Комбинированная стимуляция периферических нервов и транскраниальная магнитная стимуляция с контролируемым параметром импульса для зондирования сенсомоторного контроля и обучения
21 апреля 2023 г.
Афферентное торможение с короткой латентностью (SAI) - это протокол транскраниальной магнитной стимуляции для зондирования сенсомоторной интеграции. В этой статье описывается, как SAI может быть использован для изучения конвергентных сенсомоторных петель в моторной коре во время сенсомоторного поведения.
Этот метод дает представление о том, как сенсорная информация интегрируется в моторное планирование и выполнение. Внедрение контролируемого импульсного параметра TMS позволяет нам идентифицировать специфические сенсорные и моторные пути и то, как эти пути могут быть нарушены при неврологических расстройствах. Приобретение и выполнение двигательного масштаба требует тонкого баланса между сознательным декларативным и подсознательным процессуальным процессом.
Афферентное торможение с короткой латентностью является потенциальным маркером того, как познание может формировать различные процедурные сенсорно-моторные цепи в моторной коре здоровых и клинических популяций. Афферентное торможение количественно оценивает влияние афферентных входов на моторный корковый выход, вызванный транскраниальной магнитной стимуляцией. В качестве меры сенсорно-моторной интеграции он дополняет функциональную магнитно-резонансную томографию и электроэнцефалографию, исследуя вклад конкретных популяций нейронов в глобальные гемодинамические и электрические реакции, вызванные квалифицированным двигательным поведением.
Параметры блокировки магнитных стимулов, генерируемых традиционными транскраниальными магнитными стимуляторами, задействуют смесь сенсорно-моторных цепей. С другой стороны, транскраниальные магнитные стимуляторы с контролируемым параметром импульса открывают несколько параметров стимула, повышая специфичность сенсорно-моторных цепей, исследуемых афферентным торможением во время квалифицированного поведения. Оценка сенсорно-моторного торможения во время выступления имеет решающее значение для установления маркеров квалифицированного и неквалифицированного двигательного выполнения.
Надежные и валидные маркеры являются важным шагом в разработке усовершенствованных моделей двигательного контроля, которые улучшат или ускорят передовой опыт в здоровых популяциях, а также сведут к минимуму влияние двигательных расстройств за счет эффективных клинических вмешательств. Расширенное моделирование сенсорно-моторных цепей и факторов, влияющих на их функцию, может помочь обеспечить объективные маркеры функции и дисфункции, которые будут информировать о передовых методах двигательной деятельности, приобретения навыков и реабилитации как в здоровых, так и в неврологических популяциях. Дальнейшее определение психомоторных и фармакологических влияний на сенсорно-моторные цепи, сходящиеся в моторной коре, имеет решающее значение.
Сочетание афферентного торможения с электроэнцефалографией дает прекрасную возможность количественно оценить афферентное торможение в немоторных областях как маркер двигательных расстройств и нервно-психических расстройств.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье рассматривается использование коротколатентного афферентного торможения (SAI) в качестве протокола транскраниальной магнитной стимуляции для исследования сенсомоторной интеграции в моторной коре. В работе изучается, каким образом SAI позволяет выявить конвергентные сенсомоторные петли при различных видах сенсомоторного поведения, что дает представление о различных путях, участвующих в выполнении двигательных актов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Моторный контроль
- Транскраниальная магнитная стимуляция
Теоретическая часть
- Коротколатентное афферентное торможение (SAI) позволяет оценить влияние сенсорных сигналов на моторный выход коры головного мозга.
- Интеграция сенсорной информации имеет решающее значение для планирования и выполнения двигательных актов.
- SAI может служить маркером взаимодействия между когнитивными функциями и процедурными моторными цепями.
- Дополняя другие методы визуализации, SAI позволяет оценить конкретный вклад нейронных механизмов в формирование навыкового поведения.
Цель исследования
- Выяснить, как сенсорная информация влияет на моторный выход посредством афферентного торможения.
- Изучить нюансы выполнения двигательных действий опытными и неопытными субъектами.
- Установить надежные маркеры для потенциального клинического применения при расстройствах движений.
Используемые методы
- Использование транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) для исследования областей моторной коры.
- Электромиография (ЭМГ) применяется для измерения моторного отклика в конкретных целевых мышцах.
- Перед проведением процедур участники проходят скрининг на наличие противопоказаний к ТМС.
- Калибровка и подбор параметров стимуляции для достижения оптимальных результатов.
