Используя Повторная транскраниальная магнитная стимуляция для улучшения речевой функции у пациентов с инсультами с хронических неинфекционных свободный афазия

Summary

Мы исследуем, касающиеся использования повторяющихся транскраниальной магнитной стимуляции (МТР) для улучшения языковых способностей у больных с последствиями инсульта и не свободный афазии. После определения сайта в правой лобной извилины для каждого пациента, который реагирует на стимуляцию оптимально, мы нацелены этом сайте в течение десяти дней лечения транскраниальной магнитной стимуляции.

Abstract

Транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) как было показано, значительно улучшить язык функции у пациентов с не-свободно афазии ^1. В этом эксперименте мы демонстрируем администрации низкочастотной повторяющейся TMS (МТР) для оптимальной стимуляции сайта в правом полушарии у больных с хроническими не-свободный афазии. Батареи стандартизированных мер язык вводят для оценки базовой производительности. Пациенты впоследствии рандомизированы либо получить реальную мТМС или начальной стимуляции обман. Пациенты в реальном стимуляции подвергаются сайте ознакомительной фазы, состоящая из серии из шести сессий мТМС вводят в течение пяти дней; стимуляции поставляется на другой сайт в правой лобной доле в течение каждой из этих сессий. Каждый сайт-вывод сессия состоит из 600 импульсов мТМС 1 Гц, до и после которых картина именования задачей. Сравнивая степень Временное изменение в именовании способности, вызванные стимуляцией кандIDATE сайты, мы в состоянии определить местонахождение области оптимального ответа для каждого отдельного пациента. Мы затем управлять мТМС на этот сайт во время фазы лечения. Во время лечения пациенты проходят в общей сложности десять дней стимуляции на протяжении двух недель, каждая сессия состоит из 20 минут 1 Гц мТМС доставлен в 90% порог покоя двигателя. Стимуляция в паре с МРТ-именование задачи на первый и последний дни лечения. После фазы лечения завершен, язык батарей получены в начале исследования повторяется два и шесть месяцев после стимуляции с целью выявления МТР-индуцированные изменения в производительности. МРТ-именование задача также повторяют два и шесть месяцев после лечения. Пациенты, которые рандомизированы на руку фиктивные исследования проходят фиктивные сайте Выявление, лечение обман, МРТ-исследования именования, и повторите языкового тестирования два месяца после окончания лечения обман. Шам пациентов затем переходят в реальную руку стимуляции, завершив реальный сайт-вывод, реальные TreatmЛОР, МРТ, и двух-и шестимесячные после стимуляции языкового тестирования.

Introduction

Афазии приобрел дефицит-языковую способность является общей и часто изнурительных следствием инсульта ^2. Хотя некоторая степень восстановления после афазии после острого инсульта характерно, многие пациенты испытывают по крайней мере, некоторую степень постоянной нехваткой средств и существующей терапией языка, как правило, считается лишь умеренно эффективными в плане облегчения восстановления ^3-5. В последние годы наблюдается появление неинвазивных методов стимуляции, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) в качестве перспективных рассматриваются возможные подходы лечения различных дефицитов после инсульта, в том числе афазии. TMS использует принцип электромагнитной индукции и включает в себя генерацию быстро флюса магнитное поле в катушке провода. Когда катушка располагаются рядом с главой субъекта, магнитное поле проникает в кожу головы и черепа, вызывая ток в нейронах коры, лежащие в основе, которая достаточна для деполяризации мембраны нейронов и геннойСкорость потенциалов действия ^3. TMS таких параметров, как частота, интенсивность и количество импульсов можно варьировать с целью вызвать различные нейрофизиологические, поведенческих и восприятия эффектов ^4,5. Повторяющиеся ТМС (МТР) влечет за собой введение серии импульсов с заранее определенной частотой и производит эффекты, которые могут дольше применение стимуляции. Уместны в текущем эксперимент, практика показывает, что МТР доставлены на низкой частоте (0,5-2 Гц) стремится к очаговым уменьшения возбудимости коры, в то время как высокочастотная стимуляция была связана с коркового возбуждения ^3. мТМС была изучена в качестве средства для лечения различных неврологических и психиатрических расстройств, особенно депрессии ^6.

