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Neuroscience

TMS: Usando o protocolo Theta-Burst para Explorar Mechasnism de Plasticidade em Indivíduos com Síndrome do X Frágil e Autismo

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2272

Summary

Neste artigo, vamos examinar os efeitos da Theta-Burst estimulação TMS sobre a plasticidade cortical em indivíduos que sofrem de síndrome do X Frágil e indivíduos do espectro autista.

Abstract

Síndrome do X frágil (FXS), também conhecida como Síndrome de Martin-Bell, é uma anormalidade genética encontrada no cromossomo X 1,2 indivíduos que sofrem de anormalidades FXS exibir na expressão de FMR1 -. Uma proteína necessária para típico, desenvolvimento saudável neural. 3 Os dados recentes sugerem que a perda desta proteína pode causar o córtex ser hiperexcitável afectando a estrutura geral de plasticidade neural 4,5.

Além disso, Fragile X mostra uma forte co-morbidade com o autismo: na verdade, 30% das crianças com FXS são diagnosticadas com autismo, e 2-5% das crianças autistas sofrem de FXS 6.

Estimulação Magnética Transcraniana (um neurostimulatory não-invasivo e técnica neuromoduladores que pode transitoriamente ou duradoura modular a excitabilidade cortical através da aplicação de pulsos de campo magnético localizado 7,8) representa um método exclusivo de explorar a plasticidade e as manifestações de FXS nos indivíduos afetados. Mais especificamente, Theta Burst-Estimulação (TBS), um protocolo de estimulação específica mostrado modular a plasticidade cortical para uma duração até 30 minutos após a cessação estimulação em populações saudáveis, já provou uma ferramenta eficaz para a exploração da plasticidade anormal. 9,10

Estudos recentes têm mostrado os efeitos da TBS última consideravelmente maior em indivíduos do espectro autista -. Até 90 minutos 11 Esta estendida efeito duração sugere uma anormalidade subjacente no estado do cérebro plasticidade natural em indivíduos autistas - semelhante à hiperexcitabilidade induzida pela Fragile Síndrome de X.

Neste experimento, utilizando um único pulso de potenciais evocados motores (MPE) como o nosso benchmark, vamos explorar os efeitos da TBS tanto intermitente e contínua sobre a plasticidade cortical em indivíduos que sofrem de FXS e indivíduos do espectro autista.

Protocol

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1. Determine Limiar Motor em repouso:

  1. Para começar, assento o assunto em uma cadeira confortável.
  2. Em seguida, aplique eletrodos EMG de superfície sobre o músculo inerosseus primeira dorsal da mão direita do sujeito. (INSERT Figura 1) Se você está tendo problemas para localizar este músculo, pergunte o assunto para fazer um movimento de beliscão ou para mover a sua / seu dedo indicador e para trás - este deve fazer o músculo mais fáceis de localizar.
  3. Coloque um eletrodo terra na porção de carne do antebraço do sujeito.
  4. Determinar a localização do córtex do sujeito do motor esquerdo. Embora esta área é um pouco diferente para todos, geralmente será em torno de 3,5 centímetros de rostrolateral vértex craniano. Não tenha medo de explorar uma pequena rede em torno desta região e ajustar o ângulo de estimulação até encontrar o motor "hotspot".
  5. Depois de encontrar M1, a partir de potência de 50%, comece a estimulação de pulso único para esta região e medir os deputados resultante evocado.
  6. Ajustar a potência para cima ou para baixo até que você é capaz de produzir um MEP superior a 50 mV em exatamente 5 de 10 pulsos consecutivos. Esta potência é o limiar do sujeito do motor em repouso.

2. Determine Limiar Motor atividade

  1. Usando o mesmo eletrodo set-up, como descrito acima, pergunte o assunto para beliscar a sua / seu dedo indicador direito eo polegar em conjunto, utilizando cerca de pressão de 20%.
  2. Enquanto o sujeito ocupa este cargo beliscar, começam pulso único estímulo à potência de 50% sobre M1 e medir os deputados resultante.
  3. Ajustar a potência para cima ou para baixo até que você é capaz de produzir um deputado de maior que 200 mV em exatamente 5 de 10 pulsos consecutivos. Esta potência é o limiar do sujeito ativo do motor.

3. Determine Base Mep

  1. Para determinar um assunto da linha de base amplitude MEP, estimular o motor de hotspot no limiar motor 120% de descanso com 10 pulsos único.
  2. Medir o MEP após cada pulso.
  3. Média da PEmáx a partir de três lotes de 10 pulsos.

4. Definição de parâmetros TMS

  1. Estaremos utilizando padrão Theta-Burst parâmetros: três pulsos de 50 Hz a uma intensidade de 80% do limiar motor ativa para 200 intervalos de ms.
  2. Para administrar intermitente TBS, gerar um trem stim de dois segundos (na parâmetros acima referidos), seguido por oito segundos de nenhum estímulo. Repita para 190 segundos (um total de 600 pulsos). ITBS foi mostrado para facilitar a atividade cortical.
  3. Para administrar contínua Theta-Burst, gerar um trem stim ininterrupta (nos parâmetros mencionados acima) por 47 segundos (um total de 600 pulsos). CTBS foi mostrado para inibir a atividade cortical.

5. Estimulação tms

  1. Para este protocolo, administrar ou ITBS CTBS ou sobre o anterior estabelecido hotspot motor M1.

6. Determine Pós-estimulação MEP

  1. Seguintes TBS, como antes, estimular a motor de hotspot no limiar motor 120% de descanso com 10 single-pulsos.
  2. Lote a média de 10 níveis MEP.
  3. Coletar médias novo 10 pulso-lote de 5 minutos, 10 minutos, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 e 120 minutos pós-estimulação.

7. Resultados representante

Ao utilizar um padrão ITBS, você deve observar um aumento na PEmáx por um período refletindo estado natural do sujeito de plasticidade. Da mesma forma, ao utilizar um padrão CTBS, você deve notar uma diminuição nos valores MEP por um período refletindo estado natural do sujeito de plasticidade.

Figura 1
Figura 1. Diagrama de colocação do eletrodo para a medição MEP.

Figura 2
Figura 2. Esquema do padrão de estimulação ITBS.

Figura 3
Figura 3. Esquema do padrão de estimulação CTBS.

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Discussion

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Sabendo que a duração prolongada da TMS sequelas é o reflexo da plasticidade neural atípico, estudos como este poderia servir para criar melhores e mais precisas protocolos de diagnóstico para o autismo e doenças relacionadas.

Da mesma forma, com mais dados, poderemos ser capazes de encontrar marcadores biológicos para temporais outras patologias neurológicas - incluindo síndrome do X Frágil. Neste caso, embora não haja ainda uma opção de remediação terapêuticas, a detecção precoce pode ajudar os pais e educadores determinar as melhores práticas para a trajetória singular de seu próprio filho de desenvolvimento.

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Disclosures

Não há conflitos de interesse declarados.

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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