ヒトの筋肉反応を調節するための経頭蓋磁気刺激

要約

出典: Kuhn, Y. et al.一次運動皮質内の皮質内抑制は、注意の焦点を変えることによって調節できます。J. Vis. 経験。(2017年)

このビデオでは、経頭蓋磁気刺激 (TMS) を使用して運動ニューロンの活動を調節し、筋電図 (EMG) を介して筋肉の反応を測定する方法を示します。運動ホットスポットの特定、刺激閾値の決定、皮質抑制に対する閾値下 TMS (subTMS) の効果を評価する手順の概要を説明します。

プロトコル

人間の参加者が関与するすべての手順は、人間の福祉に関する制度的、国内的、および国際的なガイドラインに従って実行され、地元の治験審査委員会によって審査されています。

1. 経頭蓋磁気刺激 (TMS)
   1. 参加者の額の反射マーカーを両面粘着テープで固定します。
      注: 反射マーカーは、ニューロナビゲーション システムを使用して M1 を介して TMS を標的領域に一定に送達できます (図 1 を参照)).ニューロナビゲーションシステムの利点は、コイルの位置を空間内の頭蓋骨の位置に対して記録でき、実験全体を通していつでも確認できることです。
   2. TMS 刺激装置に取り付けられた 95 mm の焦点 8 の字コイルを使用して、対側運動皮質手領域に刺激を送ります。
      注: 誘導電流は後方から前方に向けられ、逆モードで供給する必要があります。波形は単相である必要があります。
   3. 古典的なマッピング手順を実行することにより、最初の背側骨間筋 (FDI) で運動誘発電位 (MEP) を誘発するための頭蓋骨に対するコイルの最適な位置 (ホットスポット) を見つけます。
      まず、
      1. コイルハンドルを反対側の額に向かって45°向くように、コイルを頂点から約0.5 cm前方、正中線の上に置きます。
         注:これにより、誘導電流の流れが中央溝に対してほぼ垂直になります。
      2. 参加者を TMS 刺激に慣れさせるには、最大刺激装置出力 (MSO) の 25% 未満の強度から開始します。次に、刺激強度を上げ始め、コイルを中外側および吻前頭方向に動かしてホットスポットを発見します。
   4. ホットスポットが見つかったら、ニューロナビゲーションシステムで最適な位置を記録します。刺激装置出力の強度を調整して、アクティブ モーター閾値 (aMT) を決定します。aMT を、5 回の連続した試験のうち 3 回で 0.1 mV を超える FDI の筋電図検査 (EMG) で MEP ピークツーピーク振幅を誘発するために必要な最小強度として定義します。
2. SubTMS 誘発性 EMG 抑制 (図 2B を参照)。
   1. ボトルに水を入れて、最大力(Fmax)の10%を表す重量を準備します。
      注:Fmaxの10%は、実行されたFmax(3つの試行のうち最良のもの)に基づいて選択されます。サブスレッショルド TMS プロトコルでは、疲労がサブ TMS 誘発性 EMG 抑制に影響を与えることが以前に示されているため、Fmax の 10% のみを選択する必要があります。同じ理由で、subTMS セッションは別のセッションで実行する必要があります。ここで使用する水の量は、0.3 L(Fmaxの最小30%)から1.2 L(Fmaxの最大の30%)です。
   2. 参加者にタスクについて指示します。運動タスクは、10% の軽量を打ち消して人差し指を目標位置に保持することで構成されます。
   3. 参加者は快適な姿勢でリラックスしたままであるため、注意の焦点について指示を出さずに、サブTMS-EMG抑制を誘発するための最適な強度を見つけます。これを行うには、以前に決定した aMT から 2% MSO を段階的に連続的に減少させます。
   リラックス
   4. した快適な姿勢で座ったまま、参加者に Fmax の 10% で 2 つの別々の等尺性人差し指外転を実行してもらい、FDI の EMG 信号を記録します。この等尺性人差し指の外転中に、TMS を使用した 20 回の試行と TMS を使用しない 20 回の試行を 100 ミリ秒の時間枠で 0.8 秒から 1.1 秒の範囲で記録します。
      注: この間隔により、参加者は運動タスクを長時間実行する必要がなくなり、疲労の影響が最小限に抑えられます。各シリーズの後、subTMS 誘発性 EMG 抑制を確認します。
      1. EMG信号のすべての負の振幅を正の振幅に変換して、全波整流を適用します。時間正規化平均を使用して EMG 信号を平均化します。
         注: subTMS-EMG 抑制の開始は、TMS 後 20 ミリ秒から 50 ミリ秒までの時間枠で、TMS のある試行とない試行の差が少なくとも 4 ミリ秒負の瞬間として定義されます: EMG_差分 = EMG_なし - EMG_あり。
   5. 最大のEMG抑制によって示される最適な刺激強度が見つかるまで、ステップ2.3を繰り返します。
      注:最適な強度はaMTの約80%で見られます。
   6. リラックスした快適な姿勢で座ったまま、参加者に 2 つの別々の等尺性人差し指の外転を行ってもらいます。
      1. この等尺性人差し指の外転中に、ランダム化された ISI を使用して、TMS を使用した 40 回の試行と TMS なしの 40 回の試行を (記録ソフトウェアの「記録」ボタンを押して) 記録します。
   7. 各シリーズの間に、疲労によって引き起こされる可能性のあるバイアスを最小限に抑えるために、最低 5 分間の休憩をとってください。

結果

図 1.実験的なセットアップ。A. 1.TMS コイルは、手の表現の上の反対側の M1 の上に配置されます。2. 参加者の額と TMS コイルには反射マーカーが取り付けられており、頭蓋骨に対する TMS コイルの位置を制御します。3.整形外科用副木は手首の動きを制限し、人差し指の動きのみを許可します。4. EMG 電極は、FDI 上の腱腹モンタージュに配置されます。5.ゴニオメーターは、人差し指の中手指節関節の角度を計算します。6. Fmaxの30%(S1およびS2)または10%(...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
BlueSensor P	Ambu A/S、Bellerup、デンマーク	-	EMG
Polaris Spectra	Northern Digital、ウォータールー、オンタリオ州、カナダ	-	ニューロナビゲーション システム、アクティブまたはパッシブ マーカー トラッカー
Localite 用TMS Navigator Version 2.0.5	LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany	-	経頭蓋磁気刺激用ナビゲーションシステム(TMS)MagVenture
MagPro X100	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0711	経頭蓋磁気刺激装置
MagVenture D-B80	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0431	TMSコイル(8の字)
ゴニオメーターN	/A	-	特注ゴニオメーター
耳科用スプリント	N/A	-	カスタムメイドのスプリント
記録ソフトウェア	LabViewベース	-	カスタムメイドスクリプト