Avaliação da excitabilidade do córtex motor primário e modulação da excitabilidade emparelhando a estimulação magnética transcraniana com eletromiografia

Nossa pesquisa investiga nossos protocolos padronizados TMS-EMG que podem fornecer marcadores estáveis e clinicamente significativos de neuroplasticidade, apoiando, em última análise, seu uso potencial como biomarcadores confiáveis na pesquisa neuropsiquiátrica e na prática clínica. Os principais desafios são inconsistências metodológicas na literatura, incluindo parâmetros de estimulação heterogêneos, padronização limitada dos protocolos EMG e pequenos tamanhos de amostra, reduzindo a confiabilidade e reprodutibilidade dos experimentos Resultados. Demonstramos que um protocolo estruturado e abrangente oferece uma estrutura replicável para investigar fenômenos semelhantes à neuroplasticidade no cérebro humano, fornecendo bases sólidas para a pesquisa translacional e potenciais aplicações clínicas futuras. Nosso protocolo foi construído combinando neuronavegação, procedimentos EMG validados e parâmetros otimizados de simulação, garantindo posicionamento preciso do código, registros estáveis e resultados confiáveis entre participantes e sessões de participação.

Pesquisas futuras devem testar se a modulação da excitabilidade distingue de forma confiável indivíduos saudáveis daqueles com condições neuropsiquiátricas, como o transtorno depressivo major, explorando diferenças específicas de neuroplasticidade em grupos, sensibilidade diagnóstica e valor prognóstico. Para começar, conecte os eletrodos de prata ou cloreto de prata grau médico nos contatos correspondentes para preparar três eletrodos. Conecte os cabos com os eletrodos à placa EMG.

Conecte um cabo da máquina TMS à placa EMG para enviar o sinal de disparo para cada pulso TMS. Em um dos monitores do computador, abra o software Bonsai e carregue o script de aquisição de dados EMG. Clique no botão Iniciar para iniciar a aquisição de dados somente quando estiver pronto.

Coloque tiras de papel em todas as áreas da tela da máquina TMS onde a porcentagem máxima de estimulação é exibida, para cegar o técnico durante o limite motor em repouso e a avaliação ativa do limiar motor. Posicione uma câmera montada em tripé para manter uma visão clara de todos os componentes de navegação neuro durante toda a sessão. Depois, coloque o rastreador de calibração da bobina e a placa de calibração em cima da bobina TMS.

Agora, inicie o software do sistema de neuronavegação, insira o número de identificação do participante e proceda à calibração de todos os componentes da neuronavegação. Após posicionar o participante, use lixa com água para esfregar suavemente a pele sobre o primeiro interósseo dorsal. Para melhorar a interface entre a pele do eletrodo.

Enxágue a área com gaze embutida em álcool e repita o mesmo procedimento sobre o cotovelo contralateral. Quando a pele estiver seca, coloque o eletrodo de gravação na mão alinhando o centro aproximadamente 2,5 centímetros na direção do tendão muscular sobre o primeiro interósseo dorsal. Em seguida, coloque o eletrodo de terra sobre o cotovelo contralateral para servir como ponto de referência de tensão zero.

Coloque um boné de natação na cabeça do participante em uma orientação anterior e posterior. Alinhe a tampa com a linha da sobrancelha na frente e a raiz da hélice de cada orelha, deixando as orelhas expostas. Ofereça protetores auriculares ao participante e explique como usá-los.

Desenhe a linha sagital medial e a linha intertrágica na tampa para identificar seu ponto de interseção no vértice. A partir do ponto do vértice, meça cinco centímetros para frente ao longo da linha sagital, e cinco centímetros para a esquerda ao longo da reta do intertrágico para definir dois novos pontos. Em seguida, desenhe uma linha diagonal conectando o ponto lateral ao ponto anterior medial.

A partir do ponto lateral, meça 2,5 centímetros na direção antero medial ao longo da linha diagonal para marcar o ponto quente motor estimado inicialmente. Ao redor da estimativa inicial do ponto quente motor, marque quatro pontos adicionais espaçados dentro de um raio de 0,5 centímetro para servir como locais alternativos de teste. Em seguida, coloque a faixa elástica na cabeça do participante, certificando-se de que a faixa de marcação esteja voltada para a câmera e que a faixa se ajuste confortavelmente.

Usando a ferramenta de ponteiro, defina os principais pontos anatômicos na cabeça do participante, incluindo o nasion, o trago esquerdo e direito, e os pontos de forma da cabeça. Isso permite que o sistema se alinhe e acompanhe os alvos de estimulação com base na anatomia da cabeça e do cérebro. Posicione a bobina TMS tangencialmente no couro cabeludo do participante, com o cabo inclinado para trás a 45 graus da linha midsagital.

