Оценка кортикоспинальных путей с помощью транскраниальной магнитной стимуляции

Abstract

Источник: Charalambos, C. C., et al. Двусторонняя оценка кортикоспинальных путей мышц голеностопного сустава с помощью навигационной транскраниальной магнитной стимуляции. J. Vis. Exp. (2019)

В этом видео демонстрируется метод оценки кортикоспинальных путей мышц ног с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Отдых и активные мышечные реакции регистрируются из одного полушария мозга для оценки контралатеральной кортикомоторной функции мышц ног.

Protocol

Все процедуры с участием людей были выполнены в соответствии с институциональными, национальными и международными руководящими принципами по благополучию человека и были рассмотрены местным институциональным наблюдательным советом.

1. Тестирование тонической произвольной активации (TVA):

1. Определите на двусторонней основе максимальное произвольное изометрическое сокращение (MVIC) каждой мышцы. Для каждого движения (т.е. тыльного сгибания и подошвенного сгибания) дайте указание испытуемым максимально сократить исследуемую контралатеральную мышцу (например, переднюю переднюю правоберцовую мышцу, ТА) 4 раза (~5 с сокращений с интервалом в 60 с покоя), пока субъект сидит в описанной выше позе.
2. Рассчитайте максимальное значение мышечной активности во время каждого MVIC (т.е. среднее значение в пределах 100 мс, сосредоточенное вокруг максимальной выпрямленной и сглаженной электромиографии, ЭМГ) последних трех испытаний, среднее значение трех значений и 15 ± 5% от среднего MVIC каждой мышцы.
   ВНИМАНИЕ: Можно использовать больший % MVIC, Но это может быть неосуществимо в клинических когортах (например, у людей после инсульта).

2. Регистрация в нейронавигационной системе

1. Разместите трекер субъекта, повязку на голову или очки, с отражающими маркерами на голове субъекта на противоположной стороне от стимулируемого полушария, чтобы трекер не препятствовал позиционированию катушки во время стимуляции каждого места сетки.
   ОСТОРОЖНО: В случае использования повязки на голову убедитесь, что она плотно прилегает к голове человека, но не слишком туго, так как это может вызвать головную боль через длительный период времени.
2. Проверьте правильное положение камеры захвата движения, поместив датчик объекта, указатель и трекер катушки в объем захвата. Выполните регистрацию изображения предмета, поместив кончик указателя на 4 анатомических ориентира (см. рисунок 1A).
3. После того, как все анатомические ориентиры будут отобраны, проверьте, произошла ли регистрация точно, поместив кончик указателя в несколько точек над черепом объекта (т.е. на этапе валидации). Если расстояние от кончика указателя до реконструированной кожи составляет менее 3 мм, приступают к эксперименту по транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС); В противном случае повторяйте регистрацию изображения объекта до тех пор, пока не будут получены желаемые значения ошибки. Во время эксперимента повторите регистрацию, если трекер объекта случайно переместился.

3. Транскраниальная магнитная стимуляция

:

