Typ włosów powszechnie spotykany u historycznie niedostatecznie reprezentowanych mniejszości wydaje się przeszkadzać w przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). Tutaj opisujemy metodę zaplatania włosów (The Sol Braiding Technique), która poprawia TMS.
Artykuł metodologiczny
Metoda splotu Sol do radzenia sobie z grubymi włosami podczas przezczaszkowej stymulacji magnetycznej: rozwiązanie problemu potencjalnej stronniczości w stymulacji mózgu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to technika, która jest często wykorzystywana w neurobiologii, zarówno do celów terapeutycznych, jak i badawczych. TMS oferuje kluczowe usługi medyczne, takie jak leczenie poważnej depresji i jest niezbędny w prawie każdej placówce badawczej. Ponieważ TMS opiera się na umieszczeniu skóry głowy, uważa się, że włosy wpływają na skuteczność, ponieważ zmieniają odległość od miejsca docelowego. Co więcej, przypuszcza się, że tekstura i długość włosów, które są głównie widoczne u osób należących do mniejszości, mogą stanowić poważne wyzwanie w gromadzeniu wysokiej jakości danych. W tym miejscu przedstawiamy wstępne dane pokazujące, że na TMS mogą mieć wpływ włosy, szczególnie w historycznie niedostatecznie reprezentowanych grupach mniejszościowych.
Podejście do plecionki Sol jest tutaj przedstawione jako łatwa do nauczenia, szybka do wdrożenia technika, która zmniejsza zmienność w TMS. W porównaniu z dziewięcioma uczestnikami stwierdzono, że metoda Sol znacznie zwiększyła siłę i spójność motorycznego potencjału wywołanego (MEP) (p < 0,05). Usuwając fizyczną barierę włosową, która utrudnia bezpośredni kontakt cewki ze skórą głowy, podejście Sol poprawia dostarczanie TMS. W rezultacie wykazano, że amplituda piku MEP i obszar MEP pod krzywą (AUC) wzrosły. Choć dane te są wstępne, stanowią ważny krok w rozwiązywaniu problemów związanych z różnorodnością w neurobiologii. Procedury te są wyjaśnione dla ekspertów niezajmujących się plecionką.
Wprowadzenie
Badania neuronaukowe, ze względu na swoją naturę, obejmują zmiany paradygmatu i innowacje w celu zrozumienia funkcji mózgu, niepełnosprawności neurologicznej i zaburzeń psychicznych1. Pomimo dużego postępu, dyscyplina neuronauki nie powiodła się w niektórych aspektach. Na przykład istnieją dysproporcje rasowe, zarówno w liczbie badaczy, jak i w reprezentacji uczestników i pacjentów w badaniach. Wiele niedostatecznie reprezentowanych osób z grup mniejszościowych jest nieobecnych w eksperymentach i badaniach klinicznych2. Tylko 5 z 81 recenzowanych artykułów EEG opartych na skórze głowy od września do października 2019 r. wyraźnie wskazało na próbę obejmującą osoby należące do mniejszości. Co więcej, ostatnie badania wykazały, że osoby z niedostatecznie reprezentowanych grup mniejszościowych były często błędnie diagnozowane lub nie ufały naukowcom. Assari i wsp. odkryli, że społeczność medyczna, a w szczególności połowa białych studentów medycyny i rezydentów, uważała, że Afroamerykanie mają grubszą skórę niż biali, co wpłynęło na ich ocenę medyczną i strategie leczenia3,4. Ze względu na brak danych od uczestników mniejszościowych, wyniki badań są mniej uogólnione i pokazują dysproporcje w populacjach mniejszościowych. Aby zapewnić, że populacja badana jest reprezentatywna dla pacjentów, którzy będą stosować lek lub produkt leczniczy, oraz że wyniki można uogólnić, badania kliniczne muszą obejmować zróżnicowaną grupę uczestników5.
Interesujące dla neuronauki opartej na skórze głowy jest wyraźny kształt, grubość, stylizacja i gęstość, które często występują u niedostatecznie reprezentowanych włosów mniejszościowych. Na przykład kształt mieszków włosowych jest jedną z cech, która sprawia, że włosy afrykańskie są charakterystyczne. Włosy afrykańskie pochodzą z mniejszych, bardziej eliptycznych i płaskich mieszków włosowych, podczas gdy mieszki włosowe rasy kaukaskiej i azjatyckiej są bardziej okrągłe i duże6. Kiedy mniejszości myją włosy, kręcą się, co sprawia trudności naukowcom w ich eksperymentach. Grupom mniejszościowym czasami zaleca się mycie i prostowanie włosów za pomocą produktów do włosów przed przystąpieniem do obrazowania skóry głowy, ale może to mieć wpływ na dokładność danych. Dane są zniekształcone, ponieważ mniej uczestników z grup mniejszościowych zgłosiłoby się na ochotnika, a dane od nich mogłyby zostać odrzucone ze względu na niższą jakość. Co więcej, ze względu na ich typowe fryzury (takie jak warkocze i warkocze), osoby należące do mniejszości są czasami postrzegane jako trudne do zrekrutowania i utrzymania2. Rosen i in. badali mężczyznę pochodzenia afrykańskiego, który nosił dredy, styl noszony przez niedostatecznie reprezentowane osoby z mniejszości, i wykazywał niepłynność w spontanicznej mowie7. Chciał poddać się leczeniu za pomocą obrazowania skóry głowy, ponieważ pojawiały się dowody na jego skuteczność i było ono tolerowane.
