TMS-EEG guidato da neuroimaging per la mappatura della rete corticale in tempo reale

Stiamo sviluppando protocolli di neuromodulazione completamente personalizzati e riproducibili, che integrano la morfologia corticale, la connettività strutturale e funzionale, nonché la neurofisiologia, per migliorare la specificità del TMSEG per la scoperta di biomarcatori clinici.

Il nostro protocollo consente un accesso affidabile ai potenziali di evocazione precoce della TMS che riflettono l'immediata reattività corticale dell'area bersaglio. Questi segnali sono in genere oscurati da artefatti e scarsa qualità dei dati negli approcci non personalizzati.

Il nostro obiettivo è automatizzare la mappatura corticale utilizzando algoritmi in tempo reale, TMS multi locus e robotica. L'obiettivo è quello di migliorare la precisione nella ricerca sulla neuromodulazione e l'efficacia nelle applicazioni cliniche.

[[Istruttore] Per iniziare: Far sedere il soggetto su una sedia posizionata abbastanza vicino da consentire ai cavi del cappuccio di collegarsi al sistema di elettroencefalografia. Misurare la circonferenza della testa del soggetto per selezionare un cappuccio per elettroencefalografia corrispondente. Posizionare la cuffia partendo dalla fronte mantenendo i capelli sotto la cuffia. Misurare la distanza tra il nasion e l'inion e tra il trago sinistro e destro. Quindi regolare la posizione del cappuccio per assicurarsi che CZ sia centrato a metà strada tra questi punti di riferimento anatomici. Utilizzando salviettine imbevute di alcol e nastro abrasivo, pulire la pelle dell'osso mastoideo e zigomatico opposta al lato di stimolazione per migliorare la conduttività. Posizionare l'elettrodo di terra sull'osso zigomatico e l'elettrodo di riferimento sulla mastoide utilizzando rondelle per elettrodi ad anello. Applicare una pasta abrasiva sui siti degli elettrodi di terra e strofinare leggermente la pelle con un ago smussato. Quindi riempire ogni elettrodo con gel conduttivo. Verificare che le fessure per le orecchie siano posizionate correttamente per l'accesso all'orecchio durante la neuronavigazione e il posizionamento degli auricolari. Ora, fissa il cappuccio in posizione utilizzando le chiusure a strappo sotto il mento. Per preparare gli elettrodi a cappuccio, applicare del gel abrasivo e utilizzare un ago smussato per rimuovere i peli da sotto ogni elettrodo fino a quando la pelle non è visibile. Riempire l'elettrodo con gel conduttivo premendolo delicatamente verso il basso per garantire un'applicazione di gel adeguata ma non eccessiva. Se l'impedenza è alta dopo la preparazione iniziale, utilizzare un ago smussato o un batuffolo di cotone per strofinare nuovamente la pelle all'interno dell'elettrodo evitando lo spostamento dei capelli. Quindi riempire l'elettrodo con gel conduttivo e controllare i livelli di impedenza ripetendo fino a quando tutti sono inferiori a cinque kiloohm. Pulire ogni sito dell'elettrodo con salviettine imbevute di alcol. Grattare leggermente la pelle con del nastro abrasivo e strofinare nuovamente con alcool prima di lasciarla asciugare. Posizionare l'elettrodo attivo sulla pancia muscolare. Tipicamente l'abduttore breve del pollice destro o il primo interosseo dorsale. Posizionare l'elettrodo di riferimento sul tendine muscolare e l'elettrodo di terra sul dorso della mano. Per la preparazione alla neuronavigazione, posizionare comodamente il soggetto sulla sedia, assicurandosi che il collo, le mani e le gambe siano rilassati. Ora, fissa l'head tracker e assicurati che sia stabile durante la stimolazione. Identificare i punti cardinali, compresi i punti nasion e preauricolari, sulla risonanza magnetica del soggetto. E usando una penna digitalizzatrice, segna i punti cardinali corrispondenti sulla testa del soggetto per visualizzare l'orecchio e i punti di riferimento della nasion. Digitalizza punti aggiuntivi sulla superficie del cranio per ridurre gli errori di registrazione. Prepara il mascheramento del rumore utilizzando una traccia audio in loop di rumore bianco mescolato con clic della bobina registrati dalla bobina specifica utilizzata. Assicurarsi che il soggetto posizioni correttamente gli auricolari delle cuffie con mascheramento del rumore nei canali uditivi. Quindi posizionare la bobina a circa cinque centimetri sopra la testa del