Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Przedstawiony tutaj protokół jest przeznaczony do badań TMS-EEG wykorzystujących paradygmaty projektowania test-retest pobudliwości wewnątrzkorowej. Celem protokołu jest uzyskanie wiarygodnych i powtarzalnych miar pobudliwości kory mózgowej do oceny funkcjonowania neurofizjologicznego związanego z interwencjami terapeutycznymi w leczeniu chorób neuropsychiatrycznych, takich jak duża depresja.

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z dziedziny neurologii, neurofizjologii klinicznej i psychiatrii poprzez określenie sygnałów neurofizjologicznych, które mogą służyć jako predyktory odpowiedzi na interwencje terapeutyczne. Prawidłowo wykonana technika ta może niezawodnie i powtarzalnie monitorować zmiany w pobudliwości kory mózgowej spowodowane tymi interwencjami terapeutycznymi. Procedurę zademonstruje Stacey Shim, analityczka z naszego laboratorium.

Na początek najpierw wybierz czapkę, która dobrze pasuje do głowy uczestnika. Umieść elektrodę Cz w wierzchołku w połowie odległości między linią łączącą nasian i inian. Upewnij się, że wszystkie elektrody ściśle przylegają do skóry głowy i działają.

Następnie wyreguluj końcówkę strzykawki i napełnij ją żelem przewodzącym prąd elektryczny. Umieść końcówkę w otworze elektrody, a następnie lekko naciśnij tłok, aż na skórze pojawi się pasta. Następnie wyszoruj skórę głowy końcówką i upewnij się, że pasta nie wylewa się na wierzch, aby uniknąć zmostkowania.

Najpierw przygotuj elektrody uziemiające i referencyjne. Sprawdź, czy impedancja jest mniejsza niż pięć kiloomów dla wszystkich elektrod. Przygotowanie elektrod decyduje o jakości zarejestrowanego sygnału mózgowego i minimalizuje potrzebę stosowania metod przetwarzania sygnału, które mogą usunąć zarówno szum, jak i sygnał mózgowy kluczowy dla jego badania.

Teraz umieść dwie jednorazowe elektrody dysku EMG o średnicy około 30 milimetrów nad prawym mięśniem odwodziciela pollicis brevis lub APB, aby wykonać montaż mięśnia brzucha. Elektrodę uziemiającą należy również umieścić zgodnie z wytycznymi producenta. Podłącz elektrody do wzmacniacza EMG.

Zacznij od załadowania rezonansu magnetycznego T1 do systemu nawigacyjnego i wybrania głównych punktów do rejestracji. Użyj współrzędnych MNI lub Talairacha grzbietowo-bocznej kory przedczołowej. Następnie umieść head tracker w taki sposób, aby nie poruszał się podczas sesji stymulacji i pozwolił cewki TMS na swobodny ruch.

Następnie poproś uczestnika o włożenie zatyczek do uszu, a następnie wyrównaj głowę uczestnika z modelem 3D MRI. W tym celu należy dotknąć piórem cyfrowym głowy uczestnika w punktach kardynalnych wybranych w rezonansie magnetycznym. Teraz zatwierdź rejestrację, przykładając długopis do digitalizacji na głowie uczestnika i sprawdzając reprezentację na komputerze.

W razie potrzeby skalibruj cewkę TMS, podłączając trackery do cewki. Następnie umieść gąbkę poliuretanową pod cewką, aby zminimalizować wibracje cewki nad elektrodami podczas impulsów TMS. Umieść cewkę na bloku kalibracyjnym tak, aby wszystkie trackery były widoczne z kamery.

Następnie naciśnij przycisk kalibracji na ekranie komputera i utrzymuj cewkę w pozycji kalibracyjnej przez pięć sekund. W tym momencie poinstruuj uczestnika, aby odpoczął i pozostał wygodny z rozluźnionymi plecami, rękami i nogami. Następnie, aby znaleźć punkt zapalny, zacznij od wycelowania w pokrętło silnika jako początkowy punkt orientacyjny korowej reprezentacji APB i pierwotnej kory ruchowej i poruszaj cewką, aż nastąpi odpowiedni ruch mięśni.

Użyj intensywności TMS przywołującej progi wywołane silnikiem lub MEP około 500 mikrowoltów nad APB. Zoptymalizuj orientację cewki, zmieniając jej kąt i nachylenie, aby wywołać największą reakcję w punkcie aktywnym. Zapisz to pozycjonowanie cewki w oprogramowaniu neuronavigator i zmniejsz intensywność wyjściową w krokach co 2-3%Następnie podaj 10 impulsów, a jeśli uzyskano więcej niż pięć z 10 odpowiedzi MEP powyżej 50 mikrowoltów, kontynuuj zmniejszanie intensywności.

Gdy wywołanych zostanie mniej niż pięć na 10 odpowiedzi, zacznij zwiększać intensywność o kroki 1-2%Próg motoryczny jest reprezentowany jako intensywność, która wytwarza MEP większe niż 50 mikrowoltów pięć na 10 razy. Interwał między bodźcami, ISI, dla progu motorycznego powinien być dłuższy niż jedna sekunda, zwykle od trzech do pięciu sekund. Następnie dostosuj intensywność, zaczynając od 120% progu motorycznego, aby wytworzyć MEP nad pierwotną korą ruchową od 500 do 1500 mikrowoltów.

Nagraj 10 impulsów z tą mocą, zwiększając lub zmniejszając intensywność w krokach co 1-2%, aż do osiągnięcia średniej wartości jednego mikrowolta. Regulacja intensywności cewki ma kluczowe znaczenie dla celowania w badaną populację neuronów, ale także dla jakości sygnałów. W tym momencie umieść cewkę nad grzbietowo-boczną korą przedczołową i kilkakrotnie stymuluj.

Jeśli generowane są znaczące artefakty, dostosuj położenie cewki, przesuwając ją nieznacznie od tego miejsca. Teraz zdigitalizuj elektrody EEG tak, aby ich położenie było zarejestrowane w anatomii mózgu. Następnie wymień zatyczki do uszu na pneumatyczne wkładki douszne, aby w razie potrzeby odtworzyć maskowanie dźwięku białego szumu.

I dodaj na nie słuchawki, aby chronić słuch. W tym momencie zamontuj cewkę na uchwycie cewki i upewnij się, że cewka nie porusza się ani nie wciskają elektrod pod nią. Na koniec przeprowadź eksperyment obejmujący TMS z pojedynczym impulsem oraz TMS z dobrze sparowanym impulsem do krótkiego hamowania wewnątrzkorowego, ułatwienia śródkorowego i długiego hamowania wewnątrzkorowego, w losowej kolejności dla każdego uczestnika.

Rysunek ten pokazuje średnie odpowiedzi EEG wywołanych przez TMS z grzbietowo-bocznego obszaru kory przedczołowej obszaru zainteresowania elektrody po stymulacji. Obejmuje to jednoimpulsowe TMS, krótkie hamowanie dokorowe, ułatwienie dokorowe i długie hamowanie dokorowe. Tutaj widzimy wartości potencjału wywołanego N100 wykreślone topograficznie na wszystkich elektrodach dla każdego warunku stymulacji.

Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby dokładnie przygotować elektrody, wybrać właściwy cel stymulacji oraz odpowiednio dostosować intensywność stymulacji i orientację cewki. Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom z dziedziny neurologii, neurologii, neurofizjologii klinicznej i psychiatrii do zbadania pobudliwości korowo-korowej i połączeń w różnych stanach mózgu, zarówno u zdrowych ochotników, jak i pacjentów.