Navegou de avaliação bilateral das vias corticoespinhal dos músculos do tornozelo utilizando estimulação magnética transcraniana

Este protocolo é criticamente importante porque padroniza uma abordagem com uma tarefa muito difícil de detectar potenciais criados pelo motor nos músculos da extremidade inferior distal. A principal vantagem dessa técnica é que ela consolida a literatura associada à estimulação da extremidade inferior, que muitas vezes foca apenas na tibialis anterior e utiliza uma variedade de técnicas. Estudamos essa técnica em indivíduos neurologicamente saudáveis, bem como aqueles com derrame.

No entanto, a importância da técnica está na padronização de avaliações de extremidades inferiores. A técnica permite a oportunidade de identificar as lacunas em nossa compreensão do controle motor durante a marcha e revisita pesquisas que não permitiram o controle de fatores interferentes. Demonstrando o procedimento estarão John Kindred, PhD, um estudioso de pós-doutorado, e Brian Cence, coordenador de pesquisa, ambos do nosso laboratório de pesquisa.

Comece carregando os arquivos de ressonância magnética do sujeito em um sistema de neuronavigação. Em seguida, co-registre manualmente a ressonância magnética para comissures anteriores e posteriores, para que o Atlas do Instituto Neurológico de Montreal possa ser utilizado. Em seguida, reconstrua a pele e o modelo cerebral curvilíneo completo ajustando a caixa de delimitação ao redor do crânio e tecidos cerebrais.

Identifique quatro marcos anatômicos usando o modelo de pele, incluindo a ponta do nariz, nasão e entalhe supratragico da orelha direita e esquerda. Agora, coloque uma grade retangular sobre a área do motor da perna em cada hemisfério. Posicione a linha centralizada da grade no centro e sobre o giro da área cortical do motor da perna.

Em seguida, posicione a coluna medial da grade paralela e adjacente à parede medial do hemisfério ipsilateral. Esta grade será usada para encontrar o ponto quente. Para mapeamento do motor, use grades maiores, seja adicionando mais pontos ou aumentando a distância entre os pontos conforme necessário.

Realize colocações de eletrodos enquanto o sujeito estiver em posição de pé. Primeiro, prepare as áreas onde cada eletrodo será colocado pela primeira vez a barba e, em seguida, levemente esfoliação de quaisquer células mortas da pele e óleos usando cotonetes de álcool. Em seguida, peça ao sujeito para levantar os dedos para cima e, em seguida, colocar o eletrodo no terço superior da linha entre a cabeça da fíbula e o maleeolus medial.

Faça isso bilateralmente para colocação no tibialis anterior. Agora, conecte eletrodos bilateralmente no soleus lateral. Peça ao sujeito para levantar o calcanhar e, em seguida, coloque o eletrodo no terço inferior da linha entre o condíle femoral lateral e o maleeolus lateral abaixo da barriga muscular gastrocnemius.

Além disso, anexar o eletrodo passivo de referência terrestre na patela ou no maleeolus lateral bilateral ou unilateralmente, dependendo da unidade de aquisição da EMG em uso. Teste a colocação do eletrodo pedindo ao sujeito para dorsiflex ou plantarflex o tornozelo em uma postura vertical enquanto exibe o sinal EMG bruto de todos os músculos testados em uma tela de computador. Se um eletrodo estiver mal colocado, remova e substitua-o até que sejam vistas rajadas de EMG detectáveis claras com ruído de fundo mínimo.

Em seguida, com o sujeito sentado com seus músculos em repouso, teste a qualidade do sinal descarregando alguns pulsos TMS enquanto a bobina é mantida afastada do sujeito. O passo mais crucial nesta técnica é verificar se o sinal EMG é o mais claro possível de ruído. A não realização adequada torna a análise de dados incrivelmente difícil.

Em seguida, verifique se o sinal de linha de base para cada canal EMG está próximo de zero. Se houver ruído em um canal, remova o eletrodo correspondente e repita os procedimentos de preparação da pele. Se o ruído ainda estiver presente, ajuste a posição do eletrodo de referência e substitua o gel eletrólito.

Uma vez verificado um bom sinal, enrole todos os eletrodos usando fita pré-envoltório de espuma de luz para mantê-los no lugar e reduzir o artefato de movimento do EMG. Agora, coloque o sujeito em uma cadeira e, para garantir a colocação consistente dos pés entre os sujeitos, proteja os dois pés em botas de caminhada que permitem que a amplitude de movimento do tornozelo seja ajustada a uma posição específica e forneça resistência durante a ação voluntária tônica. Além disso, ajuste os ângulos do quadril e do joelho para evitar o desconforto no sujeito e instrua o sujeito a permanecer parado durante todo o experimento.

Inicie os testes de ativação voluntária tônica, determinando primeiro a contração isométrica voluntária máxima de cada músculo bilateralmente. Para cada movimento, instrua o sujeito a contrair o músculo examinado contralateral quatro vezes. Em seguida, verifique a posição da câmera de captura de movimento colocando o rastreador de objeto, o ponteiro e o rastreador da bobina em seu espaço de volume de captura.

