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 świecie

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....

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.

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