Entregue pulsos a 30% da produção máxima de estimulação acima da estimativa inicial do ponto quente motor. Depois, aumente a intensidade da estimulação em incrementos de cinco a 10% da produção máxima de estimulação até que uma resposta motora consistente seja observada. Administrar pulsos únicos na estimativa inicial e nos locais marcados ao redor para determinar qual local produz de forma mais consistente potenciais evocados motores de alta amplitude e contrações interósseas dorsais isoladas.

Destaque a região geral considerada para o ponto crítico de motores usando uma linha vermelha de sinal. No software de neuronavegação, selecione o pulso que produziu a resposta mais confiável para definir o ponto de interesse motor. Para estabelecer o limiar motor de repouso, ou RMT, use o sistema de navegação neuro para guiar a bobina de volta ao ponto de interesse motor identificado.

Administre 10 estimulações de pulso simples espaçadas entre cinco segundos e identifique a porcentagem mínima da saída máxima de estimulação que produza pelo menos cinco potenciais evocados motores excedendo 50 microvolts no primeiro ósseo dorsal contralateral. Partindo da intensidade previamente definida do ponto quente motor, reduza o nível de estimulação em incrementos de 2% até que menos de cinco em cada dez pulsos resultem em um potencial evocado motor de 50 microvolts ou mais no primeiro interósseo dorsal contralateral. Em seguida, aumente a saída máxima de estimulação em incrementos de 1% até que cinco ou mais de dez pulsos gerem uma resposta de 50 microvolts ou superior no primeiro interósseo dorsal contralateral.

Registre a porcentagem da produção máxima de estimulação que define o limiar motor em repouso. Instrua o participante a gerar a máxima ativação voluntária do primeiro músculo dorsal interósseo pressionando com força a unha indicadora contra a base do polegar, formando um formato circular apertado. Aproximadamente dois segundos após o início da contração muscular, pressione a barra de espaço do computador que executa o Bonsai Script para registrar o ponto de tempo evitando o artefato inicial do movimento.

Agora, peça ao participante para manter uma contração muscular submáxima entre 10 e 20% da contração máxima voluntária isométrica. Use o feedback do EMG para monitorar e guiar o participante a manter o nível correto de contração. Para o limiar motor ativo, use o sistema de navegação neuro para guiar a bobina até o ponto quente motor previamente identificado.

Determine o limiar motor ativo como a porcentagem mínima da saída máxima de estimulação que provoca potenciais evocados por motores de pelo menos 200 microvolts, em cinco de dez pulsos durante uma leve contração voluntária. A partir da intensidade do limiar motor em repouso, reduza o nível de estimulação em 2% de decrementos até que menos de cinco em cada dez pulsos produzam uma resposta de 200 microvolts. Depois, aumente a intensidade em passos de 1% até que pelo menos cinco de cada dez pulsos resultem em potenciais evocados por motores de 200 microvolts ou mais.

Registre a porcentagem da saída máxima de estimulação que define o limiar motor ativo. Posicione corretamente a bobina sobre o ponto crítico do motor definido usando o sistema de navegação neuro. Verifique se os eletrodos EMG de superfície estão corretamente posicionados sobre o primeiro interósseo dorsal e verifique se a qualidade do sinal apresenta ruído mínimo.

Carregue o protocolo de estimulação de pulso único no dispositivo TMS. E insira o valor do limiar do motor de repouso previamente registrado. Agora, comece a executar o protocolo de estimulação.

Depois, carregue o protocolo de estimulação intermitente de burst theta no dispositivo TMS. Insira o limiar motor ativo previamente registrado e inicie o protocolo intermitente de estimulação de explosão theta. Imediatamente após o término do protocolo de estimulação intermitente de explosão theta, inicie um cronômetro para monitorar os intervalos pós-estimulação.

No tempo 0 imediatamente após o término do protocolo de modulação de excitabilidade cortical, reaplique o protocolo de estimulação de pulso único usando 120% do limiar motor de repouso. Valide a precisão da neuronavegação colocando o ponteiro no nasion e verificando o alinhamento no software do sistema de neuronavegação. Certifique-se de que o desvio espacial seja menor que cinco milímetros e registre o valor medido.

Finalmente, após completar o bloco final de estimulação, pare o Bonsai Script e finalize a sessão de navegação neuro no software. Confirme que um arquivo de dados binários foi gerado a partir da sessão de aquisição do Bonsai. Aumentos significativos na amplitude do potencial evocado pelo motor foram observados em T0, T10 e T20, após estimulação intermitente de explosões theta durante a sessão de base.

Mas não no Top 30. No acompanhamento, aumentos significativos na amplitude do potencial evocado por motores foram novamente observados em T0, T10, T20 e T30. A confiabilidade do reteste de testes das mudanças de potencial evocadas motoramente em T0 mostrou consistência moderada a boa, com um coeficiente de correlação intra-classe de 0,67.