soggetto. Eroga impulsi ad alta intensità con un intervallo interstimolo jitter e aumenta gradualmente il volume del PC dall'1 al 2% fino a quando il soggetto indica di non sentire più il clic. Eroga da 20 a 30 impulsi monitorando la visualizzazione transcranica in tempo reale del potenziale evocato. Se si osserva un potenziale evocato uditivo, aumentare il volume del rumore di mascheramento con incrementi del 2% fino a quando il componente non scompare. Per determinare la soglia motoria a riposo, istruire il soggetto a mantenere i muscoli rilassati con il palmo rivolto verso l'alto. Posizionare la bobina di stimolazione magnetica transcranica sopra la manopola del motore con il campo elettrico perpendicolare al solco. Iniziare con circa il 30% della potenza massima dello stimolatore e aumentare l'intensità fino a quando non si osserva un'attivazione muscolare localizzata. Regolare la posizione e l'orientamento della bobina fino a quando non si osserva una risposta specifica per l'abduttore breve del pollice. Utilizzando la posizione salvata, applicare algoritmi automatizzati nel sistema per determinare la soglia motoria a riposo Per la mappatura corticale, sovrapporre le parcellazioni anatomiche e le mappe di connettività funzionale dalla risonanza magnetica nel software di neuronavigazione. Definire almeno due o tre obiettivi di stimolazione basati su una promettente connettività strutturale e funzionale. Iniziare la stimolazione al 100-110% della soglia motoria a riposo con il mascheramento del rumore attivo. Calcolare la media di 20 impulsi per serie e monitorare i potenziali evocati transcranici risultanti. Regolare l'intensità con incrementi massimi di uscita dello stimolatore del 2% fino a quando l'ampiezza della risposta precoce supera i sei microvolt. Monitorare il segnale per gli artefatti di decadimento riconoscibili per la loro natura esponenziale e per gli artefatti muscolari bipolari. Se gli artefatti muscolari durano più di 15 millisecondi, prova a ruotare la bobina per ridurli al minimo. Procedere fino a raggiungere un componente iniziale pulito superiore a sei microvolt. Se la rotazione della bobina non migliora la qualità del segnale, provare a spostare la posizione della stimolazione di alcuni millimetri e ripetere il processo mappando le risposte corticali attraverso l'area corticale. Se gli artefatti persistono, procedere con l'indagine sul successivo bersaglio corticale predefinito. Quando l'obiettivo e i parametri di stimolazione sono ottimizzati, misurare l'impedenza dell'elettrodo prima di iniziare la registrazione dei dati TMSCEG. Se l'impedenza supera i cinque kiloohm, aggiungere gel conduttivo per ridurla. Se ancora troppo alto, ripetere la preparazione e aggiungere altro gel solo se necessario. Il sito di stimolazione iniziale selezionato dal cluster FMRI ha mostrato un'anti correlazione con la corteccia cingolata anteriore subgenuale e una trattografia che indicava principalmente connessioni cross-colossali e omolaterali con il polo frontale controlaterale. Una potenziale risposta simile a TEP si osserva negli elettrodi F3, F1 e FC3. L'elettrodo AF3 mostra un artefatto di squillo di grande ampiezza mentre F5 è influenzato da un piccolo artefatto muscolare riconoscibile dal picco di alta frequenza e alta ampiezza subito dopo l'impulso TMS. La pre-elaborazione ha confermato che la risposta F3 non era influenzata da artefatti che preservavano l'ampiezza del componente iniziale. Passaggio a un orientamento della bobina posteriore-anteriore, aumento degli artefatti muscolari e disagio con forti artefatti visibili in tutti i canali. L'utilizzo di un orientamento laterale mediale della bobina ha prodotto un TEP pulito di grande ampiezza all'elettrodo F3 con un picco di 12 microvolt entro 20 millisecondi. Il bersaglio di stimolazione finale con orientamento laterale della bobina mediale situato vicino a quello iniziale ha mostrato una connettività strutturale più ampia rispetto ai bersagli precedenti. Dopo una pre-elaborazione minima e nove microvolt, il componente iniziale è stato rilevato tra 17 e 35 millisecondi nell'elettrodo F3, privo di artefatti muscolari. La pre-elaborazione completa del set di dati di prova 300 ha preservato la forma della forma d'onda, mostrando una risposta precoce ridotta di sei microvolt tra 20 e 40 millisecondi.