Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex(등외측 전전두엽 피질의 경두개 자기 자극 및 뇌파 조영술의 결합)

여기에 제시된 프로토콜은 피질내 흥분성 테스트-재테스트 설계 패러다임을 활용하는 TMS-EEG 연구를 위한 것입니다. 이 프로토콜의 목적은 주요 우울증과 같은 신경 정신 질환 치료에서 치료 개입과 관련된 신경 생리학적 기능을 평가하기 위한 신뢰할 수 있고 재현 가능한 피질 흥분성 측정을 생성하는 것입니다.

이 방법은 치료적 개입에 대한 반응의 예측 변수 역할을 할 수 있는 신경생리학적 신호를 결정함으로써 신경학, 임상 신경생리학 및 정신의학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 적절하게 수행되면 이 기술은 이러한 치료 개입으로 인한 대뇌피질 흥분성의 변화를 신뢰할 수 있고 재현 가능하게 모니터링할 수 있습니다. 이 절차를 시연하는 것은 우리 실험실의 연구 분석가인 Stacey Shim이 맡을 것입니다.

먼저 참가자의 머리에 잘 맞는 모자를 선택하십시오. Cz 전극을 nasian과 inian을 연결하는 선 사이의 중간 지점에 배치합니다. 모든 전극이 두피에 단단히 닿고 기능이 있는지 확인하십시오.

다음으로, 주사기의 뭉툭한 끝을 조정하고 전기 전도성 젤로 채웁니다. 전극 구멍 안에 팁을 넣은 다음 피부에 약간의 페이스트가 묻을 때까지 플런저를 가볍게 누릅니다. 그런 다음 뭉툭한 끝으로 두피를 문지르고 다리가 생기지 않도록 페이스트가 위로 쏟아지지 않도록 합니다.

먼저 접지 및 기준 전극을 준비합니다. 모든 전극에 대해 임피던스가 5킬로옴 미만인지 확인하십시오. 전극 준비는 기록된 뇌 신호의 품질을 결정하고 연구에 중요한 잡음과 뇌 신호를 모두 제거할 수 있는 신호 처리 방법의 필요성을 최소화합니다.

이제 배꼽-힘줄 몽타주를 위해 오른쪽 외전근 pollicis brevis muscle 또는 APB 위에 직경 약 30mm의 일회용 EMG 디스크 전극 두 개를 놓습니다. 또한 제조업체의 지침에 따라 접지 전극을 배치하십시오. 전극을 EMG 증폭기에 연결합니다.

먼저 T1 가중치 MRI를 내비게이션 시스템에 로드하고 등록을 위한 기본 포인트를 선택합니다. 배외측 전전두엽 피질의 MNI 또는 Talairach 좌표를 사용합니다. 그런 다음 자극 세션 중에 움직이지 않도록 헤드 트래커를 배치하고 TMS 코일이 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.

다음으로 참가자에게 귀마개를 삽입한 다음 참가자의 머리를 3D MRI 모델에 정렬하도록 합니다. 이렇게 하려면 MRI에서 선택한 기본 지점에서 디지타이징 펜으로 참가자의 머리를 터치합니다. 이제 참가자의 머리에 디지타이징 펜을 놓고 컴퓨터에서 표현을 확인하여 등록을 확인합니다.

필요한 경우 트래커를 코일에 연결하여 TMS 코일을 보정합니다. 그런 다음 코일 아래에 폴리우레탄 스폰지를 놓아 TMS 펄스 동안 전극 위의 코일 진동을 최소화합니다. 모든 트래커가 카메라에서 보이도록 보정 블록에 코일을 놓습니다.

그런 다음 컴퓨터 화면의 보정 버튼을 누르고 코일을 5초 동안 보정 위치에 유지합니다. 이 시점에서 참가자에게 휴식을 취하고 편안한 등, 손, 다리로 편안함을 유지하도록 지시합니다. 그런 다음 핫스팟을 찾으려면 APB와 1차 운동 피질의 피질 표현의 초기 랜드마크로 모터 손잡이를 목표로 삼고 해당 근육 움직임이 있을 때까지 코일을 움직입니다.

APB에서 약 500마이크로볼트의 모터 유발 임계값 또는 MEP를 유발하는 TMS 강도를 사용합니다. 코일의 각도와 기울기를 변경하여 코일 방향을 최적화하여 핫스폿에서 가장 큰 응답을 불러일으킵니다. 이 코일 포지셔닝을 neuronavigator 소프트웨어에 저장하고 2-3% 단계로 출력 강도를 줄인 다음 10개의 펄스를 제공하고 50마이크로볼트 이상의 MEP 응답 10개 중 5개 이상이 얻어지면 강도를 계속 줄입니다.

10 개의 응답 중 5 개 미만이 유발되면 1-2 %의 단계로 강도를 증가시키기 시작합니다.모터 임계 값은 10 번 중 50 회 중 50 마이크로 볼트보다 큰 MEP를 생성하는 강도로 표시됩니다. 모터 임계값에 대한 자극 간격 ISI는 1초보다 길어야 하며 일반적으로 3-5초입니다. 다음으로, 모터 임계값의 120%에서 시작하여 강도를 조정하여 1차 모터 피질에 대한 MEP를 500에서 1500마이크로볼트로 생성합니다.

이 출력으로 10개의 펄스를 기록하고 평균 1마이크로볼트에 도달할 때까지 1-2% 단위로 강도를 높이거나 낮춥니다. 코일 강도의 조정은 조사 중인 뉴런 집단을 표적으로 삼는 데 중요하지만 신호의 품질에도 중요합니다. 이 시점에서 코일을 배외측 전전두엽 피질 위에 놓고 몇 번 자극합니다.

중요한 아티팩트가 생성되면 이 위치에서 약간 멀리 이동하여 코일 배치를 미세 조정합니다. 이제 EEG 전극을 디지털화하여 그 위치가 뇌 해부학에 등록되도록 합니다. 그런 다음 원하는 경우 귀마개를 공압식 오디오 이어버드로 교체하여 백색 잡음 오디오 마스킹을 재생합니다.

그리고 청력 보호를 위해 그 위에 헤드폰을 추가하십시오. 이때 코일 홀더에 코일을 장착하고 코일이 움직이거나 그 아래의 전극을 누르지 않는지 확인하십시오. 마지막으로, 짧은 피질내 억제, 피질내 촉진 및 긴 피질내 억제에 대한 단일 펄스 TMS와 쌍펄스 TMS를 포함하는 실험을 각 참가자에 대해 무작위 순서로 실행합니다.

이 그림은 자극 후 관심 전극의 배외측 전전두엽 피질 영역(dorsolateral prefrontal cortex region of interest electrodes)에서 TMS가 유발하는 EEG 반응의 총 평균을 보여줍니다. 여기에는 단일 펄스 TMS, 짧은 피질내 억제, 피질내 촉진 및 긴 피질내 억제가 포함됩니다. 여기서 우리는 각 자극 조건에 대한 모든 전극에 걸쳐 지형적으로 표시된 N100 유발 전위 값을 볼 수 있습니다.

이 절차를 시도하는 동안 전극을 정확하게 준비하고, 올바른 자극 대상을 선택하고, 자극 강도와 코일 방향을 적절하게 조정하는 것이 중요합니다. 개발 후 이 기술은 신경과학, 신경학, 임상 신경생리학 및 정신의학 분야의 연구자들이 건강한 지원자와 환자 모두를 위해 다양한 뇌 상태의 피질 피질 흥분성과 연결성을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.