ТМС-ЭЭГ под контролем нейровизуализации для картирования корковой сети в реальном времени

Мы разрабатываем воспроизводимые полностью персонализированные протоколы нейромодуляции, интегрирующие морфологию коры головного мозга, структурные и функциональные связи, а также нейрофизиологию для повышения специфичности TMSEG для клинического обнаружения биомаркеров.

Наш протокол обеспечивает надежный доступ к ранним потенциалам ТМС, которые отражают непосредственную реактивность коры головного мозга целевой области. Эти сигналы обычно скрыты артефактами и низким качеством данных при неперсонализированных подходах.

Мы стремимся автоматизировать картирование коры головного мозга с помощью алгоритмов в реальном времени, мультилокусной TMS и робототехники. Цель состоит в том, чтобы повысить точность исследований нейромодуляции и повысить эффективность в клинических приложениях.

[[Инструктор] Для начала: Усадите испытуемого в кресло, расположенное достаточно близко, чтобы кабели колпачка могли быть подключены к электроэнцефалографической системе. Измерьте окружность головы испытуемого, чтобы выбрать подходящий шапочку для электроэнцефалографии. Надевайте шапочку, начиная со лба, сохраняя волосы под шапочкой. Измерьте расстояние от насиона до иниона и слева направо козелок. Затем отрегулируйте положение колпачка так, чтобы CZ находился в центре на полпути между этими анатомическими ориентирами. Используя спиртовые салфетки и абразивную ленту, очистите кожу сосцевидного и скулового отростков от стороны стимуляции для улучшения проводимости. Поместите заземляющий электрод на скуловую кость, а электрод сравнения на сосцевидный отросток с помощью кольцевых электродных шайб. Нанесите абразивную пасту на места заземляющих электродов и слегка потрите кожу тупой иглой. Затем заполните каждый электрод проводящим гелем. Убедитесь, что ушные щели правильно расположены для доступа к уху во время нейронавигации и установки наушников. Теперь закрепите колпачок на месте с помощью застежек-липучек под подбородком. Чтобы подготовить колпачковые электроды, нанесите абразивный гель и с помощью тупой иглы очистите волосы из-под каждого электрода, пока кожа не станет видимой. Заполните электрод проводящим гелем, осторожно нажимая на него, чтобы обеспечить нанесение достаточного, но не чрезмерного количества геля. Если импеданс после первоначальной подготовки высок, используйте тупую иглу или ватный тампон, чтобы снова потереть кожу внутри электрода, избегая смещения волос. Затем заправьте электрод проводящим гелем и проверьте уровни импеданса, повторяя до тех пор, пока все они не опустятся ниже пяти килоом. Очистите каждое место электрода спиртовыми салфетками. Слегка поцарапайте кожу абразивной лентой и снова протрите спиртом, прежде чем дать ей высохнуть. Поместите активный электрод на мышечный живот. Как правило, правый отводящий pollicis brevis или первый дорсальный межкостный. Поместите электрод сравнения на мышечное сухожилие, а заземляющий электрод — на тыльную сторону кисти. Для подготовки к нейронавигации расположите испытуемого в кресле удобно, обеспечив расслабление шеи, рук и ног. Теперь закрепите трекер для головы и убедитесь, что он устойчив во время стимуляции. Определите стороны света, включая назионные и преаурикулярные точки на магнитно-резонансной томографии субъекта. И с помощью оцифровывающего пера отметьте соответствующие стороны света на голове объекта, чтобы увидеть ухо и ориентиры на нос. Оцифруйте дополнительные точки на поверхности черепа, чтобы уменьшить количество ошибок регистрации. Подготовьте маскировку шума с помощью зацикленной звуковой дорожки белого шума, смешанной с записанными щелчками катушки от конкретной используемой катушки. Убедитесь, что объект правильно помещает кончики наушников, маскирующих шум, в ушные каналы. Затем поместите катушку примерно на пять сантиметров над головой субъекта. Подавайте импульсы высокой интенсивности с дрожащим интервалом между стимулами и постепенно увеличивайте громкость ПК на 1–2% до тех пор, пока субъект не укажет, что больше не