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Neuroscience

TMS:脆弱X症候群と自閉症の可塑性のMechasnismを探検するシータバーストプロトコルを使用する

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2272

Summary

この記事では、我々は、脆弱X症候群と自閉症スペクトラム上の個人に罹患している個体の皮質可塑性に関するシータバーストTMSの刺激の効果を調べる。

Abstract

また、 マーティンベル症候群として知られている脆弱X症候群(FXS)は、X染色体上にある遺伝的異常であるFMR1の発現のFXSの表示の異常に苦しんで1,2個人- 。典型的な、健全な神経発生に必要なタンパク質が。 3最近のデータでは、このタンパク質の損失は、皮質が、それによって神経可塑性の全体的なパターンに影響を与えるhyperexcitableになることに示唆している。4,5

さらに、脆弱Xは、自閉症を持つ強力な併存疾患を示しています:実際には、FXSの子供の30%は自閉症、および2と診断され-自閉症児の5%は、FXSに苦しんで6。

経頭蓋磁気刺激(一過性または不変にローカライズされた磁場パルス7,8のアプリケーションを経由して大脳皮質の興奮性を調節することができる非侵襲的neurostimulatoryと神経調節の技術は)影響を受ける個人の中で可塑性とFXSの症状を探索する独自のメソッドを表します。具体的には、シータバースト刺激(TBS)、健康な集団における刺激中止後30分に期間皮質可塑性を調節することが示され、特定の刺激プロトコルは、すでに異常可塑性の探査に有効なツールを証明しています。9,10

最近の研究では自閉症スペクトラム上の個人での最後のかなり長いTBSの効果を示している- 。機械じかけの小児病棟によって誘発される興奮に似て-最大90分11効果持続時間のこの拡張は、自閉症の脳の自然な可塑性の状態で基本的な異常を示唆しているX症候群。

この実験では、私たちのベンチマークなどのシングルパルスモータ誘発電位(MEPを)利用して、我々は、FXSおよび自閉症スペクトラム上の個人に罹患している個体の皮質可塑性の間欠的および連続的な両方のTBSの影響を探求する。

Protocol

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1。休憩モーターのしきい値を決定します。

  1. 快適な椅子の座席の被写体を、開始するには。
  2. 次に、被験者の右手の第一背側inerosseus筋上の筋電図表面電極を適用する。 (INSERT図1)あなたがこの筋肉を見つけるに問題がある場合は、ピンチング動作をすると、前後に彼/彼女の人差し指を移動する被写体を求める - これは、検索に筋肉が簡単になります。
  3. 被験者の前腕の肉の部分に接地電極を配置。
  4. 被験者の左運動野の位置を決定します。この領域は誰に対しても若干異なるが、それは一般的に頭蓋頂点のrostrolateral周辺cmとなります。この地域の周囲に小さなグリッドを探求し、モータの"ホットスポット"を見つけるまで、刺激の角度を調整することを恐れないでください。
  5. 一度電力を50%から始まる、M1が見つかったら、この地域に単一のパルス刺激を開始し、結果として誘発MEPを測定する。
  6. あなたが10の連続パルスの正確うち5に超える50μVのMEPを生成することができるようになるまで上または下に電源を調整します。この電力レベルは、被験者の安静時のモーターのしきい値です。

2。アクティブモーターのしきい値を決定する

  1. 上記のようなセットアップと同じ電極を用いて、20%の圧力について使用して一緒に彼/彼女の右の人差し指と親指を挟まないように件名を求める。
  2. 被験者はこのピンチ位置を保持しながら、M1で50%のパワーでシングルパルス刺激を開始し、結果MEPを測定する。
  3. あなたが10の連続パルスの正確うち5に超える200μVのMEPを生成することができるようになるまで上または下に電源を調整します。この電力レベルは、サブジェクトのアクティブな運動のしきい値です。

3。ベースラインMEPを決定する

  1. 被験者のベースラインMEPの振幅を決定するために、10のシングルパルスで120パーセント安静時のモータのしきい値で、モータのホットスポットを刺激する。
  2. 各パルスの後にMEPを測定します。
  3. 10パルスの3つのバッチからの平均MEP値。

4。設定TMSのパラメータ

  1. 200ミリ秒間隔の80%活性モーターのしきい値の強度で50 Hzで3パルス:我々は標準的なシータバーストパラメータを使用するものとします。
  2. 断続的にTBSを管理するには、無刺激の8秒間続いて2秒といった刺激の列​​車を(前述のパラメータで)生成する。 190秒(600パルスの合計)について、この手順を繰り返します。 iTBSは、皮質の活動を促進することが示されている。
  3. 連続シータバーストを管理するには、47秒(600パルスの合計)については途切れないといった刺激の列​​車を(前述のパラメータで)生成する。 CTBSは、皮質の活性を阻害することが示されている。

5。 TMSの刺激

  1. このプロトコルのために、以前に確立M1モーターのホットスポットの上にiTBSまたはCTBSのいずれかを管理する。

6。ポスト刺激のMEPを決定する

  1. TBSに続いて、以前と同様に、10のシングルパルスで120パーセント安静時運動閾値でモーターホットスポットを刺激する。
  2. 10 MEPレベルの平均バッチ。
  3. 5分、10分、20、30、40、50、60、75、90、105、および120分後の刺激で新しい10パルスのバッチの平均値を収集する。

7。代表的な結果

iTBSパターンを利用するときは、可塑性の被験者の自然な状態を反映する間、MEP値が増加することがあります。同様に、CTBSパターンを利用する際には、可塑性の被験者の自然な状態を反映する間、MEP値の低下に気付くはず。

図1
図1。MEPの測定用電極の配置の図。

図2
図2。iTBSの刺激パターンの図。

図3
図3。CTBSの刺激パターンの図。

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Discussion

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効果が後に非定型的な神経可塑性の反射であるTMSのその長期持続時間を知って、このような研究は、自閉症や関連疾患のためのより良い、より正確な診断プロトコルを作成するために役立つことができる。

脆弱X症候群を含めて - 同様に、より多くのデータを使用して、我々は他の神経病理のための一時的な生物学的マーカーを見つけることができるかもしれません。治療の修復オプションはまだないものの、このケースでは、早期発見は親や教育者が自分の子供のユニークな発達曲線のためのベストプラクティスを決定助けることができる。

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Disclosures

利害の衝突は宣言されません。

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.
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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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