Jedną z szeroko stosowanych technik obrazowania skóry głowy jest przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS). TMS to technika obrazowania powierzchniowego, która jest stosowana w sposób nieinwazyjny w celu wywołania miejscowego wzrostu aktywności mózgu. Zdolność do kontrolowania aktywności neuronalnej w ludzkim mózgu sprawia, że TMS jest kluczowym narzędziem zarówno dla eksperymentalnej, jak i terapeutycznej neuronauki8. Aby ustalić standardowe zalecenia dotyczące bezpieczeństwa, gdy są one przedstawiane jako procent progu motorycznego (MT), intensywność TMS zapewnia uogólniony wskaźnik zastosowanej stymulacji, który może być używany z dowolnym kształtem cewki lub rodzajem stymulatora9. Motoryczny potencjał wywołany (MEP) używany do określania MT może być również miarą pobudliwości korowej, która jest wywoływana przez TMS przez korę ruchową człowieka10,11,12,1,3,14,15,16. TMS jest dostarczany do kory ruchowej, co powoduje aktywację w obszarach przeciwstawnych. Zazwyczaj celem są obszary dłoni, ponieważ stymulujący cel nie jest trudny do znalezienia w korze ruchowej, a przymocowanie elektrod lub wizualne monitorowanie reakcji dłoni/palców jest proste. Mechanizmy rządzące mocą silnika można lepiej zrozumieć za pomocą MEP. Ponieważ MEP są używane do pomiaru indywidualnych różnic w tłumaczeniu maszynowym, są one obecnie częścią praktycznie każdej aplikacji TMS. Ogólnie rzecz biorąc, korzystanie z TMS bez oceny jakiegoś aspektu MT jest niebezpieczne. Jeśli TMS zostanie dostarczony powyżej odpowiedniej MT, mogą wystąpić drgawki. Jeśli TMS jest dostarczany poniżej MT, wyniki mogą być zmniejszone lub nieobecne (tj. docelowe neurony mogą nie być zdepolaryzowane). Dokładne raportowanie MT ma również kluczowe znaczenie przy porównywaniu badań. Na przykład w wielu badaniach w naszym laboratorium stosuje się wartość 90%, co mówi innym badaczom, że zastosowanie 110% może skutkować większym efektem.
Stokes et al. zbadali różne odległości między obszarem docelowym a cewką stymulującą, a następnie znaleźli bezpośrednią liniową zależność między odległością a MT8,17. Dlatego grupy mniejszościowe, niektóre z grubszymi naturalnymi włosami, mogą mieć mniej dokładne pomiary MTs/MEP. W ankiecie skierowanej do społeczności opublikowanych autorów TMS stwierdziliśmy, że gdy zadaliśmy pytania otwarte, takie jak "czy włosy odgrywają rolę w impedancji?", eksperci w tej dziedzinie odpowiedzieli: "Zwiększa progi. Odsuwanie włosów na bok, ściskanie ich itp.; " Staramy się używać żelu, aby zniwelować ten kontakt, ale niewiele można zrobić; Gęste włosy również utrudniają kontakt; tak samo jak wyżej"; " Więcej włosów utrudnia stymulację - zwłaszcza jeśli uniemożliwia to dobry kontakt skóry głowy z cewką18. Gęsty wzrost włosów sprawia, że trudno jest uzyskać kontakt między cewką TMS a skórą głowy, pozostawiając minimalny lub zerowy kontakt i utrudniając sygnał. Wcześniejsze badania wykazały, że zaplatanie grubych, szorstkich włosów zmniejsza impedancję w obrazowaniu opartym na skórze głowy6. Wykorzystując cechy szorstkich lub kręconych włosów, Etienne i in. odkryli, że zaplatanie włosów uczestnika w warkocze utrzymuje integralność sygnału podczas korzystania z EEG.
