Efeitos da estimulação da corrente alternada transcraniana no córtex Motor primário por on-line abordagem combinada com estimulação magnética transcraniana

O objetivo geral deste procedimento é avaliar a modulação dos efeitos contínuos da estimulação transcraniana por corrente alternada por meio da estimulação do caminho magnético transcraniano de caminho único em uma nova abordagem combinada online. A estimulação elétrica transcraniana é uma técnica neuromoduladora que afeta os estados neuronais por meio de diferentes formas de onda de corrente. É comumente usado em neurociência para investigar as funções motoras e cognitivas do cérebro.

As abordagens mais utilizadas são baseadas na estimulação por corrente contínua, ruído aleatório e estimulação por corrente alternada, que são capazes de induzir mudanças na atividade dos neurônios. Tanto dentro quanto fora dos neurônios, causando alteração do potencial de membrana em repouso e, consequentemente, modificando a eficiência sináptica neuronal. Os TACS nos permitem fornecer potencial oscilatório externo senoidal em uma faixa de frequência específica.

Induzindo o chamado efeito de arrastamento na atividade oscilatória endógena. Aqui estamos introduzindo um novo método que combina TACS e CMS de caminho único durante a estimulação contínua do córtex motor primário. O método nos permite testar os efeitos da estimulação por corrente alternada on-line no córtex motor primário por meio do potencial evocado motor induzido por TMS de pulso único.

Vamos mostrar todo um conjunto de equipamentos necessários para executar um protocolo TACS-TMS combinado online por estimulação do córtex motor primário. A lista de equipamentos inclui um dispositivo de estimulação elétrica que pode gerar corrente elétrica alternada, por exemplo, BrainStim. Conectado por eletrodos de esponja embebidos em solução salina de duas superfícies com tamanho de cinco a sete centímetros.

Para minimizar a sensação da pele, os eletrodos são completamente saturados com a solução salina para manter a impedância abaixo de 10 kiloOhm durante toda a sessão de estimulação. O eletrodo-alvo é colocado sobre o couro cabeludo correspondente ao hotspot do córtex motor primário usando tiras elásticas específicas, enquanto o eletrodo de referência é colocado sobre o ombro ipsilateral usando fita adesiva em uma montagem chamada monopolar. Em humanos, oscilações em diferentes frequências refletem diferentes comportamentos e processos cognitivos subjacentes a diferentes estados de atividade da rede neural.

Normalmente medido por encefalografia ou por magnetoencefalografia. As oscilações no cérebro humano variam de oscilações ultralentas a ultrarrápidas. Geralmente estão presentes simultaneamente e podem modular e interagir uns com os outros.

No entanto, a ligação entre a atividade oscilatória e os processos cerebrais sempre foi estabelecida por métodos correlacionais. Portanto, a questão de saber se as oscilações cerebrais refletem diretamente o mecanismo fundamental no processamento de informações corticais ou apenas um epifenômeno ainda não foi resolvida. Ao usar o TACS, podemos modular causalmente as oscilações cerebrais de maneira específica da frequência e, por sua vez, influenciar a atividade neuronal fisiológica ligada ao estado de repouso, processos perceptivos e cognitivos.

Para configurar o protocolo TCS usando o dispositivo BrainStim, primeiro verifique o status da bateria. Em seguida, os parâmetros de estimulação são manipulados por nosso software especial. Frequência, duração, forma da corrente.

E transferido para o dispositivo por conexão Bluetooth. Ao usar o software, abra uma nova sessão e gerencie um novo protocolo ou estimulação. Por exemplo, o protocolo será nomeado como Beta.

Defina a frequência de estimulação no nosso caso será 20Hz, ajuste a forma de onda como senoidal e defina a duração total do protocolo de estimulação, por exemplo, 600 segundos. Por fim, defina a intensidade da estimulação em 1 miliAmp enquanto o deslocamento, fade in, fade out e fade é definido como zero. Então, quando a função Bluetooth for ativada no dispositivo, carregue o protocolo do software para o estimulador.

Em seguida, prossiga verificando se o protocolo foi transferido com sucesso para o dispositivo. Agora vá para a parte TMS. Eletrodos de primeiro lugar para um EMG de superfície para medir potenciais de bloqueio do motor por TMS de pulso único.

Limpe a pele usando um esfoliante de limpeza sob todos os eletrodos para obter uma baixa impedância da pele, abaixo de 10 kiloOhm. Aqui pegamos um primeiro músculo interresso dorsal e usamos e usamos uma montagem bipolar do tendão da barriga. Coloque o eletrodo ativo no músculo, o eletrodo de referência no osso, dois centímetros distalmente e o eletrodo de aterramento mais proximal no braço.

Os potenciais de bloqueio do motor são medidos por eletrodos de cloreto de argentum e argentum conectados ao amplificador BrainAmp DC por uma caixa de conectores. Estamos usando o sistema de navegação TMS sem moldura LocalEye TMS navigator para obter o posicionamento adequado da bobina TMS. Primeiro, colocamos os sensores de rastreamento na frente do participante.

