Artykuł metodologiczny

TMS: Wykorzystanie protokołu Theta-Burst do zbadania mechanizmu plastyczności u osób z zespołem łamliwego chromosomu X i autyzmem

DOI:

10.3791/2272

⸱

28 grudnia 2010

 ,  , 
1Berenson-Allen Center for Noninvasive Brain Stimulation, Beth Israel Deaconess Medical Center

W tym artykule

Podsumowanie

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

W tym artykule badamy wpływ stymulacji Theta-Burst TMS na plastyczność kory mózgowej u osób cierpiących na zespół łamliwego chromosomu X oraz osób ze spektrum autyzmu.

Streszczenie

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

Zespół łamliwego chromosomu X (FXS), znany również jako zespół Martina-Bella, to nieprawidłowość genetyczna występująca na chromosomie X. 1,2 Osoby cierpiące na FXS wykazują nieprawidłowości w ekspresji FMR1 - białka niezbędnego do typowego, zdrowego rozwoju neuronalnego. 3 Ostatnie dane sugerują, że utrata tego białka może powodować nadpobudliwość kory mózgowej, wpływając w ten sposób na ogólne wzorce plastyczności neuronalnej. 4,5

Ponadto, Fragile X wykazuje silne współwystępowanie z autyzmem: w rzeczywistości u 30% dzieci z FXS diagnozuje się autyzm, a u 2 - 5% dzieci autystycznych cierpi na FXS. 6

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (nieinwazyjna technika neurostymulująca i neuromodulacyjna, która może przejściowo lub trwale modulować pobudliwość kory mózgowej poprzez zastosowanie zlokalizowanych impulsów pola magnetycznego 7,8) stanowi unikalną metodę badania plastyczności i objawów FXS u osób dotkniętych chorobą. Mówiąc dokładniej, stymulacja Theta-Burst (TBS), specyficzny protokół stymulacyjny, który moduluje plastyczność kory mózgowej przez czas do 30 minut po zaprzestaniu stymulacji w zdrowych populacjach, już okazał się skutecznym narzędziem w badaniu nieprawidłowej plastyczności. 9,10 pkt.

Ostatnie badania wykazały, że efekty TBS utrzymują się znacznie dłużej u osób ze spektrum autyzmu - do 90 minut. Ten wydłużony czas trwania efektu sugeruje ukrytą nieprawidłowość w naturalnym stanie plastyczności mózgu u osób z autyzmem - podobną do nadpobudliwości wywołanej przez zespół łamliwego chromosomu X.

W tym eksperymencie, wykorzystując jako nasz punkt odniesienia potencjały wywołane silnikiem jednoimpulsowym (MEP), będziemy badać wpływ zarówno przerywanego, jak i ciągłego TBS na plastyczność kory mózgowej u osób cierpiących na FXS i osób ze spektrum autyzmu.

Protokół

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

1. Określ próg motoryczny spoczynku:

  1. Aby rozpocząć, posadź fotografowaną osobę w wygodnym fotelu.
  2. Następnie nałóż elektrody powierzchniowe EMG na pierwszy grzbietowy mięsień inerosseusowy prawej ręki badanego. (WSTAW FIGURE1) Jeśli masz problemy ze zlokalizowaniem tego mięśnia, poproś badanego, aby wykonał ruch szczypiący lub poruszał palcem wskazującym w przód iw tył - powinno to ułatwić zlokalizowanie mięśnia.
  3. Umieść elektrodę masową na mięsistej części przedramienia badanego.
  4. Określ położenie lewej kory ruchowej badanego. Chociaż obszar ten różni się nieznacznie dla każdego, na ogół będzie to około 3,5 cm ostroboczny wierzchołka czaszki. Nie bój się eksplorować małej siatki wokół tego obszaru i dostosowywać kąt stymulacji, aż znajdziesz "gorący punkt" silnika.
  5. Po znalezieniu M1, zaczynając od 50% mocy, rozpocznij stymulację pojedynczym impulsem do tego obszaru i zmierz wynikowe wywołane MEP.
  6. Zwiększaj lub zmniejszaj moc, aż będziesz w stanie wytworzyć MEP większy niż 50 μV dokładnie na 5 z 10 kolejnych impulsów. Ten poziom mocy to spoczynkowy próg motoryczny badanego.

2. Określ próg aktywnej motoryki

  1. Używając tej samej konfiguracji elektrod, jak opisano powyżej, poproś badanego, aby ścisnął ze sobą prawy palec wskazujący i kciuk, wywierając około 20% nacisku.
  2. Podczas gdy badany utrzymuje tę pozycję szczypania, rozpocznij stymulację pojedynczym impulsem przy 50% mocy nad M1 i zmierz wynikowe MEP.
  3. Zwiększaj lub zmniejszaj moc, aż będziesz w stanie wytworzyć MEP większy niż 200 μV dokładnie na 5 z 10 kolejnych impulsów. Ten poziom mocy jest progiem aktywnej motoryki podmiotu.

3. Określ linię bazową Mep

  1. Aby określić wyjściową amplitudę MEP pacjenta, stymuluj hotspot motoryczny przy 120% progu motorycznym spoczynku za pomocą 10 pojedynczych impulsów.
  2. Zmierz MEP po każdym impulsie.
  3. Uśrednić wartości MEP z trzech partii po 10 impulsów.

