TMS: Используя тета-съемки протокол к Исследуйте Mechasnism пластичности у лиц с синдромом хрупкой Х и аутизм

Общая цель данной процедуры заключается в исследовании пластичности моторной коры и ее связи с типичным и атипичным развитием нервной системы с помощью неинвазивной транскраниальной магнитной стимуляции. Для этого сначала определяется область максимального возбуждения (hotspot) первичной моторной коры (M1) для первого тыльного межкостного пространства, а также устанавливаются пороги моторного возбуждения в состоянии покоя и при активации. Вторым этапом процедуры является определение базового уровня кортикоспинальной возбудимости.

Третьим этапом процедуры является применение тета-стимуляции пачками (theta burst stimulation). Заключительным этапом процедуры является оценка результирующей кортикоспинальной возбудимости. В конечном итоге можно получить результаты, демонстрирующие различия в воздействии тета-стимуляции на кортикоспинальную возбудимость у субъектов с нарушениями нейропсихического развития, исходя из разницы между исходным уровнем возбудимости и уровнем после стимуляции.

Сегодня мы продемонстрируем вид транскраниальной магнитной стимуляции, называемый тета-вспышечной стимуляцией. Этот метод позволяет ответить на ключевые вопросы в области клинической когнитивной нейробиологии, например, о том, как механизмы пластичности способствуют формированию патологических, неврологических и поведенческих фенотипов, характерных для конкретных нарушений развития. Перед началом данного протокола получите доступ к МРТ-снимку субъекта, используя вашу систему бесрамной стереотаксической установки.

Эта анатомическая модель будет использоваться для разметки конкретных точек на черепе, чтобы обеспечить стимуляцию одного и того же участка при каждом подходе. Перед началом тета-вспышечной стимуляции необходимо определить расположение первичной моторной коры испытуемого. Для начала усадите испытуемого в удобное кресло рядом с оборудованием для ТМС. Обязательно проведите скрининг испытуемого, чтобы убедиться в отсутствии противопоказаний к ТМС, и разъясните детали протокола.

Также определите положение субъекта с помощью стереотаксического оборудования и ознакомьте его с установкой TMS. Подайте несколько тестовых импульсов, чтобы испытуемый привык к щелкающему звуку и ощущению постукивания. Затем подготовьте субъекта к эксперименту, попросив его вытянуть правую руку для наложения поверхностных электродов на m. interros dorsalis.

Перед установкой электродов обязательно очистите кожу для обеспечения надлежащей регистрации сигнала. Если дорсальную межреберную мышцу трудно локализовать, попросите испытуемого выполнить щипковое движение или двигать указательным пальцем вперед-назад. Это должно облегчить поиск данной мышцы.

Прикрепите поверхностные ЭМГ-электроды к первой тыльной межкостной мышце правой кисти таким образом, чтобы можно было регистрировать сокращения мышц, вызванные ТМС. Также поместите заземляющий электрод на мышечную часть предплечья испытуемого. Проверьте записывающее оборудование, чтобы убедиться, что все поверхностные электроды обеспечивают хороший сигнал без значительного уровня шума.

На данном этапе и испытуемому, и технику следует вставить беруши для защиты слуха. Теперь мы готовы определить расположение области кисти в левой моторной коре испытуемого. Хотя эта область немного различается у каждого человека, обычно она находится примерно в 3.5 сантиметрах.

Расположите катушку ростральнее и латеральнее в области темени черепа, установив интенсивность стимуляции на 50%. Перемещайте катушку с небольшим шагом, наблюдая за ответом, чтобы исследовать небольшую сетку вокруг этой области до обнаружения моторной «горячей точки» с максимальной MEP. При необходимости отрегулируйте интенсивность и угол стимуляции.

После идентификации M1 обязательно отметьте ее расположение с помощью стереотаксического оборудования, если оно имеется. В противном случае для временной маркировки скальпа испытуемого можно использовать нетоксичный жирный карандаш. Следующим шагом данного протокола является определение порога моторного возбуждения испытуемого в состоянии покоя.

При необходимости верните мощность системы к 50% и начните одноимпульсную стимуляцию той же области, измеряя возникающие моторные вызванные потенциалы. Регулируйте мощность вверх или вниз до тех пор, пока MEP более 50 microvolts не будет регистрироваться ровно в пяти из 10 последовательных импульсов. Запишите этот уровень мощности как порог моторного возбуждения испытуемого в состоянии покоя.

