リアルタイム皮質ネットワークマッピングのためのニューロイメージングガイド下TMS-EEG

私たちは、臨床バイオマーカー発見のためのTMSEG特異性を強化するために、皮質の形態、構造的および機能的接続性、および神経生理学を統合した、再現性のある完全に個別化された神経調節プロトコルを開発しています。

私たちのプロトコルは、標的領域の即時の皮質反応性を反映する初期のTMS誘発電位への信頼性の高いアクセスを可能にします。これらの信号は通常、パーソナライズされていないアプローチではアーティファクトやデータ品質の低下によって不明瞭になります。

私たちは、リアルタイムアルゴリズム、マルチ遺伝子座TMS、およびロボット工学を使用して皮質マッピングを自動化することを目指しています。目標は、神経調節研究の精度を高め、臨床応用における有効性を向上させることです。

[[インストラクター] はじめに 被験者を椅子に座らせ、キャップケーブルが脳波検査システムに接続できるほど近い位置に座らせます。被験者の頭囲を測定して、一致する脳波キャップを選択します。髪をキャップの下に置いたまま、額からキャップをかぶせます。鼻から鼻梁まで、および左耳珠から右耳珠までの距離を測定します。次に、キャップの位置を調整して、CZ がこれらの解剖学的ランドマークの中間の中央にあることを確認します。アルコールワイプと研磨テープを使用して、刺激側の反対側の乳様突起と頬骨の皮膚を洗浄し、導電性を向上させます。リング電極ワッシャーを使用して、接地電極を頬骨に置き、参照電極を乳様突起に置きます。研磨ペーストを接地電極部位に塗布し、鈍い針で皮膚を軽くこすります。次に、各電極に導電性ゲルを充填します。耳のスリットが、ニューロナビゲーションおよびイヤホンの配置中に耳にアクセスできるように正しく配置されていることを確認します。次に、あごの下の面ファスナーを使用してキャップを所定の位置に固定します。キャップ電極を準備するには、研磨ジェルを塗布し、鈍い針を使用して、皮膚が見えるまで各電極の下から毛を取り除きます。電極に導電性ゲルを充填しながら、そっと押し下げて、過剰なゲルが適切に塗布されないようにします。初期準備後にインピーダンスが高い場合は、鈍い針または綿棒を使用して、毛のずれを避けながら電極内の皮膚を再度こすります。次に、電極に導電性ゲルを補充し、すべてが5キロオームを下回るまでインピーダンスレベルを繰り返します。各電極部位をアルコールワイプで洗浄します。研磨テープで皮膚を軽く引っ掻き、もう一度アルコールで拭いてから乾かします。アクティブ電極を筋肉腹に置きます。通常、右母指外転筋は短母指または最初の背側骨間です。参照電極を筋腱の上に置き、接地電極を手の背に置きます。ニューロナビゲーションの準備のために、被験者を椅子に快適に座らせ、首、手、脚がリラックスしていることを確認してください。次に、ヘッドトラッカーを固定し、刺激中に安定していることを確認します。被験者の磁気共鳴画像法の鼻孔点と耳介前点を含む基点を特定します。そして、デジタル化ペンを使用して、被験者の頭の対応する基点に印を付けて、耳と鼻のランドマークを表示します。頭蓋骨表面の追加のポイントをデジタル化して、レジストレーションエラーを減らします。使用する特定のコイルからの録音されたコイルクリックと混合されたホワイトノイズのループオーディオトラックを使用して、ノイズマスキングを準備します。被験者がノイズマスキングヘッドホンのイヤーチップを外耳道に正しく配置していることを確認します。次に、コイルを被験者の頭の約5センチメートル上に置きます。ジッターされた刺激間間隔で高強度のパルスを配信し、被験者がクリック音が聞こえなくなったことを示すまで、PCの音量を徐々に1〜2%増やします。20〜30パルスを送達し、リアルタイムの経頭蓋誘発電位の視覚化を監視します。聴覚誘発電位が観察された場合は、成分がなくなるまでマスキングノイズの音量を2%刻みで増やします。安静時運動閾値を決定するには、手のひらを上に向けて筋肉をリラックスさせておくように被験者に指示します。経頭蓋磁気刺激コイルをモーターノブの上に配置し、電界を溝に垂直にします。最大刺激装置出力の約 30% から始めて、局所的な筋肉の活性化が見られるまで強度を上げます。短母指外転筋に特有の応答が観察されるまで、コイルの位置と向きを調整します。保存された場所を使用して、システムに自動アルゴリズムを適用して、安静時運動閾値を決定します。皮質マッピングのために、ニューロナビゲーションソフトウェアのMRIからの解剖学的パーセルメントと機能的接続マップをオーバーレイします。有望な構造的および機能的接続性に基づいて、少なくとも2〜3つの刺激ターゲットを定義します。ノイズマスキングをアクティブにして、安静時運動閾値の100〜110%で刺激を開始します。セットあたり平均20パルスを行い、結果として生じる経頭蓋誘発電位を監視します。初期応答振幅が6マイクロボルトを超えるまで、最大刺激装置出力増分を2%で強度を調整します。指数関数的な性質によって認識できる崩壊アーティファクトと双極筋アーティファクトの信号を監視します。筋肉のアーティファクトが 15 ミリ秒以上続く場合は、コイルを回転させて最小限に抑えるようにしてください。6マイクロボルトを超えるクリーンな初期成分が達成されるまで続行します。コイルの回転で信号品質が向上しない場合は、刺激の位置を数ミリメートルずらし、皮質領域全体の皮質応答をマッピングするプロセスを繰り返してみてください。アーティファクトが続く場合は、次の事前定義された皮質ターゲットの調査に進みます。刺激ターゲットとパラメータが最適化されたら、TMSCEGデータ記録を開始する前に電極インピーダンスを測定します。インピーダンスが5キロオームを超える場合は、導電性ゲルを加えてインピーダンスを減らします。それでも高すぎる場合は、準備を繰り返し、必要な場合にのみゲルを追加します。FMRI クラスターから選択された最初の刺激部位は、膝下前帯状皮質との逆相関を示し、トラクトグラフィーは主に対側前頭極への巨大および同側の交差接続を示しています。F3、F1、およびFC3電極で潜在的なTEPのような応答が観察されます。AF3電極は大きな振幅のリンギングアーティファクトを示しますが、F5はTMSパルスの直後の高周波、高振幅のピークによって認識できる小さな筋肉アーティファクトの影響を受けます。前処理により、F3 応答がアーティファクトの影響を受けず、初期成分の振幅が維持されることが確認されました。後方-前方コイルの向きに切り替えると、筋肉のアーティファクトが増加し、すべてのチャネルで強いアーティファクトが見られる不快感が生じます。横方向の内側コイル配向を使用すると、F3電極で20ミリ秒以内に12マイクロボルトでピークに達するクリーンな大振幅TEPが生成されました。最初のターゲットの近くに横方向の内側コイル配向を持つ最終的な刺激ターゲットは、以前のターゲットよりも広い構造的接続を示しました。最小限の前処理と9マイクロボルトの後、F3電極で17〜35ミリ秒の間に初期成分が検出され、筋肉のアーティファクトはありませんでした。300件の試験データセットを完全に前処理した結果、波形形状が20〜40ミリ秒の間に6マイクロボルトの初期応答が減少したことが示されました。