Dit protocol introduceert een op hoofdhuidacupunctuur gebaseerde methode om de primaire motorische cortex (M1) hotspot voor de flexor digitorum superficialis (FDS) spier te lokaliseren en valideert de effectiviteit ervan tegen de conventionele C3-site.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een nieuwe op hoofdhuidacupunctuur gebaseerde methode om de handmotorische hotspot te targeten voor niet-invasieve hersenstimulatie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De precieze lokalisatie van de primaire motorische cortex (M1) die overeenkomt met specifieke spieren is cruciaal om de effectiviteit van neuromodulatie te vergroten. Wanneer genavigeerde transcraniële magnetische stimulatie (nTMS) of andere kaarthulpmiddelen niet beschikbaar zijn, wordt stimulatie doorgaans toegepast op de C3-locatie van het standaard 10-20 EEG-systeem. Er blijkt echter dat C3 mogelijk niet de optimale plek is om handspieren te targeten. Daarom is het doel van deze studie om een innovatieve, op neuroanatomie gebaseerde lokalisatiemethode voor te stellen om de M1-hotspot voor de handspier te identificeren en de effectiviteit ervan te valideren ten opzichte van de C3-locatie. Er werd een stapsgewijs protocol ontwikkeld om de M1-hotspot voor de flexor digitorum superficialis (FDS) spier te identificeren met behulp van een acupunctuurgebaseerde aanpak. De geïdentificeerde hotspot werd vervolgens vergeleken met de conventionele C3-locatie door baseline- en post-neuromodulatie motorische geëvokeerde potentialen (MEP's) te evalueren. Representatieve gegevens toonden aan dat de voorgestelde M1-hotspot significant hogere MEP-amplitudes opleverde dan de C3-site, zowel bij de basislijn als na neuromodulatie. De voorgestelde aanpak biedt een gevalideerde en praktische methode om de M1-hotspot voor de FDS te lokaliseren. Deze techniek heeft het potentieel om de effectiviteit van neuromodulatie in de klinische praktijk te verbeteren wanneer geavanceerde neuroimaging-instrumenten niet beschikbaar zijn.
Inleiding
Het nauwkeurig lokaliseren van de corticale hotspot in de primaire motorische cortex (M1) voor neuromodulatie gericht op specifieke spieren is cruciaal voor het optimaliseren van motorische revalidatieresultaten1. Genavigeerde transcraniële magnetische stimulatie (nTMS) is aangenomen als een niet-invasieve betrouwbare methodologie voor motorische mapping in vergelijking met directe corticale stimulatie2. Echter, bij afwezigheid van dergelijke instrumenten worden C3 (linkerhersenhelft) en C4 (rechterhersenhelft), gedefinieerd door het standaard 10-20 EEG-systeem, vaak gebruikt als M1-doelwit voor het leveren van neuromodulatie3. Studies hebben echter aangetoond dat C3 mogelijk niet de daadwerkelijke M1-hotspot 4,5 vertegenwoordigt, en mogelijk niet de optimale plek is voor neuromodulatie, omdat het lagere motorisch geëvokeerde potentiaal (MEP) amplitudes oplevert vergeleken met alternatieve locaties in de omliggende regio6. Daarnaast heeft high-definition transcraniële elektrische stimulatie (HD-tES) het potentieel om de modulerende effecten te versterken 7,8,9,10; het vereist echter een nauwkeurigere lokalisatie van het beoogde stimulatiegebied dan conventionele montages11,12. Daarom is er behoefte aan een methode om de M1-hotspot nauwkeurig te identificeren wanneer geavanceerde neuroimaging-tools niet beschikbaar zijn.
