TMS : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여

이 절차의 전반적인 목적은 비침습적 경두개 자기 자극을 이용하여 피질 운동 가소성을 탐구하고, 이것이 전형적 및 비전형적 신경 발달과 어떻게 연관되는지 확인하는 것입니다. 이는 먼저 대상자의 제1 등측 골간근에 대한 M1 운동 핫스팟을 찾고, 휴지기 및 활동성 운동 역치를 모두 결정함으로써 수행됩니다. 이 절차의 두 번째 단계는 기저 피질척수 흥분도를 측정하는 것입니다.

절차의 세 번째 단계는 세타 버스트 자극(theta burst stimulation)을 가하는 것입니다. 절차의 마지막 단계는 그 결과로 나타난 피질척수 흥분성을 평가하는 것입니다. 최종적으로, 기저 상태와 자극 후 흥분성 사이의 변화를 통해 신경발달장애 대상자에게서 세타 버스트 자극이 피질척수 흥분성에 미치는 영향의 차이를 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.

오늘은 세타 버스트 자극(theta burst stimulation)이라고 불리는 경두개 자기 자극술의 한 종류를 시연하겠습니다. 이 방법은 가소성 기전이 특정 발달 장애의 특징인 병리적, 신경학적 및 행동적 표현형에 어떻게 기여하는지와 같은 임상 인지 신경과학 분야의 핵심 질문들에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 프로토콜을 시작하기 전에, 프레임리스 정위기(frameless stereotype) 설정을 사용하여 피험자의 MRI 영상에 접속하십시오.

이 해부학적 모델은 특정 두개골 위치를 표시하고 매회 동일한 위치가 자극되도록 보장하는 데 사용됩니다. 세타 버스트 자극을 시작하기 전, 먼저 피험자의 일차 운동 피질 위치를 결정해야 합니다. 우선 피험자를 TMS 장비 옆의 편안한 의자에 앉힙니다. 피험자에게 TMS 금기 사항이 없는지 확인하고 프로토콜의 세부 사항을 설명하십시오.

또한, 정위 기구를 사용하여 피험자의 위치를 등록하고 TMS 설정 환경에 적응하도록 합니다. 피험자가 클릭 소음과 두드리는 느낌에 익숙해지도록 펄스를 몇 차례 방출합니다. 다음으로, 표면 전극을 배측 골간근에 부착할 수 있도록 피험자에게 오른손을 내밀게 하여 실험 준비를 합니다.

전극을 부착하기 전에, 정확한 등록을 위해 피부를 깨끗이 세척하십시오. 배측 골간근(dorsal interosseous muscle)의 위치를 찾기 어려운 경우, 피험자에게 집는 동작을 하거나 검지 손가락을 앞뒤로 움직이도록 요청하십시오. 이렇게 하면 근육을 더 쉽게 찾을 수 있습니다.

TMS로 인해 발생하는 근육 수축을 기록할 수 있도록 오른손의 제1 등쪽 골간근 위에 EMG 표면 전극을 부착하십시오. 또한, 피험자 전완의 근육이 많은 부위에 접지 전극을 배치하십시오. 모든 표면 전극이 과도한 노이즈 없이 양호한 신호를 제공하는지 기록 장비를 확인하십시오.

피험자와 기술자 모두 청력 보호를 위해 이 시점에서 귀마개를 착용해야 합니다. 이제 피험자의 좌측 운동 피질 손 영역의 위치를 결정할 준비가 되었습니다. 이 영역은 사람마다 약간씩 다르지만, 일반적으로 3.5 centimeters 정도입니다.

자극 강도를 50%로 설정하고 두정골 정점에서 외측 및 전방으로 이동합니다. 관찰하면서 코일을 조금씩 움직여 최대 MEP가 나타나는 운동 핫스팟(motor hotspot)이 발견될 때까지 해당 영역 주변의 작은 격자를 탐색하십시오. 또한 필요에 따라 자극 강도와 자극 각도를 조절하십시오.

M1이 확인되면, 정위 고정 장비가 있는 경우 이를 사용하여 해당 위치를 반드시 표시하십시오. 장비가 없다면, 독성이 없는 그리스 펜을 사용하여 피험자의 두피에 임시로 표시할 수 있습니다. 이 프로토콜의 다음 단계는 피험자의 휴지기 운동 역치를 결정하는 것입니다.

필요한 경우 시스템을 다시 50% 출력으로 조정하고, 결과적인 운동 유발 전위를 측정하면서 동일한 위치에 단일 펄스 자극을 시작합니다. 10회의 연속적인 펄스 중 정확히 5회에서 50 µV 이상의 MEP가 생성될 때까지 출력을 높이거나 낮추며 조정합니다. 이 출력 수준을 피험자의 휴지기 운동 역치로 기록합니다.

