Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną

Ogólnym celem tej procedury jest ocena modulacji trwających efektów przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym za pomocą jednościeżkowej przezczaszkowej stymulacji torem magnetycznym w nowatorskim podejściu łączonym online. Przezczaszkowa stymulacja elektryczna jest techniką neuromodulacyjną, która wpływa na stany neuronalne poprzez różne przebiegi prądu. Jest powszechnie stosowany w neurobiologii do badania funkcji motorycznych i poznawczych mózgu.

Najczęściej stosowane podejścia opierają się na stymulacji prądem stałym, szumie losowym i stymulacji prądem zmiennym, które są w stanie wywołać zmiany w aktywności neuronów. Zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz neuronów, powodując zmianę spoczynkowego potencjału błonowego, a w konsekwencji modyfikując wydajność synaps neuronów. TACS pozwalają nam na dostarczenie sinusoidalnego zewnętrznego potencjału oscylacyjnego w określonym zakresie częstotliwości.

Poprzez indukowanie tzw. efektu porywania na endogenną aktywność oscylacyjną. Tutaj wprowadzamy nowatorską metodę, która łączy TACS i jednościeżkowy CMS podczas ciągłej stymulacji pierwszorzędowej kory ruchowej. Metoda ta pozwala na przetestowanie wpływu stymulacji prądem przemiennym na pierwszorzędową korę ruchową za pomocą pojedynczego impulsu potencjału wywołanego motorycznego indukowanego TMS.

Zamierzamy pokazać cały zestaw sprzętu potrzebnego do uruchomienia połączonego protokołu online TACS-TMS poprzez stymulację pierwszorzędowej kory ruchowej. Na liście wyposażenia znajduje się urządzenie do stymulacji elektrycznej, które może generować prąd przemienny, na przykład BrainStim. Połączone dwupowierzchniowymi elektrodami gąbczastymi nasączonymi solą fizjologiczną o rozmiarach od pięciu do siedmiu centymetrów.

W celu zminimalizowania odczuć skórnych, elektrody są całkowicie nasycone roztworem soli fizjologicznej, aby utrzymać impedancję poniżej 10 kiloOhm przez całą sesję stymulacji. Elektrodę docelową umieszcza się nad skórą głowy odpowiadającą głównemu hotspotowi kory ruchowej za pomocą specjalnych elastycznych pasków, natomiast elektrodę odniesienia umieszcza się nad ramieniem ipsilateralnym za pomocą taśmy klejącej w tzw. montażu monopolowym. U ludzi oscylacje o różnych częstotliwościach odzwierciedlają różne zachowania i procesy poznawcze, które leżą u podstaw różnych stanów aktywności sieci neuronowych.

Zazwyczaj mierzone za pomocą encefalografii lub magnetoencefalografii. Oscylacje w ludzkim mózgu wahają się od ultra wolnych do ultraszybkich oscylacji. Zwykle są one obecne jednocześnie i mogą modulować i wchodzić ze sobą w interakcje.

Jednak związek między aktywnością oscylacyjną a procesami mózgowymi zawsze był ustalany za pomocą metod korelacyjnych. Dlatego kwestia, czy oscylacje mózgu bezpośrednio odzwierciedlają fundamentalny mechanizm przetwarzania informacji w korze mózgowej, czy tylko epifenomen, jest nadal nierozwiązana. Korzystając z TACS, możemy przyczynowo modulować oscylacje mózgu w sposób specyficzny dla częstotliwości, a co za tym idzie, wpływać na fizjologiczną aktywność neuronów związaną ze stanem spoczynku, procesami percepcyjnymi i poznawczymi.

Aby skonfigurować protokół TCS za pomocą urządzenia BrainStim, najpierw sprawdź stan baterii. Następnie parametry stymulacji są manipulowane przez nasze specjalne oprogramowanie. Częstotliwość, czas trwania, kształt prądu.

