Method Article

Nieinwazyjna modulacja i robotyczne mapowanie kory ruchowej w rozwijającym się mózgu

DOI:

10.3791/59594

⸱

July 1st, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

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

Pokazujemy protokoły modulacji (tDCS, HD-tDCS) i mapowania (TMS robota) kory ruchowej u dzieci.

Abstract

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

Mapowanie kory ruchowej za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) ma potencjał do badania fizjologii i plastyczności kory ruchowej, ale niesie ze sobą wyjątkowe wyzwania u dzieci. Podobnie, przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) może poprawić uczenie się motoryczne u dorosłych, ale dopiero niedawno została zastosowana u dzieci. Wykorzystanie tDCS i nowych technik, takich jak tDCS o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS), wymagają specjalnych rozważań metodologicznych w rozwijającym się mózgu. Zrobotyzowane mapowanie motoryczne TMS może przynieść wyjątkowe korzyści w zakresie mapowania, szczególnie w rozwijającym się mózgu. W tym miejscu staramy się zapewnić praktyczne, ustandaryzowane podejście do dwóch zintegrowanych metod, które są w stanie jednocześnie badać modulację kory ruchowej i mapy motoryczne u dzieci. Najpierw opisujemy protokół mapowania silników robotów TMS. Zindywidualizowane, nawigowane za pomocą rezonansu magnetycznego siatki 12x12 wyśrodkowane na korze silnikowej prowadzą robota do podawania jednoimpulsowego TMS. Średnie amplitudy potencjału wywołanego silnika (MEP) na punkt siatki są wykorzystywane do generowania map 3D motorycznych poszczególnych mięśni dłoni z wynikami obejmującymi obszar mapy, objętość i środek ciężkości. Uwzględniono również narzędzia do pomiaru bezpieczeństwa i tolerancji obu metod. Po drugie, opisujemy zastosowanie zarówno tDCS, jak i HD-tDCS do modulacji kory ruchowej i uczenia się motorycznego. Opisano eksperymentalny paradygmat treningowy i przykładowe wyniki. Metody te przyczynią się do rozwoju stosowania nieinwazyjnej stymulacji mózgu u dzieci.

Introduction

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

Nieinwazyjna stymulacja mózgu może zarówno mierzyć, jak i modulować funkcjonowanie ludzkiego mózgu1,2. Najczęstszym celem była kora ruchowa, częściowo ze względu na natychmiastową i mierzalną wydajność biologiczną (motoryczne potencjały wywołane), ale także ze względu na wysoką częstość występowania chorób neurologicznych powodujących dysfunkcję układu ruchowego i niepełnosprawność. To ogromne globalne obciążenie chorobami obejmuje wysoki odsetek schorzeń dotykających dzieci, takich jak porażenie mózgowe, główna przyczyna niepełnosprawności na całe życie, dotykająca około 17 milionów osób na całym świecie3. Pomimo tego znaczenia klinicznego oraz zróżnicowanych i rosnących możliwości technologii neurostymulacji, zastosowania w rozwijającym się mózgu dopiero zaczynają być definiowane4. Lepsza charakterystyka istniejących i pojawiających się nieinwazyjnych metod stymulacji mózgu u dzieci jest niezbędna do rozwoju zastosowań w rozwijającym się mózgu.