다음으로, 피험자가 유지하는 동안 약 20%의 압력으로 오른쪽 검지와 엄지를 가볍게 맞잡도록 요청합니다. 이 꼬집는 자세가 시작되면 동일한 M1 위치에 50% 강도로 단일 펄스 자극을 줍니다. 결과로 나타나는 meps를 측정하고 기록합니다.

이제 10회의 연속적인 펄스 중 정확히 5회에서 200 µV 이상의 MEP가 발생할 때까지 출력을 높이거나 낮추어 조정하십시오. 이 출력 수준이 피험자의 활성 운동 역치입니다.

마지막으로, 휴지기 운동 역치(resting motor threshold)의 120%로 운동 핫스팟(motor hotspot)을 자극하고 10회의 단일 펄스로 MEP를 측정하여 피험자의 기선 MEP(baseline MEP)를 결정합니다. 각 펄스 후, 10회씩 3개 세트의 MEP 값들을 평균 냅니다. 이제 피험자의 역치 수준이 결정되었으므로, 자극을 위한 시스템 설정을 진행할 수 있습니다.

피질 활동을 촉진하는 것으로 알려진 간헐적 TBS를 시행하기 위해, 50 Hz에서 3개의 펄스를 80% 활성 운동 역치 강도로 200ms 간격으로 전달하는 표준 세타 버스트 파라미터를 사용할 것입니다. 앞서 언급한 파라미터에 따라 2초 동안 자극 훈련을 생성한 후, 8초 동안 자극을 주지 않습니다. 이를 190초 동안 반복하여 총 600개의 펄스를 전달함으로써 피질 활동을 억제하는 것으로 알려진 연속적 세타 버스트를 시행합니다.

앞서 언급한 매개변수로 47초 동안 중단 없는 자극 열을 생성하며, 이는 총 600펄스에 해당합니다. 이후의 프로토콜은 중단 없이 완료되어야 하므로, 피험자가 편안한 상태이며 시작할 준비가 되었는지 확인하십시오. 피험자에게 움직이지 말고 이완된 상태를 유지하도록 요청하십시오.

앞서 확인한 M1 운동 핫스팟 위에 코일을 배치하고 ITBS 또는 CTBS를 시행합니다. 여기서는 CTBS를 시행합니다. 자극이 진행되는 동안 코일이 정확한 위치에 유지되도록 하십시오.

세타 버스트 자극 후, TMS의 일시적인 효과를 평가하기 위해 즉시 자극 후 운동 유발 전위를 측정하기 시작합니다. 이를 위해 다음과 같이 진행합니다.

먼저, TMS 기기를 휴지기 운동 역치의 120%로 단일 펄스를 출력하도록 설정하십시오. 이제 다시 코일을 피험자의 동일한 운동 핫스팟 위에 배치하고, 코일이 TBS 자극 시와 정확히 동일한 위치에 있는지 확인하십시오. 이전 단계에서 사용한 것과 동일한 전극 설정을 사용하여 10회의 단일 펄스로 자극하고, 그 결과로 나타나는 10회의 MEP 수준 묶음을 측정하여 기록하십시오.

이후 이러한 ME Ps의 평균을 내어 해당 시점의 결과로 기록합니다. 다음으로, 설정된 파라미터를 사용하여 TBS 이후 11개 시점(5분, 10분, 20분, 30분, 40분, 50분, 60분, 75분, 90분, 105분, 그리고 마지막으로 자극 후 120분)에서 자극을 주고, 각 시점마다 새로운 10회 펄스 배치 기록을 측정 및 수집하여 평균을 냅니다. 모든 과정이 완료되면 표면 전극을 제거하고 피험자가 귀마개를 뺀 후 일어서게 합니다.

실험에 참여해 준 대상자에게 감사의 뜻을 전하십시오. 또한, 다른 TBS 파라미터를 조사할 수 있도록 추후 TMS 세션에 다시 방문해 줄 것을 요청하십시오. TMS 세션의 결과는 사용된 TBS 패턴에 따라 달라집니다.

여기 간헐적 세타 버스트 자극 패턴을 활용했을 때의 한 그룹의 대표적인 결과가 있습니다. 여기서 보는 바와 같이, 피험자의 자연스러운 가소성 상태를 반영하여 일정 기간 MEP 수치가 증가하는 것을 확인할 수 있습니다. 마찬가지로, 연속적 세타 버스트 자극 패턴을 활용하면, 이 절차 이후 피험자의 자연스러운 가소성 상태를 반영하여 일정 기간 MEP 수치가 감소하는 것을 확인할 수 있습니다.

비정상적인 가소성이 어떻게 나타나는지, 그리고 어떻게 치료할 수 있는지와 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 행동 과제, 약물 중재 및 추가적인 자극 패러다임과 같은 다른 절차를 수행할 수 있습니다.