TMS: Met behulp van de Theta-Burst protocol bij Mechasnism van plasticiteit Ontdek bij mensen met fragiele X syndroom en autisme

Het algemene doel van deze procedure is om de corticale motorische plasticiteit te onderzoeken en hoe deze zich verhoudt tot typische en atypische neurale ontwikkeling met behulp van niet-invasieve transcraniële magnetische stimulatie. Dit wordt bereikt door eerst de M1-motorische hotspot van de proefpersoon voor de musculus interosseus dorsalis primus te lokaliseren en zowel de rust- als de actieve motorische drempel te bepalen. De tweede stap van de procedure is het verkrijgen van de baseline van de corticospinale exciteerbaarheid.

De derde stap van de procedure is het toepassen van theta burst stimulatie. De laatste stap van de procedure is het evalueren van de resulterende corticospinale exciteerbaarheid. Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die verschillen aantonen in de effecten van theta burst stimulatie op de corticospinale exciteerbaarheid bij proefpersonen met neurodevelopmentele stoornissen, door de variatie tussen de baseline-exciteerbaarheid en de exciteerbaarheid na stimulatie.

Vandaag demonstreren we een type transcraniale magnetische stimulatie genaamd theta-burststimulatie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de klinische cognitieve neurowetenschappen, zoals de vraag hoe plasticiteitsmechanismen bijdragen aan de pathologische, neurologische en gedragsmatige fenotypes die kenmerkend zijn voor specifieke ontwikkelingsstoornissen. Voordat u met dit protocol begint, opent u het MRI-beeld van de proefpersoon met uw frameless stereotactische opstelling.

Dit anatomische model zal worden gebruikt om specifieke craniale locaties te markeren en om ervoor te zorgen dat telkens dezelfde locatie wordt gestimuleerd. Voordat men begint met de theta burst stimulatie, is het eerst noodzakelijk om de locatie van de primaire motorische cortex van de proefpersoon te bepalen. Plaats de proefpersoon eerst in een comfortabele stoel naast de TMS-apparatuur. Zorg ervoor dat de proefpersoon wordt gescreend om te bevestigen dat er geen contra-indicaties voor TMS zijn en leg de details van het protocol uit.

Registreer daarnaast de locatie van de proefpersoon met de stereotactische apparatuur en maak hem of haar vertrouwd met de TMS-opstelling. Geef een paar pulsen af zodat de proefpersoon gewend raakt aan het klikgeluid en het tikkende gevoel. Bereid vervolgens de proefpersoon voor op het experiment door hem of haar te vragen de rechterhand te presenteren, zodat oppervlakte-elektroden op de musculus interosseus dorsalis kunnen worden aangebracht.

Reinig de huid voor het aanbrengen van de elektroden om een correcte registratie te waarborgen. Als de musculus interosseus dorsalis moeilijk te lokaliseren is, vraag de proefpersoon dan om een knijpbeweging te maken of de wijsvinger heen en weer te bewegen. Dit zou de spier makkelijker vindbaar moeten maken.

Plaats EMG-oppervlakte-elektroden over de musculus interosseus dorsalis primus van de rechterhand, zodat de spiertrekkingen veroorzaakt door TMS geregistreerd kunnen worden. Plaats daarnaast een randaarde-elektrode op het vlezige gedeelte van de onderarm van de proefpersoon. Controleer de registratieapparatuur om er zeker van te zijn dat alle oppervlakte-elektroden een goed signaal leveren zonder al te veel ruis.

Zowel de proefpersoon als de technicus moeten op dit punt oordoppen inbrengen ter gehoorbescherming. Nu zijn we klaar om de locatie van het handgebied in de linker motorische cortex van de proefpersoon te bepalen. Hoewel dit gebied voor iedereen enigszins verschilt, ligt het over het algemeen rond de 3,5 centimeter.

Rostraal van de craniale vertex met een stimulatie-intensiteit ingesteld op 50%. Verken een klein raster rond dit gebied totdat een motorisch hotspot is gelokaliseerd door de spoel in kleine stappen te verplaatsen terwijl u observeert. Voor de maximale MEP. Pas indien nodig ook de stimulatie, intensiteit en stimulatiehoek aan.

Zodra M1 is geïdentificeerd, dient de locatie te worden gemarkeerd met de stereotactische apparatuur, indien beschikbaar. Indien niet, kan een niet-toxische vetstift worden gebruikt om de hoofdhuid van het subject tijdelijk te markeren. De volgende stap in dit protocol is het bepalen van de rustmotorische drempelwaarde van het subject.

Stel het systeem indien nodig opnieuw in op 50% vermogen en begin met enkelvoudige pulsstimulatie op dezelfde locatie, terwijl de resulterende motorisch geëvoceerde potentialen worden gemeten. Pas het vermogen naar boven of beneden aan totdat er een MEP van meer dan 50 microvolts wordt opgewekt in precies vijf van de 10 opeenvolgende pulsen. Noteer dit vermogensniveau als de rustmotorische drempel van de proefpersoon.

