Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-11-07T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: 学ぶ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法。ニューロナビゲーションシステムにより正確なコイル位置決めを実現し、シナプス可塑性の再現性ある測定を可能にします。

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南京医科大学第一附属病院の倫理委員会はプロトコル (番号 2023-SR-789) を承認し、プロトコルは中国臨床試験登録簿 (番号 ChiCTR2400082549) に登録されました。すべての手続きはヘルシンキ宣言に従って実施されました。書面によるインフォームドコンセントは、研究に登録する前に取得されました。
1. 同意プロセス
<ol>
	<li>評価の前に、評価の目的、主な実験手順、および研究に関連する潜在的な危険因子を説明してください。質問や懸念事項にお答えします。同意プロセスの確認とインフォームドコンセントフォームへの署名を要求します。</li>
	<li>TMS 安全基準を満たさない場合は、除外の理由となります。回答を文書化して次の質問をします。いずれかの基準に対する「はい」の回答は、除外の理由となります。 TMS と互換性のない金属製のインプラントやデバイス (ペースメーカー、人工内耳、動脈瘤クリップなど) をお持ちですか? てんかんや発作の病歴、またはてんかんの家族歴はありますか? 現在、発作を誘発する可能性のある薬を服用していますか? 研究への参加を妨げるような重度の認知障害またはコミュニケーション障害はありますか? 重度の頸椎障害(頸椎狭窄症や脊椎不安定性など)をお持ちですか? 刺激部位に直接怪我や頭蓋骨の欠損はありませんか? あなたが出産の可能性のある女性の場合:妊娠していますか、または妊娠している可能性がありますか?妊娠が疑われる場合は、血液または尿のHCG検査を行い、陽性症例を除外します。</li>
</ol>
2. ニューロナビゲーションシステムを用いた頭部モデルの作成
<ol>
	<li>プロトコル全体でニューロナビゲーションシステム(バージョン2.5.3.50294)を使用して、コイルの位置決めをガイドし、解剖学的ランドマークを登録し、コイルを校正し、RMT決定およびiTBS刺激中に一貫したコイル配置を維持します。</li>
	<li>ニューロナビゲーションシステムのセットアップ:このシステムを使用して、TMSコイルの位置と解剖学的ランドマークに対するその位置合わせに関するリアルタイムの視覚的フィードバックを取得し、対側のターゲット筋に対応する一次運動皮質(M1)の運動ホットスポットの機能的識別中に正確なターゲティングを保証します20。</li>
	<li>3次元(3D)頭部モデルの確立:ニューロナビゲーションソフトウェア内で提供される標準的な脳テンプレートを使用するか、個々の磁気共鳴画像法(MRI)スキャンから構築された3D頭部モデルを生成します。個々のMRIまたは標準テンプレートモードのいずれかを選択することで、軸面、矢状面、冠状面に解剖学的ランドマークを登録します。頭皮表面のセグメンテーションを実行して、3次元の頭部モデルを生成します。</li>
	<li>コイルキャリブレーション<ol>
		<li>ヘッドモデルの登録が完了したら、コイルキャリブレーションを実行して、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します。TMS 設定に移動し、 コイル選択&gt;工具面の校正をクリックします。反射マーカーを備えたTMSコイルを指定されたキャリブレーションブロックに置きます。ソフトウェアのガイダンスの下で、物理コイル上の基準点をキャリブレーションブロック上の対応する点に合わせます。</li>
		<li>初期校正後、システムのプロンプトに従ってコイルを校正ブロックの上に配置し、精度を確認します。[ キャリブレーション ]をクリックして、自動キャリブレーションを開始します。空間誤差が3mm未満のキャリブレーションのみを受け入れます21。それ以外の場合は、再キャリブレーションを実行します。コイルの位置、向き、および傾斜角度がTMSセッション22全体を通じて確実に追跡できることを確認します。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. モーターホットスポットの識別
<ol>
	<li>参加者のポジショニング: 頭と体の動きを最小限に抑えるために、背中と腕をサポートする快適な椅子に座ってもらいます。処置中は両手を完全にリラックスさせ、静止させてください。測定値を混乱させる可能性のある非ターゲット手の動きは避けてください。</li>
	<li>ヘッドトラッキングのセットアップ: 赤外線反射マーカーを額に取り付けると、セッション中に頭の位置をリアルタイムで追跡できます。マーカーを粘着パッチで固定し、緑色のマーカーで示されるニューロナビゲーションシステムによって認識されていることを確認します(認識されないマーカーは赤で表示されます)。</li>
	<li>ランドマーク登録: 追跡ポインターを使用して、頭皮上の 3 つの解剖学的ランドマーク (鼻、左上切痕、右上上切痕) を順番にマークします。ニューロナビゲーションシステムが、実際の頭部位置を3D頭部モデル23に空間的に登録できるようにする。</li>
	<li>頭の形状サンプリング:ポインタを使用して頭皮に約200〜300の追加ポイントを収集し、レジストレーションの精度を高めます24。ソフトウェアが、MRI画像と実際の座標系25との間の位置合わせを最適化するために、これらの点に基づいて個別化された頭部形状モデルを自動的に適合させる。</li>
	<li>EMG 記録: 記録電極を、標的の短母指外転筋 (APB) 筋の腹部と親指の指節間関節近くの参照電極の上に、約 2 cm 離して配置します26。電極インピーダンスを5kΩ未満に維持しながら、最小分解能&lt;0.2μV、周波数応答範囲1-25kHzで100kHzのサンプリングレートでMEPを記録します。続行する前に、ベースラインEMG信号が最小限のノイズ、安定した波形、および明らかなドリフトや電気的干渉がないことを確認してください27。</li>
	<li>モーターのホットスポットを特定する<ol>
		<li>シングルパルスTMS(8の字コイル、70 mm)を頂点28に対して約5 cm外側、0〜1 cm前方に投与してM1座標を決定し、ターゲット筋肉の反対側に最大MEP振幅を誘発し、モーターホットスポットの正確な位置特定を容易にします。MEP 測定を妨げる可能性のある随意的な筋肉の収縮を避けるために、手を完全にリラックスさせてください。</li>
