Combinando Múltiplos Sistemas de Aquisição de Dados para o Estudo de saída Corticospinal e Multi-segmento Biomecânica

O objetivo geral desta metodologia é criar uma abordagem econômica de integração de estudos de estimulação cerebral e movimento humano. Este método pode responder a questões-chave no campo de controle neuromotor, como como a saída neuro do córtex motor pode ser modulada durante o movimento contínuo. A principal vantagem dessa técnica é que a entrega da estimulação cerebral é automatizada por computador e é determinada pelo parâmetro específico de interesse do pesquisador, como o ângulo articular ou a magnitude da atividade muscular.

Demonstrando este procedimento estará Aaron Bailey, um estudante de pós-graduação do meu laboratório. Consulte o manuscrito que acompanha este vídeo para obter instruções de configuração de hardware e software para este protocolo experimental. O diagrama visto aqui fornece uma visão geral da configuração de hardware.

Comece examinando o participante quanto à segurança da EMT e obtendo consentimento por escrito e informado para o experimento. Em seguida, registre a massa corporal total do participante usando uma balança. Use também fita métrica para determinar o comprimento da mão, antebraço e braço do participante, pois esses segmentos podem ser usados posteriormente para análise cinemática e cinética.

Em seguida, prepare a pele sobre os músculos de interesse usando um gel abrasivo leve. Em seguida, limpe a área com álcool. Use um medidor de impedância para garantir que a impedância do eletrodo da pele esteja abaixo de 10 kiloohm para melhorar a aquisição do sinal EMG.

Agora coloque dois eletrodos sobre a barriga dos músculos em uma montagem bipolar. Para este experimento, coloque eletrodos sobre o bíceps braquial, tríceps braquial, peitoral maior, deltóide posterior e braquiorradial. Finalmente, usando os cabos NC, conecte as saídas do amplificador EMG aos canais analógicos zero, um, três, quatro e cinco na caixa AD.

Localize o vértice usando o Sistema Internacional de Colocação de Eletroencefalografia de Eletroencefalografia 10-20. Calibre a bobina TMS para o participante usando um software de neuronavegação. Localizar o ponto quente motor para cada músculo de interesse é a parte mais crítica do experimento.

Localizar incorretamente o ponto quente do motor ou orientar incorretamente a bobina pode ter efeitos nos dados adquiridos. Em seguida, para localizar o ponto quente do motor, comece colocando a bobina no hemisfério contralateral do braço ou mão que está sendo estudado e cinco centímetros laterais ao vértice. A bobina deve ser plana na cabeça do participante e orientada de forma que fique 45 graus em relação ao plano sagital.

Em seguida, comece com cerca de 30% da saída máxima do estimulador e forneça pulsos TMS com um intervalo entre estímulos de seis segundos ou mais, conforme descrito no software de aquisição de dados baseado em suíte. Mova a bobina TMS para locais ligeiramente diferentes no couro cabeludo enquanto também altera ligeiramente a orientação até que um potencial evocado motor seja observado no músculo de interesse. Agora determine o limiar do motor em repouso começando na intensidade que produz a resposta mais confiável em cerca de um milivolts.

Forneça pulsos únicos e registre a amplitude potencial evocada pelo motor on-line. Comece o experimento executando primeiro o programa de software de entrega de estímulo visual. Em seguida, execute o arquivo de script para os ensaios experimentais dentro do software de aquisição de dados baseado em suíte, conforme descrito no manuscrito que acompanha este protocolo.

Insira as informações desejadas na caixa de diálogo de configuração, conforme mostrado na tela aqui. Esses valores definirão o tempo e outras configurações para os testes experimentais. Por exemplo, os conjuntos de estímulos e o valor de randomização controlam o número de vezes que o tipo de teste é realizado em um bloco.

Os sensores de captura de movimento são aderidos ao paciente. Após esta etapa, o software será executado por conta própria com o mínimo de entrada do usuário. Certifique-se de que o participante entenda todas as instruções da tarefa e, em seguida, inicie o experimento.

Um teste começa quando o participante coloca o cursor no alvo da posição inicial. Em seguida, uma nova posição de destino visual aparecerá. Em seguida, um go que auditivo é entregue por meio de uma saída digital para analógica na caixa de aquisição de dados e o participante deve mover o cursor para o novo alvo.

Eles devem manter o cursor nesta posição alvo por um segundo e depois devolvê-lo à posição inicial para aguardar a próxima tentativa. O sinal analógico do EMG acionará o pulso TMS, que deve ser configurado para ocorrer 100 milissegundos após o sinal auditivo. Observe o participante e certifique-se de que o cursor esteja colocado na posição inicial e nos alvos durante as tentativas.

O experimento, como visto aqui, tem 21 condições que consistem em sete condições-alvo com três pontos de tempo diferentes nos quais um pulso TMS é acionado. A duração total aproximada do experimento é de três a quatro horas. Em uma única tentativa, o esquema à esquerda mostra a posição inicial no início da tentativa, enquanto o esquema à direita mostra a posição final durante a tentativa.

Aqui vemos a amplitude peek-to-peek do MEP obtido de cada músculo do pulso único de TMS durante o início da EMG deste estudo. Os gráficos vistos aqui mostram o deslocamento angular da articulação do ombro e do cotovelo, enquanto esses gráficos mostram a velocidade angular nas mesmas articulações. Aqui vemos a cinética nas articulações do ombro e cotovelo, com as linhas azul, verde e vermelha, cada uma representando o músculo líquido e o momento de contato osso com osso, respectivamente.

Esta figura mostra exemplos de potenciais evocados motores registrados no bíceps braquial e no peitoral maior, ao mesmo tempo em que atinge um alvo que requer que ambos os músculos estejam ativos. Também são mostrados potenciais evocados motores registrados no tríceps braquial e no deltóide posterior, ao atingir um alvo que requer que esses músculos estejam ativos. Uma vez dominada, essa técnica pode ser executada em duas a três horas, se feita corretamente.

Ao tentar este procedimento, é importante determinar qual sinal analógico, como atividade EMG ou ângulo articular, será usado para acionar o pulso TMS. Essas informações serão determinadas pelo contexto do experimento. Após este procedimento, outros métodos como EEG podem ser realizados para responder a perguntas adicionais, como se as mudanças nas oscilações cerebrais são moduladas em paralelo com as mudanças na produção corticoespinhal.