Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana para o Estudo do sistema neuromuscular humano

O objetivo geral deste procedimento é realizar a estimulação magnética transcraniana para provocar potenciais motores evocados. Primeiro no músculo flexor radial do carpo e depois nos músculos eretores da espinha. Isso é realizado primeiramente preparando a pele sobrejacente aos respectivos músculos para gravações eletromiográficas e posicionando biomecanicamente o sujeito para a estimulação magnética transcraniana.

O ponto quente é identificado como a porção do local de estimulação sobre o córtex motor que provoca os maiores potenciais motores evocados. O próximo passo é determinar o limiar motor. Nesse momento, é realizada uma estimulação magnética transcraniana de pulso único para quantificar a amplitude do potencial motor evocado e a duração do período silencioso.

A estimulação magnética transcraniana com pares de pulsos também é realizada para quantificar a facilitação intracortical e a inibição intracortical de curto e longo intervalo. Em última análise, índices in vivo da excitabilidade corticoespinal e corticocortical em humanos podem ser avaliados por meio do uso combinado de estimulação magnética transcraniana e eletromiografia. Geralmente, indivíduos novos neste método podem enfrentar dificuldades, pois pode ser complicado derivar e compreender os aspectos técnicos sutis da TMS apenas a partir de uma descrição escrita, e simplesmente tentar aprender por tentativa e erro ao experimentar e testar em sujeitos humanos apresenta muitas dificuldades e desafios na demonstração dos procedimentos.

Além de mim, estará presente David Gus Jr., pesquisador que atua no Instituto de Pesquisa Ortopédica e Neurológica de Ohio. Antes de iniciar o experimento com estimulação magnética transcraniana, primeiro realize o triagem do sujeito seguindo as diretrizes de triagem estabelecidas pelo Instituto para Educação e Pesquisa em Segurança em Ressonância Magnética, excluindo indivíduos com histórico familiar de epilepsia ou convulsões. Em seguida, posicione eletrodos de superfície sobre os músculos FCR do antebraço do sujeito utilizando um arranjo bipolar de eletrodos.

Os eletrodos devem ser posicionados longitudinalmente sobre o músculo não depilado e sobre a pele trançada. Coloque também um capuz roc para marcar os locais de estimulação na cabeça. Agora, peça ao sujeito para sentar com o braço esquerdo repousando em posição estendida em um dinamômetro Biodex System 4.

Neste protocolo, estimularemos o lado direito do cérebro, que controla o braço esquerdo, a fim de estimular os músculos FCR. Colocaremos uma bobina de estimulação magnética transcraniana (TMS) em formato de oito com 70 milímetros, tangencial ao couro cabeludo e a 45 graus da linha média, de modo que a corrente induzida flua na direção lateral posterior para medial anterior. Em seguida, mova sutilmente a bobina de TMS em pequenos incrementos para determinar o local de estimulação que produz o maior potencial motor evocado para o músculo FCR. Uma vez localizado, marque esta área com tinta indelével no couro cabeludo ou em um capacete semelhante.

Agora, quantifique o limiar motor para o FCR aplicando pulsos únicos com intensidades de estimulação progressivamente crescentes até que os potenciais motores evocados atinjam amplitudes de pico a pico superiores a 50 microvolts em mais de 50% dos ensaios. Para examinar a amplitude do potencial motor evocado do FCR, aplique um único pulso de EST ao ponto quente previamente determinado com uma intensidade igual a 130% do limiar motor e calcule a amplitude de pico a pico. Esse resultado pode ser normalizado em relação ao potencial de ação máximo composto das fibras musculares observado após a estimulação elétrica supramáxima do nervo mediano.

Quando um pulso CMS do córtex é aplicado durante a contração muscular, ele produzirá um potencial motor evocado seguido por quiescência elétrica antes que a atividade seja retomada. Isso é indicativo de inibição corticocorticospinal. Isso é comumente denominado período silencioso.

Para quantificar o período silencioso corticoespinhal do músculo FCR, aplique um único pulso de EMT ao ponto quente com uma intensidade igual a 130% do limiar motor enquanto o participante do estudo realiza uma contração muscular de flexão do punho a 15% da força máxima. Para determinar a facilitação intracortical utilizando EMT com pulso duplo para o músculo FCR, primeiramente determine a intensidade do estímulo necessária para evocar um potencial motor que esteja entre 0,5 e um milivolt. Em seguida, aplique um pulso condicionante sublimiar, a 70% do limiar motor, 15 milissegundos antes de um pulso teste supralimiar; um pulso condicionante aplicado neste intervalo de tempo anterior ao pulso teste aumentará ou facilitará a amplitude do potencial motor evocado mais do que um único pulso não condicionado de mesma intensidade.

Em seguida, utilize TMS com pulso emparelhado para quantificar a inibição intracortical de curto intervalo, usando o mesmo procedimento descrito para medir a facilitação intracortical, com a exceção de que o intervalo interestímulo entre os dois pulsos deve ser reduzido para três milissegundos. O pulso condicionante aplicado neste período anterior ao pulso de teste diminuirá ou inibirá a amplitude do potencial motor evocado mais do que um único pulso não condicionado de mesma intensidade. Para quantificar a inibição intracortical de longo intervalo utilizando TMS com pulso emparelhado, aplique dois pulsos de teste supra-limiares idênticos separados por 100 milissegundos.