Vraag de proefpersoon vervolgens om de rechterwijsvinger en duim voorzichtig tegen elkaar aan te knijpen met ongeveer 20% druk, terwijl de proefpersoon deze positie vasthoudt. Deze knijpbeweging start een enkelvoudige pulsstimulatie op 50% vermogen over dezelfde M1-locatie. Meet en noteer de resulterende mep's.

Pas nu het vermogen naar boven of beneden aan totdat een MEP van meer dan 200 µV wordt gegenereerd bij precies vijf van de 10 opeenvolgende pulsen. Dit vermogensniveau is de actieve motorische drempel van het subject.

Bepaal tot slot de baseline MEP van een proefpersoon door de motorische hotspot te stimuleren op 120% van de rustmotorische drempelwaarde met 10 enkelvoudige pulsen waarbij de MEP wordt gemeten. Bereken na elke puls het gemiddelde van de MEP-waarden uit drie series van 10 pulsen. Nu de drempelwaarden van de proefpersoon zijn bepaald, kan het systeem worden ingesteld voor stimulatie.

We maken gebruik van standaard theta burst-parameters, zijnde drie pulsen bij 50 hertz met een intensiteit van 80% van de actieve motorische drempel voor intervallen van 200 milliseconden, om intermitterende TBS toe te dienen, waarvan is aangetoond dat het de corticale activiteit faciliteert. Genereer een stimulatietrain van twee seconden volgens de bovengenoemde parameters, gevolgd door acht seconden zonder stimulatie. Herhaal dit gedurende 190 seconden, wat neerkomt op in totaal 600 pulsen, om continue theta burst toe te dienen, waarvan is aangetoond dat het de corticale activiteit remt.

Genereer gedurende 47 seconden een ononderbroken stimulatietrein volgens de bovengenoemde parameters, wat neerkomt op een totaal van 600 pulsen. Zorg ervoor dat de proefpersoon zich comfortabel voelt en klaar is om te beginnen, aangezien de rest van het protocol zonder onderbreking moet worden voltooid. Vraag hem of haar om stil te blijven zitten en ontspannen te blijven.

Plaats de spoel over de eerder vastgestelde M1-motorische hotspot en dien ofwel ITBS of CTBS toe. In dit geval dienen we CTBS toe. Zorg ervoor dat de spoel gedurende de gehele stimulatie in de juiste positie blijft.

Na de theta-burst stimulatie moet onmiddellijk worden gestart met het bepalen van de motorisch geëvoceerde potentialen na de stimulatie, zodat de kortstondige effecten van TMS kunnen worden beoordeeld. Om dit te doen:

Stel eerst de TMS-machine zo in dat er enkelvoudige pulsen worden toegediend op 120% van de rustmotorische drempelwaarde. Plaats de spoel vervolgens opnieuw op de proefpersoon, op hetzelfde motorische hotspot, en zorg ervoor dat de spoel zich op exact dezelfde locatie bevindt die tijdens de TBS werd gestimuleerd. Stimuleer met 10 enkelvoudige pulsen met behulp van dezelfde elektrodeconfiguratie als bij de vorige stap om de resulterende reeks van 10 MEP-niveaus te meten en vast te leggen.

Deze ME Ps moeten vervolgens worden gemiddeld en worden genoteerd als het resultaat op dit tijdstip. Gebruik vervolgens de parameters om op 11 tijdstippen na de TBS te stimuleren: 5 minuten, 10 minuten, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 en tenslotte 120 minuten na stimulatie; meet en verzamel op elk tijdstip nieuwe batch-opnames van 10 pulsen en de bijbehorende gemiddelden. Verwijder na voltooiing de oppervlakte-elektroden en laat de proefpersoon de oordoppen verwijderen en opstaan.

Zorg ervoor dat u hem of haar bedankt voor de deelname aan de experimenten. Vraag de proefpersoon daarnaast om terug te komen voor een toekomstige TMS-sessie, zodat andere TBS-parameters kunnen worden onderzocht. De resultaten van de TMS-sessie zullen afhangen van het gebruikte TBS-patroon.

Hier zien we enkele representatieve resultaten van een groep waarbij een intermittent theta burst-stimulatiepatroon is gebruikt. Men dient een toename van de MEP-waarden gedurende de tijd op te merken, wat de natuurlijke plasticiteitstoestand van het subject weerspiegelt, zoals hier te zien is. Evenzo dient men, bij het gebruik van een continu theta burst-stimulatiepatroon, een afname van de MEP-waarden gedurende de tijd op te merken, wat de natuurlijke plasticiteitstoestand van het subject na deze procedure weerspiegelt.

Andere procedures, zoals gedragstaken, farmaceutische interventies en/of aanvullende stimulatieparadigma's, kunnen worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe abnormale plasticiteit zich manifesteert en hoe deze kan worden behandeld.