Wprowadzamy metodę Sol "Sun", aby zaoferować rozwiązanie do zarządzania włosami u niedostatecznie reprezentowanych mniejszości. Ze względu na grubość i szorstkość ich włosów przewidywaliśmy, że włosy, które są zwykle obserwowane u niedostatecznie reprezentowanych mniejszości, lepiej zareagują na tę procedurę, ponieważ zachowają włosy (tj. nie będą się golić) i pozwolą na długotrwały pomiar. Metody te są łatwe do nauczania, uczenia się i wykonywania; nie wymagają dodatkowego wyposażenia; nie zwiększają ryzyka dla bezpieczeństwa; szanować i szanować naturalne włosy uczestników; i promować dumę u uczestnika (i badaczy), którzy mogli czuć się wcześniej zniechęceni technikami opartymi na skórze głowy.
Protokół
Przedstawione tutaj badania zostały zatwierdzone przez komisję Institutional Review Board (IRB) Uniwersytetu Stanowego Montclair, zainicjowaną w 2001 roku i aktualizowaną corocznie do 2023 roku. Wszyscy uczestnicy byli leczeni zgodnie z wytycznymi etycznymi Amerykańskiego Towarzystwa Psychologicznego. Przestrzegano typowych procedur bezpieczeństwa. Na przykład zrekrutowaliśmy dziewięcioro dorosłych z ogólnej populacji Uniwersytetu Stanowego Montclair, korzystając z ulotek i poczty pantoflowej. Wszyscy badani zostali przebadani osobiście zgodnie z wytycznymi TMS określonymi przez Wasserman19. Uczestnicy otrzymali wynagrodzenie w wysokości 25 dolarów za udział w badaniu, a wszyscy badani byli traktowani zgodnie ze standardami określonymi przez lokalną Instytucjonalną Komisję Rewizyjną (IRB) i zgodnie z Deklaracją Helsińską. Uzyskano pisemną świadomą zgodę od wszystkich uczestników i wszystkich osób zidentyfikowanych jako Latynosi lub Afroamerykanie.
1. Tło i transfer 10/20
UWAGA: Dla TMS nie będzie potrzebne żadne dodatkowe wyposażenie (tzn. laboratoria powinny łatwo mieć wszystkie te zapasy).
- Uczestników
- Przed rozpoczęciem jakichkolwiek procedur należy upewnić się, że uzyskałeś Przegląd Komisji IRB. Jeśli jest to wstępny protokół, skonsultuj się z doświadczonymi badaczami i przygotuj wszystkie formularze, takie jak Zgoda, Badanie Przesiewowe (Rysunek 1) i Skutki uboczne (Rysunek 2) i przećwicz ich prezentację.
UWAGA: Formularze powinny uzupełniać, a nie zastępować bezpośrednich wywiadów z uczestnikami na temat bezpieczeństwa. - Upewnij się, że wszyscy członkowie zespołu są przeszkoleni w zakresie swoich ról.
UWAGA: Dostępne są kursy szkoleniowe, a prawie wszystkie laboratoria TMS swobodnie dzielą się swoimi najlepszymi praktykami bezpieczeństwa. - Rekrutuj uczestników za pośrednictwem mediów społecznościowych i ulotek.
UWAGA: Rekrutacja zapewnia zachętę pieniężną i krótki opis ryzyka. - Zarządzaj listą kontrolną przesiewową przed zapisaniem się (Rysunek 1).
- Zapłać wszystkim uczestnikom za ich udział (25 USD w tym badaniu) i traktuj ich zgodnie z wytycznymi Wewnętrznej Komisji Rewizyjnej i Amerykańskiego Towarzystwa Psychologicznego.
- Przed rozpoczęciem jakichkolwiek procedur należy upewnić się, że uzyskałeś Przegląd Komisji IRB. Jeśli jest to wstępny protokół, skonsultuj się z doświadczonymi badaczami i przygotuj wszystkie formularze, takie jak Zgoda, Badanie Przesiewowe (Rysunek 1) i Skutki uboczne (Rysunek 2) i przećwicz ich prezentację.
- Wykonaj TMS przy użyciu parametrów odpowiednich dla danej instytucji (patrz dyskusja).
- Bezpieczeństwo i komfort uczestników mają kluczowe znaczenie, dlatego pytaj i monitoruj uczestników zarówno werbalnie, jak i wizualnie przez cały czas trwania procedury. Pamiętaj, aby zwrócić uwagę na nerwowość, która może być normą, a w niektórych przypadkach prowadzi do trudniejszych wyników.
2.Obsługa sprzętu TMS
- Upewnij się, że cewka ósemkowa o średnicy 70 mm używana w tym eksperymencie nigdy nie osiąga niebezpiecznych/wyłączających temperatur. Utrzymuj cewki zapasowe w gotowości na wypadek, gdyby były potrzebne jako zamienniki.
- Użyj oględzin (5/10 wywołany Abductor Pollicis Brevis) lub elektromiografii (EMG), aby określić próg motoryczny.