Chinese hoofdhuidacupunctuur is een hedendaagse acupunctuurtechniek die traditionele Chinese naaldmethoden integreert met de moderne neuroanatomie van representatieve gebieden van de hersenschors13. In tegenstelling tot traditionele acupunctuur houdt hoofdhuidacupunctuur subcutane naaldinvoeging in over gedefinieerde zones die uitgelijnd zijn met corticale gebieden die verantwoordelijk zijn voor de functies van het centrale zenuwstelsel13. Verschillende hoofdhuidacupunctuursystemen zijn ontwikkeld en gebruikt voor de behandeling van motorische beperkingen, waaronder die ontwikkeld door Jiao, Lin, Jin en Tang, evenals het internationaal gestandaardiseerde China scalppointprotocol14. Onder deze benaderingen integreert Jiao's hoofdhuidacupunctuur moderne neuroanatomie en neurofysiologische principes met traditionele Chinese acupunctuurtechnieken, waardoor een innovatieve methode ontstaat voor het modulerenvan de centrale zenuwstelselfunctie. Of de concepten ervan kunnen worden toegepast en gevalideerd in neuromodulatiestudies in de bovenste ledematen is echter onbekend.
Dit protocol is daarom bedoeld om een nieuwe benadering te verkennen voor het lokaliseren van de M1-hotspot van de flexor digitorum superficialis (FDS)-spier met behulp van hoofdhuidacupunctuurherkenningspunten (AC) en deze aanpak te valideren door corticospinale excitabiliteit te vergelijken met die van de conventionele C3-site vóór en na HD-tES-interventie. De huidige aanpak is echter alleen gevalideerd bij gezonde deelnemers met duidelijk identificeerbare anatomische herkenningspunten op de hoofdhuid en specifiek voor de FDS-spier. Of deze methode kan worden gegeneraliseerd op andere bovenste ledematen of toegepast kan worden op personen met neurologische beperkingen, blijft onzeker.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
De deelnemers waren rechtshandige, gezonde volwassenen zonder voorgeschiedenis van neurologische of musculoskeletale aandoeningen die de bovenste ledematen aantastten. Het onderzoeksprotocol werd beoordeeld en goedgekeurd door het Committee for the Protection of Human Subjects (CPHS) van het University of Texas Health Science Center in Houston. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd van alle deelnemers verkregen voorafgaand aan de deelname.
1. Voorbereiding
- Zorg ervoor dat de deelnemers rechtop zitten in een comfortabele houding met de armen die natuurlijk rusten. Het M1 FDS-hotspotlokalisatieprotocol vereist een meetlint en een marker. Het proces om de hotspot voor FDS te lokaliseren moet de hedendaagse scalp acupunctuurstrategie volgen.
2. Lokaliseer het bovenste motorpunt (UMP)
OPMERKING: Het Bovenste Motorpunt (UMP) wordt gedefinieerd als het punt dat zich 0,5 cm achter het midden van de voor-achterste lijn bevindt, dat zich uitstrekt van de glabella (het midden tussen de wenkbrauwen) tot aan de inion.
- Lijn het "0"-teken van het meetlint uit met de glabella (Figuur 1A) en zorg dat het lint recht en waterpas over de hoofdhuid wordt gehouden.
- Span de tape uit tot aan de inion, die de punt is van de externe occipitale uitsteeksel (Figuur 1B).
- Identificeer het middenpunt tussen de glabella en de inion langs de longitudinale lijn. Vanaf dit punt meet je 0,5 cm achteraan en markeer je de locatie met een zichtbaar stipje.
- Lijn de tape uit tussen de linker- en rechter preauriculaire punten (of de top van de oren) (Figuur 1C), zodat de tape waterpas is. Markeer het midden van deze dwarslijn met een zichtbaar stipje.
- Met het middenpunt dat in stap 2.4 is aangegeven als referentie, pas het in stap 2.3 geïdentificeerde punt indien nodig lateraal aan om ervoor te zorgen dat de uiteindelijke UMP gecentreerd is op het transversale middenpunt (Figuur 1D).
