Pomiar kontralateralnego okresu ciszy indukowanego przezczaszkową stymulacją magnetyczną jednoimpulsową w celu zbadania hamowania korowo-rdzeniowego M1
23 sierpnia 2022
Ocena okresu milczenia kontralateralnego (cSP) jest obiecującym biomarkerem wskazującym pobudliwość kory mózgowej i odpowiedź na leczenie. Przedstawiamy protokół oceny cSP przeznaczony do badania hamowania korowo-rdzeniowego kończyn górnych i dolnych M1.
W tym protokole zademonstrujemy wykonalną, łatwo powtarzalną i wiarygodną metodę oceny zahamowania korowo-rdzeniowego kończyn górnych i dolnych. Okres milczenia kontralateralnego to metryka, która dostarcza informacji ze złożonych obwodów hamujących korowo-rdzeniowo-rdzeniowych. Metoda ta jest zatem obiecującym kandydatem na biomarker diagnostyczny, zastępczy i predykcyjny dla różnych chorób neurologicznych.
Procedurę zademonstrują Danielle Pimenta, Anne Pessotto i Daniel, pracownicy naukowi z mojego laboratorium. Aby wybrać mięsień do ustawienia elektrod, poproś badanego, aby położył rękę na stole w pozycji leżącej. Następnie, aby zidentyfikować pierwszy mięsień międzykostny grzbietowy lub FDI, poproś badanego, aby odwodził palec wskazujący wbrew oporowi, trzymając resztę ręki nieruchomo i kładąc się na stole, jednocześnie pulsując w tym obszarze.
Oczyść obszar wacikami nasączonymi alkoholem, aby usunąć olejki skórne i inne czynniki, które mogą zwiększać impedancję. Umieść elektrodę ujemną na brzuchu mięśnia FDI, a dodatnią na dystalnym stawie międzypaliczkowym z zachowaniem odległości międzyelektrodowej co najmniej 1,5 centymetra. Umieść elektrodę referencyjną lub neutralną na nadgarstku nad wyrostkiem rylcowatym łokciowym.
Następnie określ wymaganą siłę skurczu mięśni. Użyj cyfrowego dynamometru szczypiącego i czworokątnej podpory piramidy, aby zminimalizować zniekształcenia mechaniczne i podnieść czułość w celu zminimalizowania skurczów. Umieść dynamometr między pierwszym a drugim palcem za pomocą podpory piramidalnej.
Upewnij się, że pierwszy i drugi palec generują siły ruchu szczypania i rejestrują elektromiografię lub EMG. Przy ustalonej pozycji poproś uczestnika, aby pierwszym palcem naciskał dynamometr i bok piramidy palcem wskazującym, ściskając system piramidy dynamometru z maksymalną siłą i wywołując silny skurcz mięśnia FDI. Używając tej wartości jako odniesienia, określ 20% maksymalnej siły.
Uczestnik musi ćwiczyć utrzymywanie celu na poziomie 20% trwałego skurczu. Następnie, aby zidentyfikować początkową lokalizację wyszukiwania hotspotów, załóż czepek kąpielowy na głowę badanej osoby. Wszystkie punkty odniesienia zostaną na nim oznaczone.
Zmierz strzałkowy obwód głowy od nasion do wcięcia. Podziel wartość przez dwie i zaznacz środkowe miejsce na głowie. Zaznacz położenie nasienia, iniona, helisy prawego i lewego ucha oraz prawego i lewego grzbietu nadoczodołowego.
Zmierz odległość tragus do tragus i dodaj znak w połowie. Zaznacz punkt przecięcia między nimi, punkt oznaczony jako wierzchołek. Od wierzchołka przesuń się o pięć centymetrów w bok równolegle do środkowej linii strzałkowej po stronie przeciwległej do wybranego mięśnia.
Ten znak identyfikuje M1 na tym samym poziomie koronalnym co kora ruchowa ręki. Użyj tego jako pierwszego miejsca, aby rozpocząć wyszukiwanie hotspotu. Hotspot to obszar kory ruchowej, w którym wykrywalny jest najniższy próg motoryczny.
Ustaw niską intensywność i rozpocznij poszukiwanie, dostarczając wiele impulsów do pierwszego miejsca. Kontynuuj z małymi krokami intensywności, aż zidentyfikujesz najniższy bodziec, który wykrywa odpowiedź zindeksowaną elektromiografią lub EMG. Aby dostarczyć bodźce, ustaw kąt cewki ósemki pod kątem 45 stopni do środkowej linii strzałkowej z uchwytem skierowanym w stronę tylnej części pacjenta.
