Protokół ten wprowadza metodę opartą na akupunkturze skóry głowy do lokalizacji gorącego punktu pierwotnego kory ruchowej (M1) dla mięśnia zginaczy napięć powierzchownych (FDS) oraz potwierdza jej skuteczność wobec konwencjonalnego miejsca C3.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Nowatorska metoda oparta na akupunkturze skóry głowy, służąca do ukierunkowania gorącego punktu ruchowego ręki do nieinwazyjnej stymulacji mózgu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Precyzyjna lokalizacja pierwotnej kory ruchowej (M1) odpowiadającej konkretnym mięśniom jest kluczowa dla zwiększenia skuteczności neuromodulacji. Gdy stymulacja magnetyczna przezczaszkowa (nTMS) lub inne narzędzia mapowania są niedostępne, stymulacja jest zazwyczaj stosowana w miejscu C3 standardowego systemu EEG 10-20. Jednak pojawiające się dowody wskazują, że C3 może nie być optymalnym miejscem do atakowania mięśni dłoni. Dlatego celem tego badania jest zaproponowanie innowacyjnej metody lokalizacji opartej na neuroanatomii, która pozwoli zidentyfikować hotspot M1 dla mięśnia dłoni oraz zweryfikować jego skuteczność w porównaniu z miejscem C3. Opracowano protokół krok po kroku, aby zidentyfikować hotspot M1 dla mięśnia zginacza digitorum superphialis (FDS) za pomocą podejścia opartego na akupunkturze. Zidentyfikowany hotspot porównano następnie z konwencjonalnym miejscem C3 poprzez ocenę potencjałów motorycznych wywołanych bazowym i po neuromodulacji (MEP). Reprezentatywne dane wykazały, że proponowany hotspot M1 dawał istotnie wyższe amplitudy MEP niż miejsce C3, zarówno na poziomie wyjściowym, jak i po neuromodulacji. Proponowane podejście zapewnia zweryfikowaną i praktyczną metodę lokalizacji hotspotu M1 dla FDS. Technika ta ma potencjał zwiększenia skuteczności neuromodulacji w praktyce klinicznej, gdy zaawansowane narzędzia neuroobrazowe nie są dostępne.
Wprowadzenie
Precyzyjne lokalizowanie gorącego punktu korowego w pierwotnej korze ruchowej (M1) dla neuromodulacji ukierunkowanej na konkretne mięśnie jest kluczowe dla optymalizacji wyników rehabilitacji ruchowej1. Nawigowana przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (nTMS) została przyjęta jako nieinwazyjna, niezawodna metoda mapowania motorycznego w porównaniu do bezpośredniej stymulacji korowej2. Jednak w braku takich narzędzi, C3 (lewa półkula) i C4 (prawa), zdefiniowane przez standardowy system EEG 10-20, są powszechnie stosowane jako celowanie M1 do dostarczania neuromodulacji3. Jednak badania wykazały, że C3 może nie być faktycznym hotspotem M1 4,5 i nie jest optymalnym miejscem do neuromodulacji, ponieważ daje niższe amplitudy potencjału motorycznego (MEP) w porównaniu z alternatywnymi miejscami w okolicznym regionie6. Ponadto wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja elektryczna (HD-tES) ma potencjał do wzmocnienia swoich efektów modulacyjnych 7,8,9,10; jednak wymaga to dokładniejszej lokalizacji docelowego obszaru stymulacji w porównaniu do konwencjonalnych montażów11,12. Dlatego potrzebna jest metoda umożliwiająca dokładne zidentyfikowanie hotspotu M1, gdy zaawansowane narzędzia neuroobrazowe nie są dostępne.
