Стандартизированная индукция и оценка долговременной потенциоподобной пластичности коры головного мозга с использованием транскраниальной магнитной стимуляции

Мы изучаем кортикопластичность, чтобы понять и измерить синаптические изменения при здоровье и неврологических заболеваниях. Вариабельность стимуляции, позиционирования катушки и времени измерения затрудняет воспроизводимые исследования пластичности iTBS. Для начала объясните цель оценки, основные экспериментальные процедуры и возможные факторы риска, связанные с исследованием.

Запросите подтверждение процесса согласия и получите подпись на форме информированного согласия. Используйте нейронавигационную систему для определения функциональной моторной горячей точки в первичной моторной коре, соответствующей контралатеральной мышце. Теперь сгенерируйте трёхмерную модель головы.

Используя отдельные МРТ-сканирования, выберите и зарегистрируйте анатомические ориентиры на ось, сагиттальной и корональной плоскости. Выполнить сегментацию поверхности кожи головы для завершения создания трёхмерной модели головы. После регистрации модели головы выполните калибровку катушек для обеспечения точного отслеживания в реальном времени в системе нейронавигации.

В программном обеспечении перейдите в Настройки, нажмите TMS Coil и выберите Calibrate Tool Faces. Откалибруйте фидуциальные точки на лицевой стороне катушки, а также маркер контрольной точки катушки. Разместите катушку TMS с отражающими маркерами на назначенный калибровочный блок.

После начальной калибровки следуйте системной команде, чтобы разместить катушку над калибровочным блоком и подтвердить её положение для точности. Затем нажмите на Neuronavigation, чтобы подтвердить сингл-койл. Принимайте только те калибровки с пространственной ошибкой менее трёх миллиметров.

В противном случае повторяйте процесс калибровки. Попросите участника сесть в удобное кресло с опорой спины и рук, чтобы минимизировать движения головы и тела. Инструктуйте участника держать обе руки полностью расслабленными и неподвижными на протяжении всего процесса.

Прикрепите инфракрасные отражающие маркеры на лоб участника для отслеживания головы в реальном времени во время сессии и закрепите маркеры с помощью клейких пластырей. Используя указатель тракта, отметьте три анатомических ориентира на коже головы участника: насион, левый супратрагический вырез и правый супратрагический вырез. Убедитесь, что маркеры распознаются нейронавигационной системой, что указывается по их зелёному оттенку на экране.

Используя тот же указатель, наберите примерно от 200 до 300 дополнительных очков на скальпе для повышения точности регистрации. Позволить нейронавигационному программному обеспечению автоматически генерировать индивидуальную модель формы головы из этих точек для оптимизации выравнивания между МРТ-сканерами и реальной системой координат. Затем разместите поверхностные электроды на расстоянии двух сантиметров друг от друга на мышцу абдуктора pollicis brevis в монтаже живота и сухожилия.

Разместите опорный электрод дистально, рядом с межфаланговым суставом большого пальца. Далее проведите одноимпульсную ТМС примерно в пяти сантиметрах боковой части и 0–1 сантиметра впереди вершины, противоположно целевой мышце. Используйте это для определения координат первичной моторной коры, которые определяют максимальную амплитуду потенциального потенциала, вызываемую мотором, для локализации моторных горячих точек.

Инструктуйте участника держать руку полностью расслабленной, чтобы предотвратить произвольные сокращения мышц, которые могут повлиять на размеры. Ориентируйте рукоятку катушки на 45 градусов назад от средней линии, чтобы направить электромагнитный ток перпендикулярно центральной борозне. Систематически перемещайте катушку шагами по один сантиметр вокруг области моторной коры во всех направлениях — переднюю, заднюю, медиальную и латеральную — с интервалом в пять секунд.

Определите моторную горячую точку как место, производящее наибольшую амплитуду потенциала, вызванную мотором, и самую короткую задержку в расслабленном абдукторе pollicis brevis. Позволяет системе автоматически записывать ключевые пространственные параметры, включая расстояние между катушкой и целевой точкой, отклонение наклона и отклонение вращения. Используйте эти значения для обеспечения точного и воспроизводимого размещения катушки во время стимуляции.

Используя ту же систему и параметры поверхностной электромиографии, измеряйте амплитуду от пика к пику потенциала, вызываемого мотором. Определите порог мотора покоя, или RMT, как минимальную интенсивность стимула TMS, которая генерирует потенциалы, вызываемые мотором, свыше 50 микровольт, как минимум в 5 из 10 одноимпульсных испытаний. Запишите 20 последовательных потенциалов, вызываемых мотором, с интервалом в пять секунд от горячей точки двигателя в качестве базового измерения.

Установите интенсивность стимуляции на 120% от RMT, чтобы вызвать потенциалы, вызванные мотором примерно в один милливольт. Доставьте стимуляцию с помощью TMS-устройства. Установите интенсивность стимуляции на 80% от RMT.

Примените всплески из трёх импульсов на 50 герц, повторяемые на 5 герц. Через 5, 10, 15 и 30 минут после iTBS зафиксируйте 20 моторных потенциалов с одинаковой интенсивностью стимуляции для оценки пластичности. Вычислите среднюю амплитуду от пика до пика 20 моторно-вызванных потенциалов, зафиксированных на исходном уровне и в каждом постстимуляционном моменте, чтобы количественно оценить возбуждение коры.

Выражать амплитуды после стимуляции как нормализованные отношения относительно исходного уровня и стандартизированных измерений по сессиям и отдельным людям. После стимуляции iTBS в нескольких временных точках были зафиксированы потенциальные амплитуды, вызываемые моторами, для оценки возбудимости коры со временем. Средняя амплитуда потенциального потенциала, вызванного мотором, увеличивалась после стимуляции, достигая пика через 15 минут и снижаясь на 30 минут.

Нормализованная амплитуда потенциала, вызванная мотором, показала аналогичную тенденцию: она превышает исходную и постепенно снижается на 30 минут. Средняя нормализованная амплитуда потенциала, вызванная мотором, во всех временных точках после стимуляции превышала 1,1, что классифицировало участника как фасилированного. Мы предлагаем стандартизированный протокол iTBS, управляемый нейронавигацией, для надежной и воспроизводимой оценки пластичности.

Наш протокол использует нейронавигацию, обеспечивая точную, надёжную доставку iTBS и надёжную пластичность, подобную LTP, с лучшей стабильностью. Они позволяют воспроизводить воспроизводимые исследования синаптической пластичности, поддерживая терапевтическую разработку и стратегии нейрореабилитации.