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest powszechnie znanym narzędziem neurofizjologicznym, coraz częściej stosowanym ze względu na jej nieinwazyjny, bezbolesny, dobrze tolerowany i bezpieczny profil u dorosłych. Doświadczenie w stosowaniu TMS u dzieci jest stosunkowo ograniczone, ale stale rośnie. TMS dostarcza pola magnetyczne w celu wywołania regionalnej aktywacji populacji neuronów korowych w mózgu, a wyjścia netto są odzwierciedlone w docelowych potencjałach motorycznych (MEP). Systematyczne stosowanie jednoimpulsowego TMS może zdefiniować mapy kory ruchowej in vivo. Przełomowe badania na zwierzętach5 i pojawiające się badania TMS na ludziach6 pokazały, w jaki sposób mapy motoryczne mogą pomóc w informowaniu o mechanizmach neuroplastyczności kory mózgowej. Nawigacyjne mapowanie motoryczne to technika TMS, która służy do mapowania ludzkiej kory ruchowej w celu zbadania funkcjonalnych obszarów kory mózgowej. Zmiany w mapie motorycznej zostały powiązane ze zmianami plastycznymi w ludzkim układzie motorycznym7. Ostatnie postępy w technologii TMS robotyki przyniosły nowe możliwości poprawy wydajności i dokładności mapowania silników. Nasza grupa wykazała niedawno, że mapowanie motoryczne TMS jest wykonalne, wydajne i dobrze tolerowane u dzieci8.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest formą nieinwazyjnej stymulacji mózgu, która może zmienić pobudliwość kory mózgowej i modulować ludzkie zachowania. Przeprowadzono wiele badań oceniających wpływ tDCS na dorosłych (>10 000 osób), ale mniej niż 2% badań koncentrowało się na rozwijającym się mózgu9. Przełożenie dowodów naukowych u dorosłych na zastosowania pediatryczne jest złożone, a ze względu na złożone różnice u dzieci potrzebne są zmodyfikowane protokoły. Na przykład, my i inni wykazaliśmy, że dzieci doświadczają większych i silniejszych pól elektrycznych w porównaniu z dorosłymi10,11. Standaryzacja metod tDCS u dzieci jest ważna dla zapewnienia bezpiecznego i spójnego stosowania, poprawy replikacji i postępu w tej dziedzinie. Doświadczenie w modulacji uczenia się motorycznego tDCS u dzieci jest ograniczone, ale rośnie12. Translacyjne zastosowania tDCS w określonych populacjach pacjentów z porażeniem mózgowym zmierzają w kierunku późnych faz badań klinicznych13. Wysiłki zmierzające do większej stymulacji ogniskowej za pomocą tDCS o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) dopiero co zostały po raz pierwszy zbadane u dzieci14. Wykazaliśmy, że HD-tDCS powoduje podobną poprawę w uczeniu się motorycznym, jak konwencjonalny tDCS u zdrowych dzieci14. Opisanie metod HD-tDCS pozwoli na replikację i dalsze zastosowania takich protokołów u dzieci.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Wszystkie metody opisane w tym protokole zostały zatwierdzone przez Conjoint Health Research Ethics Board, University of Calgary (REB16-2474). Protokół jest opisany w Rysunek 1.