I przesyłane do urządzenia przez połączenie Bluetooth. Korzystając z oprogramowania, otwórz nową sesję i zarządzaj nowym protokołem lub stymulacją. Na przykład protokół zostanie nazwany jako Beta.

Ustaw częstotliwość stymulacji w naszym przypadku będzie to 20 Hz, dostrój przebieg jako sinusoidalny i ustaw całkowity czas trwania protokołu stymulacji, na przykład 600 sekund. Na koniec ustaw intensywność stymulacji na 1 miliAmp podczas przesunięcia, zanikania, zanikania, a zanikanie jest ustawione na zero. Następnie, gdy w urządzeniu aktywowana jest funkcja Bluetooth, należy wgrać protokół z oprogramowania do stymulatora.

Następnie kontynuuj, sprawdzając, czy protokół został pomyślnie przesłany do urządzenia. Teraz przejdź do części TMS. Najpierw umieść elektrody do powierzchniowego EMG do pomiaru potencjałów blokady silnika za pomocą pojedynczego impulsu TMS.

Oczyść skórę za pomocą peelingu czyszczącego pod wszystkimi elektrodami, aby uzyskać niską impedancję skóry, poniżej 10 kiloOhm. Tutaj wzięliśmy pierwszy mięsień międzygrzbietowy i użyliśmy i użyliśmy dwubiegunowego montażu ścięgna brzucha. Umieść aktywną elektrodę na mięśniu, elektrodę odniesienia na kości, dwa centymetry dystalnie i elektrodę uziemiającą bardziej proksymalnie na ramieniu.

Potencjały blokady silnika są mierzone za pomocą elektrod chlorku argentu połączonych ze wzmacniaczem BrainAmp DC za pomocą skrzynki konekcyjnej. Używamy bezramkowego systemu nawigacji TMS LocalEye TMS navigator, aby uzyskać prawidłowe ustawienie cewki TMS. Najpierw umieszczamy czujniki śledzące z przodu uczestnika.

Do stymulacji TMS używamy stymulatora magnetycznego w trybie dwufazowym oraz 75-milimetrowej czerwonej cewki stymulacyjnej w kształcie litery H. Następnie wykorzystaj wideo ze strukturalnego rezonansu magnetycznego T-one uczestnika i wykonaj aktualną ilustrację głowy uczestnika w modelu głowy 3-D MRI za pomocą systemu nawigacyjnego. Następnie dokładnie umieść cewkę nad głównym obszarem silnika głowicy, tak zwanym obszarem pokrętła silnika.

Następnie zacznij testować potencjały jednoprzebiegowego zamka silnika TMS. Po znalezieniu optymalnego punktu zapalnego dla badanej reprezentacji korowej modelu dłoni, lokalizacja ta jest oznaczana do kolejnego umieszczenia elektrody docelowej TCS. Ostrożnie dopasuj pierwszy elastyczny pasek na głowie w stosunku do pozycji środka głowy.

Następnie zajmij pozycję elektrody docelowej za pomocą drugiego paska. Po umieszczeniu elektrod TCS zarówno na czaszce, jak i na ramieniu ipsilateralnym, przystąp do podłączenia ich do stymulatora. Przed rozpoczęciem sesji stymulacji upewnij się, że położenie elektrody docelowej jest wyśrodkowane nad zaznaczonym punktem zapalnym poprzez oględziny.

Następnie umieść cewkę TMS nad elektrodami TCS, dostosowując intensywność i orientację za pomocą neuronawigacji, aby ponownie znaleźć hotspot. Na tym etapie metoda progu modelu spoczynkowego dla tego nowego połączonego montażu TCS-TMS z uwzględnieniem grubości elektrody docelowej. Ustaw intensywność stymulacji wzdłuż eksperymentu na 110% ich spoczynkowego progu motorycznego.

