TMS-EEG guiado por neuroimagem para mapeamento de rede cortical em tempo real

Estamos desenvolvendo protocolos de neuromodulação totalmente personalizados reprodutíveis, integrando morfologia cortical, conectividade estrutural e funcional, bem como neurofisiologia para aumentar a especificidade do TMSEG para a descoberta de biomarcadores clínicos.

Nosso protocolo permite acesso confiável a potenciais evocados de EMT precoces que refletem a reatividade cortical imediata da área-alvo. Esses sinais são normalmente obscurecidos por artefatos e baixa qualidade de dados em abordagens não personalizadas.

Nosso objetivo é automatizar o mapeamento cortical usando algoritmos em tempo real, TMS multilocus e robótica. O objetivo é aumentar a precisão na pesquisa de neuromodulação e melhorar a eficácia em aplicações clínicas.

[[Instrutor] Para começar: Sente o sujeito em uma cadeira posicionada perto o suficiente para que os cabos da tampa se conectem ao sistema de eletroencefalografia. Meça a circunferência da cabeça do sujeito para selecionar uma tampa de eletroencefalografia correspondente. Coloque a touca começando pela testa, mantendo o cabelo sob a touca. Meça a distância do násio ao ínion e do tragus esquerdo para o direito. Em seguida, ajuste a posição da tampa para garantir que CZ esteja centralizado a meio caminho entre esses pontos de referência anatômicos. Usando lenços umedecidos com álcool e fita abrasiva, limpe a mastóide e a pele óssea zigomática oposta ao lado da estimulação para melhorar a condutividade. Coloque o eletrodo de aterramento no osso zigomático e o eletrodo de referência na mastóide usando arruelas de eletrodo de anel. Aplique uma pasta abrasiva nos locais dos eletrodos de aterramento e esfregue levemente a pele com uma agulha romba. Em seguida, encha cada eletrodo com gel condutor. Confirme se as fendas estão posicionadas corretamente para acesso auditivo durante a neuronavegação e a colocação do fone de ouvido. Agora, prenda a tampa no lugar usando fechos de velcro sob o queixo. Para preparar os eletrodos da tampa, aplique gel abrasivo e use uma agulha romba para limpar o cabelo sob cada eletrodo até que a pele fique visível. Encha o eletrodo com gel condutor enquanto o pressiona suavemente para garantir que o gel adequado, mas não excessivo, seja aplicado. Se a impedância for alta após a preparação inicial, use uma agulha cega ou cotonete para esfregar a pele dentro do eletrodo novamente, evitando o deslocamento do cabelo. Em seguida, reabasteça o eletrodo com gel condutor e verifique os níveis de impedância repetindo até que todos estejam abaixo de cinco quilo ohms. Limpe cada local do eletrodo com lenços umedecidos embebidos em álcool. Coce levemente a pele com fita abrasiva e limpe novamente com álcool antes de deixar secar. Coloque o eletrodo ativo na barriga do músculo. Tipicamente, o abdutor curto do polegar direito ou o primeiro interósseo dorsal. Coloque o eletrodo de referência sobre o tendão muscular e o eletrodo de aterramento no dorso da mão. Para a preparação da neuronavegação, posicione o sujeito confortavelmente na cadeira, garantindo que o pescoço, as mãos e as pernas estejam relaxados. Agora, prenda o rastreador de cabeça e certifique-se de que ele esteja estável durante a estimulação. Identifique os pontos cardeais, incluindo os pontos násio e pré-auricular na ressonância magnética do sujeito. E usando uma caneta digitalizadora, marque os pontos cardeais correspondentes na cabeça do sujeito para ver a orelha e os pontos de referência do násio. Digitalize pontos adicionais na superfície do crânio para reduzir erros de registro. Prepare o mascaramento de ruído usando uma faixa de áudio em loop de ruído branco misturada com cliques de bobina gravados da bobina específica usada. Certifique-se de que o sujeito coloque as pontas dos fones de ouvido que mascaram o ruído corretamente nos canais auditivos. Em seguida, coloque a bobina aproximadamente cinco centímetros acima da cabeça do sujeito. Forneça