Summary
Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een niet-invasieve hulpmiddel om inzicht te krijgen in de fysiologie en de functie van het menselijk zenuwstelsel. Hier presenteren wij onze TMS technieken om corticale prikkelbaarheid van de bovenste ledematen en lumbale spieren te bestuderen.
Abstract
Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is in gebruik voor meer dan 20 jaar een, en is exponentieel gegroeid in populariteit de afgelopen tien jaar. Terwijl het gebruik van TMS is uitgegroeid tot de studie van vele systemen en processen gedurende deze tijd, de oorspronkelijke aanvraag en misschien wel een van de meest voorkomende vormen van gebruik van TMS omvat het bestuderen van de fysiologie, plasticiteit en functie van het menselijk neuromusculaire systeem. Enkele puls TMS toegepast op de motor cortex windt piramidale neuronen transsynaptically 2 (figuur 1) en resulteert in een meetbare elektromyografische reactie die kan worden gebruikt om te bestuderen en evalueren van de integriteit en de prikkelbaarheid van de luchtwegen bij mensen corticospinale 3. Bovendien, de recente ontwikkelingen in de magnetische stimulatie maakt het nu mogelijk voor het partitioneren van de corticale versus spinale prikkelbaarheid 4,5. Kan bijvoorbeeld gepaarde-pulse TMS worden gebruikt om intracorticale faciliterende en remmende eigenschappen te beoordelen door het combineren van een aandoeningING stimulans en een test stimulus op verschillende tijdstippen interstimulus 3,4,6-8. In deze video artikel zullen we zien de methodologische en technische aspecten van deze technieken. Concreet zullen we demonstreren enkele puls en de gepaarde-pulse TMS technieken toegepast om de flexor carpi radialis (FCR) spier als de erector spinae (ES) spiermassa. Ons laboratorium onderzoekt de FCR spier als het is van belang voor ons onderzoek naar de effecten van de pols-hand cast immobilisatie op verminderde prestaties spier 6,9, en bestuderen we de ES spieren als gevolg van deze spieren klinische relevantie als het gaat om lage rugpijn 8. Met dit gezegd, moeten we er rekening mee dat TMS is gebruikt om een groot aantal spieren van de hand, arm en benen studie, en moeten herhalen dat onze demonstraties in de FCR-en ES spiergroepen alleen zijn voorbeelden van TMS wordt gebruikt om de menselijke neuromusculaire onderzoek geselecteerde systeem.
Protocol
1. Single en Gepaarde-Pulse TMS van de FCR-en ES Spieren
- Basis Veiligheidsmaatregelen: Voorafgaand aan het uitvoeren van TMS op een menselijk onderwerp is het nodig om eerst het scherm hen voor elementaire voorzorgsmaatregelen als het gaat om blootstelling aan een magnetisch veld. In ons laboratorium hebben we volgen de screening richtlijnen uiteengezet door het Institute for Magnetic Resonance Veiligheid, Onderwijs en Onderzoek 10. In ons laboratorium hebben we ook regelmatig uit te sluiten personen met een familiale voorgeschiedenis van epilepsie aanvallen. Wij eisen ook van onderwerpen ondergaat TMS van de ES spieren om oordoppen en een gebitsbeschermer te wijten aan de minder centrale en sterker stimulatie-intensiteiten te dragen.
- Elektrische Recordings: Om TMS reacties te onderzoeken in het motor systeem is het noodzakelijk om elektromyografische (EMG) signalen van skeletspieren record. Voor de FCR spier plaatsen we oppervlakte elektroden op de onderarm met een bipolaire elektrode arrangement lengterichting gevestigd op tHij spier aan geschoren en geschaafde huid zoals we eerder hebben 7,11 beschreven. Voor de erector spinae spieren gebruiken we een soortgelijke regeling lengterichting elektrode zich boven de spieren aan de L3-L5 wervel-niveau op geschoren en geschaafde huid 8.
- TMS Coil Oriëntatie: overwegend activeren corticospinale neuronen transsynaptically is het noodzakelijk om de TMS spoel positie de juiste 12. Voor de FCR spieren plaatsen we een 70-mm figuur-van-acht TMS spoel raakt aan de hoofdhuid en 45-graden naar de middenlijn, zodat de geïnduceerde stroom in een lateraal naar mediaal-posterior-anterior richting. Voor de ES spieren gebruiken we een dubbele kegel spoel die een grotere penetratie diepte heeft en is te wijten aan de vertegenwoordiging van deze spieren worden dieper in de homunculus nodig. Hier is de spoel geplaatst zodanig dat de stroom in een richting anterior posterior. We hebben speciaal aangepaste onze spoel met een laser bevestigingssysteem om ons te helpen in subsequent herpositionering van de dubbele kegel spoel.
