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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. 被験者の選択
- 研究プロトコルの患者選択.
- 活動性てんかん(過去1年以内の発作)または遠隔てんかんの病歴(以前の発作があるが、過去5年間に投薬中または投薬中止のいずれかで発作がなかった)および脳室周囲結節性異所性の患者を構造的脳画像で特定します。
- 発作の既往歴のない患者を除外します。また、発作の別の可能性のある病因(例:外傷性脳損傷、脳卒中、髄膜脳炎の病歴)または別の診断と一致する脳波所見(例:特発性全身性てんかん、近心側頭葉てんかん)を持つ患者は除外します。
- 追加の神経疾患または精神疾患、またはその他の不安定な病状を有する患者を除外します。また、以前の脳手術歴のある患者、磁気共鳴画像法(MRI)に耐えられない患者、最近の違法薬物または大量のアルコール使用、または特定のMRIまたはTMSの禁忌がある患者も除外します。
- 健康な対照被験者の選択。
脳- 室周囲結節性異所性 (PNH) 患者ごとに (以前に発表された研究では、20 歳から 43 歳までの 8 人の患者が平均 30.25、男性 3 人、女性 5 人)、年齢と性別が一致した健康な対照を特定します。
- 進行中の神経疾患または精神疾患、向精神薬を服用している被験者、その他の不安定な病状、以前の脳手術歴、MRIに耐えられない被験者、違法薬物または大量のアルコール使用、またはその他の特定のMRIまたはTMSの禁忌
を除外します。
2. 刺激ターゲットの生成
- 3T MRIシステムを使用して、T1強調シーケンスを使用して高解像度の構造全脳スライスを取得します。次の取得パラメータを使用します:スラブあたり128スライス、256 x 256マトリックス、視野(FOV)256 mm、スライス厚さ1.33 mm、スライス間ギャップ0.63 mm、ボクセルサイズ1 x 1 x 1.33 mm3、繰り返し時間(TR)2,530ミリ秒、反転時間1,100ミリ秒、エコー時間(TE)3.39ミリ秒、フリップ角度7°。
- 3T MRI システムを使用して、血中酸素濃度依存性 (BOLD) コントラストに敏感なエコー平面シーケンスを使用して、安静状態の機能画像を取得します。このスキャンを実行している間、特定のタスクを実行せずに目を開けて静かに休むように患者に指示します。次の取得パラメータを使用します:FOV 256 mm、ボクセルサイズ2.0 x 2.0 x 2.0 mm、TR 6,000 msec、TE 30 msec、フリップ角度90°、取得時間6.4分。
- MRICroN ソフトウェアを使用して、結節性ヘテロトピアの各個別領域 (個々の結節または結節の分離できない連続したクラスターのいずれか) を特定します。ペンツールを使用して、T1強調構造画像の軸面でスライスごとに、ヘテロトピアの関心領域(ROI)の輪郭を手動で描きます。
- CONN 機能接続ソフトウェア ツールボックスを使用して、静止状態機能データ処理の 4 つの連続したステップ (セットアップ、前処理、解析、および結果) を実行します。
- [設定] で、メニューの選択肢を使用して新しいプロジェクトを開始し、基本的な実験情報を入力します。機能画像をロードし、再調整して各被験者の解剖学的画像に共同登録します。
- 構造イメージをロードします。手順2.3で作成したヘテロトピアROIファイルをロードします。実験条件の詳細を入力します。これは安静状態であるため、開始時間が 0 秒で、持続時間が各セッションの完全な期間に等しい 1 つの条件を入力します。ツールボックスは、ヘテロトピア ROI BOLD 時系列を抽出します。不整合の可能性がないか調べます。
- 前処理の場合、BOLD 変動の交絡源には、主磁場と心臓の脈動の呼吸誘発性変調、および被験者の動きが含まれます。心室や大血管など、神経活動に関連している可能性が低い領域の時系列データを分析し、生理学的ノイズプロセスを特定する統合された主成分ベースの方法を介して交絡因子を除去します。考えられる交絡源のそれぞれによって説明される合計分散をプレビューします。バンドパス周波数フィルター(0.01 Hz < f < 0.1 Hz)とガウス平滑化(半値で6 mmの全幅)を適用します。
