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

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.