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Neuroscience

TMS : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2272

Summary

이 문서에서는, 우리는 연약한 X 증후군과 자폐증 스펙트럼에서 개인의 고통 개인의 대뇌 피질의 소성에 세타 - 버스트 TMS의 자극의 효과를 검사합니다.

Abstract

또한 마틴 - 벨 증후군으로 알려진 연약한 X 증후군 (FXS)는, X의 염색체에있는 유전자 이상이다 FMR1의 표현에 FXS 디스플레이 이상의 고통 1,2 개인 -. 전형적인, 건강한 신경계 발달에 필요한 단백질. 3 최근 데이터는이 단백질의 손실 피질은 신경 소성함으로써 전체의 패턴에 영향을 미치는 hyperexcitable으로 발생할 수 있습니다 것을 제안했습니다. 4,5

또한, 깨지기 쉬운 X는 자폐증과 강력한 comorbidity을 보여줍니다 : 사실에 FXS와 어린이의 30 %는 자폐증, 2 진단 있습니다 - 자폐증 아동의 5 % FXS에서 고통 6.

Transcranial 자석 자극 (transiently 또는 lastingly화된 자기장 펄스 7,8의 응용을 통해 대뇌 피질의 흥분을 조절 수있는 비침습 neurostimulatory 및 neuromodulatory 기술)는 영향을받는 개인 내에서 소성 및 FXS의 발현을 탐험의 독특한 방법을 나타냅니다. 좀 더 구체적으로, 쎄타 - 버스트는 자극 (TBS), 최대 건강한 인구의 자극을 정지 후 30 분 동안 대뇌 피질의 소성을 조절하기 위해 표시된 특정 stimulatory 프로토콜은 이미 비정상 소성의 탐사에 효과 도구를 입증했다. 9,10

최근 연구는 자폐증 스펙트럼에 대한 개인의 상당히 더 오래 TBS의 효과를 보였습니다 -. 90까지 분 11이 연장 효과 - 기간은 자폐증 개인의 두뇌의 자연 소성 상태에서 기본 이상을 제시 - 연약한에 의해 유도된 hyperexcitability와 유사 X 증후군.

본 실험에서 이용한 단일 펄스 모터 evoked 잠재력이 (MEPs)의 벤치 마크로서, 우리는 FXS 및 자폐증 스펙트럼에서 개인의 고통 개인의 대뇌 피질의 소성에 대한 단속과 지속적인 두 TBS의 영향을 모색할 것입니다.

Protocol

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1. 휴식 모터 임계값을 결정 :

  1. 편안한 의자에 앉아 피사체를 시작합니다.
  2. 다음 제목의 오른쪽의 첫 번째 지느러미 inerosseus 근육 이상 EMG 표면 전극을 적용합니다. (INSERT FIGURE1)이 근육을 찾는 데 문제가있다면, 곤란하게 운동을하거나 앞뒤로 그 / 그녀의 검지 손가락을 이동하는 피사체를 요청 -이 찾을 수있는 근육보다 쉽게​​ 할 수 있습니다.
  3. 제목의 팔뚝의 고기 부분에 접지 전극을 배치합니다.
  4. 제목의 왼쪽 모터 피질의 위치를​​ 결정합니다. 이 지역은 누구나 조금씩 차이가 있지만, 일반적으로 두개골의 정점 rostrolateral 주위에 3.5 ㎝ 것입니다. 이 지역 주위에 작은 격자를 탐구하고 모터 "핫스팟"를 찾을 때까지 자극의 각도를 조정하는 것을 두려워하지 마십시오.
  5. 일단 50 %의 전력에서 시작, M1을 찾았는데,이 지역에 하나의 펄스 자극을 시작하고 결과 evoked MEPs를 측정합니다.
  6. 당신이 10 연속 펄스의 정확히 5 밖으로 큰 50 μV의 MEP 생산 수있을 때까지 전원을 조정 또는 아래로. 이 전력 수준은 주제의 휴식 모터 한계입니다.