1. Przeciwwskazania do nieinwazyjnej stymulacji mózgu

  1. Przed rekrutacją należy przebadać wszystkich uczestników pod kątem przeciwwskazań do TMS15 i tDCS1.

2. Mapowanie motoryczne przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

  1. Przygotowanie rezonansu magnetycznego do nawigowanego TMS
    1. Uzyskaj strukturalny rezonans magnetyczny (T1) każdego uczestnika. Jeśli rezonans magnetyczny jest niemożliwy do uzyskania, użyj szablonu MRI z Instytutu Neurologicznego w Montrealu.
    2. Zaimportuj plik MRI w formacie DICOM lub NIFTI do oprogramowania do neuronawigacji (patrz Spis materiałów).
  2. Trajektorie docelowe TMS
    1. Użyj oprogramowania do neuronawigacji, aby zrekonstruować krzywą skóry i całego mózgu za pomocą zakładek.
    2. Wybierz opcję Nowa, Karnacja i Karnacja obliczeniowa. Upewnij się, że nos i czubek głowy są dołączone.
    3. Wybierz opcję Nowy i Pełny łuk krzywoliniowy. Zamknij zielone pole wyboru na zewnątrz mózgu, ale wewnątrz czaszki. Wybierz opcję Compute Curvilinear. Dostosuj głębokość odrywania do 4,0-6,0 mm.
    4. Wybierz opcję Konfiguruj punkty orientacyjne. Umieść cztery punkty orientacyjne na czubku nosa, nasionach i nacięciach obu uszu zrekonstruowanej skóry. Nazwij punkty orientacyjne odpowiadające ich anatomii.
    5. Wybierz kartę Cele, aby wyświetlić krzywoliniowy mózg. Wybierz opcję Nowa i Siatka prostokątna. Umieść jednolite siatki współrzędnych 12 x 12 w odstępach 7 mm na powierzchni zrekonstruowanego mózgu nad "gałką" kory ruchowej (zakrętu przedcentralnego)17.
    6. Użyj narzędzia do pozycjonowania celu po prawej stronie, aby zoptymalizować pozycjonowanie siatki pod kątem obrotu, pochylenia i krzywizny. Zamień punkty siatki w trajektorie, które poprowadzą robota do ustawienia cewki TMS. Dostosuj kąt trajektorii tak, aby wynosił 45° do podłużnej szczeliny mózgu.
    7. Użyj narzędzia SNAP, aby ekstrapolować i optymalizować trajektorie do krzywoliniowego mózgu.
    8. Zainicjuj i ustaw ramię i siedzenie robota TMS w pozycji powitalnej i skalibruj czujnik płytki siłowej za pomocą testu czujnika siły.
  3. Przygotowanie uczestnika do mapowania motorycznego
    1. Poproś uczestników, aby wypełnili kwestionariusz bezpieczeństwa18.
    2. Gdy uczestnicy usiądą wygodnie na krześle robota, wyreguluj oparcie i szyję. Upewnij się, że ich stopy są podparte. Podeprzyj ich ramiona i dłonie poduszkami, aby upewnić się, że ich dłonie są w pozycji spoczynkowej przez cały czas trwania sesji mapowania.
      UWAGA: Dzieci i młodzież będą potrzebować przypomnień przez cały czas trwania sesji, aby ich ręce były zrelaksowane.
    3. Oczyść skórę nad interesującym Cię mięśniem. Umieść elektrody powierzchniowe Ag/AgCl na obu dłoniach i przedramionach uczestnika, celując w cztery dystalne mięśnie kończyn przednich, 1) brzuch pierwszego grzbietowego międzykostnego (FDI), 2) odwodziciel pollicis brevis (APB), 3) odwodziciel palcowy (ADM) i 4) prostownik nadgarstka (prostownik nadgarstka łokciowego).
    4. Połącz elektrody powierzchniowe ze wzmacniaczem elektromiografii (EMG) i systemem akwizycji danych, a następnie podłącz wzmacniacz do komputera zbierającego dane z kompatybilnym oprogramowaniem EMG.
    5. Zarejestruj cztery punkty orientacyjne na głowie uczestnika za pomocą wskaźnika punktu orientacyjnego. Użyj zakładki walidacji, aby upewnić się, że głowa uczestnika jest prawidłowo zarejestrowana.
  4. Określanie intensywności TMS mapowania motorycznego
    1. Wybierz punkt siatki znajdujący się najbliżej "pokrętła" uczestnika. Wybierz przycisk Wyrównaj do celu, aby wyrównać cewkę TMS trzymaną przez robota do tej lokalizacji docelowej. Wybierz opcję Kontakt włączony. Monitoruj jakość kontaktu za pomocą wskaźnika siły nacisku. Upewnij się, że wskaźnik jest zielony lub żółty.