Все больше данных свидетельствует о том, что низкие частоты МТР может быть использован для повышения языка восстановление у лиц с хроническими инсульт-индуцированного афазии. Naeser ^7,8 и коллеги были первыми, кто применил 1 Гц inhibitoRY RTMS в правой нижней лобной извилины в течение 20 минут пять дней в неделю в течение двух недель в четырех правых больных хроническим-свободный афазии. Значительное улучшение наблюдалось именования, которая сохраняется в течение восьми месяцев после завершения стимуляции ^8. Мы впоследствии тиражирован и распространен эти результаты, и показали, что 1 Гц стимуляция привела к стойкому улучшению как именование и спонтанной речи вызвали в хронических неинфекционных свободный афазии пациентов ^9-11. Обнадеживает то, что результаты небольшого исследования, такие как эти были воспроизведены в дальнейших исследованиях у больных с последствиями инсульта ^12, а также у больных с инсультом и подострая афазии ^13.

Одним из важных и практически повсеместным особенностью предыдущих исследованиях TMS у пациентов с не-свободный афазии является то, что благотворное воздействие стимуляции, кажется, сайт-специфические. Принятие подхода, применявшегося ранее Naeserи коллеги, большинство исследований, в которых мТМС была использована для облегчения восстановления языка, которые ориентированы право Парс трицепс ¹ (Бродмана области 45). В самом деле, последние данные указывают, что стимуляция других регионах правая нижняя лобная извилина может быть неэффективным или даже может иметь негативное влияние на производительность ¹⁴ языка, что подчеркивает необходимость тщательной индивидуальной идентификации оптимального сайтов стимуляции.

Основываясь на подходе установленном Naeser и коллеги ^8, наше продолжающееся расследование исследует эффекты ингибирующих мТМС в нижней лобной извилины на знание языка, а также изучает топографические специфики МТР эффекты в правой лобной доле. В этой статье, мы предоставляем подробные описания того, как оптимального места для стимуляции могут быть идентифицированы у пациентов с хроническими не-свободный афазии. Затем мы опишем введения терапевтических мТМС и объяснить НУR методики для оценки эффективности стимуляции повышения нефтеотдачи языка в этой группе населения.

Protocol

1. Предварительная обработка оценка

1. Рекрут пациентов, которые соответствуют квалификационным требованиям для исследования. Эти критерии включают в себя одну, односторонний левое полушарие ишемического инсульта, что запчасти области дополнительного двигателя (SMA), легкой до умеренной, не беглая речь (определяемая как способность производить значимые слова и по крайней мере 2-4 длина слова строка), в возрасте от 18 до 75 и по крайней мере шесть месяцев после инсульта.
2. Кроме того, все потенциальные пациенты должны быть в состоянии назвать по крайней мере три из первых 30 пунктов Бостона Именование тесте ^15, в среднем по крайней мере, три картины из 20, когда представлены десять комплектов картинка именования стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart корпус ^16, и счет на уровне или выше ^25-го процентиля по каждому из разделов для понимания слов и команд в Бостоне Диагностические афазии экспертизы ^17.
3. Провести медицинское обследование проверки для обеспечения пациентов чealthy достаточно, чтобы принять участие в исследовании, и что нет никаких противопоказаний к проходить магнитно-резонансная томография (МРТ) или TMS.

2. Базовое тестирование

1. Администрирование батарею стандартизированных тестов на трех отдельных дней, чтобы оценить масштабы языка каждого пациента нарушения и дефицит в других когнитивных доменов. Испытания включают в себя картины Cookie Кража описание субтест BDAE ^18, BDAE ^(2-е изд.) Подтесты в слово понимание (Основные дискриминации Word) и команды, Boston Naming тесте ^15, наборы 40 рисование линий стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart База изображений ¹⁶ и когнитивной лингвистический Быстрый тест ¹⁹ (CLQT).
2. Инициировать базового Bold-МРТ исследование, в котором пациент выполняет картину именования задачу с устным ответом. Сбор высокое разрешение целого мозга T1-взвешенных изображениях с MPRAGE последовательности (RT = 1620 мс, TE = 3,87 мс, FA = 15, FOV = 192 х 256, ломтики = 160, воксел размеров = 1 мм ^3). Получать функциональные тома с использованием целого мозга T2 *-взвешенные BOLD echoplanar последовательности (TR = 3000 сек, TE = 35 мс, FA = 90, FOV = 128 х 128, ломтики = 31, воксел размеров = 1,875 мм ^2, толщина среза = 4 мм).
3. Randomize пациентов в любой группе, получающей реального повторяющихся TMS (МТР) или группу получении исходно-стимуляции фиктивным (СТМ), а затем транскраниальной магнитной стимуляции (рис. 1).