Większość badań TCS wykazała wyraźne efekty online, jednocześnie nadal nie ma jednoznacznych dowodów na długotrwałe efekty TCS po zaprzestaniu stymulacji. Tylko kilka badań w literaturze wykazało słabe i niejasne skutki uboczne w odniesieniu do osób, które korzystały z TCS online. Dowody EG również nie są jasne co do następstw TCS.

In vivo wykazano, że skok aktywności jest zsynchronizowany z różnymi częstotliwościami sterującymi, co sugeruje, że odpalanie neuronów może być porywane przez pola przyłożone elektrycznie. Tak więc w modelach zwierzęcych słaby sinusoidalny TCS naciąga częstotliwość rozładowania rozległego impulsu korowo-neuronalnego. U ludzi ostatnie dowody wykazały, że TCS online może indukować efekt porywania podpisu EG.

Jednak podejście TCS EG jest nadal wątpliwe, po pierwsze z powodu artefaktów wywołanych prądem przemiennym, a po drugie dlatego, że praktycznie nie jest możliwe bezpośrednie uchwycenie sygnału EG stymulowanego obszaru. Taki połączony montaż TCS-TMS pozwala na obserwację, szczególnie dla układu sensomotorycznego, specyficznego dla częstotliwości TCS online na korowy rdzeń kręgowy poprzez wykorzystanie jako sondy jednoprzebiegowego TMS pierwotnej kory ruchowej. W ten sposób uruchom protokół stymulacji elektrycznej 20 Hz, dostarczając pojedyncze impulsy TMS online przeplatane losowymi odstępami czasu, od trzech do pięciu sekund.

Na przykład możemy pokazać wzrost amplitudy potencjału blokady silnika podczas TCS online 20 Hz w odniesieniu do stymulacji 10 Hz lub pozorowanej. Na tym zdjęciu można zobaczyć przykład eksperymentalnego projektu, w którym cewka TMS jest umieszczona nad docelową elektrodą TCS. W tym eksperymencie czerwone elektrody są umieszczane na lewej korze ruchowej i prawej korze ciemieniowej.

Niebieska elektroda referencyjna jest umieszczona na linii środkowej odpowiadającej pozycji PZ międzynarodowego systemu EG 1020. Cewka jest utrzymywana na elektrodzie gąbkowej umieszczonej nad lewą korą ruchową. Ludzka kora ruchowa, do której się zwracamy, ma aktywność na poziomie około 20 Hz.

Częsti współpracownicy dostarczyli kluczowych dowodów na aktywność 20 Hz w spoczynku u ludzi, pokazując wzrost pobudliwości korowo-rdzeniowej online, podczas gdy stymulacja była stosowana przy 20 Hz. Na wykresie oś Y przedstawia średnią amplitudę MEP mierzoną pojedynczym impulsem TMS w czasie trwania stymulacji TCS. Oś X reprezentuje różne częstotliwości stymulacji.

Tylko TCS dostarczony z częstotliwością 20 Hz na korę ruchową zwiększył wydajność korowo-rdzeniową. Nie stwierdzono natomiast wpływu stymulacji na inne częstotliwości lub inną stymulację kory ciemieniowej. Był to pierwszy dowód na specyficzny dla częstotliwości wpływ TCS na korę ruchową mierzony za pomocą połączonego podejścia TACS, TMS.

Uzasadnienie połączenia TMS i TACS polega na różnych informacjach, które przekazują. Rejestrując potencjały wywołane motoryczne na ręce przeciwległej do pierwotnej kory ruchowej, możemy sprawdzić wolne od artefaktów efekty trwającego TCS. Pozwala nam to na dokładne monitorowanie zmian pobudliwości kory mózgowej przez potencjały wywołane motoryczne podczas stymulacji elektrycznej dostarczanej na różnych częstotliwościach w sposób wolny od artefaktów.

To nowe podejście może być wykorzystane do przetestowania online wpływu wszelkich innych form przezczaszkowej stymulacji elektrycznej.