Name: Połączona stymulacja nerwów obwodowych i kontrolowany parametr impulsu Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w celu zbadania kontroli sensomotorycznej i uczenia się (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-04-21T14:45:00.000+00:00
Duration: 14 min 47 s
Description: Poznaj metodę SAI do badania integracji sensomotorycznej w korze ruchowej z wykorzystaniem TMS i EMG. Technika ta pozwala identyfikować szlaki czuciowo-ruchowe oraz ich zaburzenia w chorobach neurologicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują za fundusze od Rady ds. Badań Nauk Przyrodniczych i Inżynierii (NSERC), Kanadyjskiej Fundacji Innowacji (CFI) oraz Funduszu Badawczego Ontario (ORF) przyznane S.K.M.

Combined Peripheral Nerve Stimulation and Controllable Pulse Parameter TMS

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Opisana tutaj metoda SAI bada podzbiór ścieżek neuronalnych, które odgrywają rolę w sprawności sensomotorycznej i uczeniu się. Ocena SAI, podczas gdy uczestnicy wykonują kontrolowane zadania sensomotoryczne, ma kluczowe znaczenie dla rozplątania złożonych wkładów licznych pętli sensomotorycznych, które zbiegają się w ruchowych neuronach korowo-rdzeniowych, aby kształtować moc motoryczną w zdrowych i klinicznych populacjach. Na przykład, podobna metodologia została wykorzystana do zidentyfikowania wpływu móżdżku na proces...

