Wykorzystanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do badania ludzkiego układu nerwowo-mięśniowego

Ogólnym celem tej procedury jest wykonanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w celu wywołania motorycznych potencjałów wywołanych. Najpierw w mięśniu zginacza nadgarstka promieniowego, a następnie w mięśniu prostownika kręgosłupa. Osiąga się to poprzez najpierw przygotowanie skóry pokrywającej odpowiednie mięśnie do zapisów elektromiograficznych i biomechaniczne ustawienie obiektu do przezczaszkowej stymulacji magnetycznej.

Hotspot jest identyfikowany jako część miejsca stymulacji nad korą ruchową, która wywołuje największe potencjały odwołane motoryczne. Kolejnym krokiem jest określenie progu silnika. W tym momencie przeprowadzana jest przezczaszkowa stymulacja magnetyczna z pojedynczym impulsem w celu ilościowego określenia amplitudy potencjału wywołanego silnika i czasu trwania okresu milczenia.

Sparowana impulsowa przezczaszkowa stymulacja magnetyczna jest również wykonywana w celu ilościowego określenia ułatwienia wewnątrzkorowego oraz krótko- i długotrwałego hamowania wewnątrzkorowego. Ostatecznie, in vivo, wskaźniki pobudliwości korowo-rdzeniowej i korowo-rdzeniowej u ludzi można ocenić za pomocą łącznego zastosowania przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i elektromiografii. Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie mogą mieć trudności, ponieważ może być trudno wyprowadzić i zrozumieć subtelne techniczne aspekty TMS tylko z pisemnego opisu, a po prostu próba uczenia się metodą prób i błędów podczas eksperymentowania i testowania ludzi stwarza wiele trudności i wyzwań związanych z demonstracją procedur.

Oprócz mnie będzie to David Gus Jr., badacz pracujący w Instytucie Układu Mięśniowo-Szkieletowego i Neurologicznego w Ohio. Przed rozpoczęciem eksperymentu TMS należy najpierw przeprowadzić badanie przesiewowe osoby badanej zgodnie z wytycznymi dotyczącymi badań przesiewowych określonymi przez Instytut Edukacji Bezpieczeństwa Rezonansu Magnetycznego i badania, z których wykluczone są osoby, u których w rodzinie występowała padaczka lub napady padaczkowe. Następnie umieść elektrody powierzchniowe nad mięśniami FCR badanego na przedramieniu za pomocą bipolarnych układów elektrod.

Elektrody powinny być umieszczone wzdłużnie nad mięśniem nieogolonym i splecioną skórą. Umieść również czapkę roc, aby zaznaczyć miejsca stymulacji na głowie. Teraz poproś badanego, aby usiadł z lewą ręką spoczywającą w wyprostowanej pozycji w mierniku z czterema dynamami systemu Biodex.

W tym protokole będziemy stymulować prawą stronę mózgu, która kontroluje lewe ramię w celu stymulacji mięśni FCR, umieścimy 70-milimetrową cewkę TMS w kształcie ósemki, sttyczną do skóry głowy i 45 stopni do linii środkowej, tak aby indukowany prąd płynął w kierunku bocznym od tyłu do przyśrodkowego przodu. Następnie delikatnie przesuwaj cewkę TMS w bardzo małych odstępach, aby określić miejsce stymulacji, które wywołuje największy potencjał wywołany silnikiem dla mięśnia FCR. Po zlokalizowaniu zaznacz ten obszar niezmywalnym atramentem na skórze głowy lub podobnej nasadce.

Teraz określ ilościowo próg motoryczny dla FCR, dostarczając pojedyncze impulsy przy stopniowo rosnącej intensywności stymulacji, aż potencjały wywołane silnika osiągną szczytowe amplitudy większe niż 50 mikrowoltów w ponad 50% prób. Aby zbadać amplitudę potencjału wywołanego silnikiem FCR, należy dostarczyć pojedynczy impuls TMS do wcześniej wyznaczonego hotspotu o natężeniu równym 130% progu silnika i obliczyć amplitudę między szczytami. Wynik ten można znormalizować do maksymalnego potencjału czynnościowego włókien mięśniowych związku obserwowanego po ponadmaksymalnej stymulacji elektrycznej nerwu pośrodkowego.