      UWAGA: Czerwony kolor na wskaźniku kontaktu oznacza, że na głowę uczestnika działa zbyt duża siła. Brak koloru oznacza, że cewka TMS nie styka się z głową uczestnika. W takich przypadkach należy dostosować czułość płytki siłowej.
    2. Poinstruuj uczestnika, aby nie wychodził poza zakres ramienia robota. Upewnij się, że mięśnie dłoni uczestnika są rozluźnione i pozostają nieruchome przed kontaktem.
    3. Wybierz opcję Wyrównaj i Podążaj, aby cewka pozostała wyśrodkowana na celu, jeśli uczestnik się poruszy.
    4. Użyj przycisku spustowego TMS na maszynie TMS, aby dostarczyć 5-10 impulsów TMS o intensywności między 40-60% maksymalnej mocy stymulatora (MSO). Powtórz ten krok do 5-6 punktów siatki otaczających "pokrętło".
    5. Określ punkt siatki, który daje największy i najbardziej spójny (gorący) potencjał wywołany silnika (MEP) dla lewego lub prawego mięśnia BIZ.
    6. Określ spoczynkowy próg motoryczny (RMT) jako najniższą intensywność, która wytwarza MEP o wartości co najmniej 50 μV w mięśniu FDI w stymulacjach 5/10.
  5. Mapowanie silnika
    1. Zaczynając od punktu siatki znajdującego się najbliżej hotspotu, dostarcz cztery jednoimpulsowe impulsy TMS (1 Hz) z interbodźcem 1 s i intensywnością TMS 120% RMT. Responsywny punkt siatki jest określany przez 2/4 MEPs >50 μV w dowolnym mięśniu ręki.
    2. Przejdź do sąsiedniego punktu siatki i powtórz powyższy krok.
    3. Kontynuuj sekwencyjnie w sposób liniowy wzdłuż responsywnych punktów, aż do osiągnięcia punktu, który nie odpowiada, który jest pierwszym regionem granicznym mapy.
    4. Kontynuuj mapowanie, aby wyznaczyć punkty graniczne we wszystkich czterech kierunkach prostokątnej siatki.
    5. Nagrywaj wszystkie MEP ze wszystkich mięśni za pomocą oprogramowania EMG do analizy offline.
    6. Po zdobyciu 3-4 punktów siatki wybierz opcję Kontakt wyłączony i daj uczestnikowi przerwę, aż poczuje się gotowy do kontynuowania.
    7. Przez całą sesję mapowania stale sprawdzaj uczestnika, czy czuje się komfortowo i/lub potrzebuje przerwy.
    8. Użyj papierowej wersji tych samych siatek, aby przypiąć kolejność symulacji do dalszej analizy.
    9. Pełne mapowanie za pomocą zrobotyzowanego TMS, jak opisano tutaj lub ręcznie (nie opisane w tym manuspekcie). Jeśli używasz robota TMS, przesunie się on do punktu siatki wybranego przez eksperymentatora. Robot będzie dostosowywał się do ruchu głowy dziecka w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Pozwoli to złagodzić wszelkie dodatkowe ruchy związane z ręcznym przytrzymywaniem cewki przez technika na głowie uczestnika.
      UWAGA: W przypadku mapowania za pomocą robota TMS upewnij się, że przez cały czas trwania sesji obok robota znajduje się eksperymentator. Jeśli robot zostanie umieszczony na głowie uczestnika, a uczestnik nagle się poruszy, robot będzie próbował podążać za jego głową. Jeśli uczestnik musi się poruszać, kichać, drapać lub wykonywać czynność wymagającą ruchu głowy, ramię robota musi zostać poruszone, aby zapobiec uderzeniu głowy uczestnika w ramię robota lub cewkę TMS.
  6. Tworzenie mapy silnika
    1. Korzystając z niestandardowego skryptu do kodowania, wygeneruj trójwymiarowe mapy motoryczne (Rysunek 2). Skontaktuj się z autorami w celu uzyskania skryptu.
    2. Obliczaj obszar i objętość mapy motorycznej za pomocą responsywnych lokalizacji trajektorii. Oblicz środek ciężkości (COG) jako średnią ważoną reprezentacji motorycznych każdej lokalizacji współrzędnych.
      UWAGA: Obszar mapy jest obliczany jako odstęp siatki (7 mm)2 pomnożony przez całkowitą liczbę responsywnych witryn. Objętość mapy oblicza się jako skumulowaną sumę odstępów siatki pomnożoną przez średnią amplitudę MEP w każdym responsywnym miejscu. Opracowywana jest przyjazna dla użytkownika wersja skryptu, która zostanie udostępniona publicznie jako oprogramowanie typu open source. W międzyczasie skontaktuj się z autorem korespondencyjnym, aby uzyskać dostęp do skryptu.