Wiele pętli sensomotorycznych zbiega się w korze ruchowej, kształtując projekcje drogi piramidalnej do rdzeniowych neuronów ruchowych i interneuronów1. Jednak sposób, w jaki te pętle sensomotoryczne oddziałują na siebie, kształtując projekcje korowo-rdzeniowe i zachowanie motoryczne, pozostaje kwestią otwartą. Hamowanie aferentne o krótkim opóźnieniu (SAI) dostarcza narzędzia do badania właściwości funkcjonalnych zbieżnych pętli sensomotorycznych w wyjściowym wyjściu kory ruchowej. SAI łączy przezczaszkową stymulację magnetyczną kory ruchowej (TMS) ze stymulacją elektryczną odpowiedniego obwodowego nerwu doprowadzającego.
TMS to nieinwazyjna metoda bezpiecznej transsynaptycznej stymulacji piramidowych neuronów ruchowych w ludzkim mózgu2,3. TMS polega na przepuszczeniu dużego, przejściowego prądu elektrycznego przez zwinięty drut umieszczony na skórze głowy. Przejściowa natura prądu elektrycznego tworzy szybko zmieniające się pole magnetyczne, które indukuje prąd elektryczny w mózgu4. W przypadku pojedynczego bodźca TMS, indukowany prąd aktywuje serię pobudzających wejść do piramidowych neuronów ruchowych5-7. Jeśli siła generowanych bodźców pobudzających jest wystarczająca, aktywność zstępująca wywołuje kontralateralną reakcję mięśniową znaną jako potencjał motoryczny (MEP). Opóźnienie MEP odzwierciedla czas przewodzenia kortykomotorycznego8. Amplituda MEP indeksuje pobudliwość neuronów korowo-rdzeniowych9. Pojedynczy bodziec TMS, który wywołuje MEP, może być również poprzedzony bodźcem warunkowającym10,11,12. Te paradygmaty sparowanych impulsów można wykorzystać do indeksowania wpływu różnych pul interneuronów na wyjście korowo-rdzeniowe. W przypadku SAI obwodowy bodziec kondycjonowania elektrycznego jest wykorzystywany do badania wpływu salwy aferentnej na pobudliwość kory ruchowej11,13,14,15. Względny czas bodźca TMS i obwodowej stymulacji elektrycznej dostosowuje działanie bodźca TMS na korę ruchową z przybyciem projekcji aferentnych do kory ruchowej. W przypadku SAI w dystalnych mięśniach kończyny górnej bodziec nerwu środkowego zazwyczaj poprzedza bodziec TMS o 18-24 ms11,13,15,16. W tym samym czasie SAI wzrasta wraz ze wzrostem siły salwy aferentnej wywołanej bodźcem obwodowym13,17,18.
Pomimo silnego związku z zewnętrznymi właściwościami projekcji aferentnej do kory ruchowej, SAI jest plastycznym zjawiskiem związanym z wieloma procesami kontroli motorycznej. Na przykład SAI jest redukowany w mięśniach istotnych dla zadania przed zbliżającym się ruchem19,20,21, ale jest utrzymywany w sąsiednich reprezentacjach motorycznych nieistotnych dla zadania19,20,22. Przypuszcza się, że wrażliwość na trafność zadania odzwierciedla mechanizm hamowania otoczenia23, który ma na celu zmniejszenie niepożądanej rekrutacji efektorów. Niedawno zaproponowano, że zmniejszenie SAI w efektorze istotnym dla zadania może odzwierciedlać zjawisko bramkowania związane z ruchem, mające na celu tłumienie oczekiwanej afferencji sensorycznej21 i ułatwianie korekt podczas planowania i wykonywania sensomotorycznego24. Niezależnie od konkretnej roli funkcjonalnej, SAI jest skorelowany ze zmniejszeniem sprawności manualnej i wydajności przetwarzania25. Zmieniony SAI wiąże się również ze zwiększonym ryzykiem upadku u osób starszych26 i upośledzonymi funkcjami sensomotorycznymi w chorobie Parkinsona26,27,28 oraz osób z ogniskową dystonią rąk29.
Kliniczne i farmakologiczne dowody wskazują, że szlaki hamujące pośredniczące w SAI są wrażliwe na centralną modulację cholinergiczną30. Na przykład, podanie kospolaminy, antagonisty receptora muskarynowego acetylocholiny, zmniejsza SAI31. W przeciwieństwie do tego, wydłużenie okresu półtrwania acetylocholiny za pomocą inhibitorów acetylocholinoesterazy zwiększa SAI32,33. Zgodnie z dowodami farmakologicznymi, SAI jest wrażliwy na kilka procesów poznawczych z centralnym udziałem cholinergicznym, w tym pobudzenie34, reward35, alokacja uwagi21,36,37, oraz memory38,39,40. SAI jest również zmieniony w populacjach klinicznych z deficytami poznawczymi związanymi z utratą neuronów cholinergicznych, takich jak choroba Alzheimera41,42,43,44,45,46,47, choroba Parkinsona (z łagodnym upośledzeniem