Stimolazione magnetica transcranica combinata e l'elettroencefalografia della corteccia prefrontale dorsolaterale

Il protocollo presentato qui è per gli studi di TMS-EEG che utilizzano paradigmi di progettazione di eccitabilità intracorticale test-retest. L'intento del protocollo è quello di produrre misure di eccitabilità corticale affidabile e riproducibile per la valutazione neurofisiologica funzionamento correlati agli interventi terapeutici nel trattamento delle malattie neuropsichiatriche come depressione maggiore.

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nei campi della neurologia, della neurofisiologia clinica e della psichiatria determinando i segnali neurofisiologici che possono fungere da predittori di risposta agli interventi terapeutici. Se eseguita correttamente, questa tecnica può monitorare, in modo affidabile e riproducibile, i cambiamenti nell'eccitabilità corticale dovuti a questi interventi terapeutici. A dimostrare la procedura sarà Stacey Shim, analista di ricerca del nostro laboratorio.

Per iniziare, scegli prima un berretto che si adatti bene alla testa del partecipante. Posizionare l'elettrodo Cz al vertice a metà strada tra la linea che collega il nasian e l'inian. Assicurarsi che tutti gli elettrodi tocchino strettamente il cuoio capelluto e funzionino.

Quindi, regolare la punta smussata di una siringa e riempirla con gel elettroconduttivo. Posizionare la punta all'interno del foro dell'elettrodo, quindi premere leggermente lo stantuffo fino a quando non c'è un po' di pasta sulla pelle. Quindi, strofina il cuoio capelluto con la punta smussata e assicurati che la pasta non fuoriesca dalla parte superiore per evitare ponti.

Preparare prima gli elettrodi di terra e di riferimento. Verificare che l'impedenza sia inferiore a cinque kiloohm per tutti gli elettrodi. La preparazione degli elettrodi determina la qualità del segnale cerebrale registrato e riduce al minimo la necessità di metodi di elaborazione del segnale che possono rimuovere sia il rumore che il segnale cerebrale cruciali per il suo studio.

Ora posiziona due elettrodi a disco EMG monouso con un diametro di circa 30 millimetri sopra il muscolo abduttore breve del pollice destro, o APB, per un montaggio pancia-tendine. Posizionare anche l'elettrodo di terra secondo le linee guida del produttore. Collegare gli elettrodi all'amplificatore EMG.

Inizia caricando una risonanza magnetica pesata in T1 nel sistema di navigazione e scegliendo i punti cardinali per la registrazione. Utilizzare le coordinate MNI o Talairach della corteccia prefrontale dorsolaterale. Quindi posizionare l'head tracker in modo tale che non si muova durante la sessione di stimolazione e lasciare che la bobina TMS si muova liberamente.

Successivamente, chiedi al partecipante di inserire i tappi per le orecchie, quindi di allineare la testa del partecipante al modello di risonanza magnetica 3D. Per fare ciò, toccare la testa del partecipante con la penna digitalizzatrice in corrispondenza dei punti cardinali selezionati nella risonanza magnetica. Ora convalida la registrazione posizionando la penna digitalizzatrice sulla testa del partecipante e controllando la rappresentazione sul computer.

Se necessario, calibrare la bobina TMS collegando i tracker alla bobina. Quindi posizionare una spugna di poliuretano sotto la bobina per ridurre al minimo le vibrazioni della bobina sugli elettrodi durante gli impulsi TMS. Posiziona la bobina sul blocco di calibrazione in modo che tutti i tracker siano visibili dalla fotocamera.

Quindi premere il pulsante di calibrazione sullo schermo del computer e mantenere la bobina in posizione di calibrazione per cinque secondi. A questo punto, chiedi al partecipante di riposare e rimanere a proprio agio con la schiena, le mani e le gambe rilassate. Quindi, per trovare l'hotspot, inizia prendendo di mira la manopola del motore come punto di riferimento iniziale della rappresentazione corticale dell'APB e della corteccia motoria primaria e muovi la bobina fino a quando non c'è un movimento muscolare corrispondente.

Utilizzare intensità TMS che evocano soglie evocate dal motore o MEP di circa 500 microvolt su APB. Ottimizza l'orientamento della bobina modificandone l'angolo e l'inclinazione per evocare la risposta più ampia sull'hotspot. Salvare questo posizionamento della bobina nel software del neuronavigatore e ridurre l'intensità di uscita in incrementi del 2-3%, quindi fornire 10 impulsi e, se si ottengono più di cinque risposte MEP su 10 superiori a 50 microvolt, continuare a ridurre l'intensità.

Quando vengono evocate meno di cinque risposte su 10, iniziare ad aumentare l'intensità a passi dell'1-2%La soglia del motore è rappresentata come l'intensità che produce MEP superiori a 50 microvolt cinque volte su 10. L'intervallo interstimolo, ISI, per la soglia motoria dovrebbe essere più lungo di un secondo, di solito da tre a cinque secondi. Successivamente, regolare l'intensità a partire dal 120% della soglia del motore per produrre MEP sulla corteccia motoria primaria da 500 a 1500 microvolt.

Registrare 10 impulsi con questa uscita, aumentando o diminuendo l'intensità a passi dell'1-2% fino a raggiungere una media di un microvolt. La regolazione dell'intensità della bobina è cruciale per il targeting della popolazione neuronale in esame, ma anche per la qualità dei segnali. A questo punto, posiziona la bobina sopra la corteccia prefrontale dorsolaterale e stimola alcune volte.

Se vengono generati artefatti significativi, regolare il posizionamento della bobina allontanandola leggermente da questa posizione. Ora digitalizzate gli elettrodi EEG in modo che la loro posizione sia registrata nell'anatomia del cervello. Quindi, se lo si desidera, sostituisci i tappi per le orecchie con auricolari audio pneumatici per riprodurre il mascheramento audio del rumore bianco.

E aggiungi le cuffie sopra di loro per proteggere l'udito. A questo punto, montare la bobina sul portabobina e assicurarsi che la bobina non si muova o spinga gli elettrodi sotto di essa. Infine, eseguire l'esperimento includendo la TMS a impulso singolo e la TMS a impulsi accoppiati per l'inibizione intracorticale breve, la facilitazione intracorticale e l'inibizione intracorticale lunga, in un ordine casuale per ciascun partecipante.

Questa figura mostra le medie generali delle risposte EEG evocate da TMS dalla regione della corteccia prefrontale dorsolaterale di interesse dopo la stimolazione. Ciò include la TMS a impulso singolo, l'inibizione intracorticale breve, la facilitazione intracorticale e l'inibizione intracorticale lunga. Qui vediamo i valori di potenziale evocato N100 tracciati topograficamente su tutti gli elettrodi per ogni condizione di stimolazione.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante preparare accuratamente gli elettrodi, scegliere il target di stimolazione corretto e regolare correttamente l'intensità della stimolazione e l'orientamento della bobina. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo delle neuroscienze, della neurologia, della neurofisiologia clinica e della psichiatria, per esplorare l'eccitabilità corticocorticale e la connettività in vari stati cerebrali, sia per i volontari sani che per i pazienti.