3. Определение оптимального Сайты Стимуляция

1. В целях выявления мТМС в корковых сайтов в точных и точно, используйте neuronavigational системы (например Brainsight, Rogue исследований, Монреаль) для совместного зарегистрируйтесь высокого разрешения целого мозга T1-взвешенных изображениях (см. 2.2 выше) с расположением пациента и катушки. Для группы МТР, определить порог покоя двигателя (RMT) через стимуляцию правой моторной коры и последующего визуального осмотра ^20.
2. В шести отдельных сессий проводится в течение пяти дней (две сессии проводятся в последний день, с 45-минутным перерывом между сессиями), администрирование десять минут либо мТМС (600 импульсов 1 Гц при интенсивности 90% RMT) или к STMS различных сайтах в правой нижней лобной доли: первичной моторной коры (M1), соответствующие полости рта, Pars opercularis (BA 44), передняя Парс трицепс (BA 45), спинной задней Парс трицепс (BA 45), вентральной задней Парс трицепс ( BA 45) и Pars orbitalis (BA 47; рис. 2). Randomize stimulatioN сайте порядка между пациентами.
3. Есть пациенты выполнить 40 пунктов картину именования задачи непосредственно до и после каждой сессии TMS. Фото стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart ¹⁶ коллекции, словарь Peabody Picture испытаний ^21, и Международный изображения Именование проекта (IPNP) базы данных ^22. 40-списков элементов должны быть сопоставимы по длине слова, частоты и семантическая категория, в нашем пункте перечислены 20 пунктов были роман в то время как 20 были повторены в течение сессии тестирования на предмет практики эффектов. Высказывания должны считаться правильными, если они отличаются от цели не более чем на одной фонемы ^8. Порядок слов список должен быть рандомизированы по субъектам и каждый субъект должен получить различные списки слов во время каждого визита.
4. Определение оптимального места стимуляции выполнения одного образца т тестов сравнения изменения картины именования производительность на каждом участке, чтобы среднее изменение имен PerformanCE для всех других сайтов. Затем сравните изменение производительности при оптимальном сайт, чтобы дисперсия производительности во всех шести предварительно мТМС сессий; если изменение производительности после мТМС больше чем в два раза стандартное отклонение средней предварительного TMS производительности, маловероятно, что благо в именовании производительности объясняется ретестовой изменчивости ^9.
5. Для обмана сайте-вывод, управлять STMS над трицепс Парс. Это положение действует как "оптимальный сайт" для руки фиктивные фазы лечения, как описано в протокол разделе 4.

4. Фазы лечения

1. Администрирование мТМС или STMS к оптимальной стимуляции сайта течение десяти дней в двенадцать-дневный период (стимуляция на каждый будний день с выходным выключен).
2. В первый день стимуляции, порядок событий выглядит следующим образом: пациент должен пройти МРТ (с одновременной картинка-именования, как и в исходное состояние), управлять 40-именование пункта задачи, стимулируют оптимальное сITE использованием 20 мин либо 1 мТМС Гц при 90% RMT или STMS, администрирования именования задачу снова, и, наконец, пациенту пройти повторное МРТ с одновременной картинка именования.
3. В дни двух до девяти, протокол состоит из 20-ти минутах мТМС сессии (1200 импульсов), используя 1 мТМС Гц при 90% RMT или СТМ.
4. На десятый день, стимулируют оптимального места в течение 20 мин с 1 мТМС Гц, до и после которых картина именования задачей. Следует отметить, что картина списки элементов показаны в дни одного до десяти должны быть разными, но сопоставимы по частоте, длина слова, и семантические категории, как указано выше.

5. Два-и шестимесячные в отдаленные сроки

1. Два месяца, следующего за днем ​​десять либо мТМС или STMS, повторите тестирование базовых (шаг 2.1), а также МРТ с одновременной картинка именования.
2. Пациенты в состоянии обмана должны затем перейти на реальное состояние TMS, начиная с оптимального места Выявление фазы (рис. 1).
3. Шесть месяцев следуюLowing день десять реальных стимуляции мТМС, повтор базового тестирования (как в пункте 2.1), а также пациентам пройти еще МРТ с одновременным картину именования задачей.

