経頭蓋磁気刺激と筋電図検査の組み合わせによる一次運動皮質の興奮性と興奮性調節の評価

私たちの研究は、標準化されたTMS-EMGプロトコルが神経可塑性の安定的かつ臨床的に意味のあるマーカーを提供できるかを調査し、最終的には神経精神医学研究や臨床実践における信頼できるバイオマーカーとしての利用を支持します。主な課題は、文献における方法論的不整合、異質な刺激パラメータ、EMGプロトコルの標準化の制限、サンプルサイズの小さ、そして実験の信頼性と再現性の低下です業績。構造化かつ包括的なプロトコルが、人間の脳における神経可塑性様現象を検証するための再現可能な枠組みを提供し、トランスレーショナル研究や将来の臨床応用の強固な基盤を提供することを示しました。私たちのプロトコルは、神経ナビゲーション、検証済みEMG手順、最適化されたシミュレーションパラメータを組み合わせて構築され、正確なコード配置、安定した記録、参加者やセッション間での信頼性の高い結果を確保しました。

今後の研究では、興奮性調節が大うつ病などの神経精神疾患を持つ人と健康者を確実に区別できるか、グループごとの神経可塑性の違い、診断感受性、予後価値の探求を検証すべきです。まず、医療用銀または塩化銀電極を対応する接点に接続し、3つの電極を準備します。電極のケーブルをEMGボードに接続してください。

TMSマシンからEMG基板にケーブルを接続し、各TMSパルスのトリガー信号を出力します。コンピュータモニターの一つで盆栽ソフトを開き、EMGデータ取得スクリプトを読み込みます。準備ができたときだけデータ取得を開始するには、スタートボタンをクリックしてください。

TMSマシンの画面の最大刺激出力パーセンテージが表示されるすべての部分に紙テープを貼り、安静時運動閾値や能動運動閾値評価時に技術者の視界を遮ります。三脚にカメラを設置し、セッション中のすべての神経ナビゲーションコンポーネントをはっきりと確認してください。次に、コイルキャリブレーショントラッカーとキャリブレーションボードをTMSコイルの上に置きます。

次に、ニューロナビゲーションシステムのソフトウェアを起動し、参加者識別番号を入力し、すべてのニューロナビゲーションコンポーネントのキャリブレーションを進めます。参加者を位置決めた後、水やすりで最初の背骨間骨の皮膚を優しくこすります。電極の皮膚界面を改善するために。

アルコールに浸したガーゼでその部分を洗い流し、同じ手順を反対側の肘にも繰り返します。皮膚が乾燥したら、記録電極を手に置き、中心を筋腱の方向に沿って約2.5センチ合わせて第一背骨間筋に合わせます。次に、対側のエルボーの上に接地電極を置き、ゼロ電圧の基準点として使います。

参加者の頭に水泳帽を前方後方向きにかぶせます。キャップを眉のラインと合わせ、耳の耳を露出させるように各耳のらせんの根元に合わせます。参加者に耳栓を提供し、使い方を説明しましょう。

キャップの内側矢状線と耳内線を描き、頂点の交点を特定します。頂点から矢状面線に沿って前方5センチ、さらに耳管間線に沿って左に5センチ測定して、2つの新しい点を定義します。次に、側点と内側前方点をつなぐ斜めの線を引きます。

側方から斜め線に沿って前内側方向に2.5センチメートル測定し、初期推定運動ホットスポットを示します。初期のモーターホットスポットの推定付近には、半径0.5センチ以内に4か所を追加して代替試験場としてマークしてください。次に、弾性ヘッドバンドを参加者の頭に装着し、マーカーストリップがカメラの方を向くようにし、バンドが快適にフィットするようにします。

ポインターツールを使って、参加者の頭部の主要な解剖学的ランドマーク(鼻、左右の耳管、頭の形状ポイントなど)を定義します。これにより、頭部や脳の解剖学に基づいて刺激ターゲットを調整・追跡できます。TMSコイルを参加者の頭皮に接線方向に位置させ、ハンドルは矢状面中央線に対して45度後方に角度をつけます。

