Gestandaardiseerde inductie en beoordeling van langdurige potentiëringsachtige corticale plasticiteit met behulp van transcraniële magnetische stimulatie

We bestuderen corticoplasticiteit om synaptische veranderingen in gezondheid en neurologische aandoeningen te begrijpen en te meten. Variabiliteit in stimulatie, spoelpositie en meettiming maken reproduceerbare iTBS-plasticiteitsstudies uitdagend. Leg om te beginnen het doel van de beoordeling, de belangrijkste experimentele procedures en eventuele potentiële risicofactoren die met de studie samenhangen, uit.

Vraag een bevestiging van het toestemmingsproces aan en verkrijg een handtekening op het formulier voor geïnformeerde toestemming. Gebruik het neuronavigatiesysteem om de functionele motorische hotspot in de primaire motorische cortex te identificeren die overeenkomt met de contralaterale doelspier. Genereer nu een driedimensionaal kopmodel.

Met behulp van de individuele MRI-scans selecteren en registreren we anatomische herkenningspunten over de axiale, sagittale en coronale vlakken. Voer segmentatie van het hoofdhuidoppervlak uit om de generatie van het driedimensionale hoofdmodel te voltooien. Na voltooiing van de hoofdmodelregistratie voer je de spoelkalibratie uit om nauwkeurige realtime tracking binnen het neuronavigatiesysteem te garanderen.

Ga in de software naar Instellingen, klik op TMS Coil en selecteer Calibrate Tool Faces. Kalibreer fiduciale punten op het spoelvlak, evenals de controlepuntmarkering van de spoel. Plaats de TMS-spoel met reflecterende markers op het aangewezen kalibratieblok.

Na de eerste kalibratie volg je de systeemprompt om de spoel over het kalibratieblok te plaatsen en de positie te bevestigen voor nauwkeurigheid. Klik vervolgens op Neuronavigatie om single coil te valideren. Accepteer alleen die kalibraties met een ruimtelijke fout van minder dan drie millimeter.

Anders herhaal je het kalibratieproces. Vraag de deelnemer om in een comfortabele stoel te gaan zitten met zowel rug- als armsteun om hoofd- en lichaamsbeweging te minimaliseren. Geef de deelnemer de instructie om beide handen volledig ontspannen en stil te houden tijdens de procedure.

Bevestig infraroodreflecterende markers op het voorhoofd van de deelnemer om realtime hoofdtracking tijdens de sessie mogelijk te maken, en bevestig de markers met plakpatches. Met een tract-pointer markeert u drie anatomische herkenningspunten op de hoofdhuid van de deelnemer: de nasion, de linker supratragische inkeping en de rechter supratragische inkeping. Bevestig dat de markers worden herkend door het neuronavigatiesysteem, aangegeven door hun groene uiterlijk op het scherm.

Met dezelfde wijzer verzamel je ongeveer 200 tot 300 extra punten op de hoofdhuid om de registratienauwkeurigheid te verbeteren. Laat de neuronavigatiesoftware automatisch een geïndividualiseerd hoofdvormmodel genereren vanuit deze punten om de uitlijning tussen de MRI-scans en het daadwerkelijke coördinatensysteem te optimaliseren. Plaats vervolgens oppervlakteelektroden op twee centimeter afstand op de abductor pollicis brevis-spier in een buikpeesmontage.

Plaats de referentie-elektrode distal, nabij het interfalangeale gewricht van de duim. Vervolgens dient u een enkele puls TMS toe, ongeveer vijf centimeter lateraal en nul tot één centimeter vóór de vertex, contralateraal van de doelspier. Gebruik dit om de coördinaten van de primaire motorcortex te bepalen die de maximale motor-geëvokeerde potentiaalamplitude voor motorhotspot-lokalisatie oproepen.

Geef de deelnemer instructies om zijn hand volledig ontspannen te houden om vrijwillige spiercontracties te voorkomen die de metingen kunnen beïnvloeden. Oriënteer het handvat van de spoel 45 graden achter de middenlijn om de elektromagnetische stroom loodrecht op de centrale sulcus te leiden. Beweeg de spoel systematisch in stappen van één centimeter rond de motorische cortexregio in alle richtingen, anterieur, posterior, mediaal en lateraal, met intervallen van vijf seconden.

Identificeer de motorische hotspot als de locatie die de grootste motor-geëvokeerde potentiaalamplitude en de kortste latentie in de ontspannen abductor pollicis brevis-spier produceert. Laat het systeem automatisch belangrijke ruimtelijke parameters registreren, waaronder de afstand tussen de spoel en het doelpunt, de kantelafwijking en de rotatieafwijking. Gebruik deze waarden om een nauwkeurige en reproduceerbare spiraalplaatsing tijdens stimulatie te garanderen.

Met dezelfde oppervlakte-elektromyografie-opstelling en parameters meet men de piek-tot-piekamplitude van het door de motor opgewekte potentiaal. Definieer de rustmotorische drempel, of RMT, als de minimale TMS-stimulusintensiteit die motorisch opgewekte potentialen boven 50 microvolt produceert in ten minste 5 van de 10 enkelpulsproeven. Registreer 20 opeenvolgende motor-evokated potentials met intervallen van vijf seconden vanaf de motorhotspot als basismeting.

Stel de stimulatieintensiteit in op 120% van de RMT om ongeveer één millivolt motor-geëvokeerde potentialen op te roepen. Geef stimulatie met een TMS-apparaat. Stel de stimulatieintensiteit in op 80% van de RMT.

Breng bursts van drie pulsen toe bij 50 hertz, herhaald bij vijf hertz. Op 5, 10, 15 en 30 minuten na de iTBS worden 20 motorisch opgewekte potentialen geregistreerd met dezelfde stimulatieintensiteit om plasticiteit te beoordelen. Bereken de gemiddelde piek-tot-piekamplitude van de 20 motorisch geëvokeerde potentialen die bij de basislijn en bij elk poststimulatiemoment zijn geregistreerd om corticale excitabiliteit te kwantificeren.

Druk de poststimulatieamplitudes uit als genormaliseerde verhoudingen ten opzichte van de basislijn tot gestandaardiseerde metingen tussen sessies en individuen. Na iTBS-stimulatie werden motorisch geëvokeerde potentiële amplitudes op meerdere tijdstippen geregistreerd om corticale excitabiliteit over tijd te beoordelen. De gemiddelde rauwe, motorisch opgewekte potentieelamplitude nam toe na stimulatie, piekte na 15 minuten en daalde met 30 minuten.

De genormaliseerde motor-geëvokeerde potentiaalamplitude vertoonde een vergelijkbare trend, met een toename boven de basislijn en geleidelijk afnemend met 30 minuten. De gemiddelde genormaliseerde motorisch geëvokeerde potentiaalamplitude over alle post-stimulatietijden overschreed 1,1, waarmee de deelnemer als gefaciliteerd werd geclassificeerd. Wij bieden een gestandaardiseerd, neuronavigatie-geleid iTBS-protocol voor betrouwbare en reproduceerbare plasticiteitsbeoordeling.

Ons protocol maakt gebruik van neuronavigatie, wat zorgt voor precieze, betrouwbare iTBS-toediening en robuuste LTP-achtige plasticiteit met betere consistentie. Ze maken reproduceerbare studies van synaptische plasticiteit mogelijk, wat therapeutische ontwikkeling en neurorevalidatiestrategieën ondersteunt.