Medir e manipular vias neurais funcionalmente específicas no sistema motor humano com estimulação magnética transcraniana

Summary

Este artigo descreve novas abordagens para medir e fortalecer vias neurais funcionalmente específicas com estimulação magnética transcraniana. Essas metodologias avançadas de estimulação cerebral não invasiva podem fornecer novas oportunidades para a compreensão das relações de comportamento cerebral e desenvolvimento de novas terapias para tratar distúrbios cerebrais.

Abstract

Entender as interações entre áreas cerebrais é importante para o estudo do comportamento direcionado ao objetivo. A neuroimagem funcional da conectividade cerebral forneceu insights importantes sobre processos fundamentais do cérebro, como cognição, aprendizado e controle motor. No entanto, essa abordagem não pode fornecer evidências causais para o envolvimento de áreas cerebrais de interesse. A estimulação magnética transcraniana (TMS) é uma ferramenta poderosa e não invasiva para estudar o cérebro humano que pode superar essa limitação modificando transitivamente a atividade cerebral. Aqui, destacamos os recentes avanços usando um método TMS de pulso emparelhado e dual-site com duas bobinas que sondam interações cortico-cortical no sistema motor humano durante diferentes contextos de tarefas. Além disso, descrevemos um protocolo TMS de dois locais baseado em estimulação associativa emparelhada cortical (cPAS) que melhora transitivamente a eficiência sináptica em duas áreas cerebrais interconectadas, aplicando pares repetidos de estímulos corticos com duas bobinas. Esses métodos podem fornecer uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes à função cognitivo-motor, bem como uma nova perspectiva sobre a manipulação de vias neurais específicas de forma direcionada para modular circuitos cerebrais e melhorar o comportamento. Essa abordagem pode ser uma ferramenta eficaz para desenvolver modelos mais sofisticados de relações de comportamento cerebral e melhorar o diagnóstico e tratamento de muitos transtornos neurológicos e psiquiátricos.

Introduction

A estimulação cerebral não invasiva é uma ferramenta de avaliação promissora e tratamento para muitos distúrbios neurológicos, como doença de Parkinson, doença de Alzheimer e derrame^1,2,3,4. Há evidências acumuladas estabelecendo a relação entre as manifestações comportamentais de doenças neurológicas e anormalidades da excitabilidade cortical, neuroplasticidade, conectividade cortico-cortical e cortico-subcortical^5,6. Portanto, o conhecimento básico sobre dinâmica da rede cerebral e....

Protocol

Os três métodos TMS a seguir são descritos abaixo. Em primeiro lugar, dois métodos são descritos para medir a conectividade cortico-cortical usando estimulação magnética transcraniana de dois locais (dsTMS) enquanto os participantes estão 1) em repouso (estado de descanso) ou 2) realizando um movimento de alcance-a-compreensão dirigido por objetos ( dependente da tarefa). Em segundo lugar, um método de estimulação associativa emparelhada cortical (cPAS) é descrito para modular a interação entre duas áreas cerebrais de forma controlada, combinando estímulos corticais (por exemplo, parietal posterior e cortices motorprimários) para fortalecer o funcional vias neurais es....

Results

A Figura 5 mostra o tamanho de uma resposta MEP exemplar provocada no músculo FDI por TMS para um teste de estímulos não condicionados (TS sozinho para M1, traço azul) ou estímulos condicionados do PPC (CS-TS, traço vermelho) enquanto o participante estava em repouso (painel superior) ou planejando uma ação de agarramento direcionada ao objetivo a um objeto (painel inferior). Em repouso, o PPC exerce uma influência inibidora no Ipsilateral M1, como mostrado pela diminuição das amplitudes mep.......

Discussion

O método TMS de dois locais descrito aqui pode ser usado para investigar interações funcionais entre diferentes áreas corticais interconectadas com o córtex motor primário enquanto um participante está em repouso ou planejando uma ação direcionada ao objetivo. Embora a imagem cerebral seja correlativa, o conhecimento básico dos métodos TMS de dois sites pode revelar relações causais de comportamento cerebral associadas a alterações nos circuitos cortico-cortical. Além disso, a estimulação associativa emparelhada cortical.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bobina Alpha B.I. D50 (revestida)	Bobina Magstim		de 50 mm
Software BrainSight 2.0	Rogue Research		Software de neuronavegação
BrainSight sem moldura Sistema estereotáxico	Rogue Research		Equipamento de neuronavegação
D702 Bobina	Magstim		70mm
Discovery MR750	Geral	para máquina de ressonância magnética
	3M		Tampões de ouvido de espuma
para ECG Eletrodos de 30 mm x 24 mm	Coviden-Kendall	H124SG	Eletrodos descartáveis
Amplificador isolado de quatro canais	Intronix Technologies Corporation	2024F	Amplificador EMG
gGAMMAcap	g.tec Engenharia		EEG head cap
Micro1401-3	Cambridge Electronic Design		Gravador de dados científicos e máquina de processamento
Nuprep Skin Prep Gel	Weaver and Company		Gel abrasivo de preparação de pele
Signal v.7	Cambridge Electronic Design		Software de aquisição e análise de dados
The Magstim BiStim2	Magstim		Estimulador magnético transcraniano (duas unidades de 2002)