Summary
In dit artikel onderzoeken we de effecten van Theta-Burst TMS stimulatie op de corticale plasticiteit bij personen die lijden aan fragiele-X-syndroom en mensen in het autistisch spectrum.
Abstract
Fragiele X syndroom (FXS), ook bekend als Martin-Bell syndroom, is een genetische afwijking gevonden op het X-chromosoom 1,2 Personen die lijden aan FXS weer te geven afwijkingen in de expressie van het FMR1 -. Een eiwit dat nodig is voor typische, gezonde ontwikkeling van het zenuwstelsel. 3 Recente gegevens heeft gesuggereerd dat het verlies van dit eiwit kan de cortex te hyperexciteerbare zulks afbreuk doet aan de algemene patronen van neurale plasticiteit. 4,5
Daarnaast, Fragiele X toont een sterke comorbiditeit met autisme: in feite, 30% van de kinderen met FXS zijn gediagnosticeerd met autisme, en 2 - 5% van de autistische kinderen hebben last van FXS 6.
Transcraniële magnetische stimulatie (een niet-invasieve neurostimulatory en neuromodulatory techniek die kan kortstondig of langdurig corticale prikkelbaarheid moduleren via de toepassing van gelokaliseerde magnetische veld pulsen 7,8) is een unieke methode voor het verkennen van plasticiteit en de uitingen van FXS binnen de getroffen personen. Meer specifiek, Theta-Burst Stimulatie (TBS), een specifiek stimulerend protocol aangetoond dat het moduleren corticale plasticiteit voor een duur tot maximaal 30 minuten na stimulatie stoppen in gezonde populaties, heeft al bewezen een effectief instrument in de exploratie van abnormale plasticiteit. 9,10
Recente studies hebben aangetoond dat het effect van de TBS laatste aanzienlijk langer bij personen die in het autistisch spectrum -. Tot 90 minuten 11 Deze uitgebreide effect-duur suggereert een onderliggende afwijking in de natuurlijke van de hersenen plasticiteit staat in autistische personen - vergelijkbaar met de overprikkelbaarheid veroorzaakt door Fragile X syndroom.
In dit experiment, met behulp van enkele puls motor-evoked potentials (EP) als onze benchmark, we zullen de effecten van zowel intermitterende en continue TBS verkennen corticale plasticiteit bij personen die lijden aan FXS en individuen op het autistisch spectrum.
Protocol
1. Bepaal Resting Motor Threshold:
- Om te beginnen, zadel je onderwerp in een comfortabele stoel.
- Breng vervolgens EMG oppervlakte-elektroden over de eerste dorsale inerosseus spier van rechts van het onderwerp hand. (INSERT figuur 1) Als u problemen ondervindt lokaliseren deze spier, vraag het onderwerp naar een knijpend beweging te maken of om zijn / haar wijsvinger heen en weer bewegen - dit moet de spier gemakkelijker te vinden.
- Plaats een aardelektrode op het vlezige gedeelte van de onderarm van het onderwerp.
- Bepaal de plaats van de linker van het onderwerp motorische cortex. Hoewel dit gebied verschilt enigszins voor iedereen, zal het algemeen ongeveer 3,5 cm rostrolateral van craniale vertex. Wees niet bang om een klein raster verkennen rond deze regio en de hoek van de stimulatie aan te passen tot het vinden van de motor "hotspot".
- Als je eenmaal hebt gevonden M1, te beginnen bij 50% vermogen, beginnen enkele puls stimulatie om deze regio en het meten van de resulterende opgeroepen leden van het EP.
- Pas het vermogen omhoog of omlaag totdat u in staat bent om een EP-lid van meer dan 50 uV produceren op precies 5 van de 10 opeenvolgende pulsen. Dit vermogen is van het onderwerp rust motor drempel.
2. Bepaal Actieve Motor Threshold
- Met behulp van dezelfde elektroden set-up zoals hierboven beschreven, vraag het aan zijn / haar rechter wijsvinger en duim bij elkaar knijpen met behulp van ongeveer 20% druk.
- Terwijl het onderwerp bekleedt deze positie knijpen, begin single-pulse stimulatie bij 50% macht over M1 en meet de daaruit voortvloeiende leden van het EP.
- Pas het vermogen omhoog of omlaag totdat u in staat bent om een EP-lid van meer dan 200 uV produceren op precies 5 van de 10 opeenvolgende pulsen. Dit vermogen is het onderwerp de actieve motor drempel.
3. Bepaal Baseline Mep
- Voor het bepalen van een onderwerp baseline MEP amplitude, stimuleren motor hotspot op 120% rust motor drempel met 10 enkele pulsen.
- Meet de MEP na elke puls.
- Het gemiddelde van de MEP-waarden van drie batches van 10 pulsen.