Chińska akupunktura skóry głowy to współczesna technika akupunktury integrująca tradycyjne chińskie metody igiełki z nowoczesną neuroanatomią reprezentatywnych obszarów kory mózgowej. W przeciwieństwie do tradycyjnej akupunktury, akupunktura skóry głowy polega na podskórnym włożeniu igieł w określone strefy odpowiadające za funkcje ośrodkowego układu nerwowego13. Opracowano i stosowano kilka systemów akupunktury skóry głowy w leczeniu upośledzeń ruchowych, w tym te ustanowione przez Jiao, Lin, Jin i Tang, a także międzynarodowo ustandaryzowany chiński protokół punktowy14. Wśród tych podejść akupunktura głowy Jiao integruje nowoczesną neuroanatomię i zasady neurofizjologii z tradycyjnymi chińskimi technikami akupunktury, tworząc innowacyjną metodę modulacji funkcji ośrodkowego układu nerwowego15,16. Jednak czy jej koncepcje można zastosować i zweryfikować w badaniach neuromodulacji kończyn górnych, pozostaje nieznane.
Dlatego protokół ten ma na celu zbadanie nowego podejścia do lokalizacji hotspotu M1 mięśnia zginacza mięśnia mięśnia zginaczy głębokiego (FDS) przy użyciu punktów orientacyjnych akupunktury skóry głowy (AC) oraz potwierdzenie tego podejścia poprzez porównanie pobudliwości korowo-rdzeniowej z tą w konwencjonalnym miejscu C3 przed i po interwencji HD-tES. Jednak obecne podejście zostało zweryfikowane tylko u zdrowych uczestników z wyraźnie rozpoznawalnymi punktami anatomicznymi na skórze głowy, a szczególnie w przypadku mięśnia FDS. Czy tę metodę można uogólnić na inne mięśnie kończyn górnych, czy też zastosować ją u osób z zaburzeniami neurologicznymi, pozostaje niepewne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Uczestnicy byli praworęczni, zdrowi dorośli, bez historii neurologicznych lub układowo-szkieletowych schorzeń dotyczących kończyn górnych. Protokół badawczy został przejrzany i zatwierdzony przez Komitet ds. Ochrony Ludzi (CPHS) w University of Texas Health Science Center w Houston. Przed udziałem wszyscy uczestnicy uzyskali pisemną świadomą zgodę.
1. Przygotowanie
- Upewnij się, że uczestnicy siedzą wyprostowano w wygodnej pozycji, z ramionami naturalnie spoczywającymi. Protokół lokalizacji hotspotów M1 FDS wymaga miarki i markera. Proces lokalizacji gorącego punktu FDS powinien przebiegać według współczesnej strategii akupunktury skóry głowy.
2. Zlokalizuj górny punkt motoryczny (UMP)
UWAGA: Górny punkt ruchowy (UMP) definiuje się jako punkt położony 0,5 cm za środkiem linii przedniej-tylnej, która rozciąga się od głębki (środka między brwiami) do inionu.
- Wyrównaj znak "0" na miarce z glabellą (rysunek 1A) i upewnij się, że taśma jest wyprostowana i pozioma na skórze głowy.
- Rozciągnij taśmę do inionu, czyli czubka zewnętrznej guzki potylicznej (Rysunek 1B).
- Zidentyfikuj środek między gobillą a inionem wzdłuż linii podłużnej. Od tego miejsca zmierz 0,5 cm tyłem i oznacz miejsce widoczną kropką.
- Ustaw taśmę między lewym i prawym punktem przedusznym (lub wierzchołkiem uszu) (Rysunek 1C), upewniając się, że taśma jest pozioma. Oznacz środek tej linii poprzecznej widoczną kropką.
- Korzystając z punktu środkowego oznaczonego w kroku 2.4 jako odniesienia, dostosuj punkt wskazany w kroku 2.3 bocznie, jeśli to konieczne, aby zapewnić, że końcowy punkt UMP jest wyśrodkowany na środku poprzecznym (Rysunek 1D).