3. Próg motoryczny na włosach bez warkocza
- Zaznacz obszar CZ linii początk/inion i punkt środkowy za pomocą wymazywalnego magicznego markera. Zmierz płatek ucha lub punkty przeduszne i również zaznacz te punkty.
- Korzystając z linii prawej półkuli, zejdź o jedną trzecią w dół (od grzbietowej do brzusznej) i znajdź optymalne miejsce do aktywacji Abductor Pollicis Brevis (APB). Uruchom urządzenie TMS za pomocą spustu cewki i przełącznika nożnego i odłącz bezpiecznik z przodu maszyny.
- Ustaw cewkę TMS pod kątem 45° dla wszystkich wyszukiwań i dostaw TMS.
- Użyj pokrętła z przodu maszyny, aby rozpocząć stymulację przy 30% całkowitej mocy maszyny i zwiększać w krokach co 2%, aż zostanie zauważony ruch. Pamiętaj, aby przesuwać miejsce ze zwiększoną intensywnością stymulacji ze względu na staranną interakcję między ruchem cewki a intensywnością stymulacji.
- Po zidentyfikowaniu miejsca zapewniającego maksymalną odpowiedź APB należy określić MT.
- Aby ułatwić dokładne umieszczenie przed rozpoczęciem oznaczania MT, zaznacz miejsce końcówki cewki na czepku pływakowym i prześledź całą przednią część cewki za pomocą magicznego markera.
- W przypadku metody kontroli wizualnej użyj pokrętła, aby rozpocząć od 20% intensywności i wzrostu intensywności maszyny, aby dostarczyć około 20 impulsów w celu określenia poziomu stymulacji, który powoduje 5/10 (50%) odpowiedzi APB. Przesuwaj pokrętło w zależności od zwiększonych lub zmniejszonych ruchów palców. Po uzyskaniu 5/10 odpowiedzi zapisz intensywność wyświetlaną w urządzeniu jako MT danej osoby.
- W przypadku (preferowanej) metody MEP należy umieścić elektrody jednorazowego użytku na APB i ścięgnie kciuka oraz na masie (wokół tylnej części nadgarstka), a zamiast korzystać z oględzin, potwierdzić, że na jednostce rejestrującej zaobserwowano dodatni wynik MEP.
- Zdefiniuj dodatnią odpowiedź MEP jako MEP o amplitudzie międzyszczytowej ≥50 μV.
- Podobnie jak w przypadku oględzin, stymuluj do momentu zaobserwowania 5/10 pozytywnych posłów do PE. Upewnij się, że napięcie MEP jest wyższe niż 50 μV. Zapisz MT, gdy 50% MEP jest powyżej (i 50% poniżej) 50 μV.
4. Słońce
- Ćwicz z różnymi pędzlami, grzebieniami i farbami, ponieważ badacze mają różne odczucia na temat różnych narzędzi.
UWAGA: Czas potrzebny na doskonalenie techniki różni się w zależności od doświadczenia. Chociaż nie jest konieczne dokumentowanie uczestnika hair20, dołączamy je tutaj (Rysunek 3). - Bądź konsekwentny pod względem kryteriów warkocza. Nie ma uniwersalnych standardów dotyczących tego, które osoby powinny być zaplecione przed TMS. Należy jednak pamiętać, aby określić zamiar użycia wyznacznika, takiego jak tekstura włosów, przed jakimkolwiek badaniem lub zastosowaniem klinicznym.
- Opisz uczestnikowi metody i wykorzystaj zdjęcia podczas wyrażania zgody. Ponieważ docenienie uczestnika powinno być priorytetem, użyj zdjęć i opisz plecionkę jako część techniki.
UWAGA: Jedną z potencjalnych zachęt (tj. kompensacji) jest włączenie zaplecienia całej głowy po eksperymencie. - Poznaj punkty docelowe przed rozpoczęciem warkocza.
- Przenieś współrzędne 10/20 (punkty docelowe związane z silnikiem) na skórę głowy, aby zapewnić docelowe punkty splatania. Aby to osiągnąć za pomocą standardowej nasadki ERP/EEG, załaduj typową strzykawkę żelową i igłę 1-5 mm zielonej farby fluorescencyjnej (GFP). Nałożyć nakrętkę i w punktach docelowych włożyć strzykawkę tak, jakby nakładała żel i wklepać ~0,05 mm GFP (Rysunek 4A - E).
UWAGA: Ilość GFP będzie się różnić w zależności od liczby elektrod, które wymagają oznaczenia. - Pozostaw punkty do wyschnięcia na co najmniej 2 minuty.
- Zaczynając od zaznaczonego punktu na głowie, odciągnij włosy. Upewnij się, że wokół znaku widoczny jest wyraźny fragment skóry. Spróbuj oczyścić obszar włosów palcami lub szpikulcem.