Para estimulação TMS, estamos usando estimulador magnético em regime bifásico e uma bobina de estimulação vermelha de 75 milímetros em forma de H. Em seguida, usando o vídeo da ressonância magnética estrutural T-one do participante, e execute uma ilustração atual da cabeça do participante no modelo de cabeça de ressonância magnética 3-D pelo sistema de navegação. Depois disso, posicione com precisão a bobina sobre a área principal do motor da cabeça, a chamada região do botão do motor.

Em seguida, comece a testar os potenciais de bloqueio do motor TMS de passagem única. Uma vez encontrado um ponto de acesso ideal para a representação cortical do modelo de mão estudado, esse local é marcado para a colocação subsequente do eletrodo alvo TCS. Ajuste cuidadosamente a primeira tira elástica na cabeça em relação à posição central da cabeça.

Em seguida, tome a posição do eletrodo alvo com a segunda faixa. Uma vez que os eletrodos TCS são colocados no crânio e no ombro ipsilateral, prossiga para conectá-los ao estimulador. Antes de iniciar a sessão de estimulação, certifique-se de que a posição do eletrodo alvo esteja centralizada sobre o ponto quente marcado por inspeção visual.

Em seguida, coloque a bobina TMS sobre os eletrodos TCS reajustando a intensidade e a orientação usando a neuronavegação para encontrar o ponto de acesso novamente. Nesta fase, método do limiar do modelo de repouso para esta nova montagem combinada TCS-TMS, levando em consideração a espessura do eletrodo alvo. Defina a intensidade da estimulação ao longo do experimento em 110% de seu limiar motor em repouso.

A maioria dos estudos de TCS mostrou efeitos online proeminentes, ao mesmo tempo, ainda não há evidências claras sobre os efeitos duradouros do TCS após a interrupção da estimulação. Apenas alguns estudos na literatura mostraram efeitos colaterais fracos e pouco claros em relação àqueles que usaram TCS online. As evidências do EG também não são claras sobre os efeitos posteriores do TCS.

In vivo, foi demonstrado que o pico de atividade é sincronizado com diferentes frequências de condução, sugerindo que o disparo neuronal pode ser arrastado por campos aplicados eletricamente. Assim, em modelos animais, o TCS sinusoidal fraco arrasta a frequência de descarga do pulso cortical-neuronal generalizado. Em humanos, evidências recentes mostraram que o TCS online pode induzir o efeito de arrastamento na assinatura do EG.

No entanto, a abordagem TCS EG ainda é questionável, primeiro por causa dos artefatos induzidos por CA e, em segundo lugar, porque não é praticamente possível capturar diretamente o sinal EG da área estimulada. Essa montagem combinada de TCS-TMS permite observar especialmente para o sistema sensório-motor os efeitos específicos da TCS de frequência on-line na saída espinhal cortical, usando como sonda TMS de passagem única do córtex motor primário. Assim, inicie o protocolo de estimulação elétrica de 20Hz enquanto fornece pulsos únicos de TMS online intercalados por intervalos aleatórios, de três a cinco segundos.

Por exemplo, podemos mostrar o aumento das amplitudes do potencial de bloqueio do motor durante o TCS online de 20 Hz em relação à estimulação de 10 Hz ou simulada. Nesta imagem, você pode ver um exemplo do projeto experimental em que a bobina TMS é colocada sobre o eletrodo TCS alvo. Este experimento tem como alvo os eletrodos vermelhos são colocados no córtex motor esquerdo e no córtex parietal direito.

O eletrodo de referência azul é colocado na linha média correspondente à posição PZ do sistema 1020 EG internacional. A bobina é mantida no eletrodo de esponja colocado sobre o córtex motor esquerdo. O córtex motor humano abordado tem uma atividade em cerca de 20Hz.

Colaboradores frequentes forneceram a evidência crucial da atividade de 20 Hz em repouso em humanos, mostrando o aumento on-line da excitabilidade cortico-espinhal enquanto a estimulação era aplicada a 20 Hz. No gráfico, o eixo Y representa a amplitude média do MEP medida pelo pulso único TMS enquanto a estimulação do TCS estava em andamento. O eixo X representa diferentes frequências de estimulação.

Apenas o TCS administrado a 20Hz no córtex motor aumentou o débito corticoespinhal. Considerando que não houve efeito da estimulação em outras frequências ou outra estimulação do córtex parietal. Esta foi a primeira evidência de um efeito específico de frequência on-line do TCS no córtex motor medido por TACS, abordagem combinada TMS.

A lógica de combinar o uso de TMS e TACS reside em diferentes informações que eles transmitem. Ao registrar os potenciais evocados motores na mão contralateral ao córtex motor primário, podemos verificar os efeitos livres de artefatos da TCS em andamento. Isso nos permite monitorar com precisão as mudanças na excitabilidade cortical por potenciais evocados motores durante a estimulação elétrica fornecida em diferentes frequências de maneira livre de artefatos.

Essa nova abordagem pode ser usada para testar o efeito online de qualquer outra forma de estimulação elétrica transcraniana.