funkcji poznawczych)48,49,50, oraz łagodne upośledzenie funkcji poznawczych47,51,52. Różnicowa modulacja SAI przez różne benzodiazepiny o zróżnicowanym powinowactwie do różnych typów podjednostek receptora kwasu γ-aminomasłowego typu A (GABAA) sugeruje, że szlaki hamujące SAI różnią się od szlaków pośredniczących w innych formach hamowania parowanych impulsów30. Na przykład lorazepam zmniejsza SAI, ale zwiększa krótkookresowe hamowanie kory mózgowej (SICI)53. Zolpidem zmniejsza SAI, ale ma niewielki wpływ na SICI53. Diazepam zwiększa SICI, ale ma niewielki wpływ na SAI53. Zmniejszenie SAI przez te dodatnie allosteryczne modulatory funkcji receptora GABAA, w połączeniu z obserwacją, że GABA kontroluje uwalnianie acetylocholiny w pniu mózgu i korze mózgowej54, doprowadziło do hipotezy, że GABA moduluje szlak cholinergiczny, który rzutuje na korę czuciowo-ruchową, aby wpływać na SAI55.
Ostatnio SAI było używane do badania interakcji między pętlami sensomotorycznymi, które ustawiają proceduralne procesy kontroli motorycznej, a tymi, które dostosowują procesy proceduralne do wyraźnych celów odgórnych i procesów kontroli poznawczej21,36,37,38. Centralne zaangażowanie cholinergiczne w SAI31 sugeruje, że SAI może wykazywać wpływ wykonawczy na proceduralną kontrolę sensomotoryczną i uczenie się. Co ważne, badania te zaczęły identyfikować unikalny wpływ funkcji poznawczych na określone obwody sensomotoryczne poprzez ocenę SAI przy użyciu różnych kierunków prądu TMS. Badania SAI zazwyczaj wykorzystują prąd indukowany tylno-przedni (PA), podczas gdy tylko kilka badań SAI wykorzystuje prąd indukowany przednio-tylny (AP)55. Jednak użycie TMS do wywołania AP w porównaniu z prądem PA podczas oceny SAI rekrutuje odrębne obwody sensomotoryczne16,56. Na przykład obwody sensomotoryczne wrażliwe na AP, ale nie wrażliwe na PA, są zmieniane przez modulację móżdżku37,56. Co więcej, obwody sensomotoryczne wrażliwe na AP, ale nie wrażliwe na PA, są modulowane przez obciążenie uwagi36. Wreszcie, uwaga i wpływy móżdżku mogą zbiegać się w tych samych obwodach sensomotorycznych wrażliwych na AP, prowadząc do nieadaptacyjnych zmian w tych obwodach37.
Postępy w technologii TMS zapewniają dodatkową elastyczność w manipulowaniu konfiguracją bodźca TMS stosowanego podczas aplikacji jednoimpulsowych, sparowanych impulsów i powtarzalnych57,58. Stymulatory TMS (cTMS) z kontrolowanymi parametrami impulsu są obecnie dostępne na rynku do użytku badawczego na całym świecie i zapewniają elastyczną kontrolę nad szerokością i kształtem impulsu57. Zwiększona elastyczność wynika z kontrolowania czasu rozładowania dwóch niezależnych kondensatorów, z których każdy odpowiada za odrębną fazę bodźca TMS. Dwufazowy lub monofazowy charakter bodźca zależy od względnej amplitudy rozładowania z każdego kondensatora, parametru zwanego współczynnikiem M. Badania cTMS połączyły manipulację szerokością impulsu z różnymi kierunkami prądu, aby wykazać, że stałe szerokości impulsów używane przez konwencjonalne stymulatory TMS (70-82 μs)59,60 prawdopodobnie rekrutują mieszankę funkcjonalnie odrębnych obwodów sensomotorycznych podczas SAI56. Dlatego cTMS jest ekscytującym narzędziem do dalszego rozwikłania funkcjonalnego znaczenia różnych zbieżnych pętli sensomotorycznych w wydajności sensomotorycznej i uczeniu się.
Ten manuskrypt szczegółowo opisuje unikalne podejście SAI do badania integracji sensomotorycznej, które integruje obwodową stymulację elektryczną z cTMS podczas zachowań sensomotorycznych. Podejście to stanowi ulepszenie typowego podejścia SAI poprzez ocenę wpływu projekcji aferentnych na wybrane populacje interneuronów w korze ruchowej, które zarządzają wyjściem korowo-rdzeniowym podczas trwających zachowań sensomotorycznych. Chociaż jest stosunkowo nowy, cTMS zapewnia wyraźną przewagę w badaniu integracji sensomotorycznej w typowych i klinicznych populacjach. Co więcej, obecne podejście można łatwo dostosować do użytku z konwencjonalnymi stymulatorami TMS oraz do ilościowego określenia innych form hamowania i ułatwiania aferentnego, takich jak hamowanie aferentne o długim opóźnieniu (LAI)13 lub ułatwienie aferentne o krótkim opóźnieniu (SAF)15.