Kiedy impuls CMS kory mózgowej jest dostarczany podczas skurczu mięśni, wytwarza on potencjał odwołany silnika, po którym następuje elektryczny stan spoczynku, zanim aktywność zostanie wznowiona. Wskazuje to na zahamowanie korowo-rdzeniowe. Potocznie nazywa się to okresem ciszy.

Aby określić ilościowo okres ciszy korowo-rdzeniowej FCR, dostarcz pojedynczy impuls TMS do hotspotu o intensywności równej 130% progu motorycznego, podczas gdy uczestnik badania wykonuje skurcz mięśni zgięciowych nadgarstka przy 15% maksymalnej siły. Aby określić ułatwienie wewnątrzkorowe za pomocą sparowanego impulsu TMS dla mięśnia FCR, najpierw określ intensywność bodźca potrzebną do wywołania potencjału wywołania silnika, który wynosi od 0,5 do jednego miliwolta. Następnie dostarcz podprogowy impuls kondycjonujący, 70% progu silnika 15 milisekund przed impulsem testowym o wartości ponadprogowej, impuls kondycjonujący dostarczony w tym okresie przed impulsem testowym zwiększy lub ułatwi amplitudę potencjału wywołanego silnikiem bardziej niż pojedynczy impuls bezwarunkowy o tej samej intensywności.

Następnie użyj sparowanego impulsu TMS do ilościowego określenia krótkotrwałego hamowania wewnątrzkorowego przy użyciu tej samej procedury, która została opisana do pomiaru ułatwienia wewnątrzkorowego, z wyjątkiem tego, że odstęp między bodźcami między dwoma impulsami powinien zostać zmniejszony do trzech milisekund. Impuls kondycjonujący dostarczony w tym okresie czasu przed impulsem testowym zmniejszy lub zahamuje amplitudę potencjału odwołanego silnika bardziej niż pojedynczy bezwarunkowy impuls o tej samej intensywności. Aby określić ilościowo długotrwałe hamowanie wewnątrzkorowe za pomocą sparowanego impulsu, TMS dostarcza dwa identyczne impulsy testowe o supra progu, które są oddalone od siebie o 100 milisekund.

W tym przypadku w przypadku mięśnia FCR potencjał wywołany silnika związany z drugim impulsem będzie mniejszy lub bardziej zahamowany niż ten związany z pierwszym. Następny. W celu stymulacji mięśni wirujących prostowników poproś badanych, aby usiedli na krześle obrotowym z udem pod kątem 90 stopni w stosunku do tułowia, dolną częścią nogi pod kątem około 45 stopni w stosunku do uda, kręgosłupem lędźwiowym w neutralnej pozycji wyprostowanej i ręką spoczywającą na kolanach w przypadku kręgosłupa prostownika. Mięśnie wykorzystują układ elektrod umieszczony wzdłużnie nad mięśniami na poziomie kręgów L 3 L 5 na ogolonej i splecionej skórze, aby wygodnie zlokalizować korowy kręgosłup prostownikowy, miejsce stymulacji mięśni.

Tutaj używamy pomiarów antropometrycznych, aby zidentyfikować wierzchołek czaszki, znaleźć przecięcie czaszki w płaszczyźnie strzałkowej między nasionem a Ianem oraz płaszczyznę koronalną między traussem i oznaczyć to jako wierzchołek, aby stymulować spin prostownika. Mięśnie wykorzystują cewkę z podwójnym stożkiem, która ma większą głębokość penetracji, a zatem może dotrzeć do reprezentacji tych mięśni głębiej w homunkulusie. Tutaj cewka jest umieszczona w taki sposób, że prąd płynie w kierunku od przodu do tyłu.

