Valutazione bilaterale delle vie Corticospinal dei muscoli della caviglia utilizzando navigato la stimolazione magnetica transcranica

Questo protocollo è di fondamentale importanza perché standardizza un approccio con un compito molto difficile di rilevare i potenziali evocati dal motore nei muscoli dell'estremità inferiore distale. Il principale vantaggio di questa tecnica è che consolida la letteratura associata alla stimolazione degli arti inferiori, che spesso si concentra solo sulla tibialis anteriore e utilizza una varietà di tecniche. Abbiamo studiato questa tecnica in individui neurologicamente sani e in quelli con ictus.

Tuttavia, l'importanza della tecnica è nella standardizzazione delle valutazioni degli arti inferiori. La tecnica consente l'opportunità di identificare le lacune nella nostra comprensione del controllo motorio durante l'andatura e rivisita la ricerca che non ha permesso il controllo dei fattori interferenti. A dimostrare la procedura saranno John Kindred, PhD, uno studioso post-dottorato, e Brian Cence, coordinatore della ricerca, entrambi del nostro laboratorio di ricerca.

Inizia caricando i file mri del soggetto in un sistema di astigazione neuronale. Quindi, registra manualmente la risonanza prima delle commissioni anteriori e posteriori, in modo da poter utilizzare l'Atlante del Montreal Neurological Institute. Successivamente, ricostruisci la pelle e il modello cerebrale curvilineo completo regolando il riquadro di delimitazione intorno al cranio e ai tessuti cerebrali.

Identifica quattro punti di riferimento anatomici usando il modello della pelle, tra cui la punta del naso, la nasione e la tacca sopratragica dell'orecchio destro e sinistro. Ora, posizionare una griglia rettangolare sopra l'area del motore della gamba in ogni emisfero. Posizionare la fila centrata della griglia al centro e sopra il giro dell'area corticale del motore della gamba.

Quindi, posizionare la colonna mediale della griglia parallela e adiacente alla parete mediale dell'emisfero ipsilaterale. Questa griglia verrà utilizzata per trovare l'hot spot. Per la mappatura del motore, utilizzare griglie più grandi, aggiungendo più punti o aumentando la distanza tra i punti in base alle esigenze.

Eseguire posizionamenti di elettrodi mentre il soggetto è in posizione eresi. In primo luogo, preparare le aree in cui ogni elettrodo verrà posizionato prima radendo e poi esfoliando leggermente eventuali cellule e oli morti della pelle usando tamponi alcool. Quindi, chiedi al soggetto di sollevare le dita dei piedi verso l'alto e quindi posizionare l'elettrodo al terzo superiore della linea tra la testa della fibula e il malleolo mediale.

Fallo bilateralmente per il posizionamento sulla tibialis anteriore. Ora, attaccare gli elettrodi bilateralmente sul soleus laterale. Chiedi al soggetto di alzare il tallone e quindi posizionare l'elettrodo al terzo inferiore della linea tra il condilo femorale laterale e il malleolo laterale sotto la pancia muscolare gastroclio.

Inoltre, attaccare l'elettrodo passivo di riferimento a terra sulla rotula o sul malleolo laterale bilateralmente o unilateralmente, a seconda dell'unità di acquisizione EMG in uso. Testare il posizionamento dell'elettrodo chiedendo al soggetto di dorsiflex o plantarflex la caviglia in posizione verticale mentre si visualizza il segnale EMG grezzo di tutti i muscoli testati sullo schermo di un computer. Se un elettrodo è fuori posto, rimuoverlo e sostituirlo fino a quando non si vedono raffiche EMG rilevabili chiare con un rumore di fondo minimo.

Quindi, con il soggetto seduto con i muscoli a riposo, testare la qualità del segnale scaricando alcuni impulsi TMS mentre la bobina è tenuta lontana dal soggetto. Il passo più cruciale di questa tecnica è verificare che il segnale EMG sia il più chiaro possibile dal rumore. In caso di mancata adempimento, l'analisi dei dati è incredibilmente difficile.

Quindi, verificare che il segnale di base per ogni canale EMG sia vicino allo zero. Se il rumore è presente in un canale, rimuovere l'elettrodo corrispondente e ripetere le procedure di preparazione della pelle. Se il rumore è ancora presente, regolare la posizione dell'elettrodo di riferimento e sostituire il gel elettrolita.

Una volta verificato un buon segnale, avvolgere tutti gli elettrodi utilizzando un nastro pre-avvolgente in schiuma leggera per tenerli in posizione e ridurre l'artefatto del movimento dall'EMG. Ora, posizionare il soggetto su una sedia e, per garantire un posizionamento coerente dei piedi tra i soggetti, fissare entrambi i piedi in stivali da passeggio che consentono di regolare la gamma di movimento della caviglia in una posizione specifica e fornire resistenza durante l'azione volontaria tonica. Inoltre, regola sia gli angoli dell'anca che del ginocchio per evitare il disagio del soggetto e istruisci il soggetto a rimanere fermo durante l'esperimento.

Inizia il test di attivazione volontaria tonica determinando prima la massima contrazione isometrica volontaria di ogni muscolo bilateralmente. Per ogni movimento, istruire il soggetto a contrarre al massimo il muscolo contralaterale esaminato quattro volte. Quindi, verificare la posizione della fotocamera di acquisizione del movimento posizionando il tracker soggetto, il puntatore e il tracker della bobina nel suo spazio di volume di acquisizione.