注:ツールボックスは、デフォルトで、白質および脳脊髄液からのBOLD信号および再調整パラメーター(被験者の動き)を含む、考えられる交絡因子の原因を特定します。 [- 分析と結果] で、ヘテロトピアの ROI として関心のあるソースを特定します。(回帰ではなく)相関の接続性測度をプレビューし、相関係数のしきい値を使用して表示します。
- 被験者ごとに、異所性灰白質の各離散領域をシード ROI として利用してシードからボクセルへの接続マップを作成し、ROI の平均 BOLD 信号時系列と他のすべての脳ボクセルとの相関関係を示します。
- 被験者間またはソース間のコントラストの第2レベルの分析を実行します(オプション)。高さ (ボクセル レベル) と範囲 (クラスター レベル) のしきい値を使用して結果を表示します。未補正および誤検出率補正された p 値が表示されます。
- MRICroNソフトウェアを使用して、ペンツールを使用して、TMS用の2つの対象ターゲット(接続されたターゲットと非接続されたターゲット)のアウトラインを手動で作成します。「オーバーレイ」機能を使用して、上記で作成した機能接続マップを、各被写体の構造画像に重ね合わせます。
- ターゲット領域が、上記のように灰白質ヘテロトピアに重要な機能的接続性を持つ皮質の領域であることを確認してください。TMS 中の近隣刺激効果のリスクを最小限に抑えるために、接続されていないターゲットが、ヘテロトピア ROI への有意な機能的接続性を示さず、皮質表面の接続されたターゲットから少なくとも 2.5 cm 離れた同様のサイズの領域であることを確認してください。
- TMS によって誘発される大きなアーティファクトの可能性が低いようにターゲットを選択します。具体的には、側頭または前頭極領域のターゲットを選択することは、初期のTMS-EEG信号を不明瞭にする可能性のある大きな筋肉収縮および/または眼球運動アーティファクトを生成する可能性があるため、避けてください。概説されたターゲットを新しいターゲット ROI として保存します。
- 各被験者の各ターゲット ROI の MNI (モントリオール神経学研究所) 座標を決定します。次に、これらの座標を使用して、各被験者の一致した健康な対照被験者の同等の 2 つのターゲット部位を特定します。
3. TMS-EEG実験セットアップ
- 構造スキャン(通常は高解像度のT1強調3D体積画像)をニューロナビゲーションシステムにアップロードします。
- ニューロナビゲーションソフトウェアを使用して、画像上に目的のターゲットをマークします。また、刺激セッション中の同時登録と神経ナビゲーションに使用される外部の解剖学的マーカー (鼻、両側耳珠) にも印を付けます。回転可能な電極と電極ワイヤーを備えたEEGキャップを使用する場合は、TMSコイル52の長軸に対して垂直にワイヤーを向けます。
- 実験セッションの前に被験者に連絡して、TMS-EEG セッションの当日にコンディショナーやその他のヘア製品 (シャンプーは許容されます) を使用しないこと、TMS-EEG セッションの前夜にアルコール飲料を避けること、およびTMS セッションの前に通常の毎日のカフェイン摂取量を飲むことを思い出させます。
4. 実験セッション
- 被験者が TMS の安全基準に合格していることを、理想的には構造化されたアンケートを通じて確認します。被験者が前夜にアルコール飲料を摂取しなかったこと、通常の毎日のカフェイン摂取量よりも有意に多かれ少なかれ飲んでいないこと、前夜に皮質の興奮性を変化させる市販の睡眠補助薬(ジフェンヒドラミンなど)を摂取しておらず、典型的な夜の睡眠を受けていたことを確認します(睡眠不足は皮質の興奮性を高める可能性があるため)。
- 被験者に快適な椅子に座るように依頼します。
- 脳波キャップを被験者に取り付け、電極を準備します。
- 被験者の頭を測定し、電極インピーダンスを低く抑えるために適切なサイズの脳波キャップを選択します。
- コットンチップアプリケーターとアルコールを使用して、各電極の下の皮膚を徹底的に洗浄します。
- 各電極に導電性ゲルを追加します。電極間でゲルが漏れるようにゲルを添加しすぎると、ブリッジが作成され、異なる電極間で共通の信号につながる可能性があるため、使用しないでください。
- 必要に応じて、頭皮、ゲル、電極の接触を良好にするために、ゲルを加えた後、各電極を押し下げてみてください。帯電アーティファクトを最小限に抑えるには、ゲルが電極ホルダーの外に広がらないようにしてください。コンダクタンスレベルを均一に下げて、記録アーティファクトを最小限に抑えました。
