Name: ヒトにおける皮質傷害性伝達の変化の非侵襲的評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-24T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: 学ぶ皮質運動ニューロンシナプス伝達の変化をrTMS後にH反射条件付け法で評価する方法。直接・間接経路を区別し、神経可塑性の機構を解明する非侵襲的電気生理学的アプローチです。

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この研究は、スイス国立科学財団（316030_128826）の助成金によって支えられました。

このプロトコルは地方倫理委員会によって承認され、実験はヘルシンキ宣言（1964）に準拠しています。 1.科目の準備 注：科目の指示 - 実験を開始する前に、各被験者に試験の目的と潜在的な危険因子を指示します。経頭蓋磁気刺激（TMS）の場合、医療リスクには、てんかん発作、眼および/または頭部における精神インプラント、心臓血管系のあらゆる病気、および妊娠の任意の病歴が含まれる。これらのリスク要因のいずれかを確認するすべての被験者を除外する。さらに、健常者を試験する実験では、神経および/または整形外科疾患を有するすべての被験者を除外する。 <ol><li> 件名の配置 <ol><li>脚、胴、頭を支える椅子に置く。膝が伸びるように脚が伸ばされていることを確認する末梢神経は皮膚に近く、電気刺激によって神経をより容易かつより確実に興奮させる。 </li><li>被験者の頭が曲がっていて、テーブルのような安定した支持面に置かれ、クッションで固定されていることを確認してください。皮質脊髄路の刺激を可能にするために、頚部およびアトランタ後頭部が屈曲していることを確認する。 </li><li>二重円錐形磁気コイルをその中心部がイオン上またはその近傍に配置され、誘導電流の一次導関数が頭部方向に向けられるように配置する19,26 。この位置が実験を通して維持されていることを確認するために、頭と胴に弾性ストラップを使用してください。 </li></ol></li><li>表面電極を使用して、末梢神経刺激（PNS）およびTMSによる電気生理学的応答を測定する。 <ol><li>シェービング、プロパノールによる消毒、軽い摩擦によるヒラメ筋の筋肉腹の上に皮膚を準備するn。 <ol><li> mの筋肉の腹の上の皮膚に自己粘着性のEMG電極を置く。ヒラメ参照電極を骨の上の皮膚、 例えば膝蓋骨または内頸髄に置く。 </li><li>すべての電極をEMG-増幅器に接続し、最後にアナログ - デジタル変換器に接続します。 EMG信号（×1000）、バンドパスフィルタ（10-1000 Hz）およびサンプルを4 kHzで増幅します。 </li></ol></li><li> PNS <ol><li> H-反射コンディショニングのために、膝窩窩の後脛骨神経を刺激することにより、ヒラメ筋にH-反射を記録する.1ms持続する方形波パルスを用いて刺激する。刺激のために、膝蓋骨のすぐ下の膝の前方の面にテープで5×5cmの陽極を固定する。 注：安定したH-反射振幅は、H-反射コンディショニングを成功させるための前提条件であり、ヒラメ筋からの記録時にはすべての筋肉の変動が最小限であることがわかります。 </li><li>ポプリテアの陰極を動かす刺激のための最良の位置が見いだされるまで、睡眠を維持する。 注：最良の位置は、これらの低刺激強度でのEMG記録で目に見えるM波がなく、かつ拮抗薬mで応答を受けない、最小の刺激強度でヒラメ筋にH-反射を記録することを指す。脛骨。 </li><li> mでの応答を避ける。脛骨筋は、nの求心性求心性神経からの相互抑制によって結果に影響を及ぼす可能性がある。腓骨筋はヒラメ筋の脊髄運動ニューロンに結合する。最適な場所を見つけたら、皮膚に粘着性の電極を置き、一貫した刺激条件を確保するために電極をテープで固定する。 </li></ol></li><li> TMS <ol><li>ヒラメ筋の筋電図記録において運動誘発電位（MEP）を誘発するために、図8のコイルを用いて対側半球の対側半球の運動皮質領域をTMSで刺激する。 </li><li>最適な刺激スポットを見つけるために、pla最初に頂点と1cmの正面にコイルを収めます。コイルのハンドルは後方を指し、コイルの中心の誘導電流の後方から前方の磁束を誘発するはずである。 </li><li>被験者が磁気刺激に慣れるように、最大​​刺激出力の約20〜30％の低強度で刺激を開始する。連続する刺激間の休止を4秒に選択します。 </li><li>いくつかの試行の後、刺激強度を最大刺激出力の約40〜60％に増加させ、mのホットスポットを見つけるために、正面声門および中央外側方向にコイルを動かす。ヒラメホットスポットは、m内のMEPが存在する位置として定義されます。最低刺激強度でヒラメ筋を誘発することができる。 </li><li>ヒラメ筋のホットスポットを見つけた後、連続10回の試行のうち6回でEMGのピークツーピーク振幅を50μVより大きくするのに必要な最小強度として、休止運動閾値（1.0MT）を決定する30。バックグラウンドEMGがすでに約50μVである被験者では、閾値として100μVを用いる。 </li></ol></li><li> コイルの固定 <ol><li>被験者の頭をテーブルの上に置き（「被験者の配置」を参照）、硬い発泡体を使用してあらゆる方向の頭の動きを防ぎます。コイルをスタンドに固定し、被験者の頭を椅子に固定する。 </li><li>マジックテープを使ってコイルをヘッドに固定し、実験中、コイルとヘッドの位置をモニターするためのイメージガイド付きTMSナビゲーションシステムを使用します。これがTMSによってニューロンの動員を変えるので、被験者の頭部に対するコイルの小さな動きさえ回避する。 </li></ol></li><li> 頚椎接合部における磁気刺激 <ol><li>大脳脊髄路の軸索を励起するために、頚椎接合部に配置されたダブルコーン磁気コイルを使用する。 </li><li>誘起された電流iの一次導関数その中央部分がイオンの上またはその近くにあることを意味する。最大刺激出力（100％）で刺激を適用する。 注：この高い刺激強度であっても、刺激はあまりにも弱すぎて脊髄運動ニューロンを十分に補充し、ほとんどの被験者において下肢の筋肉を活性化させることができない（ すなわち、 m。ヒラメ筋およびm。したがって、頸動脈刺激の場合、下肢筋肉の表面筋電図に複合電位が存在しない。したがって、脊髄運動ニューロンの興奮性を高めるために、頸髄膜シミュレーションをH-反射（3.1参照）と組み合わせる。 </li></ol></li></ol></li></ol> 2.事前測定<ol><li> H-反射（末梢神経刺激）の大きさを調節し、 <ol><li> H-反射調整のために、電気刺激装置の刺激強度を変化させることによって、H反射の大きさを最大M波（Mmax） 31の 20％に調整する。 Mmaxを得るには、H-反射募集曲線。この目的のために、様々な刺激強度で刺激を適用する。連続試行間の休止は4秒である。 </li><li>録音ソフトウェアでEMGのピークツーピーク振幅（mV）としてH反射とM波を計算します。コントロールH-反射のサイズは、実験を通してMmaxの20％で一定であり、各試行でそのサイズをチェックするように注意してください。 H-反射の大きさの系統的な偏差（対照H-反射は常に目標の大きさよりも小さいまたは大きい）を検出する場合、連続的な試験の直前に刺激強度を調整する。 </li></ol></li><li>実験前にTMSの刺激強度を調整する。 <ol><li>安静時のH-反射調節のために、運動皮質上のTMSの刺激強度をMTの90〜100％に設定する.PNSのない試験ではMEPは見られないことを確認する。 注：シミュレーション強度はMTの100％に近くなければならず、rで調整されたH反射に大きな影響を与える早期の容易化を容易に検出できるようにする。 </li><li>実験前に頚静脈刺激強度を調整する。皮質刺激とは異なり、頚動脈刺激の刺激強度を常に最大刺激出力の100％に調整する。 </li></ol></li><li>モーター皮質上の磁気刺激で​​H反射を調節する。 <ol><li> 2つの刺激（H-反射調節）のタイミングを変えることによってTNSおよびPNSを適用し、皮質運動ニューロン伝達の変化の評価を可能にする。早期促進を検出するには、-5msの間刺激間隔（ISI）でコンディショニングプロトコールを開始し、-5〜+ 1msのISIをミリ秒単位で変更する（ 図1B ）。 注：負のISIは、PNSがTMSの前に誘発されることを示し、正のISIは反対を示す。 </li><li>刺激試験から刺激試験までランダムにTMSとPNSの間のISIを変化させるので、特定の順序による偏り刺激の可能性があります。 