Inhibitie van de intracortical binnen de primaire motorische Cortex kan worden gedifferentieerd door het veranderen van de Focus van aandacht

Het algemene doel van deze twee protocollen voor transcraniële magnetische stimulatie is om de activiteit van intracorticale inhiberende circuits binnen de primaire motorische cortex of M1 te onderzoeken tijdens het uitvoeren van motorische taken onder verschillende aandachtspunten. Hoewel veel studies het voordeel van een extern focuspunt ten opzichte van een intern focuspunt hebben aangetoond, is er weinig bekend over de onderliggende neurale mechanismen. Ondanks een verbeterde motorische prestatie gaat een extern focuspunt gewoonlijk gepaard met een afname van de spieractiviteit; daarom hebben wij vermoed dat inhiberende mechanismen hierbij betrokken kunnen zijn.

De toegepaste TMS-methoden, namelijk subTMS en SICI, maken het mogelijk om de impact van aandachtsfoci op de activiteit van de remmende circuits binnen de primaire motorische cortex beter te begrijpen. Het belangrijkste voordeel van de subthreshold transcraniële magnetische stimulatietechniek is dat er geen bewegingsartefacten optreden vanwege de lage stimulatie-intensiteit. In tegenstelling hiermee maakt het conventionele paired-pulse protocol gebruik van hogere stimulatie-intensiteiten, wat leidt tot spiercontracties.

Deze methode is echter goed vastgesteld en de impact ervan op de GABAerge sinussen is grondig onderzocht. Laat de deelnemer eerst in de teststoel gaan zitten en plaats een monitor op één meter afstand voor hen. Plaats vervolgens de linkerarm in een comfortabele en ontspannen positie onder de tafel, rustend op het linkerbeen.

Plaats de rechterarm van de proefpersoon in een op maat gemaakte riemschilspalk in geproneerde positie. Lijn het vingergewricht uit met de rotatieas van het op maat gemaakte apparaat. Zodra de optimale positie is gevonden, maak dan een foto van de anteroposterieure en mediaal-laterale posities van de spalk, om voor elke sessie in het experiment vergelijkbare posities te kunnen gebruiken.

Begin met het uitlijnen van de rotatieas van de goniometer met het metacarpofalangeaal gewricht. Plaats de krachttransducer zodanig dat maximale vrijwillige contracties mogelijk zijn. Vraag de deelnemer vervolgens om drie maximale isometrische abducties van de wijsvinger uit te voeren met een pauze van 30 seconden tussen elke contractie en bepaal de Fmax.

Let op: de deelnemer moet de hendel tegen de krachttransducer aan drukken zonder instructies over de focus van de aandacht. Verwijder na maximale contracties de krachttransducer, zodat de wijsvinger zich vrij in het transversale vlak kan bewegen. Vul vervolgens een fles water tot een hoeveelheid die overeenkomt met 30% van Fmax en bevestig het gewicht van Fmax aan het touw van het apparaat.

Laat de deelnemer de vinger in de doelpositie houden door het gewicht tegen te werken, waarbij een abductie van de wijsvinger wordt uitgevoerd. Laat hen de taak uitvoeren tot het moment van taakfalen. Druk op de opnameknop van de opnamesoftware om het goniometersignaal vast te leggen en wacht tot het taakfalen optreedt.

Zodra het punt van taalfalen is bereikt, drukt u op de knop voor het stoppen van de opname in de opnamesoftware om de opname te beëindigen en het goniometersignaal op de computer op te slaan. Verwijder vervolgens de hand van de deelnemer uit de orthopedische spalk. Begin met het plaatsen van de bipolaire zilver-zilverchloride oppervlakte-elektroden in een buik-pees montage op de FDI-spier met een inter-elektrodeafstand van één centimeter.

Sluit de EMG-kabel van de FDI-spier en de kabel van de goniometer aan op een EMG-versterker en op een AD-converter. Gebruik tot slot de oppervlakte-elektroden om de spieractiviteit in elektrofysiologische responsen op te nemen en te meten, opgewekt door hersenstimulatie vanuit de FDI-spier. Begin met het aanbrengen van de reflecterende markers op het voorhoofd van de deelnemer met dubbelzijdige plakband.

Gebruik een acht-spoel die is aangesloten op een TMS-stimulator om stimuli af te leveren aan het contralaterale motorische gebied. Bepaal vervolgens de optimale positie, of hot spot, van de spoel ten opzichte van de schedel om motorisch geëvoceerde potentialen (MEP's) in de FDI-spier op te wekken door middel van een klassieke mappingprocedure. Plaats hiervoor de spoel ongeveer 0,5 centimeter anterieur van de vertex en over de middellijn, waarbij het handvat van de spoel in een hoek van 45 graden naar het contralaterale voorhoofd wijst.