Figuur 1: Het lokaliseren van het bovenste motorpunt. (A) Het middenpunt tussen de wenkbrauwen (Glabella). (B) De externe occipitale uitstulping gelegen op de middenlijn van het occipitale been (Inion). (C) Het linker preauriculaire punt, gelegen vóór de tragus van het oor. (D) Gelegen 0,5 cm achter het snedpunt van de midden-sagittale lijn en de transversale lijn die de linker- en rechter preauriculaire punten verbindt; dit punt wordt gedefinieerd als het Upper Motor Point (UMP). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
3. Lokaliseer het onderste motorpunt (LMP)
OPMERKING: Lower Motor Point (LMP) wordt gedefinieerd als de kruising van de lijn die loopt van het laterale uiteinde van de wenkbrauw tot het inion met de voorste haarlijn.
- Lijn het "0"-teken van het meetlint uit op het zijuiteinde van de wenkbrauw aan de linkerkant van het gezicht (Figuur 2A).
- Rek het meetlint van dit punt tot het inion, langs een rechte diagonale weg over de hoofdhuid (Figuur 2A).
- Identificeer en markeer met een zichtbaar stip het punt waar deze diagonale lijn de voorste haarlijn snijdt. Dit punt wordt gedefinieerd als de LMP (Figuur 2B).
4. Lokaliseer de M1 FDS-hotspot (AC)
OPMERKING: De M1 FDS-hotspot wordt gedefinieerd als het punt dat zich op twee vijfde van de afstand bevindt van het Bovenste Punt (Boven) tot het Onderste Motorpunt (LMP) langs de motorgebiedlijn (Figuur 2C).
- Lijn het "0"-teken van het meetlint uit met het Upper Motor Point (UMP) en verleng het meetlint naar het Lower Motor Point (LMP).
- Noteer de totale afstand tussen de UMP en de LMP.
- Meet en markeer met een zichtbare stip het punt dat zich op 2/5 van deze afstand van de UMP bevindt. Dit punt wordt gedefinieerd als de AC-hotspot.
Figuur 2: Lokaliseren van het onderste motorpunt en de FDS-hotspot. (A) De kruising van de lijn die loopt van het laterale uiteinde van de wenkbrauw tot aan de inion met de voorste haarlijn. (b) Het onderste motorpunt (LMP). (C) Het Upper Motor Point (UMP), de FDS-hotspot (AC) en de LMP. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
5. M1 FDS Hotspot (AC) validatie
OPMERKING: Geef de deelnemers de instructie om in een stoel te zitten die op een comfortabele hoogte is verplaatst, hun rechterhanden op een zacht kussen te leggen en hen te laten ontspannen tijdens de stimulatiesessie.
- Plaats bipolaire oppervlakte-elektromyografie (EMG) over de buik van de rechter flexor digitorum superficialis (FDS) spier en stel de bemonsteringsfrequentie in op 2 kHz (Figuur 3A).
- Markeer de C3-locatie op basis van het International 10-20 EEG-systeem17.
- Markeer de FDS-hotspot (AC) met de voorgestelde methode.
- Plaats de TMS-spoel tangentieel over de hoofdhuid bij de AC-locatie, met het handvat naar achteren gericht onder een hoek van 45° (Figuur 3B).
- Begin bij 30% van de maximale TMS-output en geef een enkele puls stimulatie.
- Verhoog geleidelijk de intensiteit om de rustmotorische drempel (RMT) te bepalen.
- Stel de stimulatieintensiteit in op 120% van de RMT en registreer minstens 20 opeenvolgende MEP's op zowel de AC- als C3-locaties.
Figuur 3: Plaatsing van de EMG-elektrode en TMS-spoel. (A) De plaatsing van bipolaire EMG-elektroden bij FDS en (B) de plaatsing van enkelpuls TMS bij M1 FDS-hotspot. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
6. HD-tES-interventie
- Geef de deelnemers instructies om comfortabel in een stoel te zitten met hun handen rustend op een tafel of armleuning.
- Pas de EEG-kap aan volgens standaardprotocol17, zodat de juiste uitlijning met de hoofdhuidherkenningspunten (nasion en inion) wordt gegarandeerd.