注： &quot;初期の促進&quot;は、運動皮質上にTMSを適用する場合、-4ms〜-2msのISI周りに起こるはずである。これは、この時点で最も速い（単シナプス性皮質脊髄路）がこの時点で脊髄運動ニューロンのPNSによって求心性足蹠に衝突することを意味する（初期の促進を検出するための5.2参照）。 </li><li>連続刺激試験の間の休止を4秒に設定する。 </li></ol></li><li>頚静脈接合部の磁気刺激によるH反射を調節する。 注：調整のために頸動脈刺激を使用すると、皮質脊髄路の興奮は、運動皮質の刺激よりも脊髄運動ニューロンに空間的に近い。したがって、早期促進に対応するISIは、約3〜4msだけシフトされる。一例として、-4msでの一次運動野のTMSによる早期の促進は、頸髄膜刺激による-7〜-8msの間のISIに対応するであろう。 <ol><li&gt; ISI -9間のISIを使用する - 頚静脈調整用に1msのステップで-3ms。 TMSのISIをモーター皮質に適用し、TMSを頸動脈接合部を常に1つの試験で一緒に適用し、この試験で対照H-反射および対照MEPも記録する。対照H-反射を対照H-反射および対照MEPの基準として使用して、同等の刺激条件を保証する。事前測定で（少なくとも）10回の試行を記録する。 </li></ol></li><li> 運動皮質と子宮頸部接合部の交互刺激 <ol><li>同じ試行の間に、運動皮質の磁気刺激（M1コンディショニング; 2.1参照）および磁気頸髄膜刺激（CMSコンディショニング; 2.2参照）により、SOL H反射のコンディショニングをランダムに行う。 注：調整されたH-反射を対照H-反射の同じサンプルに照会するために、同じ試行でM1-およびCMS-調整を交互に適用することが推奨されるee 図1 ）。 </li></ol></li></ol> 3.介入 - 遅い繰り返しTMS <ol><li>刺激強度を1.2MTに設定します。これは、H-反射調節が達成するのに数分かかるため、皮質脊髄性興奮性の持続的な32,33抑制を誘導する。 rTMSの介入中、TMSを一次運動皮質上に1Hzで20分間適用する。 </li></ol> 4.測定後<ol><li>介入の直後に、前測定で使用したのと同じISIを用いてH-反射調節を適用する。 </li><li>事前測定とM1および頚静脈接合部の磁気刺激に対して同じ刺激強度を使用する。 </li><li>対照H-反射が事前測定と同じ大きさであることを確認する。系統的な偏差が検出された場合は、刺激強度を調整します。 </li></ol> 5. Daタ処理<ol><li> H-反射、MEP、および調整されたH-反射などのすべての生理学的応答を、未補正EMGのピーク - ピーク振幅として計算する。 <ol><li>各ISIについて、a）皮質およびb）頸髄膜刺激のための平均10個の調整されたH-反射。さらに、調整されたH反射についての基準（ すなわち 100％）として働く平均10の制御（ すなわち無条件）H反射がある。 </li><li>したがって、各ISIについての調整されたH反射の平均振幅を、測定前および測定後の両方における対照H反射の平均振幅のパーセンテージとして表す。初期の円滑化を決定する際には、これが重要な意味を持つので注意してください。 注：早期円滑化開始の発生に個人差があるため、各被験者の事前測定の早期促進を個別に決定する。 </li></ol></li><li>ノンパラメトリックWilcoxon検定を使用してthを決定するe条件付H反射の最初の上昇。 CMSコンディショニングの場合は、ISI -9 msでテストを開始します。M1コンディショニングは、ISI -5 msで始まる初期のファシリテーションを検索します。事前測定で得られたこの早期促進の振幅と、同じISIを用いた後測定で得られた早期促進の振幅とを比較する。 </li><li>さらに、早期の容易化を目視検査で確認する。 注：M1コンディショニング後、初期の促進はISI -3ミリ秒付近で発生する可能性が最も高いです。調整されたH反射の最初の上昇の直後、 すなわち 1〜2ms後の直後に、再び上昇する前に調整されたH反射が減少する。 CMSコンディショニング後、早期促進はISI -7ms前後で発生する可能性が高く、M1コンディショニング後よりも約4ms早い。 </li></ol>