<table><tbody><tr><td>Oprogramowanie do akwizycji (dla EMG)</td><td>AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA</td><td>PL3504/P</td><td>LabChart Pro wersja 8</td></tr><tr><td>Wkładki nasączone alkoholem</td><td>Medline Canada Corporation, Mississauga, ON, Kanada</td><td>211-MM-05507</td><td>Alliance Sterile Medium, antyseptyczna podkładka nasączkowa z alkoholem izopropylowym (200 sztuk w pudełku)</td></tr><tr><td>Wzmacniacz (do EMG)</td><td>AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA</td><td>FE234</td><td>Quad Bio Amp</td></tr><tr><td>Bawełna okrągła</td><td>Cliganic, San Francisco, CA, USA&</td><td>lrm; CL-BE-019-6PK</td><td>Krążki bawełniane Premium (6 sztuk, 90 sztuk w opakowaniu)</td></tr><tr><td>cewki cTMS</td><td>Rogue Research, Montr&eacute; al, QC, Kanada</td><td>COIL70F80301</td><td>70 mm cewka o średniej indukcyjności Figure-8</td></tr><tr><td>cewki cTMS</td><td>Rogue Research, Montr&eacute; al, QC, Kanada</td><td>COIL70F80301-IC</td><td>70 mm cewka o średniej indukcyjności Figure-8 (prąd odwrócony)</td></tr><tr><td>stymulator cTMS</td><td>Rogue Research, Montr&eacute; al, QC, Kanada</td><td>CTMSMU0101</td><td>Stymulator Elevate cTMS</td></tr><tr><td>Płytka do akwizycji danych (dla EMG)</td><td>AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA</td><td>PL3504</td><td>PowerLab 4/35</td></tr><tr><td>Płytka cyfrowo-analogowa</td><td>National Instruments, Austin, TX, USA</td><td>782251-01</td><td>NI USB-6341, urządzenie DAQ serii X z zakończeniem BNC</td></tr><tr><td>Jednorazowe elektrody samoprzylepne (do EMG)</td><td>Covidien, Dublin, Irlandia</td><td>31112496</td><td>Elektrody piankowe Kendal 130</td></tr><tr><td>Elektrożel</td><td>Electrodestore.com</td><td>E9</td><td>Elektrożel do Electro-Cap (słoik 16 uncji)</td></tr><tr><td>Nuprep</td><td>Weaver and Company, Aurora, CO, USA</td><td>10-30</td><td>Żel do przygotowania skóry Nuprep (3-pak tubek o pojemności 4 uncji)&nbsp;</td></tr><tr><td>Obwodowy stymulator elektryczny</td><td>Digitimer, Hertfordshire, Wielka Brytania</td><td>DS7R&nbsp;</td><td>Wysokonapięciowy stymulator prądu stałego DS7R</td></tr><tr><td>Elektroda prętowa wielokrotnego użytku</td><td>Electrodestore.com</td><td>DDA-30</td><td>elektroda prętowa, płaska, dystalne oprogramowanie katodowe</td></tr><tr><td>(do wyzwalania zachowania i stymulatorów)</td> <td>National Instruments, Austin, TX, USA</td><td>784503-35</td><td>Labview 2020</td></tr><tr><td>System naprowadzania cewki stereotaktycznej TMS</td><td>Rogue Research, Montr&eacute; al, QC, Kanada</td><td>KITBSF0404</td><td>System neuronawigacji BrainSight</td></tr><tr><td>Taśma transpore</td><td>3M, Saint Paul, MN, USA</td><td>50707387794571</td><td>Taśma medyczna Transpore (1 cal x 10 jardów)</td></tr></tbody></table>