Rysunek 1: Lokalizacja górnego punktu ruchowego. (A) Środek między brwiami (Glabella). (B) Zewnętrzny guzokąt potyliczny położony na linii środkowej kości potylicznej (Inion). (C) Lewy punkt przeduuszny, położony przed kłukiem ucha. (D) Położony 0,5 cm za przecięciem linii środkowej strzałkowej i linii poprzecznej łączącej lewy i prawy punkt przeduszny; ten punkt definiuje się jako Górny Punkt Ruchowy (UMP). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
3. Lokalizacja dolnego punktu silnikowego (LMP)
UWAGA: Dolny punkt ruchowy (LMP) definiuje się jako przecięcie linii biegnącej od bocznego końca brwi do wstawienia z przednią linią włosów.
- Wyrównaj znak "0" na miarce do bocznego końca brwi po lewej stronie twarzy (Rysunek 2A).
- Rozciągnij miarkę od tego punktu do inionu, podążając prostą ścieżką ukośną przez skórę głowy (Rysunek 2A).
- Zidentyfikowaj i oznacz widoczną kropką miejsce, gdzie ta ukośna linia przecina przednią linię włosów. Ten punkt definiuje się jako LMP (Rysunek 2B).
4. Zlokalizuj hotspot M1 FDS (AC)
UWAGA: Hotspot M1 FDS definiowany jest jako punkt położony w dwóch piątych odległości od Górnego Punktu (Górny) do Dolnego Punktu Silnika (LMP) wzdłuż linii obszaru silnika (Rysunek 2C).
- Wyrównaj znak "0" na miarce z Górnym Punktem Motorycznym (UMP) i przedłuż miarkę do Dolnego Punktu Silnika (LMP).
- Zapisz całkowity dystans między UMP a LMP.
- Zmierz i zaznacz widoczną kropką punkt znajdujący się w odległości 2/5 od UMP. Ten punkt definiuje się jako hotspot AC.
Rysunek 2: Lokalizacja dolnego punktu ruchowego i hotspotu FDS. (A) Przecięcie linii rozciągającej się od bocznego końca brwi do włoka z przednią linią włosów. (b) Dolny punkt silnikowy (LMP). (C) Górny punkt silnikowy (UMP), hotspot FDS (AC) oraz LMP. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
5. Walidacja hotspotów M1 FDS (AC)
UWAGA: Polec uczestnikom usiąść na krześle ustawionym do wygodnej wysokości, położyć prawe ręce na miękkiej poduszce i pouczać zrelaksować się podczas sesji stymulacji.
- Umieść elektrody elektrody do elektromiografii powierzchniowej bipolarnej (EMG) nad brzuchem mięśnia prawego zginacza digitorum supersurfacealis (FDS) i ustaw częstotliwość próbkowania na 2 kHz (Rysunek 3A).
- Oznacz stronę C3 na podstawie międzynarodowego systemu EEG 10-2017.
- Oznacz hotspot FDS (AC) według proponowanego podejścia.
- Ustaw cewkę TMS styczną nad skórą głowy w miejscu AC, z uchwytem skierowanym do tyłu pod kątem 45° (Rysunek 3B).
- Zacznij od 30% maksymalnego wyciągu TMS i dostarczaj stymulację pojedynczego impulsu.
- Stopniowo zwiększ intensywność, aby określić próg spoczynkowej ruchów (RMT)18..
- Ustaw intensywność stymulacji na 120% RMT i zarejestruj co najmniej 20 kolejnych MEP zarówno w AC, jak i C3.
Rysunek 3: Elektroda EMG i umiejscowienie cewki TMS. (A) Umieszczenie elektrod EMG w fazie dwubiegunowej w FDS oraz (B) umieszczenie pojedynczego impulsu TMS w hotspotie M1 FDS. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
6. Interwencja HD-tES
- Instruuj uczestników, aby wygodnie siedzieli na krześle z rękami opartymi o stół lub podłokietnik.
- Zamontuj nasadkę EEG zgodnie ze standardowym protokołem17, zapewniając prawidłowe wyrównanie z punktami orientacyjnymi na skórze głowy (nos i inion).
- Umieść jedną elektrodę nad miejscem docelowym (AC lub C3) i równomiernie rozmieszczę cztery elektrody referencyjne wokół obszaru docelowego, aby zapewnić stabilny rozkład prądu (rysunek 4). Nałóż przewodzący żel na wszystkie miejsca elektrod, aby zmniejszyć impedancję.