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</ol>

著者は何も開示することはない。

ここに記載されているH-反射調節法は、皮質脊髄路28の反復的活性化後の皮質運動ニューロンシナプスの透過の急激な変化を評価するために具体的に検討されている28 。この点に関して、H-反射コンディショニングは、rTMSが皮質構造の興奮性に影響を及ぼすだけでなく、皮質運動性シナプスにおける皮質運動伝達にも影響を及ぼすことを強調している。しかし、この方法は、運動発達および老化、運動学習、運動および訓練、疲労、不活動、傷害からの回復、神経生理学的および治療的介入、病理学などの間に皮質脊髄伝達の変化が起こるので、実際には広範な適用を有する可能性がある。 TMSの安全予防措置が守られている限り、健常な被験者または患者に適用される。 導入された方法は、セッション内のefを研究するために適用されてもよい現在の文脈におけるような腐敗、またはより長い期間にわたる長手方向の影響。 M1コンディショニング技術は、例えば、8週間の不動化35,4週間のバランストレーニング36,37...

霊長類では、皮質脊髄路は、自発的活動を制御する主要な下行経路を構成する1 。皮質脊髄路は、直接的な単シナプス性皮質筋膜ニューロンの接続および間接的なオリゴ - およびポリシナプスの接続を介して、運動皮質領域を脊髄α-運動ニューロンに接続する2,3 。経頭蓋磁気刺激（TMS）によって運動皮質を非侵襲的に容易に励起することができるが、この刺激に対する誘発された筋電図応答はしばしば解釈が困難である。この理由は、化合物運動誘発電位（MEP）が、皮質および皮質脊髄ニューロン、脊髄介在ニューロンおよび脊髄α運動ニューロンの興奮性の変化によって影響され得ることである（4,5,6,7）。いくつかの非侵襲電気生理学cal法および刺激プロトコルは、皮質脊髄の興奮性および伝達の変化が皮質または脊髄レベルの変化によって引き起こされるかどうかを決定することを目的とする。一般に、電気的に誘発されたH-反射の振幅の変化は、運動ニューロンプールにおける興奮性の変化の「指標」として使用される。しかしながら、H反射は運動ニューロンプールの興奮性に依存するだけでなく、シナプス前抑制8,9またはホモシナプス後活性化後退5,10などの他の因子によっても調節されることが以前に示された。 MEPとH-反射を比較する際のもう1つの制限は、インターニューロンレベルでの興奮性の変化を検出することができないことである11,12。これらの欠点に加えて、運動ニューロンは、末梢神経刺激によって、wiよりも異なって活性化され得る運動ニューロン興奮性の変化が、皮質脊髄路13,14,15を介して仲介される応答と比較して、異なる種類の方法でこれらの応答に影響を及ぼすであろう。 脊髄を皮質効果から分離するために使用される別の方法は、運動皮質16の経頭蓋電気刺激（TES）を表す。低刺激強度で適用すると、TESは皮質興奮性の変化に影響されないと主張された。 TESとTMSの両方が皮質脊髄路を介してα-運動ニューロンを活性化するので、磁気的および電気的に誘発されたMEPの比較は、H-反射の比較よりもMEPのサイズの変化の皮質的性質についての結論を導くより魅力的な方法を提供するおよびMEP。しかし、刺激強度が増加すると、TES誘発MEPも皮質興奮性の変化によって影響を受ける&lt;sup class = &quot;xref&quot;&gt; 17,18。この問題は、電気刺激が運動皮質に印加されずに子宮頚部接合部に印加される場合に回避することができる。しかしながら、電気刺激は、上肢および下肢の筋肉における子宮頚部運動誘発電位（cMEP）を誘発することができるが、大部分の被験者は、脳幹（および皮質）における電気刺激を極めて不快で痛いと知覚する。それほど痛みを伴わない選択肢は、inion 19で磁気刺激を用いることによって頚椎接合部で皮質脊髄路を活性化することである。概して、頸髄膜磁気刺激（CMS）は、運動皮質TMSと同じ下行繊維の多くを活性化し、皮質興奮性の変化は、MEPとcMEPを比較することによって検出できることが一般に認められている19 。皮質細胞および皮質性神経細胞の興奮性の増加は、皮質を促進すると考えられている子宮頸部誘発MEPの同時変化なしにMEPを誘発した。 しかしながら、ほとんどの被験者では、静止した下肢20,21において磁気的に誘発されたcMEPを得ることは不可能である。