初期モーターホットスポット推定値の最大刺激出力の30%でパルスを供給します。その後、最大刺激出力の5%から10%ずつ刺激強度を増やし、一貫した運動反応が得られるまで続けます。初期推定値および周囲のマークされた場所に単一パルスを照射し、高振幅運動誘発電位と孤立した最初の背側骨間収縮を最も一貫して生じる部位を特定します。

モーターホットスポットとして検討されている全体の領域を赤いマーカー線でハイライトしてください。ニューロナビゲーションソフトウェアで、最も信頼性の高い応答を生み出したパルスを選択してモーターホットスポットを定義します。安静運動閾値(RMT)を確立するには、ニューロナビゲーションシステムを用いてコイルを特定された運動ホットスポットに戻します。

5秒間隔で10回の単一パルス刺激を行い、対側第一背骨間で少なくとも5回以上5回の運動誘発電位が50マイクロボルトを超える最大刺激出力の最小割合を特定します。前述に定められた運動ホットスポットの強度から始め、刺激レベルを2%ずつ減らし、対側の第1背骨間で運動誘発電位が50マイクロボルト以上になるまで10回中5回未満になるまで続けます。次に、最大刺激出力を1%ずつ増やし、対側の第1背骨間骨で10回中5回以上が50マイクロボルト以上の応答を生み出します。

安静時運動閾値を定義する最大刺激出力の割合を記録します。参加者に、親指の付け根に人差し指を強く押し当てて、第一背側骨間筋の最大限の自発的活性化を促し、きつい円形を作るよう指示します。筋肉の収縮が始まってから約2秒後、盆栽スクリプトを実行しているコンピューターのスペースバーを押して、最初の動きのアーティファクトを避けつつ時間を記録します。

次に、参加者に最大自発的等長収縮の10%から20%の間、サブマキシマムマキシマフを維持させるよう求めます。EMGのフィードバックを使ってモニタリングし、参加者が正しい収縮レベルを維持するよう導きます。アクティブモーター閾値の場合は、ニューロナビゲーションシステムを使ってコイルを先に特定したモーターホットスポットに誘導します。

微細な自発収縮時に10パルス中5パルスで、運動誘発電位が少なくとも200マイクロボルトを引き起こす最大刺激出力の最小割合として、能動運動閾値を決定します。安静運動閾値の強度から、刺激レベルを2%ずつ減らし、10回中5回未満で200マイクロボルトの応答が得られるまで続けます。その後、1%段階で強度を上げ、少なくとも10回中5回のパルスでモーター誘発電位が200マイクロボルト以上になるまで続けます。

アクティブモーターの閾値を定義する最大刺激出力の割合を記録します。ニューロナビゲーションシステムを用いて、コイルを定義されたモーターホットスポットの上に正確に位置付けます。表面のEMG電極が第一背骨間に正しく配置されているか確認し、信号品質がノイズが最小限であることを確認しましょう。

TMSデバイスに単一パルス刺激プロトコルを読み込みます。そして、以前に記録した安静運動閾値を入力します。さあ、刺激プロトコルを実行し始めてください。

その後、TMSデバイスに断続的なシータバースト刺激プロトコルを読み込みます。以前に記録された能動運動閾値を入力し、間欠的シータバースト刺激プロトコルを開始します。断続的なシータバースト刺激プロトコルが終了した直後、ストップウォッチを起動して刺激後の間隔を監視します。

皮質興奮性調節プロトコル終了直後の時刻0で、安静運動閾値の120%を用いて単一パルス刺激プロトコルを再適用します。ニューロナビゲーションの精度を検証するために、ポインターをナシオンに置き、ニューロナビゲーションシステムのソフトウェアでアライメントを確認します。空間偏差が5ミリ未満であることを確認し、測定値を記録してください。

最後に、最終刺激ブロックを終えた後、盆栽スクリプトを停止し、ソフトウェア内でニューロナビゲーションセッションを最終決定します。Bonsai 取得セッションからバイナリデータファイルが生成されているか確認してください。ベースラインセッション中の断続的なシータバースト刺激後、T0、T10、T20で運動誘発電位振幅の有意な増加が観察されました。

でもT30ではありません。追跡調査では、運動誘発ポテンシャル振幅の有意な増加が再びT0、T10、T20、T30で観察されました。T0での運動誘発ポテンシャル変化の再検査信頼性は中程度から良好な一貫性を示し、クラス内相関係数は0.67でした。