4. Ustawianie parametrów TMS

  1. Będziemy wykorzystywać standardowe parametry Theta-Burst: trzy impulsy o częstotliwości 50 Hz z natężeniem 80% aktywnego progu motorycznego w odstępach 200 ms.
  2. Aby podać przerywany TBS, wygeneruj dwusekundowy ciąg stymulacyjny (przy wyżej wymienionych parametrach), a następnie ośmiosekundowy brak stymulacji. Powtarzaj przez 190 sekund (w sumie 600 impulsów). Wykazano, że iTBS ułatwia aktywność kory mózgowej.
  3. Aby podawać ciągły Theta-Burst, należy wygenerować nieprzerwany ciąg stymulacyjny (przy wyżej wymienionych parametrach) przez 47 sekund (w sumie 600 impulsów). Wykazano, że cTBS hamuje aktywność kory mózgowej.

5. Stymulacja Tms

  1. W przypadku tego protokołu należy podawać iTBS lub cTBS przez wcześniej ustalony hotspot motoryczny M1.

6. Określ MEP po stymulacji

  1. Po TBS, tak jak poprzednio, stymuluj aktywny punkt motoryczny przy 120% progu motorycznym spoczynku za pomocą 10 pojedynczych impulsów.
  2. Uśrednij partię 10 poziomów MEP.
  3. Zbierz nowe 10-pulsowe średnie partii po 5 minutach, 10 minutach, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 i 120 minutach po stymulacji.

7. Reprezentatywne wyniki

Podczas korzystania z wzorca iTBS, powinieneś zauważyć wzrost wartości MEP przez czas odzwierciedlający naturalny stan plastyczności obiektu. Podobnie, korzystając ze wzoru cTBS, powinieneś zauważyć spadek wartości MEP przez czas odzwierciedlający naturalny stan plastyczności badanego.

figure-protocol-1
Rysunek 1. Schemat rozmieszczenia elektrod do pomiaru MEP.

figure-protocol-2
Rysunek 2. Schemat wzorca stymulacji iTBS.

figure-protocol-3
Rysunek 3. Schemat wzorca stymulacji cTBS.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Wiedząc, że wydłużony czas trwania następstw TMS odzwierciedla nietypową plastyczność neuronalną, badania takie jak to mogą służyć do stworzenia lepszych i bardziej precyzyjnych protokołów diagnostycznych dla autyzmu i powiązanych zaburzeń.

Podobnie, mając więcej danych, możemy być w stanie znaleźć czasowe markery biologiczne dla innych patologii neurologicznych - w tym zespołu łamliwego chromosomu X. W tym przypadku, chociaż nie ma jeszcze terapeutycznej opcji zaradczej, wczesne wykrycie mo...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Waciki nasączone alkoholem Elektrody
EMG
Sprzęt do pomiaru EMG / oprogramowanie
Zatyczki
Marker lub pisak
Dowolne urządzenie
Dowolne urządzenie TMS obsługujące rTMS (dla TBS)
bezramkowy sprzęt stereotaktyczny
do uszudo smarowaniaTMS z pojedynczym impulsem Dowolny kompatybilny z cewką ósemkową (opcjonalnie)

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pfeiffer, B. E., Huber, K. M. The state of synapses in fragile x syndrome. Neuroscientist. 15, 549-567 (2009).
  2. O'Donnel, W. T., Warren, S. T. A decade of molecular studies of fragile x syndrome. Annual Review of Neuroscience. 25, 315-338 (2002).
  3. Tassone, F., Hagerman, R. J., Taylor, A. K., Mills, J. B., Wood, S., Gane, L. W., Hagerman, P. J. American Journal of Human Genetics. 65, A493-A493 (1999).
  4. Hagerman, R. J., Miller, L. J., McGrath-Clarke, J., Riley, K., Goldson, E., Harris, S. W., Simon, J., Church, K., Bonnell, J., Ognibene, T. C., McIntosh, D. N. Influence of stimulants on electrodermal studies in fragile x syndrome. Microscopy Research and Technique. 57, 168-173 (2002).
  5. Miller, L. J., McIntosh, D. N., McGrath, J., Shyu, V., Lampe, M., Taylor, A. K., Tassone, F., Neitzel, K., Stackhouse, T., Hagerman, R. J. Electrodermal response to sensory stimuli in individuals with fragile x syndrome: a preliminary report. American Journal of Medical Genetics. 83, 268-279 (1999).
  6. Hagerman, R. J. Fragile X: perspectives from birth through aging. Biological Psychiatry. 57, 73s-73s (2005).
  7. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).
  8. Walsh, V., Pascual-Leone, A. Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind. , MIT Press. Cambridge. (2005).
  9. Thickbroom, G. W. Transcranial magnetic stimulation and synaptic plasticity: experimental framework and human models. Experimental Brain Research. 180, 583-593 (2007).
  10. Huang, Y. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
  11. Oberman, L., Eldaief, M. C., Gautam, S., Fecteau, S., Tormos, J. M. Abnormal Cortical Plasticity in Adults with Asperger's Syndrome. , Forthcoming Forthcoming.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Stymulacja wi zk thetaprzezczaszkowa stymulacja magnetycznaplastyczno koryspektrum autyzmupotencja y wywo ane ruchowopobudliwo korowo rdzeniowaprzerywana stymulacja wi zk thetaci g a stymulacja wi zk thetazaburzenia neurorozwojowe

Powiązane artykuły