この問題を克服するための1つのアプローチは、標的筋肉を自発的に事前収縮させることによって脊髄運動ニューロンの興奮性を高めることである。しかし、収縮力のわずかな変化がcMEPの大きさに影響することはよく知られている。したがって、異なるタスクを比較することは困難です。さらに、前収縮による運動ニューロン興奮性の変化は、MEPおよびcMEPに影響を及ぼすが、必ずしも同じ程度ではない。最後に、化合物MEPと化合物cMEPとを比較することにより、下降する渦巻きに含まれる情報が失われる。これは、磁気運動皮質刺激によるヒラメ筋、前脛骨筋、および橈骨筋のH反射の調節を含む研究によって明らかにされている12,22 。末梢神経刺激とTMSとを特定の刺激間間隔（ISI）で運動皮質に組み合わせることによって、異なる下降脊椎のH-反射に対する促進および阻害効果を研究することが可能である。この技術は、動物実験における神経経路における伝達を決定するために使用される空間的促進技術によって大きく影響され、その技術の非侵襲性、間接的なものと見なすことができる23 。 H-反射は、皮質脊髄路の異なる部分（高速対皮質脊髄突起投影）を区別するために重要であるだけでなく、制御された類似の方法で脊髄興奮性を高めることも不可欠です。したがって、安静時および活動中に、この刺激技術のこの組み合わせは、高時間分解能、 すなわち t時間における皮質脊髄路の異なる部分における変化の評価を可能にする最も速く、おそらくは単シナプス性皮質筋膜ニューロンの接続と、より遅いオリゴ - およびポリシナプス経路12,22,24,25。最近、この技術は、運動皮質（M1コンディショニング）上のTMSでH反射を調整するだけでなく、頚部接合（CMSコンディショニング） 26でコンディショニング刺激を追加することによっても拡張された26 。 M1-およびCMS-コンディショニングの間の効果を比較することにより、この技術は高い時間分解能で経路特異的分化を可能にし、皮質対脊髄のメカニズムについての解釈を可能にする。さらに、現在の研究に関して最も重要なことに、この技術は、初期の促進を考慮すると、皮質運動性シナプスにおける伝達の評価を可能にする。 H-反射の初期の促進は、おそらく活性化によって引き起こされる脊髄運動ニューロンへの直接的、単シナプス性の皮質錐体突起の形成12,26。最も速い皮質脊髄路を試験するために、早期の促進を行うために、T反射器はTMSの2〜4ms前に誘発されなければならない。この理由は、H反射（約34ms; 25を参照）と比較して、MEPのわずかに短い待ち時間（約32ms; 27を参照）である。 TMSを適用する直前にH反射を惹起すると、脊髄の運動ニューロンのレベルで、上昇する、および最も速く下降する興奮の収束につながる。 TMSを子宮頚部接合部に適用すると、降下するボレーは、M1上の刺激後よりも脊髄の運動ニューロンプールの3-4ms前に到着する。したがって、CMS調節のために、末梢神経刺激は、磁気パルスの6〜8ms前に引き起こされるべきである。 CMSコンディショニング後の早期促進の変化は、皮質脊髄路とα-運動ニューロン間のシナプスでの発生28 。現在の研究では、低周波反復TMS（rTMS）に続いて脊髄を皮質効果と区別するために、最近開発されたこの技術を使用した。より具体的には、我々は、rTMS介入後にM1コンディショニングによる早期の促進が減少するが、CMSコンディショニング後の早期の促進はそうではないと仮定した場合、効果は純粋に皮質起源であるべきであるという仮説を立てた。対照的に、CMSコンディショニングによる早期の促進もまた変化する場合、この変化は脊髄レベルで起こる機構に関連しているはずである。より具体的には、H-反射の早期の促進は、脊髄運動ニューロン12,29への直接的な皮質運動ニューロンの突起の活性化によって引き起こされると考えられているので、CMSおよびM1条件付きH-反射の変化が、初期の円滑化は、変化した皮質神経伝達伝達、すなわちシナプスの有効性28 。