- TMS誘発電極アーティファクトが記録全体を汚染する可能性を最小限に抑えるために、基準電極と接地電極を刺激コイルからできるだけ離して配置します。これらの電極は、皮質活動が最小限のおそらく「不活性」ゾーンの骨構造の上に配置することが望ましいです。
注:標的の位置が可変な研究でも、前頭極領域へのTMSは大きな眼球運動、前頭筋および顔面筋の収縮をもたらす可能性があるため、標的として選択される可能性は低いです。 そして、多くの場合、頭皮の痛みと頭痛。その結果、これらの領域の刺激中のTMS-EEG信号は、多くの場合、大きなアーティファクトによって不明瞭になります。 - したがって、これらの領域が刺激のターゲットとして選択される可能性は低いため、参照電極と接地電極の配置には額を使用します。コモンモードノイズを最小限に抑えるために、それらを互いに数センチメートル以内に配置します。
注:すべての刺激ターゲットが1つの半球にある状況では、反対側の乳様突起が別のオプションになります。 - 電極インピーダンスを次のように確認します:EEG出力ケーブルをEEG記録システムの「インピーダンス」ジャックに差し込み、EEGシステムの「インピーダンスを測定」ボタンを押します。電極インピーダンスが5kΩ以下であることを確認します。
反対- 側の手に EMG 電極を準備します (最初の背側骨間筋または短母指外転筋を使用し、単一の研究で被験者間で同じ筋肉を利用します)。
難- 聴と耳鳴りのリスクを最小限に抑えるために、被験者に耳栓を付けます。
注: 別のオプションは、TMSによって生成される聴覚クリックをマスクするのに十分な音量で、録音プロセス全体を通してホワイトノイズまたはカラーノイズ(TMSクリックのスペクトル特徴と一致するスペクトル特徴を持つ)を再生するイヤホンを使用することです;これは、TMS誘発性聴覚誘発電位の潜在的な交絡を最小限に抑えるという追加の利点があります。注目すべきは、聴覚誘発電位を最小限に抑えるために、コイルと頭皮の間に泡の薄い層も必要であることです。 - 赤外線検出器を被験者の頭に配置し、実験セッション中の動きのリスクを最小限に抑える方法で検出器が配置されていることを確認します。
- ニューロナビゲーション装置に付属のポインターを使用して、被験者上の事前に選択された外部解剖学的基準マーカー (セクション 3.2) の位置を特定することにより、被験者の頭部を MRI 画像と同時登録します。
- 他の場所(被験者の腕など)にパルスを適用するか、低強度の刺激パルス(たとえば、最大刺激装置出力5%)を頭皮に適用することにより、被験者に刺激に慣れさせます。
- 安静時運動閾値 (5/10 の試行で少なくとも 50 μV のサイズの運動誘発電位を生成する最小強度) を決定します。そのような方法の1つである相対周波数法は次のとおりです。
- fMRI 接続ベースのターゲットと同側の半球上の被験者の運動皮質の位置を決定します。ニューロナビゲーションを使用する場合、これは一般に中心前回の「オメガ」の領域にあります。ハンドルが後頭を向くように、コイルを回に対して垂直に角度
付けます。閾- 値以下になると予想される強度 (たとえば、最大刺激装置出力の 35%) で刺激を開始します。
- TMS が各試験で振幅 50 μV の運動誘発電位 (MEP) を一貫して誘発するまで、刺激強度を最大 5% のステップで増やします>。
- 次に、10 件中 5 件未満の肯定的な応答が記録されるまで、最大刺激装置出力 1% のステップで刺激強度を下げます。
注: この刺激強度に 1 を加えたものは、運動閾値として定義されます。あるいは、適応閾値技術を使用して、刺激の少ない運動閾値を識別します。
- ターゲット領域の刺激のために、TMS強度を目的の値(例えば、120%の安静時運動閾値)に設定する。
注:ただし、頭皮皮質の距離に有意な局所的変動がある場合(例えば、前頭葉萎縮の患者)、そのような技術は閾値以下の刺激をもたらす可能性がある。あるいは、誘導電場のオンライン推定を実行できる適切なニューロナビゲーションシステムを使用すると、刺激の強度を、皮質表面で計算された誘導電場の特定の振幅(V / m)に設定することもできます。 - ニューロナビゲーション ソフトウェアを使用して、皮質の可塑性と被験者の期待効果を最小限に抑えるためにパルス間の可変間隔で、各ターゲット領域に TMS の単一パルスを適用します (たとえば、累積効果を避けるために少なくとも 3 秒の間隔で、4 〜 6 秒ごと)。一貫性を最大限に高めるには、ハンドルを後外側に向けて、コイルを下にある回の長軸に対して垂直に傾
けます。