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Neuroscience

TMS: Utilisation du protocole Theta-Burst à explorer Mechasnism de la plasticité chez les individus atteints du syndrome du X fragile et autisme

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2272

Summary

Dans cet article, nous examinons les effets de la stimulation Burst-Theta TMS sur la plasticité corticale chez les personnes souffrant de syndrome du X fragile et les individus sur le spectre autistique.

Abstract

Syndrome du X fragile (FXS), aussi connu comme Martin-Bell syndrome, est une anomalie génétique trouvée sur le chromosome X 1,2 individus souffrant de FXS anomalies d'affichage dans l'expression de FMR1 -. Une protéine nécessaire à typique, le développement neuronal sain. 3 Des données récentes ont suggéré que la perte de cette protéine peut causer le cortex à hyperexcitables affectant ainsi les tendances générales de la plasticité neuronale 4,5.

En outre, Fragile X montre une forte comorbidité avec l'autisme: en effet, 30% des enfants avec FXS sont diagnostiqués avec l'autisme, et 2 - 5% des enfants autistes souffrent d'FXS 6.

La stimulation magnétique transcrânienne (une neurostimulation non invasives et technique de neuromodulation qui peut transitoirement ou durablement moduler l'excitabilité corticale par l'application d'impulsions de champ magnétique localisé 7,8) représente une méthode unique d'explorer la plasticité et les manifestations de FXS au sein des individus affectés. Plus précisément, Theta-Burst Stimulation (SCT), un protocole de stimulation spécifique représentée à moduler la plasticité corticale pour une durée allant jusqu'à 30 minutes après l'arrêt de stimulation dans les populations en bonne santé, a déjà prouvé un outil efficace dans l'exploration de la plasticité anormale 9,10.

Des études récentes ont montré les effets de la dernière SCT considérablement plus longue chez les individus sur le spectre autistique -. Jusqu'à 90 minutes 11 Cette étendue d'effet de durée suggère une anomalie sous-jacente dans l'état du cerveau plasticité naturelle chez les individus autistes - semblable à l'hyperexcitabilité induite par Fragile Le syndrome X.

Dans cette expérience, en utilisant une seule impulsion du moteur potentiels évoqués (PE) comme point de repère, nous allons explorer les effets des deux intermittent et continu du SCT sur la plasticité corticale chez les personnes souffrant de FXS et les individus sur le spectre autistique.

Protocol

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1. Déterminer seuil moteur au repos:

  1. Pour commencer, le siège de votre sujet dans une chaise confortable.
  2. Ensuite, appliquer les électrodes de surface EMG du muscle inerosseus première dorsale de la main droite du sujet. (INSERT Figure 1) Si vous éprouvez des difficultés à localiser ce muscle, demandez au sujet de faire un mouvement de pincement ou de déplacer son / son index en arrière - ce qui devrait rendre les muscles plus faciles à localiser.
  3. Placez une électrode de masse sur la partie charnue de l'avant-bras du sujet.
  4. Déterminer l'emplacement de gauche du sujet cortex moteur. Bien que cette région diffère légèrement pour tout le monde, il sera généralement d'environ 3,5 cm d'rostrolateral crânienne vertex. N'ayez pas peur d'explorer une petite grille autour de cette région et d'ajuster l'angle de la stimulation jusqu'à trouver le moteur "hotspot".
  5. Une fois que vous avez trouvé M1, à partir de 50% de puissance, commencer la stimulation seule impulsion à cette région et de mesurer les députés résultante évoquée.
  6. Réglez la puissance vers le haut ou le bas jusqu'à ce que vous êtes en mesure de produire un eurodéputé de plus de 50 mV sur exactement 5 sur 10 impulsions consécutives. Ce niveau de puissance est le seuil du sujet du moteur au repos.

2. Déterminer seuil moteur actif

  1. En utilisant l'électrode même set-up tel que décrit ci-dessus, demandez au sujet de pincer l'index de son / sa droite et le pouce en utilisant environ 20% la pression.
  2. Bien que le sujet occupe ce poste pincer, commencent seule impulsion de stimulation à une puissance de 50% sur M1 et mesurer les députés qui en résultent.
  3. Réglez la puissance vers le haut ou le bas jusqu'à ce que vous êtes en mesure de produire un eurodéputé de plus de 200 mV sur exactement 5 sur 10 impulsions consécutives. Ce niveau de puissance est le seuil du sujet du moteur actif.

