経頭蓋磁気刺激を使用した皮質脊髄経路の評価

Abstract

出典: Charalambos, C. C., et al.ナビゲート経頭蓋磁気刺激を使用した足首筋の皮質脊髄経路の両側評価。J. Vis. 経験。(2019年)

このビデオでは、経頭蓋磁気刺激 (TMS) を使用して脚の筋肉の皮質脊髄経路を評価する方法を示します。安静と活発な筋肉の反応は、脚の筋肉の対側皮質運動機能を評価するために、片方の脳半球から記録されます。

Protocol

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. 強直性自発的活性化 (TVA) テスト

1. 各筋肉の最大随意等尺性収縮 (MVIC) を両側で決定します。各動き (すなわち、背屈と底屈) について、被験者が上記の姿勢で座っている間、検査された反対側の筋肉 (右前脛骨筋、TA など) を最大限に収縮させるように被験者に指示します (~5 秒の収縮で 60 秒の休息で区切って)。
2. 過去 3 回の試行の各 MVIC 中の最大筋活動値 (つまり、最大整流および平滑筋電図 (EMG) を中心とした 100 ミリ秒ウィンドウ内の平均)、3 つの値の平均、および各筋肉の平均 MVIC の 15 ± 5% を計算します。
   注意: より大きな % MVIC を使用できます。 しかし、臨床コホート (脳卒中後の人など) では実現できない可能性があります。

2. ニューロナビゲーション システムへの登録

被験者の

1. トラッカー (ヘッドバンドまたはメガネ) を、刺激された半球の反対側の被験者の頭に反射マーカーを付けて配置し、各グリッド スポットの刺激中にトラッカーがコイルの位置を妨げないようにします。
   注意:ヘッドバンドを使用する場合は、長時間使用すると頭痛を引き起こす可能性があるため、被験者の頭にぴったりとフィットし、きつすぎないようにしてください。
被
2. 写体トラッカー、ポインタ、およびコイルトラッカーをキャプチャボリュームに配置して、モーションキャプチャカメラの適切な位置を確認します。ポインターの先端を4つの解剖学的ランドマークに置いて、被写体画像の登録を実行します(図1Aを参照)。
3. すべての解剖学的ランドマークがサンプリングされたら、ポインターの先端を被験者の頭蓋骨上のいくつかのスポットに置いて、登録が正確に行われたかどうかを確認します(つまり、検証段階)。ポインターの先端から再構成された皮膚までの距離が 3 mm 未満の場合は、経頭蓋磁気刺激 (TMS) 実験に進みます。それ以外の場合は、目的のエラー値が得られるまで、被写体画像の登録を繰り返します。実験中に、被験者トラッカーが誤って移動した場合は、登録を繰り返します。

