Тип волос, обычно наблюдаемый у исторически недопредставленных меньшинств, по-видимому, препятствует транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Здесь мы опишем метод плетения волос (The Sol Braiding Technique), который улучшает ТМС.
Методическая статья
Тип волос, обычно наблюдаемый у исторически недопредставленных меньшинств, по-видимому, препятствует транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Здесь мы опишем метод плетения волос (The Sol Braiding Technique), который улучшает ТМС.
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — это метод, который часто используется в неврологии как в терапевтических, так и в исследовательских целях. TMS предлагает критически важные медицинские услуги, такие как лечение глубокой депрессии, и жизненно важна почти в каждом исследовательском центре. Поскольку ТМС основана на размещении кожи головы, считается, что волосы влияют на эффективность, поскольку они варьируют расстояние до целевого участка. Кроме того, предполагается, что текстура и длина волос, которые преимущественно наблюдаются у представителей меньшинств, могут создавать значительные трудности для сбора высококачественных данных. Здесь мы представляем предварительные данные, демонстрирующие, что на ТМС могут влиять волосы, особенно в исторически недопредставленных меньшинствах.
Здесь представлен подход к плетению Sol как простой в освоении и быстро внедряемый метод, который снижает вариативность в TMS. При сравнении с девятью участниками было обнаружено, что метод Sol значительно увеличивает силу и консистенцию моторного вызванного потенциала (MEP) (p < 0,05). Удаляя физический барьер из волос, препятствующий прямому контакту спирали с кожей головы, подход Sol улучшает доставку ТМС. Показано, что в результате пиковая амплитуда MEP и площадь MEP под кривой (AUC) увеличиваются. Несмотря на то, что эти данные являются предварительными, они являются важным шагом в решении проблемы разнообразия в нейронауке. Эти процедуры поясняются специалистам, не занимающимся плетением косичек.
Исследования в области нейробиологии по своей природе включают в себя сдвиги парадигмы и инновации для понимания функций мозга, неврологических нарушений ипсихических расстройств. Несмотря на значительный прогресс, дисциплина нейробиология не достигла совершенства в некоторых аспектах. Например, существуют расовые различия как в количестве исследователей, так и в представленности субъектов и пациентов в исследованиях. Многие недопредставленные лица из групп меньшинств отсутствуют в экспериментах и клинических исследованиях2. Только 5 публикаций из 81 рецензируемой статьи по ЭЭГ на основе скальпа с сентября по октябрь 2019 года конкретно указали на наличие выборки, включающей представителей меньшинств. Кроме того, недавние исследования показали, что людям из недостаточно представленных групп меньшинств часто ставили неправильный диагноз или они не доверяли исследователям. Assari et al. обнаружили, что медицинское сообщество, особенно половина белых студентов-медиков и ординаторов, считали, что у афроамериканцев кожа толще, чем у белых, что повлияло на их медицинские сужденияи стратегии лечения. Из-за отсутствия данных об участниках из числа меньшинств результаты исследований менее обобщены и свидетельствуют о различиях между группами меньшинств. Чтобы гарантировать, что исследуемая популяция является репрезентативной для пациентов, которые будут использовать лекарственный препарат или лекарственный препарат, и что результаты могут быть обобщены, клинические исследования должны включать разнообразную группу участников.
Интерес для нейробиологии кожи головы представляет отчетливая форма, толщина, укладка и густота, которые часто наблюдаются в волосах недостаточно представленных меньшинств. Форма фолликулов, например, является одной из особенностей, которая делает африканские волосы отличительными. Африканские волосы происходят из более мелких, более эллиптических и плоских фолликулов, в то время как кавказские и азиатские волосяные фолликулы более круглые и большие6. Когда представители меньшинств моют голову, она завивается, что создает трудности для исследователей в их экспериментах. Группам меньшинств иногда рекомендуется мыть и выпрямлять волосы с помощью средств для волос, прежде чем прийти на визуализацию кожи головы, но это может повлиять на точность данных. Данные искажаются, потому что меньшее количество участников из групп меньшинств будут добровольно участвовать в выборах, и данные от них могут быть отброшены из-за более низкого качества. Более того, из-за их типичных причесок (таких как косички и косы), представители меньшинств иногда воспринимаются как трудно поддающиеся вербовкеи удержанию. Розен и др. изучали мужчину африканского происхождения, который носил дреды (стиль, который носили представители недостаточно представленных меньшинств) и имел небеглость спонтанной речи7. Он хотел получить лечение с использованием визуализации кожи головы, поскольку она имела новые доказательства эффективности и была переносимой.