połączona stymulacja nerwów obwodowych i kontrolowany parametr impulsu przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w celu zbadania kontroli sensomotorycznej i uczenia się

Combined Peripheral Nerve Stimulation and Controllable Pulse Parameter Transcranial Magnetic Stimulation to Probe Sensorimotor Control and Learning

Umiejętne zdolności motoryczne polegają na efektywnym zintegrowaniu afferencji sensorycznej z odpowiednimi poleceniami motorycznymi. Hamowanie aferentne stanowi cenne narzędzie do badania proceduralnego i deklaratywnego wpływu na integrację sensomotoryczną podczas wykwalifikowanych działań motorycznych. Niniejszy manuskrypt opisuje metodologię i wkład hamowania aferentnego krótkiego opóźnienia (SAI) w zrozumienie integracji sensomotorycznej. SAI określa ilościowo wpływ zbieżnej salwy aferentnej na korowo-rdzeniowy sygnał motoryczny wywołany przezczaszkową stymulacją magnetyczną (TMS). Salwa aferentna jest wywoływana przez elektryczną stymulację nerwu obwodowego. Bodziec TMS jest dostarczany do miejsca nad pierwszorzędową korą ruchową, które wywołuje niezawodną reakcję motoryczną w mięśniu obsługiwanym przez ten nerw doprowadzający. Stopień zahamowania w reakcji wywołanej motorycznie odzwierciedla wielkość aferentnej salwy zbiegającej się w korze ruchowej i obejmuje centralny wkład GABA-ergiczny i cholinergiczny. Cholinergiczne zaangażowanie w SAI sprawia, że SAI może być markerem interakcji deklaratywno-proceduralnych w sprawności sensomotorycznej i uczeniu się. Niedawno rozpoczęto badania nad kierunkiem prądu TMS w SAI, aby wyodrębnić funkcjonalne znaczenie odrębnych obwodów sensomotorycznych w pierwotnej korze ruchowej dla wykwalifikowanych działań motorycznych. Możliwość kontrolowania dodatkowych parametrów impulsu (np. szerokości impulsu) za pomocą najnowocześniejszego kontrolowanego parametru impulsu TMS (cTMS) zwiększyła selektywność obwodów sensomotorycznych badanych przez bodziec TMS i dała możliwość stworzenia bardziej wyrafinowanych modeli kontroli i uczenia się sensomotorycznego. W związku z tym niniejszy manuskrypt koncentruje się na ocenie NOK za pomocą cTMS. Przedstawione tu zasady mają jednak również zastosowanie do SAI ocenianego przy użyciu konwencjonalnych stymulatorów TMS o stałej szerokości impulsu i innych form hamowania aferentnego, takich jak hamowanie aferentne o długim opóźnieniu (LAI).

Rysunek 3 przedstawia przykłady nieuwarunkowanych i uwarunkowanych MEP wywołanych u jednego uczestnika w mięśniu FDI podczas zadania sensoryczno-motorycznego przy użyciu prądu indukowanego PA120- oraz AP30- (indeks oznacza szerokość impulsu). Wykresy słupkowe w środkowej kolumnie ilustrują surowe średnie amplitudy MEP od szczytu do szczytu dla prób nieuwarunkowanych i uwarunkowanych. Wykresy słupkowe po prawej stronie przedstawiają SAI oraz latencje początku MEP dla prą...