- Sprawdź impedancję elektrody za pomocą wbudowanego miernika impedancji stymulatora i upewnij się, że wartości są poniżej 2 kΩ.
- Ustaw parametry stymulacji na intensywność 2 mA i częstotliwość 21 Hz na czas trwania 20 minut.
- Włącz HD-tES i stopniowo zwiększ natężenie do 2 mA przez 30 s.
- Monitoruj reakcje uczestnika podczas stymulacji, sprawdzając oznaki dyskomfortu, podrażnienia skóry lub nietypowych doznań.
- Po 20 minutach wyłącz urządzenie, ostrożnie usuń elektrody i oczyść skórę głowy.
Rysunek 4: Układ HD-tES. Elektroda środkowa jest celowana w C3 lub AC, a 4 elektrody referencyjne znajdują się na otaczających kanałach. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Wyniki ujawniły trzy kluczowe ustalenia: i) Proponowana metoda (AC), oparta na akupunkturze skóry głowy prowadzonej neuroanatomią, skutecznie zidentyfikowała hotspot M1 dla mięśnia FDS, ponieważ nakładał się on na hotspot sterowany przez TMS. ii) Zidentyfikowany hotspot M1 FDS nie pokrywał się z konwencjonalnie celowanym miejscem C3; ponadto stanowisko AC wykazywało wyższe bazowe amplitudy MEP w porównaniu do C3. iii) Interwencja HD-tACS w miejscu AC znacząco zwiększyła amplitudy MEP, podczas gdy po stymulacji w miejscu ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W tym badaniu opracowano innowacyjne podejście lokalizujące hotspot M1 dla mięśnia FDS na podstawie punktów orientacyjnych akupunktury skóry głowy. Proponowane miejsce AC wykazywało duży potencjał jako hotspot M1 dla mięśnia FDS, z wyższymi amplitudami MEP bazowymi i po modulacji w porównaniu do konwencjonalnie używanego miejsca C3.
Droga korowo-rdzeniowa jest jednym z najważniejszych szlaków zstępujących wywodzących się z kory ruchowej dla dobrowolnych zachowań motorycznych2...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy deklarują, że nie mają znanych konkurujących ze sobą interesów finansowych ani relacji osobistych, które mogłyby wpłynąć na prace opisane w tym artykule.
Podziękowania
Autorzy są wdzięczni dr. Yingchunowi Zhangowi, profesorowi w Katedrze Inżynierii Biomedycznej na Uniwersytecie Miami, za cenne wskazówki i wiedzę w zakresie przeprowadzania analizy EMG.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Elektroda żelowa | Soterix Medical Inc., Nowy Jork, USA | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gel | |
| EMG | TMSi, Oldenzaal, Holandia | https://www.tmsi.artinis.com/product-overview | |
| Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja elektryczna (HD-tES) | Soterix Medical Inc., Nowy Jork, USA | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1 | |
| TMS (Magstim Bistim² 200) | Magstim Company Ltd., Whitland, Walia, Wielka Brytania | 3231-00 |
Bibliografia
- Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an IFCN committee. Clin Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
- Jeltema, H. R., et al. Comparing navigated transcranial magnetic stimulation mapping and "gold standard" direct cortical stimulation mapping in neurosurgery: a systematic review. Neurosurg Rev. 44 (4), 1903-1920 (2021).
- Tang, X., et al. Transcranial direct current stimulation for upper extremity motor dysfunction in poststroke patients: a systematic review and meta-analysis. Clin Rehabil. 38 (6), 749-769 (2024).
- Silva, L. M., Silva, K. M. S., Lira-Bandeira, W. G., Costa-Ribeiro, A. C., Araujo-Neto, S. A. Localizing the primary motor cortex of the hand by the 10-5 and 10-20 systems for neurostimulation: an MRI study. Clin EEG Neurosci. 52 (6), 427-435 (2021).