Representative Results

На сайте ознакомительной фазы этого исследования, большинство, но не все пациенты оптимально реагировать на картинке именования задача раздражение правой Парс трицепс ^14. По нашему опыту, производительности пациентов на картинке именование наиболее последовательно способствует стимуляции вентральной задней поверхности трицепс Парс (рис. 3).

Долгосрочное улучшение производительности на стандартизированных оценках языка показан на рисунке 4. На этом рисунке показаны результаты от представителя пациента, у которого картинка-именование точности как в BNT и BDAE (Присвоение Категории подразделов) увеличилась за время после лечения транскраниальной магнитной стимуляции.

Рисунок 1. Протокол блок-схемы. После двухмесячного посещения, все пациенты в поперечном состоянии фиктивных ОвеR к реальному руку МТР.

Рисунок 2. . Кандидаты для оптимального месте раздражения ним относятся M1 соответствующий рот (красный) и в пяти местах rIFG: 1) Pars opercularis (BA 44, оранжевый), 2) передние Парс трицепс (BA 45, желтый), 3) спинной задняя трицепс Парс (BA 45, синий), 4) вентральной задней Парс трицепс (BA 45, зеленый), и 5) Pars orbitalis (BA 47; фиолетовая). Сплошная стрелка указывает на переднем горизонтальной ветви. Вылупились стрелка указывает на восходящей ветви.

Рисунок 3. Процентное изменение в именовании Через пациентов. Процентное изменение в производительности над задачей именования OBServed до и после мТМС к шести правом полушарии во время предварительной обработки сайта ознакомительной фазы в течение девяти пациентов. Вертикальные линии представляют стандартную ошибку.

Рисунок 4. Доля Правильное течением времени картинка Именование Задачи для одного пациента. Результаты первых 20 пунктов и BNT BDAE "Присвоение наименований в категориях" подразделы продемонстрировать улучшения с течением времени.

Discussion

Целью данной статьи является подробно описаны действия для выявления целевой отзывчивый сайт в правом полушарии у больных с хроническими не-свободный афазии. Поступая таким образом, мы можем стимулировать, что терапевтически целевом регионе, оценить эффекты стимуляции на знание языка, и использовать низкочастотные мТМС вызывать долгосрочные улучшения в именовании и беглости у пациентов с хроническими не-свободный афазии. Наш подход повторяет и расширяет методы, используемые перед исследователями, в первую очередь Naeser и коллеги ^8. Важно отметить, что как и ряд перед следователями ^8,12,13,23, мы наблюдали, что большинство пациентов, перенесших сайте Выявление оптимально реагировать на стимуляцию трицепс Парс. Тем не менее, мы также обнаружили, что пациенты изменяются в зависимости от оптимального места в пп трицепс, и меньшинство демонстрируют оптимальное ответ на другое место в правой нижней лобной извилины ^11. Это подчеркивает важноерасстояние правильной идентификации сайта.

Одним из ограничений существующего подхода является то, что размер групп пациентов, которые исследовали наши исследования и другие исследования не поддаются количественному исследованию взаимосвязи между поражением расположение и ответ на МТР в определенных местах. Небольшое данных свидетельствует о том, что распределение поражения левого полушария может быть важным фактором, определяющим ответ на МТР в правом трицепс Парс. Например, Мартин и его коллеги ²³ противопоставлял результаты в двух афазии пациентов, которые получили мТМС на этот сайт, один из которых показал улучшение в наименовании и другие способности языка и один из них этого не сделал. Авторы предположили, что различия распределение повреждений пациентов, возможно, приходилось различия в ответ на стимуляцию мозга, подчеркнув, что пациент, который плохо отвечает мТМС было поражение, выходящие за нижней лобнойизвилины, чтобы охватить спинной области левого двигателя и премоторной коры, глубокий белого вещества вблизи левой части двигателя дополнительного и задняя часть средней лобной извилины, область ранее вовлечены как играющие важную роль в обозначении способность ^24. Дальнейшие исследования с большей когортах пациентов позволит обеспечить дополнительное исследование зависимости между левым распределение поражение полушарии и конфигурации и модифицируемостью реорганизованных сети языка.

