Induzione standardizzata e valutazione della plasticità corticale simile al potenziamento a lungo termine mediante stimolazione magnetica transcranica

Studiamo la corticoplasticità per comprendere e misurare i cambiamenti sinaptici nei disturbi della salute e neurologici. La variabilità nella stimolazione, nel posizionamento delle bobine e nel tempismo delle misurazioni rende difficili gli studi di plasticità riproducibili con iTBS. Per cominciare, spiegare l'obiettivo della valutazione, le principali procedure sperimentali e eventuali fattori di rischio associati allo studio.

Richiedi un riconoscimento del processo di consenso e ottieni una firma sul modulo di consenso informato. Utilizzare il sistema di neuronavigazione per identificare il punto caldo motorio funzionale nella corteccia motoria primaria corrispondente al muscolo bersaglio controlaterale. Ora, genera un modello di testa tridimensionale.

Utilizzando le singole risonanze magnetiche, seleziona e registra i punti di riferimento anatomici lungo i piani assiale, sagittale e coronale. Eseguire la segmentazione della superficie del cuoio capelluto per completare la generazione del modello tridimensionale della testa. Dopo aver completato la registrazione del modello di testa, eseguire la calibrazione della bobina per garantire un tracciamento preciso in tempo reale all'interno del sistema di neuronavigazione.

Nel software, vai a Impostazioni, clicca su TMS Coil e seleziona Calibra le facce degli strumenti. Calibrare i punti fiduciali sulla faccia della bobina, così come il marcatore del punto di controllo delle bobine. Posiziona la bobina TMS con marcatori riflettenti sul blocco di calibrazione designato.

Dopo la calibrazione iniziale, segui il prompt del sistema per posizionare la bobina sopra il blocco di calibrazione e confermarne la posizione per l'accuratezza. Poi, clicca su Neuronavigation per convalidare la single coil. Accettare solo quelle calibrazioni con errore spaziale inferiore a tre millimetri.

Altrimenti, ripeti il processo di calibrazione. Chiedi al partecipante di sedersi su una sedia comoda con supporto sia per schienale che per le braccia per minimizzare i movimenti di testa e corpo. Istruisci il partecipante a mantenere entrambe le mani completamente rilassate e ferme durante tutta la procedura.

Fissa marcatori riflettenti a infrarossi sulla fronte del partecipante per consentire il tracciamento della testa in tempo reale durante la sessione e fissa i marcatori usando toppe adesive. Utilizzando un puntatore di tratto, segna tre punti anatomici sul cuoio capelluto del partecipante: la nasion, la tacca supratragica sinistra e la destra. Conferma che i marcatori siano riconosciuti dal sistema di neuronavigazione, indicato dal loro aspetto verde sullo schermo.

Utilizzando lo stesso puntatore, raccogliere circa 200-300 punti aggiuntivi sul cuoio capelluto per migliorare l'accuratezza della registrazione. Permettere al software di neuronavigazione di generare automaticamente un modello individualizzato della forma della testa da questi punti per ottimizzare l'allineamento tra le scansioni MRI e il sistema di coordinate effettivo. Successivamente, posizionare elettrodi superficiali a due centimetri di distanza sul muscolo abduttore del pollice breve in un montaggio addome-tendine.

Posiziona l'elettrodo di riferimento distalmente, vicino all'articolazione interfalangica del pollice. Successivamente, somministrare la TMS a impulso singolo di circa cinque centimetri laterali e da zero a un centimetro anteriore al vertice, controlaterale al muscolo bersaglio. Usa questo per determinare le coordinate della corteccia motoria primaria che evocano l'ampiezza potenziale massima evocata motoria per la localizzazione dei motori caldi.

Istruisci il partecipante a mantenere la mano completamente rilassata per prevenire contrazioni muscolari volontarie che potrebbero influenzare le misurazioni. Orientare il manico della bobina di 45 gradi a posteriore rispetto alla linea mediana per dirigere la corrente elettromagnetica perpendicolarmente al solco centrale. Muovi sistematicamente la spirale a passi di un centimetro attorno alla regione della corteccia motoria in tutte le direzioni, anteriore, posteriore, mediale e laterale, a intervalli di cinque secondi.

Identificare il punto caldo motore come il sito che produce la maggiore ampiezza potenziale evocata motoria e la latenza più breve nel muscolo abduttore breve rilassato. Consentire al sistema di registrare automaticamente parametri spaziali chiave, inclusa la distanza tra la bobina e il punto di destinazione, la deviazione di inclinazione e la deviazione di rotazione. Usa questi valori per garantire una posizione accurata e riproducibile delle spire durante la stimolazione.

Utilizzando la stessa configurazione e parametri di elettromiografia superficiale, misura l'ampiezza picco-picco del potenziale evocato dal motore. Definire la soglia motore a riposo, o RMT, come l'intensità minima dello stimolo TMS che produce potenziali evocati dal motore superiori a 50 microvolt in almeno 5 dei 10 test a singolo impulso. Registra 20 potenziali motorizzati evocati consecutivi a intervalli di cinque secondi dal punto caldo motore come misura di base.

Imposta l'intensità di stimolazione al 120% della RMT per evocare potenziali evocati dal motore di circa un millivolt. Fornisci stimolazione utilizzando un dispositivo TMS. Imposta l'intensità della stimolazione all'80% del RMT.

Applicare raffiche di tre impulsi a 50 hertz, ripetute a cinque hertz. A 5, 10, 15 e 30 minuti dopo l'iTBS, registra 20 potenziali evocati motorizzati usando la stessa intensità di stimolazione per valutare la plasticità. Calcola l'ampiezza media picco a picco dei 20 potenziali evocati motorizzati registrati alla base e in ogni punto temporale post-stimolazione per quantificare l'eccitabilità corticale.

Esprime le ampiezze post-stimolazione come rapporti normalizzati rispetto alle misurazioni di base a quelle standardizzate tra sessioni e individui. Dopo la stimolazione con iTBS, le ampiezze potenziali evocate motoriamente sono state registrate in più momenti temporali per valutare l'eccitabilità corticale nel tempo. L'ampiezza potenziale grezza evocata dal motore grezzo aumentava dopo la stimolazione, raggiungendo il picco a 15 minuti e diminuendo di 30 minuti.

L'ampiezza potenziale evocata motorizzata normalizzata ha mostrato una tendenza simile, aumentando sopra la linea di base e diminuendo gradualmente di 30 minuti. L'ampiezza media del potenziale evocato motorio normalizzato su tutti i punti temporali post-stimolazione superava 1,1, classificando il partecipante come facilitato. Offriamo il protocollo iTBS guidato da neuronavigazione standardizzato per una valutazione della plasticità affidabile e riproducibile.

Il nostro protocollo utilizza la neuronavigazione, garantendo una consegna iTBS precisa e affidabile e una plasticità robusta simile a quella LTP con maggiore coerenza. Consentono studi riproducibili sulla plasticità sinaptica, supportando lo sviluppo terapeutico e le strategie di neuroriabilitazione.