인간의 근육 반응 조절을 위한 경두개 자기 자극

초록

출처: Kuhn, Y. et al. 일차 운동 피질 내의 피질내 억제는 주의의 초점을 변경하여 조절할 수 있습니다. J. Vis. 경험. (2017년)

이 비디오는 경두개 자기 자극(TMS)을 사용하여 운동 뉴런 활동을 조절하고 근전도 검사(EMG)를 통해 근육 반응을 측정하는 방법을 보여줍니다. 운동 핫스팟을 찾고, 자극 역치를 결정하고, 피질 억제에 대한 역치 이하 TMS(subTMS)의 효과를 평가하는 단계를 간략하게 설명합니다.

프로토콜

인간 참가자가 참여하는 모든 절차는 인간 복지에 대한 기관, 국가 및 국제 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회의 검토를 받았습니다.

1. 경두개 자기 자극(TMS)
   1. 양면 접착 테이프로 참가자의 이마에 반사 마커를 고정합니다.
      참고: 반사 마커를 사용하면 신경 항법 시스템을 사용하여 M1을 통해 TMS를 대상 영역에 지속적으로 전달할 수 있습니다(그림 1 참조). 신경 항법 시스템의 장점은 코일 위치를 공간에서 두개골 위치에 기준으로 기록할 수 있고 전체 실험 동안 언제든지 확인할 수 있다는 것입니다.
   2. TMS 자극기에 부착된 95mm 초점 8자 코일을 사용하여 반대쪽 운동 피질 손 부위에 자극을 전달합니다.
      참고: 유도 전류는 후방에서 전방으로 향해야 하며 역방향 모드로 전달되어야 합니다. 파형은 단상이어야 합니다.
   3. 고전적인 매핑 절차를 수행하여 첫 번째 등쪽 골간(FDI) 근육에서 운동 유발 전위(MEP)를 유도하기 위해 두개골에 대한 코일의 최적 위치(핫스팟)를 찾습니다.
      코
      1. 일 핸들이 반대쪽 이마를 향해 45°를 향하도록 코일을 꼭짓점에서 약 0.5cm 앞쪽과 정중선 위에 놓는 것부터 시작합니다.
         참고: 이렇게 하면 유도된 전류 흐름이 중앙 고랑에 거의 수직
      이 됩니다.
      2. 참가자가 TMS 자극에 익숙해지도록 하려면 최대 자극기 출력(MSO)의 25% 미만의 강도에서 시작하십시오. 그런 다음 자극 강도를 높이기 시작하고 코일을 중외측 및 주측 전면 방향으로 움직여 핫스팟을 발견합니다.
   4. 핫스팟이 발견되면 신경 내비게이션 시스템으로 최적의 위치를 기록합니다. 자극기 출력의 강도를 조정하여 능동 운동 역치(aMT)를 결정합니다. aMT를 5번의 연속 시험 중 3번에서 0.1mV보다 큰 FDI의 근전도(EMG)에서 MEP 피크 투 피크 진폭을 유발하는 데 필요한 최소 강도로 정의합니다.
2. SubTMS 유도 EMG 억제(그림 2B 참조).
   1. 물 한 병을 채워 최대 힘(Fmax)의 10%를 나타내는 무게를 준비합니다.
      참고: Fmax의 10%는 수행된 Fmax(3가지 시도 중 최고)를 기반으로 선택됩니다. 역치 이하 TMS 프로토콜에서는 피로가 subTMS 유도 EMG 억제에 영향을 미치는 것으로 이전에 밝혀졌기 때문에 Fmax의 10%만 선택해야 합니다. 같은 이유로 subTMS 세션은 별도의 세션에서 수행해야 합니다. 여기서 사용되는 물의 양은 0.3L(Fmax의 가장 작은 30%)에서 1.2L(Fmax의 가장 큰 30%) 사이입니다.
   2. 참가자에게 작업에 대해 지시합니다. 운동 작업은 10%의 가벼운 무게를 상쇄하여 검지를 목표 위치에 유지하는 것으로 구성됩니다.
   3. 참가자들이 편안한 자세로 긴장을 풀면서 주의 초점에 대한 지시를 내리지 않고 subTMS-EMG 억제를 유도하기 위한 최적의 강도를 찾습니다. 이를 위해 이전에 결정한 aMT에서 2% MSO의 단계를 따라 연속적으로 감소시킵니다.
   여전히
   4. 편안하고 편안한 자세로 앉아 있는 동안 참가자에게 Fmax의 10%에서 두 개의 개별 등척성 검지 외전을 수행하고 FDI의 EMG 신호를 기록하도록 합니다. 이 등척성 검지 외전 동안 100ms 시간 창에서 0.8초에서 1.1초 범위의 무작위 자극 간 간격(ISI)으로 TMS가 있는 20회 시도와 없는 20회 시도를 기록합니다.
      참고: 이 간격은 참가자가 너무 오랫동안 운동 작업을 수행할 필요가 없도록 하여 피로 효과를 최소화합니다. 각 시리즈가 끝나면 subTMS 유도 EMG 억제를 확인하십시오.
      1. EMG 신호에서 모든 음의 진폭을 양의 진폭으로 변환하여 전파 정류를 적용합니다. 시간 정규화 평균을 사용하여 EMG 신호를 평균화합니다.
         참고: subTMS-EMG 억제의 시작은 TMS 후 20ms에서 50ms까지의 시간 창에서 최소 4ms 동안 TMS가 있는 시도와 없는 시도 간의 차이가 음수인 순간으로 정의됩니다.
   5. 가장 큰 EMG 억제로 표시되는 최적의 자극 강도가 발견될 때까지 2.3단계를 반복합니다.
      참고: 최적의 강도는 aMT의 약 80%에서 발견됩니다.
   편
   6. 안하고 편안한 자세로 앉아 있는 동안 참가자에게 두 개의 별도 등척성 검지 외전을 수행하도록 합니다.
      1. 이 등척성 검지 외전 동안 무작위 ISI를 사용하여 TMS가 있는 40번의 시도와 TMS가 없는 40번의 시도를 기록합니다(기록 소프트웨어의 "기록" 버튼을 눌러서).
   7. 각 시리즈 사이에 피로로 인해 유발될 수 있는 편향을 최소화하기 위해 최소 5분의 휴식 시간을 허용하십시오.

결과

그림 1. 실험 설정. 답 1. TMS 코일은 손 표현 위의 반대쪽 M1 위에 배치됩니다. 2. 참가자의 이마와 TMS 코일에는 두개골을 기준으로 TMS 코일의 위치를 제어하기 위해 반사 마커가 장착되어 있습니다. 3. 정형외과용 부목은 손목의 움직임을 제한하고 검지의 움직임만 허용합니다. 4. EMG 전극은 FDI 위에 힘줄 배 몽타주에 배치됩니다. 5. 각도계는 검지의 중수지절 관절의 각도를 계산합니다. 6. Fmax의 30%(...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
BlueSensor P	Ambu A/S, Bellerup, Denmark-Ag		/AgCl 표면 전극 EMG
Polaris Spectra	Northern Digital, Waterloo, ON,	Canada-neuronavigation	system, 능동 또는 수동 마커 추적
Localite TMS Navigator 버전 2.0.5	LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany	-	경두개 자기 자극(TMS)용 내비게이션 시스템MagVenture
MagPro X100	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0711	경두개 자기 자극기
MagVenture D-B80	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0431	TMS 코일(8자 모양)
고니오미터	N/A	-	맞춤형 고니오미터
Othopedic 부목	N/A	-	맞춤형 부목
기록 소프트웨어	LabView 기반	-	맞춤형 스크립트

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