Одним из широко используемых методов визуализации кожи головы является транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). ТМС — это метод поверхностной визуализации, который используется неинвазивным способом для индуцирования локализованного увеличения активности мозга. Способность контролировать активность нейронов в человеческом мозге делает ТМС важнейшим инструментом как для экспериментальной, так и для терапевтической нейронауки8. Для установления стандартных рекомендаций по безопасности, представленных в процентах от моторного порога (MT), интенсивность ТМС обеспечивает обобщенный показатель применяемой стимуляции, который может быть использован с любой формой катушки или типом стимулятора9. Моторный вызванный потенциал (MEP), используемый при определении MT, также может быть мерой кортико-возбудимости, которая вызывается ТМС над моторной корой головного мозга человека10,11,12,1,3,14,15,16. ТМС доставляется в моторную кору, что вызывает активацию в контралатеральных областях. Как правило, нацелены на области кисти, так как стимулирующую мишень нетрудно найти в моторной коре, а присоединение электродов или визуальный мониторинг реакции руки/пальцев очень просты. Механизмы, управляющие выходной мощностью двигателя, могут быть более полно поняты с помощью MEP. Поскольку MEP используются для измерения индивидуальных различий в МП, в настоящее время они являются частью практически каждого приложения TMS. В целом, опасно использовать ТМС без измерения некоторых аспектов МТЗ. Если ТМС вводится выше соответствующего МТ, могут возникнуть судороги. Если ТМС доставляется ниже МТ, результаты могут быть снижены или отсутствовать (т.е. целевые нейроны могут не быть деполяризованы). Точная отчетность по машинному переводу также имеет решающее значение при сравнении исследований. Например, во многих исследованиях в нашей лаборатории используется значение 90%, что говорит другим исследователям, что применение 110% может привести к большему эффекту.
Stokes et al. исследовали различные расстояния между целевой областью и стимулирующей катушкой и впоследствии обнаружили прямую линейную зависимость между расстоянием и MT 8,17 у индивидуумов. Таким образом, группы меньшинств, некоторые из которых имеют более густые натуральные волосы, могут иметь менее точные измерения MT/MEP. В опросе, посвященном сообществу опубликованных авторов TMS, мы обнаружили, что когда мы задавали открытые вопросы, такие как «Играют ли волосы роль в импедансе?», эксперты в этой области отвечали: «Это увеличивает пороговые значения. Отодвинуть волосы в сторону, сжать их и т. д.»; Мы пытаемся использовать гель для моста через этот контакт, но мало что можно сделать». «Густые волосы также затрудняют контакт; то же, что и выше»; Чем больше волос, тем сложнее стимуляция, особенно если это препятствует хорошему контакту кожи головы с катушкой18. Густой рост волос затрудняет достижение контакта между спиралью ТМС и кожей головы, что сводит к минимуму контакт или не приводит к его отсутствию и препятствует передаче сигнала. Предыдущие исследования показали, что плетение густых жестких волос снижает импеданс при визуализации кожи головы6. Используя характеристики жестких или вьющихся волос, Этьен и др. обнаружили, что плетение волос участника в косички сохраняет целостность сигнала при использовании ЭЭГ.
Мы представляем метод Sol "Sun", чтобы предложить решение для ухода за волосами у недостаточно представленных меньшинств. Из-за густоты и жесткости волос мы предположили, что волосы, которые обычно наблюдаются у недостаточно представленных меньшинств, будут лучше реагировать на эту процедуру, поскольку они сохранят волосы (т.е. не будут сбривать их) и позволят проводить долгосрочные измерения. Этим методам легко научить, изучить и выполнить; не требуют дополнительного оборудования; не увеличивают риски для безопасности; честь и уважение к натуральным волосам участников; и вызывают гордость у участника (и исследователей), которые, возможно, ранее чувствовали разочарование из-за техник скальпа.
Представленное здесь исследование было одобрено комитетом Институционального наблюдательного совета (IRB) Государственного университета Монклера, созданным в 2001 году и обновляемым ежегодно до 2023 года. Все участники лечились в соответствии с этическими принципами Американской психологической ассоциации. Были соблюдены типовые процедуры безопасности. Например, мы набрали девять взрослых из числа учащихся Государственного университета Монклера, используя листовки и сарафанное радио. Все субъекты были обследованы лично в соответствии с рекомендациями TMS, изложенными Вассерманом19. Участники получили компенсацию в размере 25 долларов США за участие в исследовании, и все субъекты рассматривались в соответствии со стандартами, установленными местным Институциональным наблюдательным советом (IRB), и в соответствии с Хельсинкской декларацией. Письменное информированное согласие было получено от всех участников и всех субъектов, идентифицированных как латиноамериканцы или афроамериканцы.
1. Предыстория и перенос 10/20
ПРИМЕЧАНИЕ: Для TMS не потребуется никакого дополнительного оборудования (т.е. лаборатории должны легко иметь все эти материалы).