- Zanim zaczniesz, najpierw zwizualizuj. Aby zrobić 6-8 warkoczy, które będą wyglądać jak słońce z kreskówek z punktem docelowym pośrodku, wykonaj każdy warkocz, myśląc o tarczy zegara: najpierw kukurydza na godzinie 6, potem kukurydza na godzinie 12, a następnie na godzinie 8 i 10. Koniec z cornrowingiem na godzinie 2 i 4. Spowoduje to sześć warg kukurydzy.
- Jeśli potrzebnych jest osiem rzędów kukurydzy, zacznij od godziny 6 i 12, następnie od godziny 9, między godziną 7 a 8 i między godziną 10 a 11. Zakończ ze wszystkimi brakującymi wierszami.
UWAGA: Główna różnica między warkoczem a warkoczem polega na tym, że będziesz dodawać włosy do swojej początkowej "kępki". Warkocz "przyklei" się do skóry głowy, zmniejszając w ten sposób wysokość i niezręczność mózgu. Wizualizuj to przed rozpoczęciem cornrowingu. - Aby zainicjować pierwszy konrow, z dowolnej strony zaznaczonego punktu, rozchyl mały odcinek. Spróbuj oszacować ilość włosów, która stanowiłaby 1/8 lub 1/6 włosów potrzebnych do kukurydzy. Powinna to być niewielka ilość, którą łatwo manipulować - początkowa grudka.
- Użyj obu rąk, aby podzielić tę początkową kępę na trzy sekcje. Spraw, aby sekcje były równe pod względem ilości włosów.
- Trzymając lewą sekcję w lewej ręce, a prawą w prawej ręce, przytrzymaj środkową sekcję jednym lub dwoma palcami wskazującymi.
- Jeśli zrobisz to poprawnie, prawa sekcja znajduje się teraz pośrodku, a to, co było środkową sekcją, jest teraz po prawej stronie.
- Weź skrajną lewą sekcję i podnieś ją. Umieść go między środkową i prawą sekcją. Jeśli zrobiłeś to poprawnie, ta sekcja znajduje się pośrodku, a sekcja, która była pośrodku, jest teraz po lewej stronie.
- Teraz weź prawą sekcję i powtórz krok 2.6, dodając nowe, dodatkowe włosy ze skóry głowy, która znajduje się pod kawałkiem.
UWAGA: Dodawanie włosów będzie wyglądało jak ruch zamiatający . To właśnie sprawi, że kukurydza będzie raczej warkoczami niż warkoczami. - Kontynuuj chwytanie jednego kawałka na raz, dodając włosy idące w dół sekcji.
- Kontynuuj cornrowing aż do końca tej kępki włosów.
- Zrób to 6-8 razy, aby stworzyć kształt "słońca".
5. Próg motoryczny na włosach zaplecionych w warkocz
- Zastosuj TMS już teraz. Upewnij się, że powierzchnia cewki w punkcie maksymalnej stymulacji przylega teraz równo do skóry.
- Za pomocą uchwytu cewki, systemu montażowego lub ręcznie mocno dociśnij do skóry plastikiem cewki zgodnie z normami TMS.
UWAGA: Te metody są odpowiednie dla cewki o średnicy 70 mm w kształcie ósemki. - Zmierz MEP za pomocą elektrod i kontroli wizualnej. Wybrane palce powinny widocznie się poruszać.
- W podobny sposób oszukaj wszelkie dodatkowe obszary docelowe (np. lewą grzbietową boczną korę przedczołową).
UWAGA: Możesz przygotować wiele miejsc jednocześnie, używając więcej niż jednego wyszkolonego plecionkarza.
Wyniki
Do wszystkich sesji stymulacji wykorzystano urządzenie TMS do pojedynczych impulsów z cewką w kształcie ósemki o średnicy 70 mm. MEP-y rejestrowano przy użyciu standardowych wzmacniaczy i oprogramowania zainstalowanego na lokalnym komputerze. Wszystkie MEP-y uzyskano poprzez przymocowanie trzech elektrod skierowanych na mięsień odwodzący krótki kciuka (APB). Główną testowaną hipotezą było to, że metoda Sol spowoduje uzyskanie większych amplitud oraz większego AUC w porównaniu do nieplecionych włosów. W tym celu przeprowadzono analizy ANOVA przy użyciu oddzielnych testów 2 x 9 (Pre/Post x Badany). Przewidywano większe amplitudy i AUC po zapleceniu włosów w porównaniu do braku zaplecionia. Badano również zmienność w obrębie 30 prób dla każdego uczestnika, przewidując, że metoda Sol zmniejszy tę zmienność.