Cewka tutaj jest specjalnie zmodyfikowana za pomocą laserowego systemu mocowania, aby pomóc nam w późniejszej repozycji cewki z podwójnym stożkiem w celu określenia progu motorycznego dla mięśni wirujących prostowników. Poprzednio zademonstrowana metoda na kończynę górną nie powinna być stosowana, ponieważ stymulacja mięśni pleców nie jest dobrze tolerowana. Zamiast tego rozpocznij protokół TMS od dostarczenia początkowego pojedynczego impulsu przy 50% maksymalnej mocy wyjściowej stymulatora, aby określić, czy intensywność tego bodźca jest powyżej czy poniżej progu motorycznego.

Aby zbadać amplitudę potencjału wywołanego silnikiem mięśni wirujących prostownika, należy dostarczyć pojedynczy impuls TMS do wierzchołka o intensywności 40 lub 50% powyżej intensywności progu motorycznego. Te motoryczne potencjały wywołane nie mogą być znormalizowane, ponieważ nerwy obwodowe innowujące mięśnie ES nie są dostępne dla stymulacji elektrycznej. Należy zauważyć, że podczas stymulacji grupy mięśni ES jednocześnie widocznie i dramatycznie stymulowanych jest również kilka innych grup mięśni, w tym mięśnie kończyny dolnej, które są reprezentowane w tym samym ogólnym obszarze homonculus.

Aby użyć sparowanego impulsu TMS do określenia ułatwienia wewnątrzkorowego dla grupy mięśni wirujących prostowników, intensywność impulsu kondycjonującego powinna być ustawiona na obserwowany próg podmotoryczny. Intensywność wynosi 40% lub 50% mocy wyjściowej stymulatora, a intensywność impulsu testowego powinna być ustawiona na 40% powyżej poziomu progu submotorycznego wynoszącego 80% lub 90% mocy wyjściowej stymulatora. Następnie, aby określić ilościowo krótkotrwałe hamowanie dokorowe, użyj tej samej procedury, jak opisano dla pomiaru ułatwienia wewnątrzkorowego, z wyjątkiem tego, że odstęp między bodźcami między dwoma impulsami powinien zostać skrócony do trzech milisekund po zakończeniu eksperymentu, pomóż w usunięciu elektrod i tym podobnych nasadek i pamiętaj, aby podziękować swojemu badanemu za udział.

Widoczne tutaj ślady EMG reprezentują potencjalną reakcję motoryczną na stopniowo zwiększającą się intensywność bodźca, reprezentowaną jako procent mocy wyjściowej stymulatora. Należy zauważyć, że przy niższych intensywnościach wywoływano bardzo małych posłów do PE, ale przy 32%, czyli wywołano posła do Parlamentu Europejskiego, który osiągnął próg motoryczny. Okres ciszy obserwuje się, gdy badany wykonuje lekki skurcz, a pojedynczy bodziec jest przykładany do kory ruchowej.

Pierwsza część okresu milczenia jest spowodowana hamowaniem rdzenia kręgowego, a druga część jest przypisywana hamowaniu korowemu, a konkretnie receptorom GABA B. Tutaj widzimy zmianę wielkości potencjału wywołanego silnika ze sparowanym impulsem TMS pomiaru mięśni FCR krótkowałowego hamowania dokorowego lub SICI i ułatwienia wewnątrzkorowego lub ICF. I tutaj widzimy przykład zapisów EMG z mięśni prostowników spinowych oraz pomiar krótkowałowego hamowania wewnątrzkorowego i ułatwienia śródkorowego.

Wreszcie, tutaj widzimy przykładowy pomiar długotrwałego hamowania dokorowego lub LICI. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonywać TMS z pojedynczym impulsem i sparowanym impulsem w zastosowaniu do mięśnia Redis zginacza karpia, a także mięśnia wirującego prostownika. Warto zauważyć, że te demonstracje w tych grupach mięśniowych są tylko wybranymi przykładami wykorzystania TMS do badania ludzkiego układu nerwowo-mięśniowego.

Nie zapominaj, że praca z ludźmi może zagrażać zdrowiu. Ważne jest, aby upewnić się, że narażenie danej osoby na silne pole magnetyczne jest bezpieczne i zawsze należy zachować ostrożność podczas wykonywania tej procedury.