слышит щелчок. Подавайте от 20 до 30 импульсов, контролируя визуализацию транскраниального вызванного потенциала в режиме реального времени. Если наблюдается слуховой вызванный потенциал, увеличивайте громкость маскирующего шума с шагом 2% до тех пор, пока компонент не исчезнет. Чтобы определить двигательный порог в состоянии покоя, проинструктируйте испытуемого держать мышцы расслабленными ладонью вверх. Расположите катушку транскраниальной магнитной стимуляции над ручкой двигателя так, чтобы электрическое поле было перпендикулярно борозде. Начните примерно с 30% от максимальной мощности стимулятора и увеличивайте интенсивность до тех пор, пока не будет видна локализованная мышечная активация. Отрегулируйте расположение и ориентацию катушки до тех пор, пока не будет наблюдаться реакция, специфичная для отводящей мышцы pollicis brevis. Используя сохраненное местоположение, примените автоматизированные алгоритмы в системе для определения порога моторного состояния в покое Для картирования коры головного мозга наложите анатомические парцелляции и карты функциональных связей из МРТ в программное обеспечение для нейронавигации. Определите по крайней мере две-три мишени стимуляции на основе перспективной структурной и функциональной связности. Стимуляцию начинают со 100 до 110% от порога моторики в состоянии покоя с активной шумовой маскировкой. В среднем 20 импульсов на сет и контролируйте полученные транскраниальные вызванные потенциалы. Регулируйте интенсивность с максимальным шагом выходного сигнала стимулятора на 2% до тех пор, пока амплитуда раннего отклика не превысит шесть микровольт. Отслеживайте сигнал на предмет артефактов распада, узнаваемых по их экспоненциальной природе, а также биполярных мышечных артефактов. Если мышечные артефакты длятся дольше 15 миллисекунд, попробуйте вращать катушку, чтобы свести их к минимуму. Продолжайте до тех пор, пока не будет достигнута чистая ранняя компонента выше шести микровольт. Если вращение катушки не улучшает качество сигнала, попробуйте сместить место стимуляции на несколько миллиметров и повторите процесс, отображая корковые реакции по всей корковой области. Если артефакты сохраняются, перейдите к исследованию следующей предопределенной цели коры головного мозга. Когда цель и параметры стимуляции оптимизированы, измерьте импеданс электродов перед началом записи данных TMSCEG. Если импеданс превышает пять килоОм, добавьте проводящий гель для его уменьшения. Если все еще слишком высоко, повторите приготовление и добавляйте больше геля только в случае необходимости. Исходный участок стимуляции, выбранный из кластера FMRI, показал антикорреляцию с субгенуальной передней поясной корой и трактографией, указывающей в первую очередь на перекрестные колоссальные и ипсилатеральные связи с контралатеральным лобным полюсом. Потенциальная реакция, подобная TEP, наблюдается в электродах F3, F1 и FC3. Электрод AF3 демонстрирует большой амплитудный артефакт звона, в то время как F5 подвержен влиянию небольшого мышечного артефакта, узнаваемого по высокочастотному пику с высокой амплитудой сразу после импульса ТМС. Предварительная обработка подтвердила, что на реакцию F3 артефакты не влияют, сохраняя амплитуду раннего компонента. Переход на задне-переднюю ориентацию спирали, увеличение мышечных артефактов и дискомфорт с сильными артефактами, видимыми во всех каналах. Использование латеральной медиальной ориентации катушки создало чистый TEP большой амплитуды на электроде F3, достигающий пика в 12 микровольт в течение 20 миллисекунд. Конечная мишень стимуляции с ориентацией латеральной медиальной катушки, расположенная рядом с начальной, продемонстрировала более широкую структурную связность, чем более ранние мишени. После минимальной предварительной обработки и 9 микровольт ранний компонент был обнаружен между 17 и 35 миллисекундами в электроде F3, свободный от мышечного артефакта. Полная предварительная обработка 300 пробного набора данных сохранила форму сигнала, демонстрируя сниженный на шесть микровольт ранний отклик между 20 и 40 миллисекундами.