経頭蓋磁気刺激を用いた長期増強様皮質可塑性の標準化された誘導と評価

私たちは皮質可塑性を研究し、健康および神経疾患におけるシナプスの変化を理解し測定します。刺激、コイルの位置、測定タイミングの変動により、再現可能なiTBS可塑性研究は困難です。まず、評価の目的、主要な実験手順、そして研究に関連する潜在的なリスク要因を説明してください。

同意プロセスの確認を請求し、インフォームドコンセントフォームに署名を得てください。ニューロナビゲーションシステムを用いて、一次運動野の機能的運動ホットスポット、すなわち対側の標的筋肉に対応します。次に、三次元の頭部モデルを生成します。

個々のMRIスキャンを用いて、軸面、矢状面、冠状面の解剖学的ランドマークを選択・登録します。頭皮表面のセグメンテーションを行い、三次元頭部モデルの生成を完了します。頭部モデルの登録完了後、ニューロナビゲーションシステム内で正確なリアルタイム追跡を確保するためにコイルキャリブレーションを行います。

ソフトウェア内で設定に移動し、TMSコイルをクリックして「ツール面のキャリブレート」を選択してください。コイル面のフィデューシャルポイントとコイルの制御ポイントマーカーを校正します。TMSコイルを反射マーカー付きの指定キャリブレーションブロックに配置します。

初期校正後、システムの指示に従ってコイルを校正ブロックの上に置き、その位置を確認して精度を確保します。次に、Neuronavigationをクリックしてシングルコイルを検証します。空間誤差が3ミリ未満のキャリブレーションのみを受け入れてください。

それ以外の場合は、キャリブレーションプロセスを繰り返してください。参加者には、頭と体の動きを最小限に抑えるために、背もたれと腕の両方を支える快適な椅子に座ってもらいます。施術中は両手を完全にリラックスし、静止させておくよう指導してください。

赤外線反射マーカーを額に取り付けて、セッション中にリアルタイムで頭部を追跡できるようにし、接着パッチでマーカーを固定します。トラクトポインターを使って、参加者の頭皮に3つの解剖学的ランドマークをマークします:鼻、左の上外傷切り、右の上外傷切り跡です。マーカーがニューロナビゲーションシステムで認識されているか確認し、画面上の緑色の表示で示されます。

同じポインターを使って、頭皮に約200〜300ポイント追加で集めて登録精度を高めます。これらのポイントからニューロナビゲーションソフトウェアが個別化された頭部形状モデルを自動的に生成し、MRIスキャンと実際の座標系との整合性を最適化できるようにします。次に、短母外転筋に表面電極を2センチ離して腹部腱のモンタージュ状に置きます。

参照電極は親指の指間関節の近くの遠位に位置します。次に、目標筋肉の反対側、頂点の前方約5センチメートル、0〜1センチメートル前方に単一パルスTMSを投与します。これを用いて、運動ホットスポットの位置特定における最大運動誘発ポテンシャル振幅を引き出す一次運動野の座標を決定します。

参加者には、測定に影響を与える可能性のある随意的な筋肉収縮を防ぐため、手を完全にリラックスさせておくよう指示します。コイルのハンドルを中央溝に対して45度後方に向け、電磁電流を中央溝に垂直に導きます。コイルを運動野領域の周囲を、前後、内側、外側の各方向に1センチメートルずつ、5秒ごとに体系的に動かします。

運動ホットスポットを、弛緩した短外転筋において最大の運動誘発ポテンシャル振幅と最も短い眠気を生み出す部位と特定します。コイルとターゲット点の距離、傾き偏差、回転偏差などの重要な空間パラメータを自動的に記録できるようにします。これらの値を用いて刺激時のコイル配置が正確かつ再現可能であることを保証します。

同じ表面筋電図装置とパラメータを用いて、運動誘発電位のピーク・ツー・ピーク振幅を測定します。安静運動閾値(RMT)を、10回中少なくとも5回の単一パルス試験で50マイクロボルトを超える運動誘発電位を生み出すTMS刺激強度の最小値と定義します。モーターホットスポットから5秒間隔で連続して20回の運動誘発電位を基準値として記録します。

刺激強度をRMTの120%に設定し、約1ミリボルトのモーター誘発電位を誘発します。TMSデバイスを使って刺激を与えます。刺激強度をRMTの80%に設定します。

50ヘルツで3回のパルスを連続して照射し、5ヘルツで繰り返します。iTBSの5分、10分、15分、30分後に、同じ刺激強度で20回の運動誘発電位を記録し、可塑性を評価します。基線および各刺激後時刻点で記録された20の運動誘発電位の平均ピーク・トゥ・ピーク振幅を計算し、皮質興奮性を定量化します。

刺激後の振幅を、セッションや個人をまたいで標準化された測定値に対して基準値と比較して正規化された比率として表現します。iTBS刺激後、運動誘発ポテンシャル振幅を複数の時点で記録し、皮質の興奮性を時間経過で評価しました。刺激後、平均生の運動誘発電位振幅は増加し、15分でピークを迎え、30分ずつ減少しました。

正規化された運動誘発電位振幅も同様の傾向を示し、基準線を上回ると30分ずつ徐々に減少しました。すべての刺激後時刻における平均正規化運動誘発電位振幅は1.1を超え、参加者は促進型と分類されました。信頼性が高く再現性の高い可塑性評価のために、標準化されたニューロナビゲーションガイド付きiTBSプロトコルを提供しています。

当プロトコルはニューロナビゲーションを用い、正確で信頼性の高いiTBSの供給と堅牢なLTP様可塑性をより一貫性のあるものにします。これらはシナプス可塑性の再現性研究を可能にし、治療開発と神経リハビリテーション戦略を支援します。