4. Instellen van TMS Parameters
- We zullen gebruik te maken van standaard Theta-Burst parameters: drie pulsen bij 50 Hz met een intensiteit van 80% actieve motor drempel van 200 ms intervallen.
- Voor het beheer van intermitterende TBS, het genereren van een twee-seconden stim trein (op de hiervoor genoemde parameters), gevolgd door acht seconden van geen stimulatie. Herhaal dit voor 190 seconden (een totaal van 600 pulsen). iTBS is aangetoond dat het corticale activiteit te vergemakkelijken.
- Voor het beheer van continue Theta-Burst, het genereren van een ononderbroken stim trein (op de hiervoor genoemde parameters) voor 47 seconden (een totaal van 600 pulsen). cTBS is aangetoond dat het corticale activiteit te remmen.
5. Tms Stimulatie
- Voor dit protocol, te beheren of iTBS of cTBS over de eerder vastgestelde M1 motor hotspot.
6. Bepaal Post-stimulatie MEP
- Na de TBS, zoals voorheen, het stimuleren van motor hotspot op 120% rust motor drempel met 10 single-pulsen.
- Het gemiddelde van de partij van 10 MEP niveaus.
- Verzamel nieuwe 10-puls batch gemiddelden op 5 minuten, 10 minuten, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105, en 120 minuten na stimulatie.
7. Representatieve resultaten
Bij het gebruik van een iTBS patroon, moet u een verhoging van de MEP-waarden mededeling, voor een duur als gevolg van de onder de natuurlijke staat van plasticiteit. Ook wanneer met behulp van een cTBS patroon, moet u een daling van de MEP-waarden mededeling, voor een duur als gevolg van de onder de natuurlijke staat van plasticiteit.
Figuur 1. Diagram van de elektrode plaatsing voor MEP meting.
Figuur 2. Schematische weergave van het iTBS stimulatie patroon.
Figuur 3. Schematische weergave van het cTBS stimulatie patroon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Wetende dat verlengde TMS na-effecten is een afspiegeling is van atypische neurale plasticiteit, kunnen studies zoals deze dienen om een beter en nauwkeuriger diagnostische protocollen voor autisme en aanverwante stoornissen te creëren.
Op dezelfde manier, met meer gegevens, kunnen we in staat zijn om tijdelijke biologische markers voor andere neurologische pathologieën vinden - met inbegrip van fragiele X syndroom. In dit geval, ook al is er nog geen therapeutische sanering optie, kan vroegtijdige ontdekking helpen ouders en opvoeders de beste praktijken te bepalen voor unieke van hun eigen kind ontwikkelingstraject.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alcohol Swabs | |||
| EMG Electrodes | |||
| EMG Measuring Equipment/Software | |||
| Ear Plugs | |||
| Marker or Grease Pen | |||
| Any Single Pulse Capable TMS Device | |||
| Any rTMS Capable TMS Device (for TBS) | |||
| Any Compatible Figure-of-Eight Coil | |||
| Frameless Stereotactic Equipment (Optional) |
References
- Pfeiffer, B. E., Huber, K. M. The state of synapses in fragile x syndrome. Neuroscientist. 15, 549-567 (2009).
- O'Donnel, W. T., Warren, S. T. A decade of molecular studies of fragile x syndrome. Annual Review of Neuroscience. 25, 315-338 (2002).
- Tassone, F., Hagerman, R. J., Taylor, A. K., Mills, J. B., Wood, S., Gane, L. W., Hagerman, P. J. American Journal of Human Genetics. 65, A493-A493 (1999).
- Hagerman, R. J., Miller, L. J., McGrath-Clarke, J., Riley, K., Goldson, E., Harris, S. W., Simon, J., Church, K., Bonnell, J., Ognibene, T. C., McIntosh, D. N. Influence of stimulants on electrodermal studies in fragile x syndrome. Microscopy Research and Technique. 57, 168-173 (2002).
- Miller, L. J., McIntosh, D. N., McGrath, J., Shyu, V., Lampe, M., Taylor, A. K., Tassone, F., Neitzel, K., Stackhouse, T., Hagerman, R. J. Electrodermal response to sensory stimuli in individuals with fragile x syndrome: a preliminary report. American Journal of Medical Genetics. 83, 268-279 (1999).
- Hagerman, R. J. Fragile X: perspectives from birth through aging. Biological Psychiatry. 57, 73s-73s (2005).
- Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).
- Walsh, V., Pascual-Leone, A. Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind. , MIT Press. Cambridge. (2005).
- Thickbroom, G. W. Transcranial magnetic stimulation and synaptic plasticity: experimental framework and human models. Experimental Brain Research. 180, 583-593 (2007).
- Huang, Y. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
- Oberman, L., Eldaief, M. C., Gautam, S., Fecteau, S., Tormos, J. M. Abnormal Cortical Plasticity in Adults with Asperger's Syndrome. , Forthcoming Forthcoming.