<table><tbody><tr><td>自己接着式筋電図電極</td><td>ブルーセンサー N, Ambu, Ballerup, Denmark</td><td></td><td>EMG信号の記録に使用</td></tr><tr><td>電気刺激装置</td><td>Digitimer DS7A, Hertfordshire, UK</td><td></td> ヒ<td>ラメ筋の誘導に使用</td></tr><tr><td>刺激電極</td><td>ブルーセンサー N, Ambu, Ballerup, デンマーク</td><td></td><td>ヒラメ筋H-反射の誘導に使用</td></tr><tr><td>磁気刺激装置 #1</td><td>Magstim Rapid2 TMS刺激装置、Magstim Company Ltd.、ホイットランド、英国</td><td></td><td>ヒラメ筋の対側運動誘発電位を引き出すために使用されます</td></tr><tr><td>コイル#1:90 mmの8の字コイル&nbsp;</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td><td>ヒラメ筋の対側運動誘発電位を引き出すために使用</td></tr><tr><td>されました&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>刺激装置#1とコイル#1は、元の出版物で使用されました(Taube et al.2014;大脳皮質)</td></tr><tr><td>磁気刺激装置#2</td><td>MagPro X100 with MagOption, MagVenture A/S, Farum, Denmark</td><td></td> ヒ<td>ラメ筋の対側運動誘発電位を引き出すために使用</td></tr><tr><td>Co#2: 95 mm 焦点 "蝶の形をした」コイル(D-B80)&nbsp;</td><td>MagVenture A/S, Farum, Denmark</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Stimulator no2 and coil no2 were used in the video session</td></tr><tr><td>磁気刺激装置#3</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td><td>頚椎接合部で刺激するために使用</td></tr><tr><td>Coil #3: double-conone magnetic coil</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td><td>頚椎頚</td></tr><tr><td>部接合部で刺激するために使用Image-guided TMS navigational system #1</td><td>Brainsight 2, Rouge Research, Montreal, Canada</td><td></td> 原<td>著(Taube et al. 2014;大脳皮質)実験全体でコイルの位置を監視する</td></tr><tr><td>Image-guided TMS navigational system #2</td><td>TMS Navigator SW-Version 2.0, LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany</td><td>ビデオセッション</td><td></td>に使用</tr><tr><td>文献:&nbsp;</td><td><a name="範囲!B15"></a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taube et al. 2014</td><td>Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B. &Lundbye-Jensen, J. rTMSによる皮質脊髄経路の反復活性化は、皮質神経細胞シナプスの効率を低下させる可能性があります。大脳皮質, doi:10.1093/cercor/bht359 (2014).</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ヒトにおける皮質傷害性伝達の変化の非侵襲的評価

Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans

皮質脊髄路は、脳と筋肉をつなぐ主要経路であるため、運動制御および運動学習に非常に関連します。この経路の興奮性および可塑性を調べるための多くの非侵襲性電気生理学的方法が存在する。しかしながら、ほとんどの方法は、化合物の可能性の定量化に基づいており、皮質脊髄路が多かれ少なかれ直接的な多くの異なる接続からなることを無視している。ここでは、皮質脊髄伝達の異なる部分の興奮性を検査する方法を提示する。このいわゆるH-反射調節技法は、最も速い（単シナプス）および多シナプスの皮質脊髄路の興奮性を評価することを可能にする。さらに、2つの異なる刺激部位、モーター皮質および頸髄膜接合を使用することによって、それは皮質効果と脊髄効果の区別だけでなく、コルチコムでの伝達の評価も可能にする耳障りなシナプス。この論文では、低周波反復経頭蓋磁気刺激後の皮質傷害伝達を評価するためにこの方法をどのように使用することができるかについて説明しています。これは以前皮質細胞の興奮性を低下させる方法でした。ここで我々は、皮質細胞だけでなく、この反復刺激によって影響を受けるだけでなく、脊髄レベルで皮質神経腓骨シナプスでの伝達を示しています。この知見は、神経可塑性の基本的機構および部位の理解に重要である。基本的なメカニズムの研究に加えて、H-反射調節技術は、行動（ 例えば訓練）または治療的介入、病理学または老化後の皮質脊髄伝達の変化を試験するために適用されてもよく、したがって運動制御および運動の基礎をなす神経プロセス学習。

<html> M1-およびCMS-コンディショニング後の早期促進の発生 M1以上のTMSによるH-反射調節は、ISI -3＆-4ms前後で起こった早期の促進をもたらした。 CMSコンディショニング後の初期の促進は、約3ms早く起こった（それぞれISI -6および-7ms）。 1つの対象の例示的なISI曲線を図1に示す 。今回の研究では、M1およびCMSコンディショニング（ 図1C 、 D参照）の両方を用いて、その発生の最初のms以内に早期促進を評価した。したがって、この早期の促進は、直接的な、単シナプスの皮質脊髄路12,22,24,29,30の活性を反映すると仮定することは合理的である。lass = &quot;xref&quot;&gt; 34。従って、その後の結果は、rTMS後...

本研究の目的は、経頭蓋磁気刺激を繰り返した後のヒトの皮質神経動脈シナプスにおける透過の変化を評価することであった。この目的のために、経路特異的皮質脊髄伝達の評価、 すなわち、多シナプス接続からの速い直接的皮質脊髄路の識別を可能にする電気生理学的方法が導入される。

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor ...

この神経生理学実験の全般的目的は、反復経頭蓋磁気刺激後のヒトにおける皮質脊髄運動ニューロンシナプス伝達の変化を評価することです。H反射条件付け技法は、神経可塑性の基本的なメカニズムや部位のより深い理解など、神経科学分野における疑問の解明に寄与します。我々は特に、皮質脊髄路と運動ニューロンの間、すなわち皮質脊髄運動ニューロンシナプスで起こる可塑性に関心を持っていました。この手法の主な利点は、測定および複合電位と比較して、脊髄運動ニューロンへの個別の皮質脊髄路接続によって生じるシナプス入力を測定できることです。複合電位と比較して、条件付けH反射にはさらに少なくとも2つの利点があります。第一に、極めて弱い皮質脊髄路のバレーの影響さえも検出することが可能であること、そして第二に、潜時の長い皮質脊髄路バレーの効果を評価できることです。実験に先立ち、まずてんかん発作の既往歴などのTMS医学的リスクについて被験者のスクリーニングを行い、書面によるインフォームド・コンセントを得て、被験者に実験の目的を説明します。シェービング、プロパノールによる消毒、および軽い皮膚擦過を行い、ヒラメ筋上の表面電極配置に向けて皮膚を準備します。その後、電気生理学的反応を測定するために表面電極を配置します。被験者が底屈および背屈を行う間に、画面上のEMG信号を確認します。H反射条件付けの場合、まずテープを使用して、膝の前面、膝蓋骨の直下に5×5 cmのアノードを固定します。持続時間1 msの矩形波パルスで刺激を加え、最適な刺激部位が見つかるまで、陰極を膝窩上で移動させます。次に、粘着電極を皮膚に貼り付け、テープで固定します。実験の前に、まずHM動員曲線を記録します。H反射とM波を、記録ソフトウェア上でEMGのピーク・ツー・ピーク振幅としてオンラインで算出します。H反射の大きさを最大M波の20%に調整します。まず、ニューロナビゲーションシステムのキャリブレーション手順を行います。