Raak de deelnemer gewend aan de TMS-stimuli door te beginnen met intensiteiten onder 25% van de maximale stimulatoroutput, of MSO. Verhoog vervolgens geleidelijk de stimulatie-intensiteit en beweeg de spoel in mediaal-laterale en rostro-frontale richting om de hot spot te lokaliseren. Zodra de hot spot is gevonden, wordt de optimale positie vastgelegd met het neuro-navigatiesysteem.

Bepaal de actieve motorische drempel, of AMT, door de intensiteit van de stimulatoruitvoer aan te passen. Vul vervolgens een fles water met een gewicht dat 10% van Fmax vertegenwoordigt. Zorg ervoor dat de deelnemer in een ontspannen, comfortabele positie blijft.

Bepaal vervolgens de optimale intensiteit voor het opwekken van subTMS-geïnduceerde EMG-suppressie door stapsgewijs met 2%MOS te verlagen vanaf de eerder vastgestelde AMT. Laat de deelnemers daarna enkele oefenpogingen uitvoeren om de doelkracht te matchen. Laat de deelnemer vier afzonderlijke isometrische abducties van de wijsvinger uitvoeren bij 10% van Fmax en registreer het EMG-signaal van de FDI.

Registreer 40 trials met en 40 trials zonder TMS met gerandomiseerde ISIs voor elke conditie in een gebalanceerde volgorde. Gebruik dezelfde eerder bepaalde optimale stimulatie-intensiteit. Het begin van de subTMS EMG-suppressie wordt gedefinieerd als het moment waarop het verschil tussen de trials met en zonder TMS gedurende ten minste vier milliseconden negatief is in een tijdvenster van 20 tot 50 milliseconden na de TMS.

Voer ten slotte de gepaarde puls TMS uit door de spoel naar de hot spot bij M1 te verplaatsen. Stel de intensiteit op de stimulator in, het ISI op 2,5 milliseconden voor het interval tussen gepaarde en enkelvoudige puls TMS bij 0,25 hertz. Vraag de deelnemer vervolgens om vier afzonderlijke isometrische abducties van de wijsvinger uit te voeren bij 10% van Fmax en registreer het EMG-signaal van de FDI. Registreer tijdens de isometrische contractie 20 TMS-stimuli voor elke conditie in een gebalanceerde volgorde.

De mate van kortinterval intracorticale inhibitie wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de controle-MEP single-pulse en de geconditioneerde MEP paired-pulse. De TTF werd verlengd wanneer de deelnemers een externe in plaats van een interne focus van aandacht hanteerden. Omdat subthreshold-intensiteiten worden gebruikt, worden er geen spiertrekkingen door stimulatie geïnduceerd die de motorische prestaties kunnen verstoren.

De resultaten gaven aan dat de door subTMS geïnduceerde EMG-onderdrukking direct sterker was bij het gebruik van een EF in vergelijking met een IF. Bovendien vertoonden deelnemers bij de toepassing van een EF meer kortinterval intracorticale inhibitie. Dit is consistent met de subTMS-resultaten en suggereert dat GABAerge neuronen die de intracorticale inhibitoire circuits vormen, binnen de M1 verschillend worden gemoduleerd afhankelijk van het type aandachtsfocus. Eenmaal beheerst, kan dit protocol in ongeveer 90 minuten worden voltooid indien het correct wordt uitgevoerd.

Bij het uitvoeren van de subthreshold TMS-procedure is het belangrijk om de juiste stimulatie-intensiteit in te stellen om de door subTMS geïnduceerde EMG-onderdrukking in de FDI-spier te verkrijgen. Hiervoor is het essentieel om ten minste 40 trials met stimulatie en 40 trials zonder stimulatie te middelen. Naast subTMS- en paired-pulse TMS-protocollen voor het meten van intracorticale inhibitie binnen M1, kunnen andere methoden, zoals de meting van surround-inhibitie, worden uitgevoerd om aanvullende mechanismen te onthullen die mogelijk betrokken zijn bij het verhogen van de taakefficiëntie bij een externe focus van aandacht in vergelijking met een interne focus.

Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe subTMS en paired-pulse TMS over de primaire motorische cortex kunnen worden toegepast. Deze methoden kunnen worden gebruikt om het effect van verschillende aandachtspunten op de activiteit van de primaire motorische cortex te onderzoeken.