Aqui, para o músculo FCR, o potencial evocado motor associado ao segundo pulso será menor ou mais inibido do que aquele associado ao primeiro. A seguir, para a estimulação do músculo eretor da espinha, posicione os indivíduos sentados em uma cadeira giratória com a coxa a 90 graus em relação ao tronco, a perna inferior a cerca de 45 graus em relação à coxa, a coluna lombar em postura neutra e ereta, e as mãos repousando sobre o colo para o eretor da espinha. Para os músculos eretores da espinha, utilize uma disposição de eletrodos posicionada longitudinalmente sobre os músculos no nível vertebral L3-L5, em pele raspada e limpa, para localizar confortavelmente o local de estimulação cortical do músculo eretor da espinha.

Aqui utilizamos medidas antropométricas para identificar o vértice do crânio, encontrando a interseção do crânio no plano sagital entre o nasion e o Ian e no plano coronal entre o trauss, marcando esse ponto como o vértice para estimular os músculos eretores da espinha. Utilizamos uma bobina em duplo cone, que possui maior profundidade de penetração e, portanto, pode alcançar a representação desses músculos mais profunda no homúnculo. Aqui, a bobina é posicionada de modo que a corrente flua na direção anterior para posterior.

A bobina aqui foi modificada sob medida com um sistema de fixação a laser para nos auxiliar na reposição subsequente da bobina de duplo cone, a fim de determinar o limiar motor dos músculos eretores da espinha. O método previamente demonstrado para o membro superior não deve ser utilizado, pois a estimulação dos músculos das costas não é bem tolerada. Em vez disso, inicie o protocolo de TMS aplicando um único pulso inicial a 50% da saída máxima do estimulador para determinar se essa intensidade do estímulo está acima ou abaixo do limiar motor.

Para examinar a amplitude do potencial motor evocado dos músculos eretores da espinha, aplique um único pulso de EST ao vértex com uma intensidade 40 ou 50% acima da intensidade limiar submotora. Esses potenciais motores evocados não podem ser normalizados, pois os nervos periféricos que inervam os músculos ES não são acessíveis à estimulação elétrica. Deve-se observar que, ao estimular o grupo muscular ES, diversos outros grupos musculares também são visivelmente e acentuadamente estimulados simultaneamente, incluindo os músculos da extremidade inferior, que são representados na mesma região geral do homúnculo.

Para utilizar a TMS com duplo pulso para determinar a facilitação intracortical para o grupo muscular eretor da espinha, a intensidade do pulso condicionante deve ser ajustada ao limiar submotor observado, sendo essa intensidade de 40% ou 50% da saída do estimulador, e a intensidade do pulso de teste deve ser ajustada a 40% acima do nível do limiar submotor, correspondendo a 80% ou 90% da saída do estimulador. Em seguida, para quantificar a inibição intracortical de curto intervalo, utilize o mesmo procedimento descrito para medir a facilitação intracortical, com a exceção de que o intervalo interestímulo entre os dois pulsos deve ser reduzido para três milissegundos. Quando o experimento for concluído, auxilie na remoção dos eletrodos e do capilar e certifique-se de agradecer ao seu participante pela colaboração.

Os traços de EMG vistos aqui representam a resposta do potencial evocado motor a intensidades de estímulo progressivamente crescentes, representadas como uma porcentagem da saída do estimulador ou SO. Observe que, nas intensidades mais baixas, MEPs muito pequenos foram elicitados, mas que em 32% SO foi elicitado um MEP que atingiu o limiar motor. O período silencioso é observado quando um sujeito realiza uma leve contração e um estímulo único é aplicado ao córtex motor.

A primeira parte do período silencioso é devida à inibição da medula espinhal, e a parte final é atribuída à inibição cortical, especificamente aos receptores GABA B. Aqui observamos a alteração nos tamanhos dos potenciais motores evocados com estimulação magnética transcraniana de duplo pulso, na medida do músculo FCR, da inibição intracortical de curto intervalo ou SICI e da facilitação intracortical ou ICF. E aqui vemos um exemplo de traçados de EMG dos músculos eretores da espinha e da medida da inibição intracortical de curto intervalo e da facilitação intracortical.

Por fim, aqui vemos um exemplo de medição da inibição intracortical de longo intervalo ou LICI. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como realizar TMS de pulso único e TMS de pulso emparelhado aplicados ao músculo flexor radial do carpo, bem como à musculatura eretora da espinha. Vale ressaltar que essas demonstrações nesses grupos musculares são apenas exemplos selecionados do uso da TMS para estudar o sistema neuromuscular humano.

Não se esqueça de que trabalhar com seres humanos pode colocar a saúde individual em risco. É importante garantir que seja seguro para um indivíduo ser exposto a um campo magnético forte, e sempre se deve ter cuidado ao realizar este procedimento.