pulsos de alta intensidade com um intervalo entre estímulos instável e aumente gradualmente o volume do PC em 1 a 2% até que o sujeito indique que não ouve mais o clique. Forneça de 20 a 30 pulsos enquanto monitora a visualização do potencial evocado transcraniano em tempo real. Se for observado um potencial evocado auditivo, aumentar o volume do ruído mascarador em incrementos de 2% até que o componente desapareça. Para determinar o limiar motor em repouso, instrua o sujeito a manter os músculos relaxados com a palma da mão voltada para cima. Posicione a bobina de estimulação magnética transcraniana sobre o botão do motor com o campo elétrico perpendicular ao sulco. Comece com aproximadamente 30% da produção máxima do estimulador e aumente a intensidade até que a ativação muscular localizada seja observada. Ajuste a localização e a orientação da bobina até que uma resposta específica ao abdutor curto do polegar seja observada. Usando o local salvo, aplique algoritmos automatizados no sistema para determinar o limiar motor em repouso Para mapeamento cortical, sobreponha as parcelas anatômicas e os mapas de conectividade funcional da ressonância magnética no software de neuronavegação. Defina pelo menos dois a três alvos de estimulação com base em conectividade estrutural e funcional promissora. Comece a estimulação em 100 a 110% do limiar motor em repouso com o mascaramento de ruído ativo. Média de 20 pulsos por série e monitore os potenciais evocados transcranianos resultantes. Ajuste a intensidade em incrementos máximos de saída do estimulador de 2% até que a amplitude de resposta inicial exceda seis microvolts. Monitore o sinal em busca de artefatos de decaimento reconhecíveis por sua natureza exponencial, bem como artefatos musculares bipolares. Se os artefatos musculares durarem mais de 15 milissegundos, tente girar a bobina para minimizá-los. Prossiga até que um componente inicial limpo acima de seis microvolts seja alcançado. Se a rotação da bobina não melhorar a qualidade do sinal, tente mudar o local de estimulação alguns milímetros e repita o processo mapeando as respostas corticais em toda a área cortical. Se os artefatos persistirem, prossiga para investigar o próximo alvo cortical predefinido. Quando o alvo e os parâmetros de estimulação são otimizados, meça a impedância do eletrodo antes de iniciar a gravação dos dados do TMSCEG. Se a impedância exceder cinco quilo ohms, adicione gel condutor para reduzi-la. Se ainda estiver muito alto, repita a preparação e adicione mais gel apenas se necessário. O local de estimulação inicial selecionado do cluster FMRI mostrou anticorrelação com o córtex cingulado anterior subgenual e tractografia, indicando principalmente conexões colossais e ipsilaterais cruzadas com o pólo frontal contralateral. Uma potencial resposta semelhante à TEP é observada nos eletrodos F3, F1 e FC3. O eletrodo AF3 exibe um artefato de toque de grande amplitude, enquanto F5 é afetado por um pequeno artefato muscular reconhecível pelo pico de alta frequência e alta amplitude logo após o pulso TMS. O pré-processamento confirmou que a resposta F3 não foi afetada por artefatos que preservam a amplitude do componente inicial. Mudança para uma orientação de bobina póstero-anterior, aumento dos artefatos musculares e desconforto com artefatos fortes visíveis em todos os canais. O uso de uma orientação de bobina medial lateral produziu um TEP limpo de grande amplitude no eletrodo F3, com pico de 12 microvolts em 20 milissegundos. O alvo de estimulação final com orientação de bobina medial lateral localizada perto do inicial exibiu conectividade estrutural mais ampla do que os alvos anteriores. Após pré-processamento mínimo e nove microvolts, o componente inicial foi detectado entre 17 e 35 milissegundos no eletrodo F3, livre de artefato muscular. O pré-processamento completo do conjunto de dados do estudo 300 preservou a forma de onda, mostrando uma resposta inicial reduzida de seis microvolts entre 20 e 40 milissegundos.