Основные результаты
- Метод SAI выявил отчетливые пути передачи сигналов от сенсорных к моторным системам и возможные нарушения при неврологических заболеваниях.
- Освоение двигательных навыков включает оптимизацию сознательных и подсознательных процессов, влияющих на выполнение моторных функций.
- Были получены важные данные о функциональном значении целостности сенсомоторных цепей.
Выводы
- Данное исследование демонстрирует полезность SAI для оценки сенсомоторной интеграции и ее значимость для клинической практики.
- Полученные результаты могут помочь в разработке таргетных вмешательств для улучшения моторной функции как у здоровых людей, так и у пациентов с клиническими патологиями.
- Понимание динамики SAI расширяет наши представления о когнитивном влиянии на моторное поведение и двигательные расстройства.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Кратколатентное афферентное торможение (SAI) с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) с контролируемыми параметрами импульса обеспечивает количественную основу для изучения сенсомоторной интеграции и специфичности нейронных цепей в моторном контроле. Данный подход позволяет биофармацевтическим компаниям проводить исследования...&Команды D для объективной оценки функционального влияния сенсорных афферентов на выходные сигналы моторной коры, что обеспечивает прогностическую уверенность в валидации мишени и механистическом снижении рисков для портфелей нейротерапевтических препаратов. Повышенная селективность цепей и количественные показатели делают SAI трансляционным маркером как для здоровых систем, так и для систем в условиях патологии.
Стратегические приложения в биофармацевтических исследованиях&D
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать функционирование сенсомоторных цепей и специфичность путей в моторной коре.
- Способствует снижению биологических рисков путем количественной оценки влияния афферентных сигналов на моторный выход.
- Повышает прогностическую уверенность в воздействии на мишень при поиске нейротерапевтических средств.
Скрининг и разработка методов анализа
- Подготавливает валидированные сенсомоторные показатели для последующих этапов скрининга.
- Обеспечивает воспроизводимые количественные данные об амплитуде MEP и коэффициенте SAI для стандартизации анализа.
- Позволяет использовать масштабируемые, готовые к внедрению протоколы для оценки соединений в сенсомоторных моделях.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует моделям соответствующих заболеваний путем исследования дисфункции нейронных цепей при неврологических патологиях.
- Обеспечивает преемственность от выявления механизмов до разработки доклинических биомаркеров.
- Поддерживает принятие решений о продвижении проекта с учетом рисков на основе объективных показателей на уровне нейронных цепей.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Оценка SAI с помощью cTMS интегрируется в континуум от фундаментальных исследований до доклинических испытаний, связывая ранние исследования механизмов с разработкой трансляционных биомаркеров для двигательных и нейропсихиатрических расстройств.
- Фундаментальная биология: количественно оценивает сенсомоторную интеграцию и уточняет вклад конкретных путей в моторный выход.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные измерения MEP и соотношения SAI для подготовки анализа.
- Аналитика: позволяет проводить статистическое сравнение обусловленных и необусловленных ответов для принятия решений.
- Трансляционные исследования: связывает показатели на уровне нейронных цепей с моделями заболеваний и стратегиями поиска биомаркеров.
- Корпоративное повторное использование: создает многократно используемую платформу для изучения сенсомоторных цепей в рамках нескольких программ.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность в нейротерапевтических исследованиях&Г.
- Эксплуатационное значение: Стандартизация оценки сенсомоторных цепей с помощью масштабируемых и воспроизводимых протоколов.
- Стратегическая ценность: Обеспечивает основу для принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет предоставления объективных функциональных маркеров.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритизацию и продвижение кандидатов, воздействующих на сенсомоторные пути, с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с TMS, EMG и анализ нейрофизиологических данных.
- Необходим доступ к системам TMS с возможностью управления параметрами импульса и валидированному оборудованию для EMG.
- Требуется строгая стандартизация параметров стимуляции и записи между исследовательскими группами.
- Адаптация для различных модельных систем может потребовать оптимизации протокола.
- При интерпретации результатов SAI необходимо учитывать индивидуальную вариабельность и специфику выполняемой задачи.
Часто задаваемые вопросы о биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:49
??Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation
3:23
Electromyography (EMG) Electrode Placement
4:46
Peripheral Electrical Stimulator Electrode Placement
7:53
Determination of Median Nerve Stimulus Intensity and Optimal Coil Trajectory for TMS
10:39
Short‐Latency Afferent Inhibition (No Task Baseline)
11:57
Short‐Latency Afferent Inhibition (Sensorimotor Task)