Наш текущий дизайн исследование имеет дополнительный потенциал методологических ограничений. Например, базовый тестирования не повторяется для пациентов, которые первоначально мнимыми стимуляции до получения реальных транскраниальной магнитной стимуляции. Хотя можно предположить, что введение фиктивных мТМС и двухмесячный промежуток времени может привести к различным базовым уровнем производительности для этих пациентов, не было никаких доказательств того, на сегодняшний день, чтобы поддерживать любые изменения в производительности между базовым и 2-MONTч последующие у пациентов, получающих СТМ. Еще одна методологическая ограничение состоит в том, из-за различия в чувственном опыте между реальным и мТМС СТМ, то вполне вероятно, что некоторые пациенты, получающие STMS можете быть в курсе руку исследования, к которым они были рандомизированы. Тем не менее, дизайн этого эксперимента такова, что, что ни один пациент в руку фиктивные исследования не получит реальной мТМС до пересечения более в руку транскраниальной магнитной стимуляции. Мы, следовательно, не подозревают, что пациенты имеют четкие ожидания в отношении чувственного опыта, связанных с TMS. Дополнительный потенциал методологических ограничений исследования является то, что картинка-именование стимулы используются во время нахождения сайта-фазы, возможно, не контролируется для всех возможных факторов. 40-списков элементов были сопоставимы по частоте, длина слова, и семантические категории. Кроме того, порядок списки были рандомизированы для всех субъектов. Тем не менее, определенные свойства, такие как возраст приобретения и знакомство не контролировались для, это можетвозможно повлияли на сайт-вывод сессий.

Степень топографической специфичности в коре головного мозга достигается TMS несколько спорно и может рассматриваться потенциальным ограничением исследования. Согласно исследованиям двигателя отображение, пространственное разрешение перемещаться TMS с помощью стандартного 70 мм фигуру из 8-катушки, считается порядка 1 см ² или менее ^25. Таким образом, есть основания полагать, что TMS ориентирована регионах конкретны, как и проведенная в этом исследовании. В соответствии с этим понятием, наши данные убедительно показывают, что поведенческие эффекты МТР существенно отличаться в зависимости от местных стимуляции. Кроме того, в соответствии с понятием, что TMS эффекты в правой нижней лобной извилины может быть очень конкретным участкам, другие опубликовали результаты, указывающие, что мТМС права трицепс Парс благотворно влияет на картину в способности именования хронических неинфекционных свободный афазии, в то время как стимуляция соседних opercularis Pars можетиметь пагубные последствия ^17. Тем не менее, важно также отметить, что наша цель в предназначенные для разных регионов уступает правой лобной доли не по выявлению участков в головном мозге, где эффект от ТМС всецело диссоциируемые. Скорее, оптимального места ознакомительной фазы протокола попытка определить для каждого субъекта целевого где эффекты TMS казаться большим. Таким образом, это не существенно изменяют обосновании опытно-конструкторских если последствия TMS в двух соседних регионах (например, спинной задней Парс трицепс против вентральной задней трицепс Pars) частично совпадают.

Недавние исследования с участием транскраниальной стимуляции постоянным током (ТОК), другая форма неинвазивной стимуляции мозга, показали, что пациенты могут испытать синергетический успехи в языке производительность при стимуляции мозга в паре с речью и языком терапии ^26,27. Поэтому один заключительный потенциальным ограничением наших нынешнихподхода является то, что ни один из предметов, включенных в настоящем Протоколе не получавших сопутствующую терапию речи на момент проведения исследования. Будущее лечение мТМС протоколы могут быть дополнительно оптимизирована путем спаривания стимуляция с существующими процедурами.

Несмотря на эти предостережения, наши новые данные показывают, что МТР может быть перспективным методом устранения именования способности, беглости речи и других языковых способностей у пациентов с хронической афазии. Поскольку все больше исследователей изучить возможности применения неинвазивной стимуляции мозга в нейрореабилитации и более конкретно в афазия, как и результаты данного исследования могут быть использованы не только потому, что они помогают уточнить механизмы нейронных восстановление после черепно-мозговой травмы, но и потому что они позволяют на доработку конкретных методологических подходов к лечению. Например, наш предварительный вывод, основанный на сайт-диагностики, что большинство пациентов отвечают на стимуляцию трицепс Парс, может помочь establisга более рациональный подход к стимулирующим лиц с хроническим афазии. Стандартизация подходов стимуляции может способствовать в больших клинических испытаний, которые будут проводиться в целях дальнейшей проверки и количественной оценки эффективности этой и других неинвазивных методов стимуляции мозга у пациентов с постинсультных когнитивных дефицитов.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rapid transcranial magnetic stimulator	Magstim
3.0 Trio Scanner	Siemens
8 channel head coil	Siemens
Brainsight neuronavigational system	Rogue Research