- Plaats één elektrode boven de doellocatie (AC of C3) en plaats vier referentie-elektroden gelijkmatig rond het doelgebied om een stabiele stroomverdeling te garanderen (Figuur 4). Breng geleidende gel aan op alle elektrodeplaatsen om de impedantie te verminderen.
- Controleer de elektrodeimpedantie met de ingebouwde impedantiemeter van de stimulator en zorg ervoor dat de waarden onder de 2 kΩ liggen.
- Stel de stimulatieparameters in op 2 mA intensiteit en 21 Hz frequentie voor een duur van 20 minuten.
- Zet de HD-tES aan en verhoog de intensiteit geleidelijk tot 2 mA over 30 seconden.
- Houd de reacties van de deelnemer tijdens de stimulatie in de gaten en let op tekenen van ongemak, huidirritatie of ongewone sensaties.
- Na 20 minuten zet je het apparaat uit, verwijder je voorzichtig de elektroden en maak je de hoofdhuid schoon.
Figuur 4: De opstelling van HD-tES. De centrale elektrode richt zich op C3 of AC met 4 referentie-elektroden die zich bij de omliggende kanalen bevinden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De resultaten onthulden drie belangrijke bevindingen: i) De voorgestelde methode (AC), gebaseerd op neuroanatomie-geleide hoofdhuidacupunctuur, identificeerde met succes de M1-hotspot voor de FDS-spier, aangezien deze overlapte met de TMS-geleide hotspot. ii) De geïdentificeerde M1 FDS-hotspot overlapte niet met de conventioneel gerichte C3-locatie; bovendien vertoonde de AC-locatie hogere basisamplitudes van MEP vergeleken met C3. iii) HD-tACS-interventie op de AC-locatie verhoogde de M...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
In deze studie werd een innovatieve aanpak ontwikkeld om de M1-hotspot voor de FDS-spier te lokaliseren op basis van acupunctuurherkenningspunten op de hoofdhuid. De voorgestelde AC-locatie toonde een sterk potentieel als M1-hotspot voor de FDS-spier, met hogere basis- en postmodulatie-MEP-amplitudes vergeleken met de conventioneel gebruikte C3-site.
Het corticospinale traject is een van de meest kritieke dalende banen die afkomstig zijn van de motorische cort...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs geven aan dat zij geen bekende concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties hebben die het werk in dit artikel zouden kunnen beïnvloeden.
Dankbetuigingen
De auteurs zijn dankbaar voor Dr. Yingchun Zhang, hoogleraar aan de afdeling Biomedische Technologie van de University of Miami, voor haar waardevolle begeleiding en expertise bij het uitvoeren van de EMG-analyse.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Electrode Gel | Soterix Medical Inc., New York, USA | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gel | |
| EMG | TMSi, Oldenzaal, Nederland | https://www.tmsi.artinis.com/product-overview | |
| High-definition transcranial elektrische stimulatie (HD-tES) | Soterix Medical Inc., New York, USA | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1 | |
| TMS (Magstim Bistim² 200) | Magstim Company Ltd., Whitland, Wales, UK | 3231-00 |
Referenties
- Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an IFCN committee. Clin Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
- Jeltema, H. R., et al. Comparing navigated transcranial magnetic stimulation mapping and "gold standard" direct cortical stimulation mapping in neurosurgery: a systematic review. Neurosurg Rev. 44 (4), 1903-1920 (2021).
- Tang, X., et al. Transcranial direct current stimulation for upper extremity motor dysfunction in poststroke patients: a systematic review and meta-analysis. Clin Rehabil. 38 (6), 749-769 (2024).
- Silva, L. M., Silva, K. M. S., Lira-Bandeira, W. G., Costa-Ribeiro, A. C., Araujo-Neto, S. A. Localizing the primary motor cortex of the hand by the 10-5 and 10-20 systems for neurostimulation: an MRI study. Clin EEG Neurosci. 52 (6), 427-435 (2021).