2. Обращение с оборудованием TMS
3. Двигательный порог на незаплетенных волосах
4. Сол
5. Двигательный порог на заплетенных волосах
Для всех сеансов стимуляции использовалось одноимпульсное устройство ТМС с катушкой в форме 8 мм диаметром 70 мм. Инженерные системы были приобретены с помощью стандартных усилителей и программного обеспечения, установленного на локальном компьютере. Все МЭП были получены путем прикрепления трех электродов, нацеленных на мышцу Abductor Pollicis Brevis (APB). Основная проверяемая гипотеза заключалась в том, что метод Sol будет производить большие амплитуды и AUC по сравнению с незаплетенными волосами. Для этого мы использовали ANOVA с использованием отдельных тестов 2 x 9 (Pre/Post x Subject). Мы прогнозировали большие амплитуды и AUC после плетения по сравнению с отсутствием плетения. Мы также изучили вариабельность в 30 испытаниях у каждого участника и предсказали, что метод Sol снизит вариабельность.
Сначала мы запустили ANOVA 2 x 9 Repeated-Measures, используя Pre/Post и Subject в качестве факторов на 30 импульсах TMS с частотой 1000 Гц в течение 100 мс после запуска TMS. Следует отметить, что выборка невелика, и при интерпретации этих результатов необходимо проявлять осторожность. С помощью теста Колгоромова-Смирнова было обнаружено, что данные были нормально распределены (все p > 0,05). Для пиковой амплитуды было обнаружено, что общее взаимодействие отсутствует (F(8,232) = 1,82, p = 0,08). Затем мы рассмотрели основной эффект Pre/Post и обнаружили, что существует значительная разница (F(1,29) = 8,70, p = 0,006) при этом амплитуда Post была на 116,99% выше, чем Pre. В то время как субъект был значимым (F(8,232) = 2,41, p = 0,016), нас интересовало количество предметов, в которых плетение имело значение. Было обнаружено, что амплитуда увеличилась у 7 из 9 испытуемых, а у 3 разница до/после была достоверной (t(8), p на испытуемого = 0,01, 0,01, 0,02, 0,12, 0,55, 0,60, 0,71, 0,76, 0,81; Рисунок 5).
Мы запустили аналогичный ANOVA 2 x 9 для AUC (рис. 5). Взаимодействия не было (F(8,232) = 1,30, p = 0,24). Наблюдалась значительная разница до/после (F(1,29) = 7,39, p = 0,01). Post AUC был на 108,12% выше, чем до AUC. Также была отмечена значимая разница в отношении испытуемых (F(8,232) = 2,47, p = 0,01). В 7/9 наблюдалось увеличение AUC, а в 2 случаях разница до и после была значимой (t(8), p на испытуемого = 0,01, 0,04, 0,10, 0,11, 0,48, 0,71, 0,86, 0,87, 0,96).
Анализируя вариабельность амплитуды, было обнаружено, что существует незначимое взаимодействие (F(8,232) = 1,41, p = 0,19; Рисунок 5). Наблюдалась тенденция к меньшей вариативности при рассмотрении оценок до и после (F(1,29) = 2,81, p = 0,10). После плетения вариативность снизилась на 10,36%. Для испытуемого не было выявлено значимого эффекта (F(8,232) = 1,26, p =. 27). AUC была проанализирована на предмет вариабельности, и значимого взаимодействия не было (F(8,232) = 1,28, p = 0,25). Pre/Post (F(1,29) = 0,98, p = 0,33) и Субъекты (F(8,232) = 1,06, p = 0,39) также не были значимыми. Эти данные указывают на ряд важных существенных выводов и тенденций. Повышенная амплитуда и AUC демонстрируют, что порог мотора (т.е. уровень ТМС, необходимый для индуцирования MEP), вероятно, будет снижен при соответствующей оплетке. Кукуруза также повысила надежность, так как изменчивость снизилась (хотя и не значительно). Наконец, увеличивается мощность сигнала, что может сделать клиническое применение более эффективным, хотя это утверждение является весьма спекулятивным.

