Method Article

Niet-invasieve modulatie en Robotic mapping van de motorische cortex in de ontwikkelende hersenen

DOI:

10.3791/59594

⸱

July 1st, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We demonstreren protocollen voor de modulatie (tDCS, HD-tDCS) en mapping (Robotic TMS) van de motorische cortex bij kinderen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het in kaart brengen van de motorische cortex met Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) heeft potentieel om motorische cortex fysiologie en plasticiteit te ondervragen, maar draagt unieke uitdagingen bij kinderen. Op dezelfde manier kan Transcraniële directe stroom stimulatie (tDCS) het motor leren bij volwassenen verbeteren, maar is pas recentelijk toegepast op kinderen. Het gebruik van tDCS en opkomende technieken zoals high-definition tDCS (HD-tDCS) vereisen speciale methodologische overwegingen in de ontwikkelende hersenen. Robotic TMS motor mapping kan unieke voordelen toekennen voor de mapping, met name in de ontwikkelende hersenen. Hier streven we naar een praktische, gestandaardiseerde aanpak voor twee geïntegreerde methoden die tegelijkertijd de motorische cortex-modulatie en motor kaarten bij kinderen kunnen onderzoeken. Eerst beschrijven we een protocol voor Robotic TMS motor mapping. Geïndividualiseerde, MRI-navigeerde 12 x 12 roosters gecentreerd op de motor cortex begeleiden een robot om single-Pulse TMS te beheren. Mean motor Evoked potentiaal (MEP) amplitudes per rasterpunt worden gebruikt om 3D-motor kaarten van individuele hand spieren te genereren met uitkomsten inclusief kaartgebied, volume en zwaartepunt. Hulpmiddelen voor het meten van de veiligheid en verdraagbaarheid van beide methoden zijn ook opgenomen. Ten tweede beschrijven we de toepassing van zowel tDCS als HD-tDCS om de motorische cortex en het motor leren te moduleren. Een experimenteel opleidings paradigma en voorbeeldresultaten worden beschreven. Deze methoden zal de toepassing van niet-invasieve hersenstimulatie bij kinderen te voorkomen.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niet-invasieve hersenstimulatie kan zowel meten als de menselijke hersenfunctie1,2moduleren. De meest voorkomende doel is de motorische cortex, deels te wijten aan een onmiddellijke en meetbare biologische output (motorische evoked potentials) maar ook de hoge prevalentie van neurologische aandoeningen resulterend in motorische systeem dysfunctie en invaliditeit. Deze grote mondiale ziektelast omvat een groot deel van de aandoeningen die kinderen zoals cerebrale parese treffen, de belangrijkste oorzaak van levenslange handicaps die ongeveer 17.000.000 personen wereldwijd beïnvloeden3. O....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle methoden beschreven in dit protocol zijn goedgekeurd door Conjoint Health Research Ethics Board, University of Calgary (REB16-2474). Het protocol wordt beschreven in Figuur 1.

1. niet-invasieve hersenstimulatie contra-indicaties

  1. Scherm alle deelnemers voor contra-indicaties voor TMS15 en tdcs1 voorafgaand aan werving.

2. Transcraniële magnetische stimulatie motor mapping

  1. Voorbereiding van MRI voor gennavigated TMS
    1. Verkrijg de structurele MRI van elke deelnemer (T1). Als een MRI onhaalbaar is, gebruik dan ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Met behulp van de hier gepresenteerde methoden, hebben we een gerandomiseerde, Sham-gecontroleerde Interventionele trial8voltooid. Rechtshandige kinderen (n = 24, leeftijden 12-18) zonder contra-indicaties voor beide soorten niet-invasieve hersenstimulatie werden gerekruteerd. Deelnemers werden specifiek uitgesloten in deze studie als op neuropsychotrope medicatie of als ze niet naïef zijn voor tDCS. Er waren geen dropouts.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

TMS is ook onderzocht in klinische pediatrische populaties, met inbegrip van perinatale beroerte22 en cerebrale parese, waar TMS motor kaarten met succes werden gemaakt bij kinderen met cerebrale parese om mechanismen van Interventionele plasticiteit te verkennen. Met behulp van een gevestigde protocol8, TMS motor kaarten werden succesvol verzameld in typisch ontwikkelende kinderen, en worden momenteel verzameld in een lopende multicenter klinische proef voor kinderen met p.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen informatie.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd gesteund door de Canadese instituten voor gezondheidsonderzoek.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1x1 SMARTscan StimulatorSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/device
4x1 HD-tDCS AdaptorSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1
Brainsight NeuronavigationRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Carbon Rubber ElectrodeSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrode
EASYpad ElectrodeSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypad
EASYstrapsSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystrap
EMG AmplifierBortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
HD1 Electrode HolderSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderStandard Base HD-Electrode Holder for High Definition tES (HD-tES)
HD-ElectrodeSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeSintered ring HD-Electrode.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelHD-GEL for High Definition tES (HD-tES)
Micro 1401 Data Acquisition SystemCambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue PegboardLafayette Instrument Company
Saline solutionBaxterhttp://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.page
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap
TMS RobotAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
TMS Stimulator and CoilMagstim Inchttps://www.magstim.com/neuromodulation/

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

Related Articles