Method Article

Modulação não invasiva e mapeamento robótico do córtex motor no cérebro em desenvolvimento

DOI:

10.3791/59594

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July 1st, 2019

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1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

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Nós demonstramos protocolos para a modulação (tDCS, HD-tDCS) e o traço (TMS robótico) do córtice de motor nas crianças.

Abstract

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O mapeamento do córtex motor com estimulação magnética transcraniana (TMS) tem potencial para interrogar a fisiologia e a plasticidade do córtex motor, mas acarreta desafios únicos em crianças. Similarmente, a estimulação transcraniana da corrente contínua (tDCS) pode melhorar a aprendizagem do motor nos adultos mas foi aplicada somente recentemente às crianças. O uso de tDCS e de técnicas emergentes como tDCS de alta definição (HD-tDCS) requer considerações metodológicas especiais no cérebro em desenvolvimento. O mapeamento robótico do motor TMS pode conferir vantagens exclusivas para o mapeamento, particularmente no cérebro em desenvolvimento. Aqui, pretendemos fornecer uma abordagem prática e padronizada para dois métodos integrados capazes de explorar simultaneamente a modulação do córtex motor e mapas de motor em crianças. Primeiramente, nós descrevemos um protocolo para o mapeamento robótico do motor TMS. Individualizados, as grades de 12x12 navegadas por RM centralizadas no córtex motor orientam um robô para administrar TMS de pulso único. As amplitudes do potencial evocado motor médio (MEP) por ponto de grade são usadas para gerar mapas de motor 3D de músculos individuais da mão com resultados que incluem a área do mapa, o volume, e o centro de gravidade. Ferramentas para medir a segurança e tolerabilidade de ambos os métodos também estão incluídos. Em segundo lugar, descrevemos a aplicação de tDCS e HD-tDCS para modular o córtex motor e a aprendizagem motora. Um paradigma de treinamento experimental e resultados da amostra são descritos. Estes métodos avançarão a aplicação da estimulação cerebral não invasora nas crianças.

Introduction

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A estimulação cerebral não invasiva pode medir e modular a função cerebral humana1,2. O alvo mais comum foi o córtex motor, em parte devido a uma saída biológica imediata e mensurável (potenciais evocados motores), mas também a alta prevalência de doenças neurológicas resultando em disfunção do sistema motor e incapacidade. Esta grande carga global da doença inclui uma alta proporção de condições que afetam crianças como a paralisia cerebral, a principal causa de incapacidade ao longo da vida afetando cerca de 17 milhões pessoas no mundo3. Apesar dessa relevância clínica e das capacidad....

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Protocol

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Todos os métodos descritos neste protocolo foram aprovados pelo Conselho de ética em pesquisa em saúde conjunta da Universidade de Calgary (REB16-2474). O protocolo é descrito na Figura 1.

1. contraindicações de estimulação cerebral não invasiva

  1. Tela todos os participantes para contra-indicações para TMS15 e tDCS1 antes do recrutamento.

2. mapeamento de motor de estimulação magnética transcraniana

  1. Preparando MRI para TMS navegado
    1. Obter a RM estrutural de cada participante (T1). Se um MRI é inalcançável, use um....

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Results

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Usando os métodos aqui apresentados, completamos um ensaio intervencionista randomizado, controlado por Sham-8. Crianças destros (n = 24, idades 12-18) sem contra-indicações para ambos os tipos de estimulação cerebral não invasiva foram recrutadas. Os participantes foram especificamente excluídos neste estudo se em medicação drogas ou se eles não eram ingênuos para tDCS. Não houve desistências.

Os mapas r.......

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Discussion

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TMS foi explorado igualmente em populações pediatras clínicas, incluindo o curso perinatal22 e a paralisia cerebral, onde o motor Maps de TMS foi criado com sucesso nas crianças com paralisia cerebral para explorar mecanismos da plasticidade do intervencionista. Usando um protocolo estabelecido8, os mapas de motor TMS foram coletados com sucesso em crianças tipicamente tornando-se, e estão sendo recolhidos atualmente em um ensaio clínico multicêntrico em curso para crianças.......

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Disclosures

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Os autores não têm divulgações.

Acknowledgements

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Este estudo foi apoiado pelos institutos canadenses de pesquisa em saúde.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Estimulador SMARTscan 1x1Soterix Medical Inc.
Adaptador HD-tDCS 4x1Soterix Medical Inc.
Brainsight NeuronavegaçãoRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Eletrodo de Borracha de CarbonoSoterix Medical Inc.
Eletrodo EASYpadSoterix Medical Inc.
EASYstrapsSoterix Medical Inc.Amplificador EMG https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystrap
Bortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
Suporte de Eletrodo HD1Soterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderSuporte de eletrodo HD de base padrão para tES de alta definição (HD-tES)
HD-ElectrodeSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeAnel sinterizado HD-Electrode.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelHD-GEL para Sistema de Aquisição de Dados Micro 1401 de Alta Definição tES (HD-tES)
Cambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue PegboardLafayette Instrument Company
Solução salinaBaxter
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.
TMS RobotAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
TMS Estimulador e BobinaMagstim Inchttps://www.magstim.com/neuromodulation/
https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/devicehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrodehttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypadhttp://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.pagehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap

References

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  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al.

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Tags

Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

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