- Sparing, R., Buelte, D., Meister, I. G., Paus, T., Fink, G. R. Transcranial magnetic stimulation and the challenge of coil placement: a comparison of conventional and stereotaxic neuronavigational strategies. Hum Brain Mapp. 29 (1), 82-96 (2008).
- Kim, H., Wright, D. L., Rhee, J., Kim, T. C3 in the 10-20 system may not be the best target for the motor hand area. Brain Res. 1807, 148311(2023).
- Roy, A., Baxter, B., He, B. High-definition transcranial direct current stimulation induces both acute and persistent changes in broadband cortical synchronization: a simultaneous tDCS-EEG study. IEEE Trans Biomed Eng. 61 (7), 1967-1978 (2014).
- Meng, H., et al. High-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS) has regional neuromodulation effects in the forearm and hand muscles. Brain Stimul. 18 (1), 94-96 (2025).
- Masina, F., et al. Neurophysiological and behavioural effects of conventional and high-definition tDCS. Sci Rep. 11 (1), 7659(2021).
- Parlikar, R., et al. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): a systematic review on the treatment of neuropsychiatric disorders. Asian J Psychiatr. 56, 102542(2021).
- Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
- Villamar, M. F., et al. Technique and considerations in the use of 4×1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309(2013).
- Hao, J. J., Hao, L. L. Review of clinical applications of scalp acupuncture for paralysis: an excerpt from Chinese scalp acupuncture. Glob Adv Health Med. 1 (1), 102-121 (2012).
- Lee, G. E., Lee, P. T., Ran, N., Zhou, J. Scalp acupuncture for children with cerebral palsy: a protocol for a systematic review. Medicine (Baltimore). 98 (48), e18062(2019).
- Wang, J., et al. Acupuncture treatment on the motor area of the scalp for motor dysfunction in children with cerebral palsy: study protocol for a multicenter randomized controlled trial. Trials. 21 (1), 29(2020).
- Wu, Y., et al. Potential scalp acupuncture and brain stimulation targets for common neurological disorders: evidence from neuroimaging studies. Chin Med. 20 (1), 58(2025).
- American Electroencephalographic Society. Guideline thirteen: guidelines for standard electrode position nomenclature. J Clin Neurophysiol. 11 (1), 111-113 (1994).
- Westin, G. G., Bassi, B. D., Lisanby, S. H., Luber, B. Determination of motor threshold using visual observation overestimates transcranial magnetic stimulation dosage: safety implications. Clin Neurophysiol. 125 (1), 142-147 (2014).
- Meng, H., Houston, M., Francisco, G. E., Zhang, Y., Li, S. Scalp acupuncture guidance for identifying the optimal site for transcranial electrical stimulation of the hand. Exp Brain Res. 242 (9), 2083-2091 (2024).
- Lemon, R. N. Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci. 31, 195-218 (2008).
- Liu, R., Moe, A. A. K., Liu, W., Zoghi, M., Jaberzadeh, S. Does acupuncture at motor-related acupoints affect corticospinal excitability? a systematic review and meta-analysis. J Integr Med. 23 (2), 113-125 (2025).
- Song, W., Amer, A., Ryan, D., Martin, J. H. Combined motor cortex and spinal cord neuromodulation promotes corticospinal system functional and structural plasticity and motor function after injury. Exp Neurol. 277, 46-57 (2016).
- Krucoff, M. O., Rahimpour, S., Slutzky, M. W., Edgerton, V. R., Turner, D. A. Enhancing nervous system recovery through neurobiologics, neural interface training, and neurorehabilitation. Front Neurosci. 10, 584(2016).
- Søndergaard, R. E., Martino, D., Kiss, Z. H. T., Condliffe, E. G. TMS motor mapping methodology and reliability: a structured review. Front Neurosci. 15, 709368(2021).
- Wang, T. Acupuncture for brain. , Springer. Cham. (2021).
- Meng, H., et al. Efficacy of high-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS) at the M1 hotspot versus C3 site in modulating corticospinal tract excitability. Biomedicines. 12 (11), 2635(2024).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