3. Déterminer base Mep

  1. Pour déterminer base d'un sujet d'amplitude MEP, stimuler moteur hotspot au seuil moteur 120% au repos avec 10 impulsions uniques.
  2. Mesurer l'eurodéputé après chaque impulsion.
  3. Moyenne des valeurs de l'eurodéputé à partir de trois lots de 10 impulsions.

4. Réglage des paramètres de TMS

  1. Nous utiliserons la norme Theta-Burst paramètres: trois impulsions à 50 Hz à une intensité de 80% du seuil moteur actif pour des intervalles de 200 ms.
  2. Pour administrer intermittents du SCT, de générer un train stim deux secondes (selon les paramètres mentionnés ci-dessus) suivi par huit secondes d'aucune stimulation. Répétez l'opération pour 190 secondes (un total de 600 impulsions). ITB a été montré pour faciliter l'activité corticale.
  3. Pour administrer continue Theta-Burst, de générer un train stim ininterrompue (selon les paramètres précités) pendant 47 secondes (pour un total de 600 impulsions). CTBS a été montré pour inhiber l'activité corticale.

5. Stimulation Tms

  1. Pour ce protocole, administrer soit ITB ou CTBS sur le hotspot établies antérieurement moteur M1.

6. Déterminer post-stimulation MEP

  1. Après le SCT, comme avant, de stimuler moteur hotspot au seuil moteur au repos de 120% avec 10 mono-impulsions.
  2. Moyenne du lot de niveaux MEP 10.
  3. Recueillir moyennes nouveau lot de 10 impulsions à 5 minutes, 10 minutes, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 et 120 minutes après la stimulation.

7. Les résultats représentatifs

Lors de l'utilisation un modèle ITB, vous devriez constater une augmentation des valeurs MEP pour une durée qui reflète l'état naturel du sujet de la plasticité. De même, lorsqu'on utilise un modèle CTBS, vous devriez constater une diminution des valeurs de MEP pour une durée qui reflète l'état naturel du sujet de la plasticité.

Figure 1
Figure 1. Schéma de placement des électrodes pour la mesure de MEP.

Figure 2
Figure 2. Schéma du modèle de stimulation ITB.

Figure 3
Figure 3. Schéma du modèle de stimulation CTBS.

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Discussion

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Sachant que la durée prolongée de TMS séquelles est le reflet de la plasticité neuronale atypique, des études comme celle-ci pourrait servir à créer de meilleurs et plus précis des protocoles de diagnostic pour l'autisme et des troubles connexes.

De même, avec davantage de données, nous pouvons être en mesure de trouver temporelle des marqueurs biologiques pour d'autres pathologies neurologiques - y compris le syndrome du X fragile. Dans ce cas, bien qu'il n'y ait pas encore une option d'assainissement thérapeutiques, la détection précoce pourrait aider les parents et les éducateurs de déterminer les meilleures pratiques pour leur enfant unique, propre trajectoire de développement.

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Disclosures

Aucun conflit d'intérêt déclaré.

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)

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References

  1. Pfeiffer, B. E., Huber, K. M. The state of synapses in fragile x syndrome. Neuroscientist. 15, 549-567 (2009).
  2. O'Donnel, W. T., Warren, S. T. A decade of molecular studies of fragile x syndrome. Annual Review of Neuroscience. 25, 315-338 (2002).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Hagerman, R. J. Fragile X: perspectives from birth through aging. Biological Psychiatry. 57, 73s-73s (2005).
  7. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. Edward Arnold. London. (2002).
  8. Walsh, V., Pascual-Leone, A. Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind. MIT Press. Cambridge. (2005).
  9. Thickbroom, G. W. Transcranial magnetic stimulation and synaptic plasticity: experimental framework and human models. Experimental Brain Research. 180, 583-593 (2007).
  10. 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).
  11. Oberman, L., Eldaief, M. C., Gautam, S., Fecteau, S., Tormos, J. M. Abnormal Cortical Plasticity in Adults with Asperger's Syndrome. Forthcoming Forthcoming.
TMS: Utilisation du protocole Theta-Burst à explorer Mechasnism de la plasticité chez les individus atteints du syndrome du X fragile et autisme
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Cite this Article

Oberman, L. M., Horvath, J. C., Pascual-Leone, A. TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism. J. Vis. Exp. (46), e2272, doi:10.3791/2272 (2010).More

Oberman, L. M., Horvath, J. C., Pascual-Leone, A. TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism. J. Vis. Exp. (46), e2272, doi:10.3791/2272 (2010).

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