- Het identificeren van 'Hotspot': Het is noodzakelijk om vast te stellen de stimulatie locatie die de grootste motor evoked potential lokt. Voor de FCR spieren doen we dit door subtiel bewegen van de TMS spoel rond in zeer kleine stappen en bepalen waar zien we de grootste motor evoked potential amplitude. Zodra zich merken we op dit gebied met onuitwisbare inkt op zowel de hoofdhuid of een lycra dop. TMS van de ES spieren is aanzienlijk meer ongemakkelijk voor de proefpersonen dan TMS van de bovenste ledematen spieren. Daarom hebben we gestroomlijnd onze TMS-protocol voor de ES spieren is het verdraagbaarheid en de haalbaarheid te vergroten. Hier, in plaats van het lokaliseren van de "hotspot" gebruiken we antropometrische metingen om de top van de schedel te identificeren. In het bijzonder, identificeren we de vertex als het kruispunt van de schedel in het sagittale (tussen de nasinon en INION) en coronale (tussen de tragus) vliegtuigen.
- Biomechanische Positionering:
- Het kwantificeren van Motor Drempel: Voor de FCR, we motor threshold (MT) te bepalen door het leveren van enkele pulsen bij geleidelijk toenemende stimulatie-intensiteiten totdat de motor evoked potentials hebben piek-piek amplitudes groter dan 50 microvolt in meer dan 50% van de onderzoeken (figuur 4) . Het stroomlijnen van de TMS-protocol en de verhoging van de tolerantie en de haalbaarheid we motor drempel niet te bepalen in de ES spieren met dezelfde nauwkeurigheid als bij het testen we de bovenste extremiteit spieren. Integendeel, we beginnen met de TMS-protocol door het leveren van een eerste single puls op 50% van de maximale stimulator vermogen om te bepalen of deze stimulus intensiteit is boven of onder motor drempel. Indien een lid van het EP wordt waargenomen bij deze stimulus intensiteit gedefinieerd als herkenbaar lid van het EP ten opzichte van het niveau van de achtergrond EMG-de intensiteit wordt verlaagd tot 40% van de stimulator vermogen om te bepalen of deze stimulus intensiteit is sub-of supra-drempel 8.
- Kwantificeren MEP Amplitude met behulp van Single-Pulse TMS: Om de motor te onderzoeken evoked potential amplitude van de FCR we een TMS puls te leveren aan de 'hotspot' met een intensiteit die gelijk is aan 130% van de motor drempel, en bereken de piek-piek amplitude . Over het algemeen hebben we normaliseren deze uitkomst aan de maximale compound muscle action potential vezels waargenomen na supramaximale elektrische stimulatie van de nervus medianus. We moeten opmerken dat de MEP-formaat is very afhankelijk van de mate van corticale prikkelbaarheid. Daarom, wanneer de TMS puls wordt geleverd tijdens een contractie achtergrond, wanneer corticale prikkelbaarheid wordt verhoogd, zal de MEP-formaat dramatisch toenemen. Voor de ES spieren, leveren wij een TMS puls naar de vertex met een intensiteit 40 of 50% boven de sub-motor drempel intensiteit 8. Helaas, omdat de perifere zenuwen innerveren de ES spieren zijn niet toegankelijk voor elektrische stimulatie zijn we niet in staat om deze motor evoked potentials normaliseren om de verbinding spiervezel actiepotentiaal.
- Kwantificering van stille periode Duur behulp van Single-Pulse TMS: Wanneer een TMS puls naar de cortex wordt geleverd tijdens een spiercontractie zal een motor evoked potential, gevolgd door elektrische rust voordat activiteit hervat, dat indicatief is voor corticospinale inhibitie en meestal aangeduid als de stille produceren periode 13 (figuur 5). Te kwantificeren de stille periode leveren wij eenTMS puls naar de 'hotspot' met een intensiteit die gelijk is aan 130% van de motorische drempel, terwijl de studie deelnemer is een pols flexie spiercontractie presteren op 15% van hun maximale kracht. We hebben niet eerder gekwantificeerd de stille periode duur van de ES spieren, maar we moeten er rekening mee dat we anekdotische hebben haar bestaan waargenomen in deze spiergroep als de TMS puls id geleverd tijdens een achtergrond contractie.