3. Konwencjonalna aplikacja tDCS i HD-tDCS

  1. Losowo przydziel uczestników do jednej z trzech grup interwencyjnych (pozorowane, konwencjonalne tDCS, HD-tDCS).
  2. Poproś uczestnika, aby trzykrotnie wykonał test Purdue Pegboard Test (PPT) lewą ręką (niedominującą), ustalając swój wynik wyjściowy.
  3. Sprawdź jakość elektrody, aby potwierdzić integralność wkładek gąbczastych tDCS i elektrod gumowych.
  4. Włącz konwencjonalne urządzenie tDCS, ustawiając przełącznik zasilania w pozycji ON.
    UWAGA: Upewnij się, że kontrolka niskiego poziomu naładowania baterii nie świeci. Jeśli jest podświetlony, wymień baterie przed rozpoczęciem sesji.
    1. W przypadku uczestników otrzymujących konwencjonalny lub pozorowany tDCS, należy lekko nasącz dwie elektrody gąbkowe o średnicy 25 cm2 solą fizjologiczną. Upewnij się, że cała elektroda jest zakryta, ale nie kapie. Włóż gumową elektrodę do nasączonych solą fizjologiczną elektrod gąbczastych i podłącz każdą elektrodę do urządzenia tDCS.
  5. Zlokalizuj zaznaczony punkt zapalny (prawy M1) za pomocą neuronawigacji i oznacz go nietoksycznym markerem. Pod koniec każdej sesji tDCS, HD-tDCS lub sesji pozorowanej ponownie zaznacz hotspot, aby był widoczny następnego dnia.
    1. W przypadku randomizacji do konwencjonalnego tDCS lub pozorowanego tDCS, umieść jedną elektrodę gąbkową nasączoną solą fizjologiczną o średnicy 25 cm nad zaznaczonym punktem zapalnym uczestnika (prawy M1), służąc jako anoda. Umieść drugą elektrodę gąbczastą nasączonąsolą fizjologiczną o średnicy 25 cm na przeciwległym obszarze nadoczodołowym, reprezentującym katodę. Użyj lekkiej plastikowej "opaski" na głowę, aby utrzymać elektrody na miejscu.
      UWAGA: Upewnij się, że z elektrody nie kapie sól fizjologiczna, ponieważ może ona bocznikować prąd.
    2. W grupie pozorowanej i konwencjonalnej tDCS należy zapewnić "optymalną" jakość kontaktu. Jeśli jakość kontaktu jest "nieoptymalna", wstrzyknij niewielką ilość roztworu soli fizjologicznej pod elektrody gąbkowe lub upewnij się, że między skórą głowy a elektrodą jest minimalna ilość włosów.
      UWAGA: "Optymalną" jakość styku osiąga się, gdy świeci się więcej niż połowa kontrolek jakości styku. Jeśli świeci się mniej niż połowa kontrolek styków, jakość styku nie jest optymalna. Nie rozpoczynaj stymulacji, jeśli świeci się tylko jedna z dwóch lampek kontrolnych.
    3. W grupie HD-tDCS zapoznaj się z Villamar, M.F., et al.16, aby uzyskać informacje o odpowiedniej konfiguracji.
    4. W grupie HD-tDCS ustaw urządzenie na ustawienie Skanowanie, aby sprawdzić impedancję na każdej elektrodzie. Upewnij się, że impedancja jest mniejsza niż 1 "jednostka jakości" i opisana wcześniej19,20. Jeśli jakość kontaktu jest niska, wyjmij elektrodę i sprawdź, czy nie ma włosów blokujących kontakt elektrody oraz czy między skórą głowy a elektrodą znajduje się ciągła kolumna żelu elektrodowego. W razie potrzeby nałóż więcej żelu do elektrod.
  6. Ustaw urządzenie tDCS i HD-tDCS na ustawienie montażu anody, natężenie prądu 1 mA i czas trwania 20 minut.
  7. Upewnij się, że uczestnik siedzi wygodnie i rozumie możliwe odczucia, których może doświadczyć (takie jak swędzenie lub mrowienie). Przypomnij uczestnikowi, aby komunikował się, jeśli odczuwa dyskomfort lub ma jakieś pytania.