		<li>コイルのハンドルを正中線に対して45°後方に向け、中央溝29に垂直な電磁電流を伝達します。コイルを、マークされたM1領域の周りを1cmステップで、前部、後部、内側、および外側30を含むすべての方向に、5秒間隔で体系的に動かします31。モーター ホットスポットを、緩和された APB32 で最大の MEP 振幅を生成するサイトとして定義します。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>モーターホットスポットのマーキング:機能的に定義されたモーターホットスポットが特定されたら、ニューロナビゲーションシステム内ですぐにマークします。マーキング時に、コイルとターゲットポイントの間の距離、傾斜偏差、回転偏差などの主要な空間パラメータをシステムが自動的に記録できるようにします。これらの指標を使用して、刺激手順全体を通じて正確で再現性のあるコイルの配置を確保します33.</li>
</ol>
4. RMTの決定
<ol>
	<li>表面EMGデータを使用してピークツーピーク振幅を測定し、ステップ3.5で説明したのと同じEMGセットアップとパラメーターを適用してMEPを取得します。RMT を、10 回の連続したシングルパルス TMS 試験のうち少なくとも 5 回で、ピークツーピーク振幅が 50 μV を超える MEP を誘発する最小刺激強度として定義します28。</li>
</ol>
5. LTP様可塑性の評価
<ol>
	<li>ベースライン評価: モーター ホットスポットで 5 秒間隔で 20 回連続した TMS 誘発 MEP を記録します。MEPの刺激強度を120%RMTに設定すると、約1 mVのMEPが呼び起こされます34。</li>
	<li>LTP様可塑性の誘導:TMS装置(8の字コイル、70mm)を用いて刺激を送ります。モーターホットスポットに 80% RMT の強度で iTBS を塗布して、LTP のような可塑性を誘導します。50 Hz で 3 つの刺激のバーストと 5 Hz で繰り返される iTBS プロトコルを使用します。このパルス刺激の 2 秒の列を繰り返し、その後 8 秒の休憩を合計 200 秒 (600 パルス) 繰り返します10。</li>
	<li>可塑性評価: iTBS 介入後 5 分、10 分、15 分、および 30 分で、同じ刺激強度 (120% RMT) を使用して 20 個の MEP を記録し、可塑性を評価します35。</li>
	<li>LTP様可塑性の定量化:各時点(ベースライン、iTBS後5分、10分、15分、および30分)で記録された20のMEPの平均ピークツーピーク振幅を計算して、皮質の興奮性を定量的に反映します36。刺激後の MEP 振幅は、セッションと個人全体の興奮性測定を標準化するために、ベースラインに対する正規化された比率として表されます。結果は、iTBS後の最終時点における生のMEP振幅および正規化されたMEP振幅であり、治療効果を表します37。</li>
	<li>各時点での正規化された MEP 振幅を次のように計算します。 
	<img alt="式1" src="/files/ftp_upload/69425/69425eq1.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Equation 1"> 各 iTBS 条件38 の後、大平均正規化 MEP 値 &gt;1.1 が促進、&lt; 0.9 が阻害、0.9 から 1.1 が変化しない個人を分類します。</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>70mm TMSコイル</td><td>義瑞社、武漢、中国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>筋電図表面電極</td><td>中国上海・キャセイ</td><td>CM25R</td><td></td></tr><tr><td>筋電図システム</td><td>義瑞社、武漢、中国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ニューロナビゲーションポインター</td><td>ANT Neuro、ドイツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ニューロナビゲーション反射マーカー</td><td>ANT Neuro、ドイツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ニューロナビゲーションシステム</td><td>ANT Neuro、ドイツ</td><td>Visor2、バージョン 2.5.3.50294</td><td></td></tr><tr><td>TMS刺激器</td><td>義瑞社、武漢、中国</td><td>NS5000</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Standardized Induction and Assessment of Long-term Potentiation-like Cortical Plasticity Using Transcranial Magnetic Stimulation

デモンストレーション中、ニューロナビゲーション システムを使用してモーター ホットスポット上で TMS コイルの正確な位置決めをガイドし、リアルタイムの空間フィードバックを提供し、コイルの配置のばらつきを最小限に抑えました。TMS デバイス (8 の字コイル、70 mm) は、セッション全体を通して刺激を供給しました。手順を説明するために、1 人の参加者からの代表的な結果を以下に示します。記録されたMEP振幅は、ニューロナビゲーションによって導かれるコイル配置によってもたらされる安定性を反映して、シングルパルス試験全体で安定した一貫した応答を示しました。iTBS後のMEP振幅の時間依存的な増加は、LTPのような可塑性を示しています。データは、ベースラインと刺激後の生の MEP 振幅と正規化された MEP 振幅を比較し、個々の応答を促進、阻害、または未変化として分類することによって分析できます。全体として、これらの代表的な結果は、記載されているプロトコルが正確なモーターホットスポットの位置特定、再現性のある刺激、および刺激誘発性LTP様可塑性変化の定量的評価を可能にすることを示しています。
<p class="jove_conte...

In recent years, transcranial magnetic stimulation (TMS) has emerged as a non-invasive, low-cost, and effective technique for assessing synaptic changes ...

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