8字コイルを使用し、電極を配置した側とは対側にある被験者の運動皮質領域を刺激してください。最適な刺激部位を決定するために、まずコイルを頂点から1 cm前方に配置します。コイルのハンドルを後方に向け、コイルの中心で後方から前方への誘導電流フラックスを発生させます。最小の刺激強度で運動誘発電位を誘発できる位置を特定してください。ここで、被験者の頭部をテーブルに置き、硬質フォームを用いて動きを防止します。実験全体を通して、モニタリングコイルと頭部の位置を管理するために、画像誘導型TMSナビゲーションシステムを使用してください。次に、コイルをスタンドに、被験者の頭部を椅子に固定し、さらにベルクロストラップでコイルを頭部に固定します。次に、10回の連続試行のうち6回で、ピーク・ツー・ピークのEMG振幅が50 µVを超える運動誘発電位を誘発するために必要な最小強度を決定します。これが被験者の安静時運動閾値となります。また、皮質脊髄路の軸索を刺激するため、頸髄延髄接合部にダブルコーン磁気コイルを配置します。誘導電流の一次微分が頭側に向かい、かつコイルの中心位置が頭蓋骨上またはその付近にくるようにコイルを配置します。まず、実験全体を通じてコントロールH反射の大きさが一定に維持されるよう注意してください。偏差が検出された場合は、次回の試行の前に刺激強度を調整してください。次に、運動野上のTMSコイルの刺激強度を、被験者の運動閾値の90%から100%の間に調整します。また、頸髄刺激の強度を刺激装置の最大出力の100%に設定します。まず、安静時の運動野への刺激を用いてH反射の条件付けを開始します。TMSと末梢神経刺激を適用し、2つの刺激間のタイミングを変化させることで、皮質脊髄運動ニューロン伝達の変化を評価します。まず、刺激間間隔を-5 ms（末梢神経刺激をTMSの5 ms前に誘発すること）から開始し、その後、この間隔を-5 msから1 msまで数ミリ秒刻みで変更します。刺激間間隔に応じて、H反射を下降波形に対して前方にシフトさせることができ、右側にシフトさせることで、より低速な皮質脊髄路をテストすることが可能になります。刺激の順序によるバイアスを排除するため、試行ごとに間隔をランダムに変動させ、刺激試行間の休止時間を4秒に設定します。早期促通は、-4 msから-2 msの間隔付近で起こるはずです。次に、延髄頚 junctionへの磁気刺激を用いて、H反射を条件付けします。刺激間隔（ISI）は-9 msから-3 msまで1 ms刻みで設定してください。各試行において、これらTMSの間隔を両方の部位に同時に適用し、得られた対照H反射および運動誘発電位を記録します。対照H反射を条件付けH反射の基準として使用し、対照運動誘発電位を用いて刺激条件が同等であることを確認してください。事前測定が完了したら、刺激強度を被験者の運動閾値の1.2倍に設定し、緩徐反復TMS介入を行います。皮質脊髄興奮性の持続的な抑制を誘導するため、一次運動野を1 Hzで20分間刺激します。こちらにM1条件付け後のH反射条件付け曲線が表示され、こちらにCMS条件付け後のH反射条件付け曲線が表示されています。一次運動野へのTMSによる早期促通は、刺激間隔が-3 ms付近で起こります。CMS条件付け後の早期促通は、刺激間隔が-7 ms付近となり、約3～4 ms早く起こっていることに注意してください。ここでは、代表的な1名の被験者におけるrTMS介入前後の10回のトレースの平均値を表示しています。初期の促進を示す条件付けH反射は、M1およびCMS条件付けの両方において減少していることがわかります。一方、コントロールH反射は変化していません。ここでは、2名の被験者の平均値が表示されており、コントロールH反射に変化は見られない一方で、M1およびCMS条件付けを受けたH反射の両方で同様の減少パターンが示されています。このプロトコルに習熟すれば、約90〜120分で完了できます。この手順を実施する際は、H反射の大きさを一定に保つことが重要です。このビデオを視聴することで、一次運動野および延髄頸接合部に条件刺激を適用する方法について十分に理解できるはずです。これは、最速の皮質脊髄路接続を介した脊髄運動ニューロンへのシナプス入力を示す、早期促進を検出するために使用されます。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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