Quindi, eseguire la registrazione dell'immagine del soggetto posizionando la punta del puntatore sui quattro punti di riferimento anatomici. Ora, determinare il punto caldo di entrambi i muscoli bilateralmente. Per prima cosa, trova l'intensità soprasoglierendo applicando un singolo stimolo sul punto centrato accanto alla fessura interemisferica.

Successivamente, iniziare a bassa intensità e aumentare gradualmente l'intensità del TMS del cinque per cento fino a raggiungere un'intensità che suscita un potenziale evocato dal motore con un picco di ampiezza di picco superiore a 50 microvolt in tutti i muscoli esaminati contralaterali o tre stimoli consecutivi e ripetere per ogni muscolo. Applicare un impulso TMS su ogni punto della griglia. Quindi, trasferisci i valori di ampiezza di ogni punto per tutti i muscoli contralaterali in un foglio di calcolo e ordina l'ampiezza dall'alto al basso.

Identificare il punto caldo dei muscoli contralaterali tibiali anteriori e soleus come posizione nella griglia con la più grande ampiezza e la latenza più breve. Selezionare il punto della griglia nel sistema di asagriazione neuronale che corrisponde a uno dei punti caldi del muscolo. Quindi, impostare l'intensità iniziale e la dimensione del passo al 45 e al 6% di uscita massima dello stimolatore.

Quindi, utilizzare un metodo di ricerca della soglia adattiva per la determinazione della soglia del motore a riposo. Fallo due volte per ogni muscolo e usa la media per la valutazione della risposta corticomotoria solare. Ora, per valutare la risposta corticomotoria bilaterale durante il riposo, selezionare il punto della griglia nel sistema di astigazione neuronale che corrisponde al punto caldo del muscolo esaminato.

Prima di ogni stimolo, istruire il soggetto a rimanere fermo e rilassare i muscoli esaminati bilateralmente e monitorare l'attività di tutti i muscoli utilizzando un feedback visivo in tempo reale. Applicare dieci singoli impulsi TMS al 120% della soglia del motore a riposo del muscolo esaminato. Se un muscolo è attivo prima o dopo il TMS, scartare lo studio e applicare un singolo impulso aggiuntivo.

Ripetere questa situazione fino a quando non sono state raccolte 10 forme d'onda per ogni muscolo malato esaminato a riposo. Successivamente, valutare bilateralmente la risposta corticomotoria durante l'attivazione volontaria tonica. Selezionare le stesse macchie della griglia nel sistema di aggregazione neuronale utilizzate durante le condizioni di riposo.

Chiedi ai soggetti di contrarre il muscolo esaminato a circa il 15% del valore massimo dell'attività muscolare e applicare 10 impulsi TMS singoli al 120% della soglia del motore a riposo. Chiedi loro di mantenere la linea di movimento liscia visualizzata del muscolo esaminato all'interno dei due cursori orizzontali e di sostenere quella contrazione a quel livello per alcuni secondi. Quando tibialis anterior è il muscolo esaminato, chiedi ai soggetti di tirare leggermente contro le cinghie dello stivale per l'emisfero contralaterale della gamba.

Quando soleus è il muscolo esaminato, chiedi ai soggetti di spingere leggermente verso il basso contro lo stivale sulla gamba contralaterale. Monitorare l'attività muscolare dei muscoli attivi e a riposo utilizzando il feedback visivo in tempo reale. Se l'attività del muscolo esaminato è inferiore o superiore all'intervallo predeterminato, o se viene attivato qualsiasi altro muscolo, scartare lo stimolo e applicare un singolo impulso aggiuntivo.

Raccogli 10 prove mentre il muscolo esaminato viene attivato all'intervallo predeterminato. Questa figura mostra i punti caldi bilaterali tibialis anteriore e soleus. Qui, i grafici a barre rappresentano la soglia motoria a riposo media di due valutazioni per ogni muscolo, mentre i valori seguenti denotano il numero di stimoli applicati.

La linea tratteggiata indica l'intensità utilizzata per la caccia al punto caldo. Questa cifra mostra le risposte bilaterali di tibialis anterior e soleus quando il loro punto caldo è stato stimolato durante il riposo. Viene mostrata la forma d'onda media bilaterale EMG di ogni muscolo.

Se era presente un potenziale evocato dal motore, vengono presentati i valori dell'ampiezza e della latenza dal picco al picco. Qui vediamo risposte bilaterali quando i punti caldi sono stati stimolati durante l'azione volontaria tonica. L'EMG dei muscoli bilaterali è stato raccolto mentre il muscolo contralaterale esaminato è stato attivato a una contrazione isometrica volontaria massima di circa il 15%.

Ulteriori analisi possono essere condotte per aiutare a rispondere alle domande riguardanti il tratto spinale corticale post-ictus poiché i dati nel protocollo sono raccolti in gruppi muscolari agonisti e antagonisti a livello bilaterale. La ricerca continua utilizzando questa tecnica per determinare i contributi individuali di più fattori alle risposte corticomotorie al fine di aumentare la nostra comprensione complessiva del controllo motorio della camminata. Va notato che ci sono fattori di rischio dovuti all'elevato campo magnetico che dovrebbero essere contabili rilevati dai soggetti di screening prima di questa procedura.