase standard HD-Portaelettrodo per alta definizione tES (HD-tES)
HD-ElectrodeSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeElettrodo HD ad anello sinterizzato.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelHD-GEL per il sistema di acquisizione dati ad alta definizione tES (HD-tES)
Micro 1401Cambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue PegboardLafayette Instrument Company
Soluzione salinaBaxter
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.
TMS RobotAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
Stimolatore TMS e bobinaMagstim Inchttps://www.magstim.com/neuromodulation/
https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/devicehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrodehttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypadhttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystraphttp://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.pagehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al.

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Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

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