3. 経頭蓋磁気刺激

1. 安静時と強直性自発活性化 (TVA) 中に同じ方法論的パラメーターを使用します。
   1. 検査された筋肉の最適な部位(つまり、ホットスポット、詳細については次の段落を参照)にシングルパルス刺激を適用します。各刺激を5〜10秒ごとにランダムに適用して、刺激の予測を回避し、前のパルスの後続のパルスへのキャリーオーバー効果を最小限に抑えます。
   2. 2 つの TMS ユニットを同時に使用する場合は、標準モードまたは同時モードのいずれかに設定します。標準モードは単一ユニットよりも弱いパルスを適用しますが、同時モードは単一ユニットよりも強いパルスを適用します。どちらかの使用は、プロトコルのニーズと刺激の総数に基づいて行うことができます。
   3. ダブルコーンコイルを使用して、後前頭蓋内電流を誘導します。必要に応じて、ニューロナビゲーションシステムを使用してコイルを手動で制御し、各刺激の前に目的の刺激スポットに対する位置を修正します。
   4. セッションと被験者全体で、検査する筋肉と半球の順序をランダム化します。安静時の検査への干渉を避けるために、常に安静状態の後に TVA 状態を投与してください (例: TVA 検査による下行経路の疲労)。
2. 両筋肉のホットスポットを両側で決定します。
   半
   1. 球間裂の隣の中心スポットに単一の刺激を加えることにより、ホットスポットハンティング中に使用される閾値以上の強度を求めます(図1Bの青と赤の四角形を参照)。このスポットは脚の運動領域の部位にあるため、使用してください。
   2. 低強度(例:最大刺激装置出力30%;MSO) を使用し、3 回連続した刺激に対して検査されたすべての対側筋肉でピークツーピーク振幅が 50 μV を超える運動誘発電位 (MEP) を誘発する強度に達するまで、TMS 強度を 5% 刻みで徐々に増加させます。
   3. 各刺激の直後に、検査されたすべての筋肉の生の波形とピークツーピーク振幅(検索ウィンドウ:TMS発症後20〜60ミリ秒)の両方に基づいて、MEPが誘発されたかどうかを判断します。
   4. グリッドの各スポットに 1 つの TMS パルスを適用します (合計 36 の刺激)。ホットスポットプロトコルの完了後、スプレッドシートですべての対側筋の各スポットの振幅とレイテンシーの値を転送し、振幅を高から低、レイテンシーを低から高に並べ替えます。対側 TA とヒラメ筋(SOL)のホット スポットを、振幅が最大で遅延が短いグリッド内の位置として識別します。
      注意: 最大振幅と最短遅延が同じスポットにない場合は、最大振幅を使用してホット スポットを定義します。
3. 各筋肉の安静時運動閾値 (RMT) を両側で決定します。
   1. 検査された筋肉のホットスポットに対応するニューロナビゲーションシステム内のグリッドスポットを選択します。
   2. 検査された筋肉のRMT決定には、適応閾値ハンティング法を使用します。初期強度とステップサイズをそれぞれ45%と6%のMSOに設定します。筋肉ごとに RMT ハンティングを 2 回実行し、その後の皮質運動反応 (CMR) 評価に平均を使用します。
4. 安静時に両側で TA と SOL CMR を評価します。
   1. 検査対象の筋肉のホットスポットに対応するニューロナビゲーション システムのグリッド スポットを選択します。検査された筋肉の 1.2 RMT で 10 回の単一 TMS パルスを適用します。
   2. 各刺激の前に、被験者に静止したままで検査した筋肉を両側に弛緩させ、コンピューター画面に表示されるリアルタイムの視覚的フィードバックを使用してすべての筋肉の活動を監視するように指示します。TMS の前後に筋肉が活動している場合は、その試行を破棄し、追加の 1 つのパルスを適用します。安静時に検査された反対側の筋肉ごとに 10 個の波形が収集されるまで繰り返します。
5. TVA 中に TA および SOL CMR を両側で評価します。
   1. 検査された筋肉のホットスポットに対応するニューロナビゲーションシステム内のグリッドスポットを選択します。
   2. 被験者に、検査された筋肉を 15 ± 5% MVIC で収縮させ、1.2 RMT で 10 回の単一 TMS パルスを適用するように依頼します。被験者に、検査された筋肉(TAまたはSOL)の平滑な移動線(二乗平均平方根振幅0.165秒)を2つの水平カーソル(MVIC範囲:15 ± 5%)内に保ち、その収縮をそのレベルで数秒間維持するように指示します。
   3. TA が検査された筋肉である場合、被験者に反対側の脚 (つまり、刺激された半球の反対側の検査された筋肉を持つ脚) のブートストラップに対してわずかに引き上げるように依頼します。SOL が検査される筋肉である場合は、被験者に反対側の脚のブーツを少し押し下げるように依頼します。
   4. コンピューター画面上のリアルタイムの視覚的フィードバック表示を使用して、アクティブに検査された筋肉と残りの安静時の筋肉の筋肉活動を監視します。検査された筋肉の活動が所定の範囲を下回ったり上回ったりした場合、または他の筋肉が活性化された場合は、その刺激を破棄し、追加の単一のパルスを再度適用します。検査した筋肉が所定の範囲で活性化されている間に、10回の試行を収集します。

Results

図1:再構築された皮膚と曲線の脳モデル。(A) 4 つの解剖学的ランドマーク (鼻先、鼻、左右耳の悲劇上ノッチ) を持つ皮膚モデルを使用して、各ランドマークにポインターの先端を置くことにより、評価中の被験者画像登録を計算します。(B) 4 x 9 の長方形のグリッドを、脚の運動皮質領域の上に両側に配置されます。正方形は、ホットスポットハンティングの閾値以上の強度を決定するために使用されるスポットを示します。

Materials