Оценка возбудимости первичной моторной коры и модуляции возбудимости путем сочетания транскраниальной магнитной стимуляции с электромиографией

Наши исследования изучают стандартизированные протоколы TMS-EMG, которые могут обеспечивать стабильные и клинически значимые маркеры нейропластичности, что в конечном итоге поддерживает их потенциальное использование в качестве надёжных биомаркеров в нейропсихиатрических исследованиях и клинической практике. Основные проблемы — методологические несоответствия в литературе, включая гетерогенные параметры стимуляции, ограниченную стандартизацию протоколов ЭМГ и небольшие размеры выборок, снижающие надёжность и воспроизводимость экспериментальных экспериментов Результаты. Мы продемонстрировали, что структурированный и комплексный протокол предлагает воспроизводимую основу для исследования нейропластичных явлений в человеческом мозге, обеспечивая прочную основу для трансляционных исследований и потенциальных будущих клинических применений. Наш протокол был построен на основе сочетания нейронавигации, проверенных процедур ЭМГ и оптимизированных параметров симуляции, обеспечив точное размещение кода, стабильные записи и надёжные результаты для участников и сессий.

Будущие исследования должны проверить, надёжно ли модуляция возбудимости отличает здоровых людей от тех, у кого есть нейропсихиатрические состояния, такие как большое депрессивное расстройство, а также изучение групповых различий нейропластичности, диагностической чувствительности и прогностической ценности. Для начала подключите медицинские электроды серебряного или серебряного хлорида к соответствующим контактам, чтобы подготовить три электрода. Подключите кабели с электродами к плате EMG.

Подключите кабель от машины TMS к плате EMG для вывода сигнала триггера для каждого импульса TMS. На одном из мониторов откройте программное обеспечение Bonsai и загрузите скрипт сбора данных EMG. Нажмите кнопку «Старт», чтобы начать сбор данных только по мере готовности.

Прикрепите бумажные полоски на все участки экрана TMS, где отображается максимальный процент стимуляции, чтобы ослепить техника во время покоя и оценки порога активной моторизации. Разместите камеру на штативе, чтобы обеспечить чёткий обзор всех компонентов нейронавигации на протяжении всей сессии. Затем разместите трекер калибровки катушки и плату калибровки поверх катушки TMS.

Теперь запустите программное обеспечение нейронавигационной системы, введите идентификационный номер участника и приступите к калибровке всех компонентов нейронавигации. После размещения участника используйте водяную наждачную бумагу и аккуратно натирайте кожу над первым верхним межкостным местом. Для улучшения интерфейса кожи электрода.

Прополосните область марлей, вложенной в спирт, и повторите ту же процедуру на противоположном локте. Когда кожа высохнет, поместите записывающий электрод на руку, выровняя центр примерно на 2,5 сантиметра вдоль мышечного сухожилия над первым верхним межкостным суставом. Затем разместите заземляющий электрод поверх контралатерального уколня, чтобы он служил точкой нулевой опоры напряжения.

Наденьте плавальную шапочку на голову участника в переднем заднем положении. Выровняйте колпачку с линией брови спереди, а корень спирали каждого уха оставляет уши открытыми. Предложите участнику беруши и объясните, как ими пользоваться.

Проведите медиальную сагиттальную и межтрагусовую линию на крыше, чтобы определить точку их пересечения в вершине. От вершины измерите пять сантиметров вперёд вдоль сагиттальной линии и пять сантиметров влево по межтрагусовой линии, чтобы определить две новые точки. Далее проведите диагональную линию, соединяющую латеральную точку с медиальной передней точкой.

От латеральной точки измерьте 2,5 сантиметра в переднем медиальном направлении вдоль диагональной линии, чтобы обозначить первоначально предполагаемую моторную горячую точку. Вокруг первоначальной оценки горячей точки мотора отметьте четыре дополнительных точки, расположенные в радиусе 0,5 сантиметра, чтобы использовать их в качестве альтернативных испытательных площадок. Далее наденьте эластичную повязку на голову участника, убедившись, что маркерная полоска обращена к камере и что лента удобно сидит.

С помощью указателя определите ключевые анатомические ориентиры на голове участника, включая насион, левый и правый трагус, а также точки формы головы. Это позволяет системе выравнивать и отслеживать цели стимуляции на основе анатомии головы и мозга. Разместить катушку TMS по касательно на коже головы участника, при этом рукоятка наклонена назад под углом 45 градусов к линии средней сагиттальной линии.