    1. W konwencjonalnych grupach tDCS i HD-tDCS upewnij się, że przełącznik jest ustawiony w pozycji Active.
      UWAGA: W przypadku grupy pozornej przełącznik powinien być ustawiony na Pozorne. To ustawienie powinno być ukryte przed uczestnikiem.
    2. Naciśnij przycisk Start urządzenia, aby rozpocząć stymulację. Upewnij się, że czas trwania jest ustawiony na 20 minut, a intensywność na 1 mA.
      UWAGA: W konwencjonalnych grupach tDCS i HD-tDCS prąd wzrośnie z ponad 30 s do 1 mA i będzie trwał przez 20 minut. W grupie pozornych tDCS prąd zostanie zwiększony o ponad 30 s do 1 mA i natychmiast zmniejszony przez ponad 30 s.
  8. Po 5 minutach, 10 minutach, 15 minutach i 20 minutach poproś uczestnika, aby trzykrotnie wykonał PPT lewą ręką.
  9. Po 20 minutach wyłącz urządzenie, gdy intensywność zakończy spadanie do 0 mA.
    UWAGA: W przypadku uczestników otrzymujących konwencjonalny tDCS lub HD-tDCS, urządzenie automatycznie zmniejszy się do 0 mA po 20 minutach. W przypadku uczestników otrzymujących pozorowany tDCS, urządzenie automatycznie zwiększy się z ponad 30 s do 1 mA i natychmiast zmniejszy się do 0 mA w ciągu 30 s po 20 minutach.
  10. Zdejmij elektrody z głowy uczestnika.
  11. W przypadku pozorowanej i konwencjonalnej grupy tDCS usuń czarne elektrody z wnętrza gąbek i spłucz elektrodę gąbkową zwykłą wodą z kranu.
    1. W grupie HD-tDCS zdejmij plastikowy uchwyt elektrody i wyjmij elektrody. Zdejmij nasadkę elektrody z głowy uczestnika. Wypłucz żel w uchwycie elektrody. Wyczyść elektrodę lekko damp ręcznik papierowy. Wytrzyj elektrodę suchym ręcznikiem papierowym, aby usunąć resztki żelu.
  12. Poproś wszystkich uczestników o wypełnienie kwestionariusza skutków ubocznych i tolerancji przezczaszkowej stymulacji prądem stałym po każdej sesji stymulacji.
  13. Poproś uczestników, aby wykonali PPT trzy razy lewą ręką.
    1. Niech uczestnicy wrócą następnego dnia i przez kolejne cztery kolejne dni (łącznie pięć dni) na nieinwazyjną stymulację mózgu (pozorowaną, tDCS lub HD-tDCS) w połączeniu z uczeniem motorycznym (PPT). Powtórz kroki 3.2-3.13 w dniu 2-4. W dniu 5 uczestnicy niech rozpoczną od nieinwazyjnej stymulacji mózgu (pozorowanej, tDCS lub HD-tDCS) (kroki 3.2-3.13 są powtarzane). Po przerwie (45 min-~1,5 h od otrzymania stymulacji) rozpocznij mapowanie silnika robota TMS (kroki 2.3-2.5.8).
      UWAGA: Wszyscy uczestnicy otrzymali taką samą liczbę minut na przerwy między ocenami.
    2. Po 6 tygodniach zaproś uczestników do powrotu i wykonania PPT bez otrzymywania nieinwazyjnej stymulacji mózgu (krok 3.2, a następnie mapowanie motoryczne TMS przez robota (krok 2.5.8)).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Korzystając z przedstawionych tutaj metod, przeprowadziliśmy randomizowane, pozorowane badanie interwencyjne8. Rekrutowano dzieci praworęczne (n = 24 lata, w wieku 12-18 lat) bez przeciwwskazań do obu rodzajów nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Uczestnicy zostali specjalnie wykluczeni z tego badania, jeśli przyjmowali leki neuropsychotropowe lub jeśli nie byli wcześniej zakażeni tDCS. Nie było żadnych przerw.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