2. 액티브 모터 임계값을 결정

  1. 위에서 설명한대로 설정 같은 전극을 사용, 20 %의 압력에 대한 사용 함께 그 / 그녀의 오른쪽 집게손가락과 엄지손가락을 공략하기 피사체를 부탁드립니다.
  2. 제목이 곤란하게 자리를 보유하고 있지만, M1 50 % 이상 전력에서 단일 펄스 자극을 시작하고 결과를 측정 MEPs.
  3. 당신이 10 연속 펄스의 정확히 5 밖으로 큰 200 μV의 MEP 생산 수있을 때까지 전원을 조정 또는 아래로. 이 전력 수준은 주제의 적극적인 모터 한계입니다.

3. 베이스 라인 MEP를 결정

  1. 주제의 기본 MEP 진폭을 확인하려면, 10 단일 펄스와 120퍼센트 쉬고 모터 입구에서 모터 핫스팟을 자극.
  2. 각 펄스 후 MEP를 측정.
  3. 10 펄스 세 배치에서 평균 MEP는 값.

4. 설정 TMS 매개 변수

  1. 우리는 표준 세타 - 버스트 매개 변수를 이용한다 세 펄스를 50 Hz에서 200 MS 간격 80 % 활성 모터 임계값의 강도에.
  2. 간헐 TBS를 관리하기 위해, 아니 자극의 여덟 초 뒤에 2 초짜리 stim 열차를 (상기 매개 변수에서) 생성합니다. 190초 (600 펄스 총)을 반복합니다. iTBS는 대뇌 피질의 활동을 촉진하기 위해 표시되었습니다.
  3. 쎄타 - 버스트 지속적인 관리, 47 초 (600 펄스 총)을 중단 stim 열차를 (상기 매개 변수에서) 생성합니다. cTBS는 대뇌 피질의 활동을 억제하기 위해 표시되었습니다.

5. TMS의 자극

  1. 이 프로토콜은 이전의 설립 M1 모터 핫스팟을 통해 iTBS 또는 cTBS 중 하나를 관리할 수 있습니다.

6. 포스트 자극의 MEP를 결정

  1. TBS에 따라, 이전과, 10 단일 펄스와 1백20퍼센트 쉬고 모터 입구에서 모터 핫스팟을 자극.
  2. 10 MEP 수준의 평균 배치.
  3. 5 분 10 분 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105, 그리고 120분 후 자극에 새로운 10 펄스 배치 평균을 수집합니다.

7. 대표 결과

iTBS 패턴을 활용하면 소성의 제목의 자연 상태를 반영 기간 MEP 가치의 증가를 예고한다. 마찬가지로, cTBS 패턴을 활용하면, 당신은 소성의 제목의 자연 상태를 반영 기간 MEP 가치의 감소를 통지해야합니다.

그림 1
그림 1. MEP 측정을위한 전극 배치 다이어그램.

그림 2
그림 2. iTBS의 자극 패턴 다이어그램.

그림 3
그림 3. cTBS의 자극 패턴 다이어그램.

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Discussion

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- 효과 후 비정형 신경 소성 반영됩니다 TMS의 장시간 기간을 알고, 이와 같은 연구는 자폐증과 관련 장애에 대한보다 정확한 진단 프로토콜을 만드는 역할을 수 있습니다.

연약한 X 증후군을 포함하여 - 마찬가지로, 더 많은 데이터와 함께, 우리는 다른 신경 pathologies에 대한 시간적 생물 학적 마커를 찾을 수 있습니다. 아직 치료 치료 옵션이 아니지만이 경우에는, 조기 발견은 부모와 교육자들이 자신의 자녀의 독특한 발달 궤도에 대한 모범 사례를 결정하는 데 도움을 수 있습니다.

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Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

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 : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여
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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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