Aby upewnić się, że najlepsze miejsce zostanie zidentyfikowane, należy obejść pierwsze miejsce i przetestować kolejne trzy silnikowe potencjały wywołane lub MEP w odległości jednego centymetra od niego, z przodu, boku i tyłu. Po zidentyfikowaniu hotspotu zaznacz miejsce w głowie pacjenta. Korzystaj z tej lokalizacji podczas eksperymentu i potencjalnych wizyt kontrolnych.
Użyj obu rąk, aby podeprzeć cewkę na głowicy łodzi podwodnej. Następnie, aby określić spoczynkowy próg motoryczny lub RMT, zastosuj 10 kolejnych bodźców w punkcie gorącym i wybierz najniższą intensywność, która wytworzyła MEP o amplitudzie od szczytu do szczytu wynoszącej co najmniej 50 mikrowoltów na mięsień docelowy w 50% prób. W przypadku kontralateralnego okresu milczenia lub CSP należy dostarczyć 10 bodźców ponadprogowych o intensywności stymulacji 120% RMT z 10-sekundowym okresem między nimi, aby wywołać MEP podczas tonicznego dobrowolnego skurczu mięśnia docelowego.
Podczas stymulacji należy poprosić pacjenta o utrzymanie 20% maksymalnego skurczu motorycznego mięśnia docelowego. Aby uchwycić cały okres ciszy lub SP, upewnij się, że okno czasowe EMG jest wystarczająco długie, aby uchwycić do 400 milisekund aktywności. Dostarczenie ponadprogowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej lub impulsu TMS wywołało obserwowalny MEP w zapisie EMG docelowego mięśnia, a następnie okres tłumienia aktywności EMG w tle trwający około 150 do 300 milisekund.
Względny SP mierzy się od początku MEP do ponownego pojawienia się aktywności EMG. Natomiast bezwzględny SP mierzy się od końca MEP do początku ponownego pojawienia się dobrowolnej aktywności EMG. Intensywność bodźca użytego do wywołania MEP bezpośrednio wpływa na wskaźniki CSP i może się różnić w zależności od różnic w badanych populacjach.
Sprawdź, czy przeprowadzono poprzednie udane eksperymenty w populacji będącej przedmiotem zainteresowania, aby umożliwić standaryzację.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Artykuł przedstawia protokół oceny przeciwstronnego okresu ciszy (cSP) jako biomarkera pobudliwości kory mózgowej i odpowiedzi na leczenie, szczególnie w kontekście badania hamowania kortykospinalnego w obszarze M1 w kończynach górnych i dolnych. Metoda ta ma na celu dostarczenie informacji na temat złożoności obwodów hamowania kortykospinalnego, co ma pomóc w diagnostyce różnych chorób neurologicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Kliniczna neurofizjologia
- Elektromiografia
Wstęp
- Przeciwstronna przerwa ciszy jest miarą hamowania korowo-rdzeniowego.
- Zrozumienie cSP może pomóc w ocenie pobudliwości kory mózgowej.
- Identyfikacja odpowiedzi na leczenie w schorzeniach neurologicznych jest kluczowa.
- Obecne metodologie są ukierunkowane na poprawę niezawodności i odtwarzalności ocen.
Cel badania
- Zapewnienie wiarygodnej metody oceny roli cSP w hamowaniu korowo-rdzeniowym.
- Wniesienie wkładu w identyfikację biomarkerów różnych chorób neurologicznych.
- Zwiększenie rygoru proceduralnego w badaniach z zakresu neurofizjologii klinicznej.
Zastosowane metody
- Protokół wykorzystuje przezczaszkową stymulację magnetyczną (TMS) do oceny pobudliwości korowo-rdzeniowej.
- Mięsień pierwszy międzykostny grzbietowy (FDI) uczestników jest monitorowany za pomocą elektromiografii (EMG).
- Systematycznie określane są parametry, takie jak spoczynkowy próg motoryczny oraz stymulacja ponadprogowa.
- Metoda obejmuje dokładne rozmieszczenie elektrod oraz standaryzowane pomiary siły skurczu.
- W celu skutecznej lokalizacji celu identyfikowane są różne punkty orientacyjne kory mózgowej.
Główne wyniki
- Badanie podkreśla wykonalność pomiaru cSP oraz jego zastosowanie jako biomarkera.
- Wyniki wskazują, że cSP odzwierciedla zmiany w pobudliwości drogi korowo-rdzeniowej podczas skurczu dobrowolnego.