Подавать импульсы при 30% от максимальной мощности стимуляции сверх первоначальной оценки моторной горячей точки. Затем увеличивайте интенсивность стимуляции с шагом от пяти до 10% максимального выхода стимуляции до тех пор, пока не будет обнаружена устойчивая моторная реакция. Подавайте одиночные импульсы в начальной оценке и окружающих отмеченных точках, чтобы определить, какой участок наиболее стабильно производит высокоамплитудные моторные вызванные потенциалы и изолировали первые дорсальные межкостные сокращения.

Выделить общую область, рассматриваемую для горячей точки двигателя, с помощью красной маркеры. В программном обеспечении для нейронавигации выберите импульс, который вызвал наиболее надёжную реакцию, чтобы определить моторную горячую точку. Для установления порога моторного положения покоя (RMT) используйте систему нейронавигации, чтобы направить катушку обратно к идентифицированной горячей точке двигателя.

Проведите 10 одиночных импульсных стимуляций, размещённых с интервалом в пять секунд, и определите минимальный процент максимальной мощности стимуляции, который производит не менее пяти вызванных моторных потенциалов свыше 50 микровольт в противоположном первом дорсальном межкостном отделе. Начиная с ранее определённой интенсивности горячей точки мотора, снижайте уровень стимуляции шагом на 2%, пока менее пяти импульсов из десяти не приведут к вызванному моторному потенциалу 50 микровольт и более в противоположном первом дорсальном межкостном отделе. Далее увеличивайте максимальную мощность стимуляции с интервалом 1%, пока пять или более из 10 импульсов не создадут отклик 50 микровольт или выше в противоположном первом дорсальном межкостном отделе.

Запишите процент максимальной мощности стимуляции, который определяет порог мотора в покое. Инструктуйте участника создать максимальную добровольную активацию первой спинной межкостной мышцы, сильно прижимая указательный ноготь к основанию большого пальца, чтобы получить плотную круговую форму. Примерно через две секунды после начала мышечного сокращения нажмите пробел на компьютере, запускающем Bonsai Script, чтобы записать временную точку, избегая артефакта начального движения.

Теперь попросите участника поддерживать сокращение мышц ниже максимума от 10 до 20% от максимальной добровольной изометрической сокращения. Используйте обратную связь ЭМГ для мониторинга и руководства участника, чтобы поддерживать правильный уровень схватки. Для активного моторного порога используйте систему нейронавигации, чтобы направить катушку к ранее определённой горячей точке мотора.

Определите порог активного двигателя как минимальный процент максимальной мощности стимуляции, вызывающий вызванные моторными потенциалами не менее 200 микровольт в пяти из десяти импульсов при незначительном произвольном сокращении. От порога интенсивности мотора в покое снижайте уровень стимуляции на 2% снижения, пока менее пяти из 10 импульсов не вызовут отклик в 200 микровольт. Затем увеличивайте интенсивность на 1% шагов, пока как минимум пять из десяти импульсов не вызовут потенциалы двигателя на уровне 200 микровольт и более.

Запишите процент максимальной мощности стимуляции, который определяет порог активной моторизации. Точно разместить катушку над определённой горячей точкой мотора с помощью системы нейронавигации. Проверьте, правильно ли расположены поверхностные электроды ЭМГ над первым верхним межкостным и убедитесь, что качество сигнала показывает минимальный уровень шума.

Загрузите протокол стимуляции одним импульсом на устройство TMS. И введите ранее записанное пороговое значение мотора покоя. Теперь начинайте запускать протокол стимуляции.

Затем загрузите протокол прерывистой тета-импульсной стимуляции на устройство TMS. Введите ранее зафиксированный пороговый активный мотор и запустите протокол прерывистой тета-импульсной стимуляции. Сразу после окончания протокола прерывистой тета-импульсной стимуляции запустите секундомер для мониторинга интервалов после стимуляции.

В момент 0 сразу после окончания протокола модуляции корковой возбудимости повторно примените протокол одноимпульсной стимуляции, используя 120% порога мотора в покое. Проверьте точность нейронавигации, установив указатель на насион и проверив выравнивание в программном обеспечении системы нейронавигации. Убедитесь, что пространственное отклонение меньше пяти миллиметров, и запишите измеренное значение.

Наконец, после завершения финального блока стимуляции, остановите скрипт бонсай и завершите сессию нейронавигации в программном обеспечении. Убедитесь, что в результате сессии приобретения Bonsai создан бинарный файл данных. Значительное увеличение амплитуды потенциала, вызванной мотором, наблюдалось на T0, T10 и T20 после периодической стимуляции тета-импульсов в базовой сессии.

Но не на уровне T30. При повторном наблюдении вновь наблюдалось значительное увеличение потенциальной амплитуды, вызванной мотором, на уровнях T0, T10, T20 и T30. Проверка надежности двигателя, вызванных потенциальными изменениями на T0, показала умеренную или хорошую согласованность с коэффициентом корреляции внутриклассов 0,67.