- Sparing, R., Buelte, D., Meister, I. G., Paus, T., Fink, G. R. Transcranial magnetic stimulation and the challenge of coil placement: a comparison of conventional and stereotaxic neuronavigational strategies. Hum Brain Mapp. 29 (1), 82-96 (2008).
- Kim, H., Wright, D. L., Rhee, J., Kim, T. C3 in the 10-20 system may not be the best target for the motor hand area. Brain Res. 1807, 148311(2023).
- Roy, A., Baxter, B., He, B. High-definition transcranial direct current stimulation induces both acute and persistent changes in broadband cortical synchronization: a simultaneous tDCS-EEG study. IEEE Trans Biomed Eng. 61 (7), 1967-1978 (2014).
- Meng, H., et al. High-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS) has regional neuromodulation effects in the forearm and hand muscles. Brain Stimul. 18 (1), 94-96 (2025).
- Masina, F., et al. Neurophysiological and behavioural effects of conventional and high-definition tDCS. Sci Rep. 11 (1), 7659(2021).
- Parlikar, R., et al. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): a systematic review on the treatment of neuropsychiatric disorders. Asian J Psychiatr. 56, 102542(2021).
- Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
- Villamar, M. F., et al. Technique and considerations in the use of 4×1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309(2013).
- Hao, J. J., Hao, L. L. Review of clinical applications of scalp acupuncture for paralysis: an excerpt from Chinese scalp acupuncture. Glob Adv Health Med. 1 (1), 102-121 (2012).
- Lee, G. E., Lee, P. T., Ran, N., Zhou, J. Scalp acupuncture for children with cerebral palsy: a protocol for a systematic review. Medicine (Baltimore). 98 (48), e18062(2019).
- Wang, J., et al. Acupuncture treatment on the motor area of the scalp for motor dysfunction in children with cerebral palsy: study protocol for a multicenter randomized controlled trial. Trials. 21 (1), 29(2020).
- Wu, Y., et al. Potential scalp acupuncture and brain stimulation targets for common neurological disorders: evidence from neuroimaging studies. Chin Med. 20 (1), 58(2025).
- American Electroencephalographic Society. Guideline thirteen: guidelines for standard electrode position nomenclature. J Clin Neurophysiol. 11 (1), 111-113 (1994).
- Westin, G. G., Bassi, B. D., Lisanby, S. H., Luber, B. Determination of motor threshold using visual observation overestimates transcranial magnetic stimulation dosage: safety implications. Clin Neurophysiol. 125 (1), 142-147 (2014).
- Meng, H., Houston, M., Francisco, G. E., Zhang, Y., Li, S. Scalp acupuncture guidance for identifying the optimal site for transcranial electrical stimulation of the hand. Exp Brain Res. 242 (9), 2083-2091 (2024).
- Lemon, R. N. Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci. 31, 195-218 (2008).
- Liu, R., Moe, A. A. K., Liu, W., Zoghi, M., Jaberzadeh, S. Does acupuncture at motor-related acupoints affect corticospinal excitability? a systematic review and meta-analysis. J Integr Med. 23 (2), 113-125 (2025).
- Song, W., Amer, A., Ryan, D., Martin, J. H. Combined motor cortex and spinal cord neuromodulation promotes corticospinal system functional and structural plasticity and motor function after injury. Exp Neurol. 277, 46-57 (2016).
- Krucoff, M. O., Rahimpour, S., Slutzky, M. W., Edgerton, V. R., Turner, D. A. Enhancing nervous system recovery through neurobiologics, neural interface training, and neurorehabilitation. Front Neurosci. 10, 584(2016).
- Søndergaard, R. E., Martino, D., Kiss, Z. H. T., Condliffe, E. G. TMS motor mapping methodology and reliability: a structured review. Front Neurosci. 15, 709368(2021).
- Wang, T. Acupuncture for brain. , Springer. Cham. (2021).
- Meng, H., et al. Efficacy of high-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS) at the M1 hotspot versus C3 site in modulating corticospinal tract excitability. Biomedicines. 12 (11), 2635(2024).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