1. Используйте те же методологические параметры во время отдыха и тонической произвольной активации (TVA).
   1. Прикладывайте одиночные импульсные стимулы к оптимальному месту (т.е. горячей точке; см. следующий параграф для более подробной информации) исследуемой мышцы. Применяйте каждый стимул случайным образом каждые 5-10 секунд, чтобы избежать предвосхищения стимула и свести к минимуму эффект переноса предыдущего импульса на последующий.
   2. Если два модуля TMS используются одновременно, установите их в стандартный или одновременный режим. В стандартном режиме применяется более слабый импульс, чем в одном устройстве, тогда как в одновременном режиме применяется более сильный импульс, чем в одном устройстве. Использование любого из них может быть основано на потребностях протокола и общем количестве стимулов.
   3. Используйте катушку с двойным конусом для индуцирования заднепереднего внутричерепного тока. При необходимости с помощью нейронавигационной системы можно вручную управлять катушкой и корректировать ее положение по отношению к нужному стимулируемому пятну перед каждым раздражителем.
   4. По сеансам и предметам рандомизируйте порядок исследуемых мышц и полушарий. Всегда применяйте условие TVA после состояния покоя, чтобы избежать каких-либо помех при тестировании в состоянии покоя (например, усталости нисходящих путей из-за тестирования TVA).
2. Определите с обеих сторон горячую точку обеих мышц.
   1. Найдите надпороговую интенсивность, которая будет использоваться во время охоты за горячими точками, применяя один стимул к центрированному пятну рядом с межполушарной щелью (см. синие и красные квадраты на рисунке 1B). Используйте эту точку, потому что она расположена в месте расположения двигательной области ног.
   2. Начните с низкой интенсивности (например, максимальная мощность стимулятора 30%; MSO) и постепенно увеличивать интенсивность ТМС с шагом 5%, пока не будет достигнута интенсивность, вызывающая двигательный вызванный потенциал (МЭП) с амплитудой от пика к пику более 50 мкВ во всех контралатеральных исследуемых мышцах в течение 3 последовательных стимулов.
   3. Сразу после каждого стимула определите, была ли вызвана МЭП, на основе как исходных форм волн, так и амплитуд от пика до пика (окно поиска: 20-60 мс после начала ТМС) всех исследуемых мышц.
   4. Нанесите по одному импульсу ТМС на каждую точку сетки (всего 36 стимулов). После завершения протокола горячей точки перенесите значения амплитуды и латентности каждой точки для всех контралатеральных мышц в таблицу и отсортируйте амплитуду от высокой к низкой и латентность от низкой к высокой. Определите горячую точку контралатеральной TA и камбаловидной (SOL) как местоположение в сетке с наибольшей амплитудой и наименьшей задержкой.
      ВНИМАНИЕ: Если наибольшая амплитуда и самая короткая задержка не находятся в одной и той же точке, определите горячую точку с использованием наибольшей амплитуды.
3. Определите на двусторонней основе двигательный порог (RMT) каждой мышцы.
   1. Выберите точку сетки в нейронавигационной системе, которая соответствует горячей точке исследуемой мышцы.
   2. Используйте метод адаптивного поиска порогов для определения РМТ исследуемых мышц. Установите начальную интенсивность и размер шага на 45 и 6% MSO соответственно. Дважды проведите охоту за РМТ для каждой мышцы и используйте среднее значение для последующей оценки кортикомоторного ответа (КМР).
4. Оценивайте TA и SOL CMR на двусторонней основе во время отдыха.
   1. Выберите точку сетки в нейронавигационной системе, которая соответствует горячей точке исследуемой мышцы. Наложите 10 одиночных импульсов ТМС на 1,2 RMT исследуемой мышцы.
   2. Перед каждым стимулом проинструктируйте испытуемого оставаться неподвижным и расслаблять исследуемые мышцы с обеих сторон и контролировать активность всех мышц с помощью визуальной обратной связи, отображаемой на экране компьютера в режиме реального времени. В случае, если какая-либо мышца активна до или после ТМС, откажитесь от этой попытки и примените еще один импульс. Повторяйте до тех пор, пока не будет собрано 10 форм волн для каждой контралатеральной исследуемой мышцы в состоянии покоя.
5. Оценивайте TA и SOL CMR на двусторонней основе во время TVA.
   1. Выберите точку сетки в нейронавигационной системе, которая соответствует горячей точке исследуемой мышцы.
   2. Попросите испытуемых сократить исследуемую мышцу при 15 ± 5% MVIC и применить 10 одиночных импульсов ТМС при 1,2 RMT. Проинструктируйте испытуемых удерживать сглаженную движущуюся линию (среднеквадратичная амплитуда 0,165 с) исследуемой мышцы, будь то TA или SOL, в пределах двух горизонтальных курсоров (диапазон MVIC: 15 ± 5%) и поддерживать это сокращение на этом уровне в течение нескольких секунд.
   3. Когда ТА является исследуемой мышцей, попросите испытуемых слегка подтянуть вверх ремни на контралатеральной ноге (т.е. ноге с исследуемой мышцей, контралатеральной к стимулируемому полушарию). Когда SOL является исследуемой мышцей, попросите испытуемых слегка надавить вниз на ботинок на контралатеральной ноге.
   4. Контролируйте мышечную активность активной исследуемой мышцы и остальных мышц покоя с помощью визуального отображения обратной связи в режиме реального времени на экране компьютера. Отбросьте этот стимул и примените дополнительный одиночный импульс снова, если активность исследуемой мышцы ниже или выше заданного диапазона, или если активируется любая другая мышца. Соберите 10 попыток, пока исследуемая мышца активируется в заданном диапазоне.

Results

Рисунок 1: Реконструированная кожа и криволинейные модели мозга. (А) Модель кожи с четырьмя анатомическими ориентирами (кончик носа, нос и надтрагическая выемка на правом и левом ухе) используется для расчета регистрации изображения объекта в...

Materials