Em seguida, realize o registro de imagem do sujeito colocando a ponta do ponteiro nos quatro marcos anatômicos. Agora, determine o ponto quente de ambos os músculos bilateralmente. Primeiro, encontre a intensidade do supratensão aplicando um único estímulo sobre o ponto centralado ao lado da fissura interhemisférica.

Em seguida, comece em baixa intensidade e aumente gradualmente a intensidade do TMS em cinco por cento de incrementos até atingir uma intensidade que provoca um potencial evocado pelo motor com um pico de amplitude máxima superior a 50 microvolts em todos os músculos examinados contralateral ou três estímulos consecutivos e se repetir para cada músculo. Aplique um pulso TMS em cada ponto da grade. Em seguida, transfira os valores de amplitude de cada ponto para todos os músculos contralaterais em uma planilha e classifique a amplitude de alta para baixa.

Identifique o ponto quente dos músculos tibialis anterior e soleus contralateral como um local na grade com maior amplitude e menor latência. Selecione a mancha de grade no sistema de neuronavigção que corresponde a um dos pontos quentes do músculo. Em seguida, ajuste a intensidade inicial e o tamanho do passo em 45 e 6% de saída máxima do estimulador.

Em seguida, use um método de caça de limiar adaptativo para determinar o limiar do motor de repouso. Faça isso duas vezes para cada músculo e use a média para a avaliação de resposta corticomotor solar. Agora, para avaliar a resposta bilateral do corticomotor durante o repouso, selecione o ponto de grade no sistema de neuronavigação que corresponde ao ponto quente do músculo examinado.

Antes de cada estímulo, instrua o sujeito a ficar parado e relaxar os músculos examinados bilateralmente e monitorar a atividade de todos os músculos usando um feedback visual em tempo real. Aplique dez pulsos TMS únicos a 120% do limiar do motor de repouso do músculo examinado. Se algum músculo estiver ativo antes ou depois do TMS, descarte esse ensaio e aplique um pulso único adicional.

Repita isso até que 10 formas de onda para cada músculo examinado contralateral em repouso tenham sido coletadas. Em seguida, avalie a resposta corticomotor durante a ativação voluntária tônica bilateralmente. Selecione os mesmos pontos de grade no sistema de neuronavigção que foram utilizados durante as condições de repouso.

Peça aos sujeitos que contraam o músculo examinado a aproximadamente 15% do valor máximo de atividade muscular e apliquem 10 pulsos TMS únicos a 120% do limiar do motor de repouso. Peça-lhes para manter a linha móvel suave exibida do músculo examinado dentro dos dois cursores horizontais e para sustentar essa contração nesse nível por alguns segundos. Quando tibialis anterior é o músculo examinado, peça aos sujeitos para puxar ligeiramente contra as alças da bota para o contralateral da perna para o hemisfério estimulado.

Quando soleus é o músculo examinado, peça aos sujeitos para empurrar ligeiramente para baixo contra a bota na perna contralateral. Monitore a atividade muscular dos músculos ativos e descansando usando feedback visual em tempo real. Se a atividade do músculo examinado estiver abaixo ou acima da faixa pré-determinada, ou se algum outro músculo for ativado, descarte o estímulo e aplique um pulso único adicional.

Colete 10 ensaios enquanto o músculo examinado é ativado no intervalo predeterminado. Este número mostra pontos quentes bilaterais de tibialis anterior e soleus. Aqui, as parcelas de barras representam o limiar médio do motor de repouso de duas avaliações para cada músculo, enquanto os valores abaixo denotam o número de estímulos aplicados.

A linha tracejada indica a intensidade usada para a caça ao ponto quente. Este número mostra as respostas bilaterais de tibialis anterior e soleus quando seu ponto quente foi estimulado durante o repouso. A forma de onda média do EMG bilateral de cada músculo é mostrada.

Se um potencial evocado por motor estivesse presente, os valores do pico para o pico de amplitude e latência são apresentados. Aqui, vemos respostas bilaterais quando os pontos quentes foram estimulados durante a ação voluntária tônica. O EMG dos músculos bilaterais foi coletado enquanto o músculo contralateral examinado foi ativado com contração isométrica voluntária máxima de cerca de 15%.

Análises adicionais podem ser realizadas para ajudar a responder perguntas sobre o trato espinhal cortical pós-acidente vascular cerebral, uma vez que os dados no protocolo são coletados em grupos musculares agonistas e antagonistas bilateralmente. A pesquisa continua utilizando essa técnica para determinar as contribuições individuais de múltiplos fatores para as respostas corticomotores, a fim de aumentar nossa compreensão geral do controle motor da caminhada. Deve-se notar que existem fatores de risco devido ao alto campo magnético que devem ser contabilizados por sujeitos de triagem antes deste procedimento.