Hamowanie aferentne o krótkim opóźnieniu (SAI) to protokół przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do badania integracji sensomotorycznej. W tym artykule opisano, w jaki sposób SAI może być wykorzystany do badania zbieżnych pętli sensomotorycznych w korze ruchowej podczas zachowań sensomotorycznych.

Połączona stymulacja nerwów obwodowych i kontrolowany parametr impulsu Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w celu zbadania kontroli sensomotorycznej i uczenia się

Skilled motor ability depends on efficiently integrating sensory afference into the appropriate motor commands. Afferent inhibition provides a valuable ...

Technika ta zapewnia wgląd w to, w jaki sposób informacje sensoryczne są zintegrowane z planowaniem i realizacją motoryczną. Wdrożenie kontrolowanego parametru impulsu TMS pozwala nam zidentyfikować specyficzne szlaki czuciowo-motoryczne oraz sposób, w jaki te szlaki mogą być zakłócone w zaburzeniach neurologicznych. Nabywanie umiejętności motorycznych i osiąganie wyników wymaga doskonałej równowagi między świadomymi deklaratywami a podświadomym procesem proceduralnym.Hamowanie aferentne o krótkim opóźnieniu jest potencjalnym markerem tego, w jaki sposób funkcje poznawcze mogą kształtować różne proceduralne obwody czuciowo-motoryczne w korze ruchowej zdrowych i klinicznych populacji. Hamowanie aferentne określa ilościowo wpływ wejść aferentnych na moc wyjściową kory motorycznej wywołanej przezczaszkową stymulacją magnetyczną. Jako miara integracji czuciowo-motorycznej, uzupełnia funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego i elektroencefalografię, badając wpływ określonych populacji neuronów na globalne reakcje hemodynamiczne i elektryczne wywołane przez wykwalifikowane zachowania motoryczne.Parametry blokady bodźców magnetycznych generowanych przez tradycyjne przezczaszkowe stymulatory magnetyczne rekrutują mieszaninę obwodów czuciowo-motorycznych. Z drugiej strony, przezczaszkowe stymulatory magnetyczne z kontrolowanym parametrem impulsu odblokowują kilka parametrów bodźca, zwiększając specyficzność obwodów czuciowo-motorycznych badanych przez hamowanie aferentne podczas umiejętnego zachowania. Ocena unerwienia czuciowo-ruchowego podczas występu ma kluczowe znaczenie dla ustalenia markerów wykwalifikowanego i niewykwalifikowanego wykonania motorycznego.Wiarygodne i ważne markery są ważnym krokiem w opracowywaniu ulepszonych modeli kontroli motorycznej, które poprawią lub wzmocnią najlepsze praktyki w zdrowych populacjach, a także zminimalizują wpływ zaburzeń ruchowych poprzez skuteczne interwencje kliniczne. Ulepszone modelowanie obwodów czuciowo-motorycznych i czynników wpływających na ich funkcję może pomóc w dostarczeniu obiektywnych markerów funkcji i dysfunkcji, które posłużą do opracowania najlepszych praktyk w zakresie sprawności motorycznej, nabywania umiejętności i rehabilitacji zarówno w populacjach zdrowych, jak i neurologicznych. Kluczowe znaczenie ma dalsza definicja psychomotorycznych i farmakologicznych wpływów na obwody czuciowo-motoryczne zbiegające korę ruchową.Połączenie hamowania aferentnego z elektroencefalografią daje ekscytującą możliwość ilościowego określenia hamowania aferentnego w obszarach niemotorycznych jako markera zaburzeń ruchowych i zaburzeń neuropsychiatrycznych. Na początek przebadaj uczestnika pod kątem wszelkich przeciwwskazań do przezczaszkowej stymulacji magnetycznej lub TMS. Poinformuj uczestnika o celach i procedurach badania.Zapoznaj się z ryzykiem przedstawionym w dokumencie zgody zatwierdzonym przez Komisję ds. Oceny Etyki, odpowiedz na wszelkie pytania dotyczące potencjalnego ryzyka i uzyskaj pisemną świadomą zgodę przed rozpoczęciem jakichkolwiek procedur badawczych. Na początek poinstruuj uczestnika, aby usiadł na krześle eksperymentalnym z łokciami opartymi na poręczach krzesła i zgiętymi, aby nadgarstek lub ręka mogły wygodnie spocząć na biurku. W razie potrzeby dostosuj wysokość krzesła i biurka.Oczyść skórę nad odwodzicielem pollicis brevis lub APB, pierwszym grzbietowym międzykostnym lub FDI, oraz wyrostkiem rylcowatym łokciowym za pomocą lekko ściernego kremu umieszczonego na okrągłym waciku. Zetrzyj wszelkie pozostałości za pomocą wacika nasączonego alkoholem. Dla każdego mięśnia umieść jedną jednorazową elektrodę adhezyjną srebra/chlorku srebra na brzuchu mięśniowym.Umieść drugą elektrodę na pobliskim kostnym punkcie orientacyjnym jako odniesienie. Na koniec umieść jedną dodatkową elektrodę adhezyjną srebra/chlorku srebra na wyrostku rylcowatym łokciowym, aby służyła jako uziemienie. Podłącz każdą parę elektrod i masę do elektromiografii lub EMG, wzmacniacza i systemu akwizycji danych.Użyj kanału pierwszego dla pierwszego grzbietowego międzykostnego i kanału drugiego dla odwodziciela pollicis brevis. Na początek użyj lekko ściernego kremu, aby oczyścić skórę wewnątrz przedramienia. Zacznij od zgięcia nadgarstka i rozciągnij się do około sześciu centymetrów proksymalnych.Rozszerz czyszczenie na obszar od linii środkowej nadgarstka do promieniowej strony przedramienia. Zetrzyj wszelkie pozostałości za pomocą wacika nasączonego alkoholem. Następnie nałóż żel przewodzący na elektrodę stymulującą wielokrotnego użytku.Użyj wystarczającej ilości żelu, aby pokryć metalowe krążki anodowych i katodowych punktów styku. Umieść elektrodę stymulującą po dłoniowej stronie nadgarstka tak, aby katoda była proksymalna do anody. Umieść katodę lekko przyśrodkowo i proksymalnie do promieniowego wyrostka rylcowatego.Na stymulatorze peryferyjnym ustaw selektor typu bodźca na monofazowy, czas trwania bodźca na 200 mikrosekund i wybierz odpowiednie napięcie i natężenie prądu, dwukrotnie sprawdzając wszelkie współczynniki mnożenia. Trzymając elektrodę stymulującą, dostarcz pojedynczy bodziec elektryczny, naciskając spust na stymulatorze prądu stałego. Następnie sprawdź wzrokowo odwodziciel pollicis brevis lub APB, mięsień i wyświetlacz elektromiografii lub EMG pod kątem oznak skurczu mięśni.Skurcz mięśni, znany również jako załamek M, jest wywoływany przez bezpośrednią