W pierwszej kolejności przeprowadziliśmy ANOVA dla pomiarów powtarzanych 2 x 9, przyjmując Pre/Post oraz Subject (podmiot) jako czynniki dla 30 impulsów TMS, próbkowanych z częstotliwością 1 000 Hz przez 100 ms po wyzwalaczu TMS. Należy zauważyć, że próba jest mała i należy zachować ostrożność przy interpretacji tych wyników. Za pomocą testu Kołmogorowa-Smirnowa stwierdzono, że dane mają rozkład normalny (wszystkie p > .05). W przypadku amplitudy szczytowej (Peak Amplitude) stwierdzono brak ogólnej interakcji (F(8,232) = 1,82, p = 0,08). Następnie zbadano efekt główny Pre/Post i stwierdzono istotną różnicę (F(1,29) = 8,70, p = 0,006), przy czym amplituda Post była o 116,99% wyższa niż Pre. Choć czynnik Subject okazał się istotny (F(8,232) = 2,41, p = 0,016), interesowała nas liczba podmiotów, u których splot (braiding) spowodował różnicę. Stwierdzono, że amplituda wzrosła u 7 z 9 podmiotów, a u 3 osób różnica Pre/Post była istotna (t(8), p dla każdego podmiotu = 0,01, 0,01, 0,02, 0,12, 0,55, 0,60, 0,71, 0,76, 0,81; Rysunek 5).
Przeprowadziliśmy podobną analizę ANOVA 2 x 9 dla AUC (Rysunek 5). Nie stwierdzono interakcji (F(8,232) = 1,30, p = 0,24). Odnotowano istotną różnicę między pomiarami Pre/Post (F(1,29) = 7,39, p = 0,01). Wartość Post AUC była o 108,12% większa niż Pre AUC. Stwierdzono również istotną różnicę między badanymi (F(8,232) = 2,47, p = 0,01). U 7 z 9 osób nastąpił wzrost AUC, a u 2 osób różnica Pre/Post była istotna (t(8), wartości p dla poszczególnych badanych = 0,01, 0,04, 0,10, 0,11, 0,48, 0,71, 0,86, 0,87, 0,96).
Analizując zmienność amplitudy, stwierdzono brak istotnej interakcji (F(8,232) = 1,41, p = 0,19; Rysunek 5). Zaobserwowano tendencję do mniejszej zmienności przy analizie wyników przed i po zabiegu (Pre/Post) (F(1,29) = 2,81 p = 0,10). Po zapleceniu warkoczy zmienność zmniejszyła się o 10,36%. Nie stwierdzono istotnego efektu dla podmiotu (Subject) (F(8,232) = 1,26, p = 0,27). Pod kątem zmienności przeanalizowano AUC i nie stwierdzono istotnej interakcji (F(8,232) = 1,28, p = 0,25). Wyniki Pre/Post (F(1,29) = 0,98, p = 0,33) oraz podmioty (Subjects) (F(8,232) = 1,06, p = 0,39) również nie były istotne. Dane te wskazują na szereg ważnych istotnych wyników i tendencji. Zwiększona amplituda oraz AUC wykazują, że próg motoryczny (Motor Threshold, tj. poziom TMS potrzebny do wywołania MEP) prawdopodobnie uległby obniżeniu przy odpowiednim zapleceniu warkoczy. Zaplatanie warkoczy zwiększyło również niezawodność, ponieważ zmienność uległa zmniejszeniu (choć nieistotnie). Wreszcie, zwiększono siłę sygnału, co może sprawić, że zastosowania kliniczne będą bardziej skuteczne, choć twierdzenie to jest wysoce spekulatywne.
Rysunek 1: Przesiewowe badanie kwalifikacyjne. Typowy proces przesiewowy stosowany w celu zapewnienia bezpieczeństwa pacjenta. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
Rysunek 2: Skutki uboczne. Monitorowanie potencjalnych problemów przed i po TMS. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Rysunek 3: Porównanie różnic w zakrzywieniu. Próbka po lewej stronie reprezentuje szerszy łuk o większej średnicy. Skutkuje to mniejszą całkowitą gęstością włosów. Po prawej stronie „ciaśniejsze” zakrzywienie ma tendencję do prowadzenia do ogólnie gęstszej czupryny. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
Rycina 4: Metoda Sol. (A) Pasma włosów, którymi można łatwo manipulować, są odsuwane od punktu docelowego. (B-D) Przedstawiono progresywne zaplatanie warkoczy przy skórze (cornrowing), aby uzyskać wyraźny wzór. Aby uzyskać lepsze potencjały wywołane ruchowo oraz (E) odsłonięty punkt docelowy, kluczowe jest zaplatanie tak, aby włosy przylegały płasko do skóry głowy (jest to tzw. cornrow). Zaczynając od punktu oznaczonego po dowolnej stronie włosów, oddziel kępkę włosów. Wykorzystując tę sekcję, podziel „kępkę” włosów jeszcze trzy razy pionowo i rozpocznij zaplatanie warkoczy przy skórze. Aby zapleść cornrow, weź lewą sekcję włosów do lewej ręki, a prawą sekcję do prawej ręki. Pozostaw środkową sekcję płasko na skórze