Modulação não invasiva e mapeamento robótico do córtex motor no cérebro em desenvolvimento

Nosso protocolo envolve o uso do primeiro robô TMS pediátrico do mundo para mapear o córtex motor em crianças saudáveis e também em crianças que tiveram lesões cerebrais precoces, como derrame perinatal. O protocolo integra a ressonância magnética com a neuronavigação, que nos permite adquirir mapas com maior precisão e precisão, reduzir os tempos de sessão de mapeamento. Ajuda a eliminar o erro humano e aumenta a segurança e a tolerabilidade dos pacientes jovens.

O mapeamento motor ainda não é usado para fins diagnósticos ou prognósticos, no entanto, é uma nova técnica que mede como o cérebro muda e se reconecta após o dano ao cérebro ter ocorrido ou após uma intervenção. Técnicas semelhantes com diferentes alvos podem ser usadas para mapeamento da área de linguagem. O mapeamento linguístico e motor pode ser importante para o planejamento pré-cirúrgico.

Comece usando as abas do software de neuronavigação para reconstruir a pele e o curvilíneo do cérebro completo. Selecione pele nova, pele e computação. Certifique-se de que o nariz e a parte superior da cabeça estão incluídos.

Em seguida, selecione o novo e completo curvilíneo cerebral. Inclua a caixa de seleção verde fora do cérebro, mas dentro do crânio. Selecione o curvilinear computacional.

Ajuste a profundidade da casca para 4,0 a 6,0 milímetros. Selecione configurar pontos de referência. Coloque quatro pontos de referência na ponta do nariz, na naion, e os entalhes de ambas as orelhas da pele reconstruída.

Nomeie os marcos correspondentes à sua anatomia. Selecione a guia do alvo para visualizar o cérebro curvilíneo. Selecione grade nova e retangular.

Coloque o uniforme 12 por 12 grades coordenadas com sete milímetros de espaçamento na superfície do cérebro reconstruído sobre o peito de mão do córtex motor. Em seguida, use a ferramenta de posicionamento de destino à direita para otimizar o posicionamento da grade para rotação, inclinação e curvatura. Converta os pontos de grade em trajetórias que guiarão o robô para posicionar a bobina TMS.

Ajuste o ângulo da trajetória para que estejam 45 graus na fissura longitudinal ou no cérebro. Use a ferramenta snap para extrapolar e otimizar as trajetórias ao cérebro curvilíneo. Finalmente, inicialize e posicione o braço e o assento do robô TMS para receber a posição e calibrar o sensor de placa de força usando quatro testes de sensor.

Comece escoltando o participante até a sala de testes e fazendo com que ele preencha um questionário de segurança. Em seguida, coloque o participante na cadeira robô e ajuste o encondo e o descanso do pescoço. Certifique-se de que seus pés são apoiados.

Apoie os braços e as mãos com travesseiros durante a sessão de mapeamento. Limpe a pele sobre o músculo de interesse. Coloque eletrodos de superfície de cloreto de prata em ambas as mãos e antebraços do participante visando quatro músculos forequibrados distais.

A barriga do primeiro interosseos dorsal, abduzidor pollicis brevis, abduzidor digiti minimi, e o extensor de pulso. Conecte o amplificador a um computador de coleta de dados com software EMG compatível. Em seguida, eletrodos de superfície para a eletromiografia, ou EMG, amplificador e um sistema de aquisição de dados, certificando-se de que o eletrodo do solo está conectado também.

Co-registre os quatro marcos na cabeça do participante usando os ponteiros de referência e use a guia de validação para garantir que a cabeça dos participantes esteja devidamente registrada. Em seguida, selecione um ponto de grade mais próximo do peito de mão do participante. Selecione o botão de alinhar para o alvo para alinhar a bobina TMS mantida pelo robô a este local alvo.

Selecione contato. Monitore a qualidade do contato usando o indicador de força de contato e certifique-se de que o indicador esteja verde ou amarelo. Instrua o participante a não se mover fora do escopo do braço robô.

Certifique-se de que os músculos da mão do participante estão relaxados e permaneçam parados antes do contato. Selecione alinhar e seguir para que a bobina permaneça centrada no alvo se o participante se mover. Use o botão de gatilho TMS na máquina TMS para fornecer de cinco a 10 pulsos TMS em uma intensidade entre 40 a 60% de saída máxima do estimulador.

Por último, determine o ponto de grade que dá o maior e mais consistente motor evocado potencial para o músculo FDI esquerdo ou direito. Determine o limiar motor de repouso como a menor intensidade que produz e mep de pelo menos 50 microvolts no músculo FDI em cinco de 10 estimulação. Comece fornecendo quatro pulsos TMS de pulso único em um interestimulo de um segundo e intensidade de 120% RMT no ponto de grade se aproxima do ponto de acesso.

Em seguida, repita no ponto de grade adjacente. Continue sequencialmente de forma linear ao longo de pontos responsivos até que um ponto não responsivo seja alcançado, o que designa a primeira região de pensionista do mapa. Em seguida, continue mapeando para estabelecer os pontos do pensionista em todas as quatro direções da grade retangular.

Registo todos os MEPs de todos os músculos usando o software EMG para análise off-line. Após três a quatro pontos de grade, selecione o contato e dê uma folga ao participante até que ele se sinta pronto para continuar. Em seguida, use uma versão impressa das mesmas grades para rastrear a ordem de estimulação para análise suplementar.

Mapeamento completo usando um TMS robótico. Finalmente, use um script de codificação personalizado para gerar mapas motorizados 3D disponíveis entrando em contato com o autor. Calcule a área do mapa do motor e o volume usando locais de trajetória responsiva.

Calcule o centro de gravidade como média ponderada das representações motoras de cada local de coordenada. Esses resultados indicaram que o TDCS e o HD-tDCS melhoraram a taxa de aprendizado ao longo de cinco dias de treinamento. Os grupos de intervenção ativa apresentaram maiores melhorias na média diária da pontuação de PPT da mão esquerda no quarto e quinto dia em comparação com a farsa.

Essa metodologia foi replicada a partir de um estudo anterior e os conjuntos de dados foram combinados. Os dados de replicação demonstraram resultados semelhantes de tal forma que houve um aumento significativo na taxa de aprendizado observada no grupo tDCS e HD-tDCS em comparação com o grupo sham. Planejar o procedimento é tão importante quanto realizá-lo.

Grades e trajetórias devem ser cuidadosamente sobrepostas em uma ressonância magnética. Se usar modelos cerebrais, várias amostras devem ser retiradas da cabeça dos participantes. Este procedimento pode ser concluído antes e pós-intervenção para responder à mudança do mapa do motor resultante.

A realização da avaliação após este procedimento pode indicar a relação entre as medidas do mapa motor e o resultado da função. Usando este protocolo, os pesquisadores podem aprender como gerar mapas motorizados com precisão, tempo, bem como com segurança em crianças que usam TMS robóticos. O grande desafio inclui guiar o robô e alinhá-lo para as áreas-alvo.

As trajetórias devem ser predeterminadas com precisão. Praticar o alinhamento da bobina com múltiplas combinações de parâmetros de inclinação e rotação ajuda a otimizar o design da trajetória da bobina. Nenhum dos instrumentos é perigoso.

É importante observar constantemente o robô enquanto ele está tocando a cabeça do participante, pois o robô reagirá a qualquer movimento da cabeça.