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Neuroscience

TMS: Uso del protocolo Theta-Burst para explorar Mechasnism de plasticidad en los individuos con el síndrome de X frágil y el autismo

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2272

Summary

En este artículo examinamos los efectos de la Theta-Burst estimulación EMT en la plasticidad cortical en personas que sufren de síndrome de X frágil y los individuos en el espectro autista.

Abstract

Síndrome X Frágil (FXS), también conocido como síndrome de Martin-Bell, es una anomalía genética se encuentra en el cromosoma X 1,2 individuos que sufren de anormalidades FXS pantalla en la expresión del gen FMR1 -. Una proteína necesaria para el desarrollo típico, de los nervios sanos. 3 Los datos recientes han sugerido que la pérdida de esta proteína puede causar la corteza que se hiperexcitables afectando los patrones generales de la plasticidad neuronal. 4,5

Además, X frágil muestra una fuerte comorbilidad con autismo: de hecho, el 30% de los niños con SXF son diagnosticados con autismo, y 2 - 5% de los niños autistas sufren de FXS 6.

Estimulación Magnética Transcraneal (a neurostimulatory no invasiva y la técnica neuromoduladores que transitoria o duradera modular la excitabilidad cortical mediante la aplicación de pulsos de campo magnético localizado 7,8) representa un método único de explorar la plasticidad y las manifestaciones del SXF en las personas afectadas. Más específicamente, Theta-Burst estimulación (TBS), un protocolo de estimulación específica que se muestra para modular la plasticidad cortical con una duración de hasta 30 minutos después de terminar la estimulación en poblaciones sanas, ya ha demostrado ser una herramienta eficaz en la exploración de la plasticidad anormal 9,10.

Estudios recientes han demostrado los efectos de la última TBS considerablemente mayor en los individuos en el espectro autista -. Hasta 90 minutos 11 Este prolongado efecto de duración sugiere una anomalía en el estado del cerebro plasticidad natural en los individuos autistas - similar a la hiperexcitabilidad inducida por la frágil Síndrome X.

En este experimento, utilizando un solo motor de impulsos potenciales evocados (MEP) como nuestro punto de referencia, vamos a explorar los efectos de los intermitentes y continuas TBS sobre la plasticidad cortical en personas que sufren de FXS y los individuos en el espectro autista.

Protocol

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1. Determinar el umbral del motor en reposo:

  1. Para empezar, el asiento de su sujeto en una silla cómoda.
  2. A continuación, se aplican electrodos EMG de superficie sobre el músculo inerosseus primera dorsal de la mano derecha del sujeto. (INSERTAR Figura 1) Si usted está teniendo problemas para localizar este músculo, pedir al paciente que realiza un movimiento de pellizco o para mover su / su índice de ida y vuelta - esto debería hacer que el músculo más fácil de localizar.
  3. Coloque un electrodo de masa en la parte carnosa del antebrazo del sujeto.
  4. Determinar la ubicación de la corteza izquierda del sujeto motor. Aunque esta área es ligeramente diferente para cada uno, por lo general, será de alrededor de 3,5 cm de rostrolateral craneal vértice. No tenga miedo de explorar una pequeña red en torno a esta región y ajustar el ángulo de la estimulación hasta encontrar el motor "caliente".
  5. Una vez que hayas encontrado M1, a partir de 50% de potencia, empezar la estimulación de pulso único de esta región y medir los diputados al Parlamento Europeo resultante evocado.
  6. Ajustar la potencia hacia arriba o hacia abajo hasta que son capaces de producir un eurodiputado de más de 50 mV en exactamente 5 de cada 10 pulsos consecutivos. Este nivel es el umbral del sujeto motor en reposo.

2. Determinar el umbral motor activo

  1. Utilizando el mismo electrodo de configuración como se describió anteriormente, pedir al paciente que su índice pizca / su derecha y el pulgar con un 20% de presión.
  2. Mientras que el tema ejerce en este puesto pellizcos, comenzará un solo pulso de estimulación en un 50% más de potencia M1 y medir los diputados al Parlamento Europeo resultante.
  3. Ajustar la potencia hacia arriba o hacia abajo hasta que son capaces de producir un eurodiputado de más de 200 mV en exactamente 5 de cada 10 pulsos consecutivos. Este nivel es el umbral del sujeto activo del motor.

3. Determinar de referencia Mep

  1. Para determinar de un sujeto de referencia amplitud MEP, estimular motor hotspot en el umbral de motor 120% de descanso con 10 pulsos individuales.
  2. Medir el MEP después de cada pulso.
  3. La media de los valores MEP de tres lotes de 10 pulsos.

4. Establecer los parámetros de TMS

  1. Estaremos utilizando estándares Theta-Burst parámetros: tres pulsos a 50 Hz a una intensidad del 80% del umbral motor activo de intervalos de 200 ms.
  2. Para la administración intermitente de TBS, generar un tren de estimulación de dos segundos (en los parámetros antes mencionados), seguido de ocho segundos de estimulación. Repita para 190 segundos (un total de 600 impulsos). ITB se ha demostrado que facilitan la actividad cortical.
  3. Para la administración continua Theta-Burst, generar un tren de estimulación continua (en los parámetros antes mencionados) durante 47 segundos (un total de 600 impulsos). CTBS se ha demostrado que inhiben la actividad cortical.

5. Tms estimulación

  1. Para este protocolo, administrar o ITBS o CTBS en el anterior punto de acceso establecido motor M1.

6. Determinar después de la estimulación del MEP

  1. Después de TBS, como antes, estimular el motor hotspot en el umbral de motor 120% de descanso con 10 de un solo pulso.
  2. Promedio del lote de 10 niveles de MEP.
  3. Recoge 10 nuevos impulsos promedio por lotes a los 5 minutos, 10 minutos, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 y 120 minutos post-estimulación.

7. Resultados representante

Cuando se utiliza un patrón de ITB, se debe notar un aumento en los valores de MEP por un período que refleja el estado natural del sujeto de la plasticidad. Del mismo modo, cuando se utiliza un patrón de CTBS, usted debe notar una disminución en los valores MEP durante un período que refleja el estado natural del sujeto de la plasticidad.

Figura 1
Figura 1. Esquema de colocación de los electrodos para la medida del MEP.

Figura 2
Figura 2. Esquema del patrón de estimulación ITB.

Figura 3
Figura 3. Esquema del patrón de estimulación CTBS.

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Discussion

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Sabiendo que la duración prolongada de la EMT secuelas es un reflejo de la plasticidad neuronal atípico, los estudios de este tipo podría servir para crear mejores y más precisos protocolos para el diagnóstico de autismo y trastornos relacionados.

Del mismo modo, con más datos, podemos ser capaces de encontrar marcadores biológicos temporal para otras patologías neurológicas - como el síndrome de X frágil. En este caso, aunque aún no hay una opción de recuperación terapéutica, la detección temprana puede ayudar a los padres y educadores de determinar las mejores prácticas para la trayectoria única de desarrollo de su propio hijo.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

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: Uso del protocolo Theta-Burst para explorar Mechasnism de plasticidad en los individuos con el síndrome de X frágil y el autismo
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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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