Затем попросите испытуемого осторожно сжать указательный палец и большой палец правой руки, прикладывая усилие примерно в 20% от максимального, и удерживать их в таком положении. В этом положении начинается одноимпульсная стимуляция с мощностью 50% в той же области M1. Измерьте и запишите полученные MEPs.

Теперь регулируйте мощность в сторону увеличения или уменьшения до тех пор, пока MEP величиной более 200 µV не будет зафиксирован ровно в пяти из 10 последовательных импульсов. Данный уровень мощности является активным моторным порогом испытуемого.

Наконец, определите исходный уровень MEP испытуемого, стимулируя моторный «хотспот» с интенсивностью 120% от порога моторного возбуждения в покое, используя 10 одиночных импульсов для измерения MEP. После каждого импульса вычислите среднее значение MEP на основе трех серий по 10 импульсов. Теперь, когда пороговые уровни испытуемого определены, можно приступить к настройке системы для стимуляции.

Для проведения интермиттирующей тета-пачечной стимуляции (TBS), которая, как было показано, облегчает корковую активность, мы будем использовать стандартные параметры: три импульса с частотой 50 hertz при интенсивности 80% от активного моторного порога с интервалами 200 millisecond. Сгенерируйте стимуляционный поезд длительностью две секунды с указанными параметрами, за которым следует восемь секунд отсутствия стимуляции. Повторяйте процедуру в течение 190 секунд, что составит в общей сложности 600 импульсов, для проведения непрерывной тета-пачечной стимуляции, которая, как было показано, подавляет корковую активность.

Создайте непрерывную серию стимуляции с указанными параметрами в течение 47 секунд, что в общей сложности составляет 600 импульсов. Убедитесь, что испытуемому удобно и он готов начать, так как остальная часть протокола должна быть выполнена без перерывов. Попросите его или ее оставаться в неподвижном и расслабленном состоянии.

Разместите катушку над ранее определенным моторным хотспотом M1 и проведите либо иТБС, либо кТБС. В данном случае мы применяем кТБС. Убедитесь, что катушка остается в правильном положении на протяжении всей стимуляции.

После стимуляции тета-ритма немедленно приступите к определению моторных вызванных потенциалов после стимуляции, чтобы оценить кратковременные эффекты ТМС. Для этого.

Сначала настройте аппарат ТМС на подачу одиночных импульсов с интенсивностью 120% от порога моторного возбуждения в состоянии покоя. Снова поместите катушку над испытуемым в ту же моторную «горячую точку», убедившись, что катушка находится точно в том же месте, которое стимулировалось при использовании TBS. Проведите стимуляцию 10 одиночными импульсами, используя ту же схему расположения электродов, что и на предыдущем этапе, чтобы измерить и зарегистрировать полученную серию из 10 уровней MEP.

Затем следует вычислить среднее значение этих ME Ps и зафиксировать его как результат для данного момента времени. Далее, используя те же параметры, проводите стимуляцию в 11 временных точках после TBS: через 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 и, наконец, через 120 минут после стимуляции; в каждой временной точке измеряйте и собирайте новые серии записей по 10 импульсов и вычисляйте их средние значения. По завершении процедуры снимите поверхностные электроды, после чего испытуемый может вынуть беруши и встать.

Обязательно поблагодарите испытуемого за участие в экспериментах. Также попросите его вернуться для следующего сеанса ТМС, чтобы можно было изучить другие параметры TBS. Результаты сеанса ТМС будут зависеть от используемого паттерна TBS.

Здесь представлены репрезентативные результаты группы при использовании паттерна интермиттирующей тета-вспышечной стимуляции. Следует отметить увеличение значений MEP с течением времени, что отражает естественное состояние пластичности субъекта, как показано здесь. Аналогично, при использовании паттерна непрерывной тета-вспышечной стимуляции должно наблюдаться снижение значений MEP с течением времени, что отражает естественное состояние пластичности субъекта после данной процедуры.

Для поиска ответов на дополнительные вопросы, такие как то, как проявляется аномальная пластичность и как её можно лечить, могут быть проведены другие процедуры, включая поведенческие тесты, фармацевтические вмешательства и или дополнительные парадигмы стимуляции.