głowy, dociskając ją palcem wskazującym jednej lub obu rąk. Chwyć pasmo włosów z prawej sekcji, przeprowadź je nad środkową sekcją i umieść pomiędzy sekcjami środkową a lewą. Następnie wykonaj to samo z lewą sekcją, prowadząc ją nad środkową sekcją. Kontynuuj chwytanie kolejnych pasm włosów, prowadząc je nad środkową sekcją. Róbiąc to, dołączaj również pasma włosów sąsiadujące z podzieloną sekcją, kierując się w dół skóry głowy. Kontynuuj tę czynność, aż sekcja włosów zostanie zapleciona, upewniając się, że włosy przylegają do skóry głowy. Stosuj tę samą metodę dzielenia sekcji włosów i zaplatania warkoczy przy skórze, prowadząc je wokół oznaczonego punktu, aż powstanie kształt „Słońca”. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rysunek 5: Amplituda, pole pod krzywą oraz trzy przykładowe potencjały wywołane ruchowo przed i po badaniu. Przedstawiono dane dla wszystkich dziewięciu uczestników przed i po zastosowaniu metody Sol. Pokazano 30 impulsów TMS dostarczonych do M1. Linia łącząca Pre/Post stanowi średnią dla każdej próbki. Skrót: TMS = przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Rysunek 6: Przykładowe MEP. Po splotowaniu MEP powinny być spójne i wyraźne. Skrót: MEP = potencjały wywołane ruchowo. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.
Dyskusja
Warkocze nie powinny kolidować z kątem (np. 45°) cewki TMS. Jeśli tak się stanie, może być konieczne przerobienie jednego z warkoczy, aby złagodzić ten problem. Jeśli zostanie to zrobione prawidłowo, posłowie do PE powinni być konsekwentni (rys. 6).
Wykorzystując cechy włosów kręconych lub szorstkich, ta metoda splatania zachowuje integralność sygnału TMS. W tym badaniu udało nam się znacznie zwiększyć rozmiar MEP i stwierdziliśmy zwiększoną tendencję do spójności. Dane te mają implikacje i wierzymy, że pomogą w przyszłych badaniach nad plecionkami. Podobnie jak w przypadku większości nowatorskich technik, wierzymy i zachęcamy innych do postępów w tej dziedzinie.
Możliwe, że mniej niedostatecznie reprezentowanych mniejszościowych osób uczestniczy w badaniach klinicznych ze względu na ich włosy, które mogą wpływać na sygnał neuromodulacji. Co więcej, osoby otrzymujące TMS z grubszymi włosami mogą otrzymywać nieodpowiedni poziom TMS. Nie tylko budzi to obawy dotyczące bezpieczeństwa, ale także podnosi kwestie skuteczności.
Chociaż dane nie zostały zebrane, zauważamy, że stwierdziliśmy, że uczestnicy doceniają szacunek, jaki im okazywano, a komentarze zawierały: "Dziękujemy za 'uhonorowanie włosów'". W związku z tym do dodatkowych korzyści należy poprawa środowiska badawczego lub klinicznego. Praktyka skróci czas do około 3-6 minut na region. Tak więc, w typowej klinicznej sesji dużego zaburzenia depresyjnego, w której izolowane są dwa obszary (region docelowy i region progu motorycznego-M1), do leczenia dodanoby 6-12 minut.
Obecne badanie dodatkowo zidentyfikowało potencjalne korzyści dla osób z mniejszości rasowych i etnicznych i uważamy, że powinno służyć jako motywacja do poszukiwania dalszych podejść opartych na dowodach w celu dywersyfikacji tej dziedziny. Miejmy nadzieję, że te przyszłe badania obejmą ponowne zbadanie innych technologii, abyśmy mogli zwiększyć różnorodność i poprawić rygor naszych badań naukowych.
Przyszłe badania powinny dotyczyć różnych typów TMS (np. rTMS, sparowanego pulsu), EEG lub dowolnej techniki stymulacji mózgu oraz tego, jak można je obecnie zastosować w niedostatecznie reprezentowanych populacjach. Przyszłe badania powinny obejmować populacje kontrolne i wykorzystywać neuronawigację oraz większe próby. Mamy nadzieję, że tworząc metodę zaplecza, która odsłania skórę głowy, ulepszyliśmy te techniki i technologie stymulacji mózgu. Mamy również nadzieję, że uda nam się skłonić badaczy do przyjrzenia się, w jaki sposób te same techniki zawiodły niedostatecznie reprezentowane mniejszości21. Chociaż zdajemy sobie sprawę, że nasza praca jest wstępna, uważamy, że dane są ważne dla szybkiego rozpowszechniania.
Oświadczenia
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.