Рисунок 1: Скрининг. Типичный скрининг, используемый для обеспечения безопасности пациента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Побочные эффекты. Отслеживайте потенциальные проблемы до и после ТМС. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Сравнение различий в кривых. Левый образец представляет собой более широкую кривую — более длинный диаметр. Это приводит к снижению общей густоты волос. Справа, более плотный; Изгиб имеет тенденцию приводить к тому, что волосы в целом становятся более густыми. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Метод Сола. (А) Управляемые пряди оттягиваются от целевой точки. (Б-Г) Прогрессивная кукуруза представлена так, чтобы проявлялся четкий рисунок. Для достижения лучших моторных вызванных потенциалов и (E) освобожденной мишени жизненно важно заплести косу так, чтобы волосы были ровно на коже головы (это косичка). Начиная от точки отметки с любой стороны волоса, отделите пучок волос. Используя эту секцию, разделите «пучок» волос еще три раза вертикально и начните растирать волосы. Чтобы косичиться, поместите левую прядь волос в левую руку, а правую прядь в правую. Пусть средняя часть лежит на коже головы, но указательным пальцем одной или обеих рук надавите на среднюю часть. Возьмите прядь волос на правой пряди и пройдитесь по средней секции, а затем поместите ее между средней и левой секциями. Затем проделайте то же самое с левой секцией и пройдитесь по средней секции. Продолжайте захватывать пряди волос по одной, проходя по средней секции. При этом также добавьте пряди волос рядом с разделом с пробором, спускающимся вниз по коже головы. Продолжайте делать это до тех пор, пока прядь волос не будет готова, гарантируя, что волосы прилипнут к коже головы. Продолжайте тот же метод пробора пряди волос и косичек, обходя отмеченную точку волос до тех пор, пока не будет создано «Солнце». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Амплитуда, площадь под кривой и три образца потенциалов до и после мотора. Представлены данные по всем девяти участникам до и после плетения методом Sol. Представлены 30 импульсов TMS, подаваемых в M1. Линия, соединяющая Pre/Post, является средним значением каждого образца. Аббревиатура: TMS = транскраниальное магнитное моделирование. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Примеры MEP. После плетения MEP должны быть последовательными и надежными. Аббревиатура: MEP = моторные вызванные потенциалы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Косички не должны мешать углу (например, 45°) катушки TMS. Если это так, возможно, придется переделать одну из косичек, чтобы решить эту проблему. Если все сделано правильно, MEP должны быть последовательными (рис. 6).
Используя характеристики вьющихся или жестких волос, этот метод плетения косичек поддерживает целостность сигнала ТМС. В этом исследовании мы смогли значительно увеличить размер MEP и обнаружили повышенную тенденцию к согласованности. Эти данные имеют значение, и мы считаем, что они помогут в будущих исследованиях плетения. Как и в случае с большинством новых методов, мы верим и поощряем достижения других специалистов в этой области.
Возможно, что меньше недопредставленных представителей меньшинств участвуют в клинических исследованиях из-за их волос, которые могут влиять на сигнал нейромодуляции. Кроме того, те, кто получает ТМС с более густыми волосами, могут получать несоответствующий уровень ТМС. Это не только вызывает опасения по поводу безопасности, но и ставит под сомнение эффективность.
Хотя данные не были собраны, мы отмечаем, что мы обнаружили, что участники ценят уважение, которое им проявляют, и включают комментарии: «Спасибо за «уважение к волосам». Таким образом, дополнительные преимущества включают в себя улучшение исследовательской или клинической среды. Практика сократит время примерно до 3-6 минут на регион. Таким образом, при типичном сеансе лечения большого депрессивного расстройства, где выделяются две области (целевая область и область двигательного порога М1), к лечению добавляется 6-12 минут.
Текущее исследование также выявило потенциальную пользу для лиц из групп расовых и этнических меньшинств, и мы считаем, что оно должно послужить мотивацией для дальнейшего применения научно обоснованных подходов для диверсификации этой области. Мы надеемся, что эти будущие исследования будут включать в себя пересмотр других технологий, чтобы мы могли увеличить разнообразие и повысить строгость наших научных исследований.
В будущих исследованиях следует изучить различные типы ТМС (например, рТМС, парный импульс), ЭЭГ или любую технику стимуляции мозга, а также то, как они могут быть использованы в настоящее время в недостаточно представленных группах населения. Будущие исследования должны включать контрольные популяции и использовать нейронавигацию и более крупные выборки. Мы надеемся, что, создав метод плетения косичек, который обнажает кожу головы, мы улучшили эти методы и технологии стимуляции мозга. Кроме того, мы надеемся побудить исследователей изучить, как те же самые методы не помогли недостаточно представленным меньшинствам21. Хотя мы признаем, что наша работа является предварительной, мы считаем, что данные важны для быстрого распространения.
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
LSAMP (Альянс Луиса Стокса за участие меньшинств), Венер и Фонд Кроуфорда, Фонд Кесслера — все они благодарны за их поддержку.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Android Samsung Tablet (для MEP) | |||
| Тканевая измерительная лента | |||
| COVID соответствующие санитайзеры и защитные маски/перчатки | |||
| фигура 8 медная катушка TMS Lenovo | |||
| T490 ноутбук | |||
| Magstim 200 Single Pulse | |||
| Стандартный держатель | |||
| Speedo Swim Caps | |||
| Testable.Org учетной записи и программного обеспечения | |||
| Trigno 2 Датчик проводов (для MEP) | |||
| Программное обеспечение Trigno Base and Plot (для MEP) |