TMS badano również w klinicznych populacjach pediatrycznych, w tym w udarze okołoporodowym22 i porażeniu mózgowym, gdzie z powodzeniem stworzono mapy motoryczne TMS u dzieci z porażeniem mózgowym w celu zbadania mechanizmów plastyczności interwencyjnej. Korzystając z ustalonego protokołu8, mapy motoryczne TMS zostały z powodzeniem zebrane u typowo rozwijających się dzieci i są obecnie zbierane w trwającym wieloośrodkowym badaniu klinicznym dla dzieci z udarem okołoporodowym...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Autorzy nie ujawnili żadnych informacji.

Acknowledgements

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

To badanie było wspierane przez Kanadyjskie Instytuty Badań nad Zdrowiem.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stymulator 1x1 SMARTscanSoterix Medical Inc.
Adapter 4x1 HD-tDCSSoterix Medical Inc.
Brainsight NeuronavigationRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Elektroda z kauczuku węglowegoSoterix Medical Inc.
Elektroda EASYpadSoterix Medical Inc.
EASYstrapsSoterix Medical Inc.
Wzmacniacz EMGBortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
HD1 Uchwyt elektrodySoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderUchwyt elektrody HD o standardowej podstawie do wysokiej rozdzielczości tES (HD-tES)
Elektroda HDSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeSpiekana elektroda HD.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelDefinition tES (HD-tES)
Micro 1401 CambridgeElectronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue PegboardFirma Lafayette Instrument Roztwór
solifizjologicznej Baxter
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.
TMS RobotAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
TMS Stymulator i cewkaMagstim Inchttps://www.magstim.com/neuromodulation/
https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/devicehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrodehttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypadhttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystrap HD-GEL dla systemu akwizycji danych High http://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.pagehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al. Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human. Journal of Cognitive Neuroscience. 15 (4), 619-626 (2003).
  3. Oskoui, M., Coutinho, F., Dykeman, J., Jetté, N., Pringsheim, T. An update on the prevalence of cerebral palsy: a systematic review and meta-analysis. Developmental Medicine & Child Neurology. 55 (6), 509-519 (2013).
  4. Zewdie, E., Kirton, A. TMS Basics: Single and Paired Pulse Neurophysiology. Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475(2016).
  5. Nudo, R. J., Milliken, G. W., Jenkins, W. M., Merzenich, M. M. Use-dependent alterations of movement representations in primary motor cortex of adult squirrel monkeys. The Journal of Neuroscience. 16 (2), 785-807 (1996).
  6. Friel, K. M., Gordon, A. M., Carmel, J. B., Kirton, A., Gillick, B. T. Pediatric Issues in Neuromodulation: Safety, Tolerability and Ethical Considerations. Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475(2016).
  7. Nudo, R. J., Plautz, E. J., Frost, S. B. Role of adaptive plasticity in recovery of function after damage to motor cortex. Muscle & Nerve. 24 (8), 1000-1019 (2001).
  8. Grab, J. G., et al. Robotic TMS mapping of motor cortex in the developing brain. Journal of Neuroscience Methods. , (2018).
  9. Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimulation. 9 (5), 641-661 (2016).
  10. Kessler, S. K., Minhas, P., Woods, A. J., Rosen, A., Gorman, C., Bikson, M. Dosage considerations for transcranial direct current stimulation in children: a computational modeling study. PloS One. 8 (9), e76112(2013).
  11. Ciechanski, P., Carlson, H. L., Yu, S. S., Kirton, A. Modeling Transcranial Direct-Current Stimulation-Induced Electric Fields in Children and Adults. Frontiers in Human Neuroscience. 12, 268(2018).
  12. Ciechanski, P., Kirton, A. Transcranial Direct-Current Stimulation (tDCS): Principles and Emerging Applications in Children. Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475(2016).
  13. Kirton, A., et al. Transcranial direct current stimulation for children with perinatal stroke and hemiparesis. Neurology. 88 (3), 259-267 (2017).
  14. Cole, L., et al. Effects of High-Definition and Conventional Transcranial Direct-Current Stimulation on Motor Learning in Children. Front Neurosci. , (2018).
  15. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686(2011).
  16. Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., Dasilva, A. F., Fregni, F. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Journal of Visualized Experiments. (77), e50309(2013).
  17. Yousry, T. A., et al. Localization of the motor hand area to a knob on the precentral gyrus. A new landmark. Brain. 120 (Pt 1), 141-157 (1997).
  18. Garvey, M. A., Mall, V. Transcranial magnetic stimulation in children. Clinical Neurophysiology. 119 (5), 973-984 (2008).
  19. Borckardt, J. J., et al. A pilot study investigating the effects of fast left prefrontal rTMS on chronic neuropathic pain. Pain Medicine (Malden, Mass.). 10 (5), 840-849 (2009).
  20. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4×1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. The Journal of Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  21. Ciechanski, P., Kirton, A. Transcranial Direct-Current Stimulation Can Enhance Motor Learning in Children. Cerebral Cortex. 27 (5), 2758-2767 (2017).
  22. Kirton, A., Andersen, J. Brain stimulation and constraint for hemiparesis after perinatal stroke: The PLASTIC CHAMPS trial. European Journal of Paediatric Neurology. 19 (S1), S10(2015).
  23. Ginhoux, R., et al. A custom robot for Transcranial Magnetic Stimulation: First assessment on healthy subjects. 2013 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , 5352-5355 (2013).
  24. Grau, C., et al. Conscious brain-to-brain communication in humans using non-invasive technologies. PloS One. 9 (8), e105225(2014).
  25. Julkunen, P. Methods for estimating cortical motor representation size and location in navigated transcranial magnetic stimulation. Journal of Neuroscience Methods. 232, 125-133 (2014).
  26. van de Ruit, M., Perenboom, M. J., Grey, M. J. TMS brain mapping in less than two minutes. Brain Stimulation. 8 (2), 231-239 (2015).
  27. Dundas, J. E., Thickbroom, G. W., Mastaglia, F. L. Perception of comfort during transcranial DC stimulation: effect of NaCl solution concentration applied to sponge electrodes. Clinical Neurophysiology. 118 (5), 1166-1170 (2007).
  28. Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Physics in Medicine and Biology. 61 (12), 4506-4521 (2016).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

Related Articles