aktywację aksonu motorycznego przez bodziec elektryczny i powinien wystąpić między sześcioma a dziewięcioma milisekundami po artefaktie obwodowego bodźca elektrycznego. Jeśli nie ma dowodów na skurcz mięśni, zapytaj uczestnika, czy poczuł mrowienie promieniujące w kierunku palców lub bezpośrednio pod elektrodą. Jeśli uczestnik nie zgłasza żadnych odczuć lub jest ograniczony do skóry bezpośrednio pod elektrodą, zwiększaj natężenie prądu w krokach co 0,05, aż uczestnik zgłosi uczucie mrowienia promieniujące do palców lub kciuka.Jeśli uczestnik zgłasza uczucie promieniowania w palcu innym niż kciuk, zmień położenie elektrody, przesuwając ją promieniowo, aż uczucie będzie promieniować do kciuka. Po ustaleniu optymalnej pozycji elektrody stymulującej przymocuj elektrodę do nadgarstka za pomocą trzech kawałków taśmy. Umieść pierwszy element na środku elektrody, a następnie użyj drugiego i trzeciego elementu, aby zabezpieczyć górną i dolną część elektrody.Po zamocowaniu elektrody poproś uczestnika o przyjęcie pożądanej orientacji kończyny, która będzie używana podczas stymulacji TMS. Sprawdź, czy drgnięcie kciuka jest nadal wywoływane. Określ próg bodźca obwodowego.Pierwsza wartość natężenia prądu, w której fala M przekracza 0,2 miliwolta. Jeśli fala M przekroczy pożądaną amplitudę docelową 0,2 miliwolta na trzech kolejnych bodźcach, zmniejsz natężenie prądu. Aby określić optymalną trajektorię cewki dla przezczaszkowej stymulacji magnetycznej lub TMS, ustaw początkową pozycję cewki, umieszczając cewkę na głowie uczestnika i rejestrując trajektorię cewki.Upewnij się, że środkowa powierzchnia cewki jest styczna do skóry głowy. Wyrównaj linię środkową cewki pod kątem 45 stopni do płaszczyzny środkowej głowy uczestnika. Na stymulatorze CTMS ustaw selektor typu impulsu na jednofazowy dodatni, aby indukować prąd PA w leżącej poniżej tkance nerwowej.Następnie ustaw współczynnik M na 0,2, a intensywność bodźca na 30% maksymalnej mocy wyjściowej stymulatora. Na koniec ustaw szerokość impulsu na 120 mikrosekund. Dostarcz od trzech do pięciu bodźców TMS, podczas gdy uczestnik utrzymuje lekki skurcz pierwszego grzbietowego mięśnia międzykostnego lub FDI.Jeśli nie wywoła potencjału motorycznego (MEP), zwiększ intensywność stymulatora o 10% i dostarcz od trzech do pięciu dodatkowych bodźców TMS. Zwiększać intensywność stymulatora aż do MEP wynoszącego co najmniej 0,2. Miliwolty są konsekwentnie wywoływane do każdego bodźca lub do momentu, gdy intensywność stymulatora osiągnie 60% do 70% maksymalnej mocy wyjściowej stymulatora.Jeśli nie uzyskasz wiarygodnego MEP, utrzymuj stałe parametry stymulacji i przesuwaj stymulator TMS po okręgu o średnicy około dwóch centymetrów wokół pierwotnego miejsca stymulacji. Po uruchomieniu niezawodnego MEP zapisz położenie cewki, potwierdź gorący punkt silnika FDI, utrzymując stałe parametry stymulacji i przesuwając stymulator TMS o dwa centymetry na północ, wschód, południe i zachód od bieżącej lokalizacji cewki. Zapisz nowe położenie i trajektorię cewki, jeśli w którymkolwiek z czterech kwadrantów pojawi się stale większy MEP.Użyj nowej pozycji i trajektorii cewki jako gorącego punktu silnika korowego. Podłącz cewkę, która będzie indukować prąd PA w mózgu, do stymulatora CTMS. Ustaw typ impulsu na monofazowy dodatni, szerokość impulsu na 120 mikrosekund, a współczynnik M na 0,2.Na koniec ustaw intensywność bodźca na próg jednego miliwolta. Po ustawieniu intensywności bodźca elektrycznego na urządzeniach peryferyjnych uruchom procedurę oprogramowania bezzadaniowego na komputerze osobistym lub komputerze PC1. Następnie ustaw interwał między bodźcami między obwodowymi bodźcami elektrycznymi a TMS na 21 milisekund.Umieść cewkę TMS nad pierwszym grzbietowym międzykostnym punktem ruchowym lub FDI i poproś uczestnika o lekkie skurczenie mięśnia FDI. Następnie uruchom oprogramowanie no task na PC1, aby uruchomić stymulatory peryferyjne i CTMS. Powtórz procedurę dla konfiguracji prądu AP-30 za pomocą cewki, która indukuje prąd AP w mózgu.Podłącz cewkę, która będzie indukować prąd PA w mózgu, do stymulatora CTMS. Ustaw typ impulsu na monofazowy dodatni, szerokość impulsu na 120 mikrosekund, a współczynnik M na 0,2. Na koniec ustaw intensywność bodźca na próg jednego miliwolta.Po ustawieniu intensywności obwodowego bodźca elektrycznego uruchom program do wykonywania zadań sensoryczno-motorycznych na komputerze osobistym lub komputerze PC1. Następnie ustaw interwał między bodźcami między obwodowymi bodźcami elektrycznymi a TMS na 21 milisekund. Umieść cewkę TMS nad pierwszym grzbietowym międzykostnym punktem ruchowym lub FDI i poproś uczestnika o lekkie skurczenie mięśnia FDI.Utrzymuj pożądaną liczbę prób bezwarunkowych i warunkowych między 8 a 24 bodźcami na warunek. Uruchom procedurę oprogramowania do wykonywania zadań sensoryczno-motorycznych, aby kontrolować zadanie czuciowo-motoryczne i wysłać cyfrowe wyzwalacze z blokadą zachowania do stymulatorów peryferyjnych i CTMS. Powtórz procedurę dla konfiguracji prądu AP-30 za pomocą cewki, która indukuje prąd AP w mózgu.Średnim efektem obwodowego bodźca kondycjonowania elektrycznego jest tłumienie wyjścia korowo-rdzeniowego wywołanego przez bodziec TMS, jak pokazano w mniejszych surowych średnich amplitudach MEP od szczytu do szczytu u kondycjonowanych MEP w porównaniu z bezwarunkowymi MEP i wskaźnikami hamowania aferentnego o krótkim opóźnieniu lub SAI mniejszymi niż jeden. Dłuższe opóźnienie początku MEP dla AP-30 SAI odzwierciedla dłuższe opóźnienie wejścia do neuronu korowo-rdzeniowego. Jeśli chodzi o efekty różnicowe, PA-120 SAI został podobnie wzmocniony pod kątem odpowiedzi palca wskazującego, niezależnie od tego, czy uczestnik był umieszczony w kolejce do palca wskazującego, czy też musiał zmienić swoje przypisanie odpowiedzi na palec wskazujący po nieprawidłowej kolejce na palec inny niż wskazujący.W przeciwieństwie do tego, SAI AP-30 wydaje się być modulowany w różny sposób w zależności od tego, czy nieprawidłowa kolejka wymagała ponownego mapowania w kierunku palca wskazującego, czy w jego kierunku.