- Procedura potwierdza skuteczność wywoływania MEP oraz rejestrowania istotnych danych EMG.
- Wskazuje ona na kluczowe parametry dla nadprogowych bodźców TMS w różnych grupach badawczych.
Wnioski
- Niniejsze badanie ustanawia ramy oceny cSP, umożliwiając postępy w rozumieniu inhibicji korowej.
- Oczekuje się, że rygor metodologiczny pomoże badaczom w zgłębianiu mechanizmów chorób neurologicznych.
- Wyniki sugerują potencjalne zastosowania w diagnostyce klinicznej i monitorowaniu leczenia.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowy pomiar przeciwstronnego okresu ciszy (cSP) za pomocą jednopulsowej TMS zapewnia powtarzalny odczyt hamowania korowo-rdzeniowego M1, co wspiera mechanistyczną minimalizację ryzyka we wczesnych etapach poszukiwania leków w neurobiologii. Niniejszy protokół umożliwia standaryzowaną ocenę obwodów hamujących, ułatwiając walidację celów terapeutycznych oraz opracowanie biomarkerów translacyjnych dla portfolio chorób neuropsychiatrycznych i neurologicznych. Wiarygodne wskaźniki cSP zwiększają pewność predykcyjną w kluczowych punktach zwrotnych w procesie rozwoju terapii OUN.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie szlaków hamowania w korze ruchowej istotnych dla mechanizmów chorobowych.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów poprzez kwantyfikację dynamiki hamowania korowego i rdzeniowego.
- Zapewnia mechanisticzną redukcję ryzyka dla potencjalnych celów terapeutycznych związanych z zaburzeniami OUN.
- Ułatwia selekcję projektów w portfolio dzięki dostarczaniu powtarzalnych punktów końcowych neurofizjologicznych.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowane odczyty oparte na EMG dla dalszych etapów analizy w procesach screeningu związków.
- Standaryzuje warunki testu poprzez precyzyjne rozmieszczenie elektrod i kalibrację siły.
- Dostarcza ilościowych, powtarzalnych wskaźników cSP w celu zapewnienia porównywalności między badaniami.
- Umożliwia wiarygodną ocenę farmakologicznej modulacji obwodów hamujących.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne ze strategiami w zakresie biomarkerów translacyjnych poprzez łączenie ludzkich i przedklinicznych wyników hamowania.
- Wspiera ciągłość procesu od wczesnego etapu odkrywania po walidację przedkliniczną w projektach badawczych nad OUN.
- Zapewnia kryteria postępu skorygowane o ryzyko, oparte na ilościowych danych neurofizjologicznych.
- Zwiększa wartość prognostyczną w odniesieniu do translacji klinicznej interwencji celowanych w OUN.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy protokół wpisuje się w kontinuum odkryć, od wczesnych badań mechanistycznych po przedkliniczną walidację biomarkerów, wspierając zarówno pewność co do wybranego celu terapeutycznego, jak i ciągłość translacyjną.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określanie funkcji obwodów hamujących w celu wyjaśnienia szlaków istotnych dla choroby i wsparcia testowania hipotez.
- Przesiewanie: Dostarczanie zestandaryzowanych, powtarzalnych wyników EMG i cSP do oceny związków.
- Analityka: Zapewnienie ilościowych pomiarów zmiennych zależnych w celu przeprowadzenia rzetelnego porównania statystycznego między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Zgodność ze strategiami biomarkerów dla modeli chorób OUN i badań z udziałem ludzi.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferowanie skalowalnego, powtarzalnego protokołu, który można dostosować do wielu programów badawczych nad OUN.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów terapeutycznych w OUN.
- Wartość operacyjna: Wspiera standaryzację, powtarzalność i skalowalność w testach neurofizjologicznych.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji dla decyzji go/no-go i zwiększa efektywność kapitałową poprzez redukcję ryzyka biologicznego na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój zasobów w obszarze OUN.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie TMS, EMG oraz analizy danych neurofizjologicznych.
- Wymagany jest dostęp do skalibrowanych urządzeń TMS, systemów EMG oraz zestandaryzowanych narzędzi do pomiaru siły.
- Niezbędna jest rygorystyczna standaryzacja rozmieszczenia elektrod i parametrów stymulacji pomiędzy zespołami.
- Metoda jest dostosowalna do modeli kończyn górnych i dolnych przy zastosowaniu korekt specyficznych dla protokołu.
- Standaryzacja w obrębie populacji badanych jest krytyczna dla porównywalności i powtarzalności danych.