Podziękowania
LSAMP (Louis Stokes Alliance for Minority Participation), Wehner i The Crawford Foundation, The Kessler Foundation są wdzięczni za wsparcie.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Tablet Samsung z systemem Android (dla posłów do Parlamentu Europejskiego) | |||
| Taśma | |||
| Odpowiednie środki odkażające COVID i maski/rękawiczki | |||
| Rysunek 8 miedzianych cewek | |||
| Laptop | |||
| Magstim 200 Pojedynczy impuls | |||
| Magstim Standardowy uchwyt | |||
| Speedo Swim Czepki | |||
| Testable.Org Konto i oprogramowanie | |||
| Trigno 2 Lead Sensor (dla posłów do PE) | |||
| Oprogramowanie Trigno Base and Plot (dla MEP) |
Bibliografia
- Yeung, A. W. K., Goto, T. K., Leung, W. K. The changing landscape of neuroscience research, 2006-2015: a bibliometric study. Frontiers in Neuroscience. 11, 120-120 (2017).
- Choy, T., Baker, E., Stavropoulos, K. Systemic racism in EEG research: considerations and potential solutions. Affective Science. 3 (1), 14-20 (2021).
- Assari, S., Moghani Lankarani, M., Caldwell, C. H. Discrimination increases suicidal ideation in black adolescents regardless of ethnicity and gender. Behavioral Sciences. 7 (4), Basel, Switzerland. 75(2017).
- Bailey, R. K., Mokonogho, J., Kumar, A. Racial and ethnic differences in depression: current perspectives. Neuropsychiatric Disease and Treatment. 15, 603-609 (2019).
- Clark, L. T., et al. Increasing diversity in clinical trials: overcoming critical barriers. Current Problems in Cardiology. 44 (5), 148-172 (2019).
- Etienne, A., et al. Novel electrodes for reliable EEG recordings on coarse and curly hair. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 6151-6154 (2020).
- Rosen, A. C., et al. TDCS in a patient with dreadlocks: Improvements in COVID-19 related verbal fluency dysfunction. Brain Stimulation. 15 (1), 254-256 (2022).
- Stokes, M. G., et al. Distance-adjusted motor threshold for transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 118 (7), 1617-1625 (2007).
- Wassermann, E. M. Risk and safety of repetitive transcranial magnetic stimulation: report and suggested guidelines from the International Workshop on the Safety of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, June 5-7, 1996. Electoencephalography and Clincal Neurophysiology/Evoked Potentials Section. 108 (1), 1-16 (1998).
- Bestmann, S. Functional modulation of primary motor cortex during action selection. Cortical Connectivity.: Brain stimulation for assessing and modulating cortical connectivity and function. , Springer Berlin Heidelberg. Berline, Heidelberg. 183-205 (2012).
- Bestmann, S., Krakauer, J. W. The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour. Experimental Brain Research. 233 (3), 679-689 (2015).
- Chen, R., et al. The clinical diagnostic utility of transcranial magnetic stimulation: Report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 119 (3), 504-532 (2008).
- Di Lazzaro, V., et al. Theta-burst repetitive transcranial magnetic stimulation suppresses specific excitatory circuits in the human motor cortex. The Journal of Physiology. 565, 945-950 (2005).
- George, S., Duran, N., Norris, K. A systematic review of barriers and facilitators to minority research participation among African Americans, Latinos, Asian Americans, and Pacific Islanders. American Journal of Public Health. 104 (2), e16-e31 (2014).
- Rothwell, J. C. Techniques and mechanisms of action of transcranial stimulation of the human motor cortex. Journal of Neuroscience Methods. 74 (2), 113-122 (1997).
- Terao, Y., et al. Input-output organization in the hand area of the human motor cortex. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology/Electromyography and Motor Control. 97 (6), 375-381 (1995).
- Stokes, M. G., et al. Simple metric for scaling motor threshold based on scalp-cortex distance: application to studies using transcranial magnetic stimulation. Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4520-4527 (2005).
- Keenan, J. P., Archer, Q., Duran, G., Chavarria, K., Brenya, J. Preventing potential racial biasing employing transcranial magnetic stimulation. Annual Meeting of the Eastern Psychological Association. , Boston, MA. 73(2023).
- Wassermann, E. M. Risk and safety of repetitive transcranial magnetic stimulation: report and suggested guidelines from the International Workshop on the Safety of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, June 5-7, 1996. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 108 (1), 1-16 (1998).
- Dela Mettrie, R., et al. Shape variability and classification of human hair: a worldwide approach. Human Biology. 79 (3), 265-281 (2007).
- Peebles, I. S., Phillips, T. O., Hamilton, R. H. Toward more diverse, inclusive, and equitable neuromodulation. Brain Stimulation. 16 (3), 737-741 (2023).
Przedruki i uprawnienia