combined-peripheral-nerve-stimulation-controllable-pulse-parameter

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest nieinwazyjnym narzędziem służącym do badania fizjologii i funkcji ludzkiego układu nerwowego. W niniejszym materiale przedstawiamy nasze techniki TMS wykorzystywane do badania pobudliwości korowej mięśni kończyny górnej oraz mięśni lędźwiowych.

Wykorzystanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do badania ludzkiego układu nerwowo-mięśniowego

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.

Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Niniejszy protokół opisuje jednoczesną, obustronną ocenę reakcji kortykomotorycznej kości piszczelowej przedniej i płaszczkowatej podczas spoczynku oraz dobrowolnej aktywacji tonicznej za pomocą jednopulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i systemu neuronawigacji.

Obustronna ocena ścieżek korowo-rdzeniowych mięśni stawu skokowego za pomocą nawigowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Pokazujemy protokoły modulacji (tDCS, HD-tDCS) i mapowania (TMS robota) kory ruchowej u dzieci.

Nieinwazyjna modulacja i robotyczne mapowanie kory ruchowej w rozwijającym się mózgu

Ten artykuł opisuje nowe podejścia do pomiaru i wzmacniania funkcjonalnie specyficznych ścieżek neuronowych za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Te zaawansowane nieinwazyjne metodologie stymulacji mózgu mogą zapewnić nowe możliwości zrozumienia relacji między mózgiem a zachowaniem i opracowania nowych terapii w leczeniu zaburzeń mózgu.

Pomiar i manipulowanie funkcjonalnie specyficznymi ścieżkami neuronalnymi w układzie motorycznym człowieka za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Prezentujemy zestaw standardowych protokołów rejestracji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) z pojedynczym i parowanym impulsem, z opcjami konwencjonalnych pomiarów amplitudy i śledzenia progów. Program ten może sterować trzema różnymi typami stymulatorów magnetycznych i został zaprojektowany tak, aby umożliwić wygodne wykonywanie wszystkich testów przez jednego operatora.

Konwencjonalne i progowe testy przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do obsługi jedną ręką

Fosfeny to przejściowe wrażenia świetlne, które mogą być indukowane poprzez zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) w obszarach kory wrażliwych na bodźce wzrokowe. Prezentujemy standardowy protokół wyznaczania wartości progu fosfenu oraz wprowadzamy nową metodę kwantyfikacji i analizy postrzeganych fosfenów.

Nowatorskie podejście do dokumentowania fosfenów indukowanych przez przezczaszkową stymulację magnetyczną

W niniejszym artykule omawiamy metodologię oraz kwestie istotne dla łączenia TMS i fMRI w celu zbadania wpływu stymulacji mózgu na sieć stanu spoczynkowego.

Połączenie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i fMRI w celu zbadania sieci aktywności spoczynkowej (Default Mode Network)

W niniejszym artykule badamy wpływ stymulacji TMS w trybie Theta-Burst na plastyczność kory mózgowej u osób cierpiących na zespół kruchego chromosomu X oraz u osób w spektrum autyzmu.

TMS: Wykorzystanie protokołu Theta-Burst do badania mechanizmów plastyczności u osób z zespołem kruchego chromosomu X i autyzmem

W niniejszym artykule badamy wpływ zależność stanu od bodźców wzrokowych na wywołane przez TMS motywacyjne fosfeny.

Wpływ zależności od stanu na TMS: analiza zachowania fosfenów motywacyjnych

Poznaj metodę SAI do badania integracji sensomotorycznej w korze ruchowej z wykorzystaniem TMS i EMG. Technika ta pozwala identyfikować szlaki czuciowo-ruchowe oraz ich zaburzenia w chorobach neurologicznych.

Połączona stymulacja nerwów obwodowych i kontrolowany parametr impulsu Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w celu zbadania kontroli sensomotorycznej i uczenia się (Wideo) | JoVE Journal

Połączona stymulacja nerwów obwodowych i kontrolowany parametr impulsu Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w celu zbadania kontroli sensomotorycznej i uczenia się

Przeglądaj więcej filmów