- Kwantificeren intracorticale Facilitation met behulp van waarnemingen met twee Pulse TMS: We maken gebruik van gekoppelde-pulse TMS intracorticale faciliteren 6,7 (Figuur 6 en 7 geeft deze meting voor de FCR-en ES spieren, respectievelijk) te kwantificeren. Voor de FCR spier we eerst bepalen de stimulus intensiteit die nodig is om een motor evoked potential, dat is tussen de 0.5-1.0 mV te lokken. Vervolgens leveren wij een subthreshold conditioning puls-die in ons laboratorium gewoonlijk wordt gelijkgesteld aan 70% van de motorische drempel-15-ms voordat de suprathreshold testpuls. Deze conditioneringpuls geleverd op deze periode voorafgaand aan de test puls zal toenemen, of te vergemakkelijken, de amplitude van de motor evoked potential meer dan een onvoorwaardelijke puls van dezelfde intensiteit. Voor de ES spiergroep de conditionering puls intensiteit is ingesteld op de waargenomen sub-motor drempel intensiteit (ofwel 40% of 50% van de stimulator output) en de test puls intensiteit is ingesteld op 40% boven de sub-motor drempel (80% of 90% van de stimulator output) 8. We moeten opmerken dat de intensiteit van de conditionering pulsen kunnen gevarieerd worden afhankelijk van het doel van de studie. Op dezelfde manier kan de pols intervallen variëren, afhankelijk van de spier en de ligging ten opzichte van de cortex.
- Kwantificering van korte Interval intracorticale remming met behulp van waarnemingen met twee Pulse TMS: Wij gebruiken ook gepaarde puls TMS op de korte interval intracorticale remming 6,7 (Figuur 6 en 7 geeft deze meting voor de FCR-en ES spieren, respectievelijk) te kwantificeren. Hier, voor zowel deFCR en ES spieren, de procedures zijn dezelfde als beschreven voor het meten van intracorticale faciliteren met de uitzondering dat de interstimulus interval tussen de twee pulsen wordt gereduceerd tot 3 msec. Deze conditionering puls geleverd op deze periode voorafgaand aan de test puls zal afnemen, of remmen, de amplitude van de motor evoked potential meer dan een onvoorwaardelijke puls van dezelfde intensiteit.
- Kwantificering van Long-Interval intracorticale remming met behulp van waarnemingen met twee Pulse TMS: Het leveren van twee identieke suprathreshold testpulsen die worden gescheiden door 100 milliseconden kan ook worden gebruikt om op lange interval intracorticale remming 6,7 beoordelen. In dit geval is-voor de FCR spier-de motor evoked potential in verband met de tweede puls kleiner zal zijn, of geremd meer, dan die welke samenhangt met de eerste (figuur 8). We hebben niet eerder gekwantificeerd lange interval intracorticale remming in de ES spieren als gevolg van bezorgdheid over onderwerp tolerantie.
2. Representatieve resultaten:
Na de levering van een suprathreshold TMS puls, moeten de spieren gestimuleerd aan te tonen een gemakkelijk waarneembare EMG respons (de MEP) (geïllustreerd in figuren 4-8). De latency tussen de stimulus onset en de MEP zal variëren tussen de spiergroepen wordt onderzocht, maar voor de FCR is het meestal 16 tot 19 msec (Figuur 6) en voor de ES is het 17 tot 22 msec (figuur 7, al moet worden opgemerkt dat in sommige onderwerpen definitieve MEP begin in de ES spieren is het moeilijker om visueel te identificeren). Opgemerkt moet worden dat bij het testen van de ES spiergroep diverse andere spiergroepen ook gelijktijdig worden zichtbaar en dramatisch gestimuleerd (met inbegrip van de spieren van de onderste extremiteit, die vertegenwoordigd zijn binnen dezelfde algemene gebied van de homunculus). Tijdens de meting van intracorticale faciliteren de MEP amplitude is over het algemeen groter is dan die waargenomen met een enkele puls ongeconditioneerde (Figure 6 en 7). Het is echter onze ervaring dat de mate van facilitatie varieert tussen spieren groepen met een aantal spiergroepen, zoals de FCR-met slechts een bescheiden faciliteren in vele onderwerpen. Voor het meten van korte-interval en lange interval intracorticale remming van een afname van de MEP amplitude wordt algemeen waargenomen in vergelijking met een onvoorwaardelijk puls van dezelfde intensiteit (figuren 6-8).
Figuur 1. De basismechanismen van TMS. De TMS spoel wekt een magnetisch veld, dat de hoofdhuid doordringt en veroorzaakt een Eddy stroom in de motor cortex. Deze wervelstroom is dan in staat om neuronen te stimuleren in de hersenen. Figuur overgenomen uit McGinley en Clark, In Press 14.
Figuur 2. Instellen voor het uitvoeren van T MS op de FCR spier. Let op de opname van elektromyogram (EMG) signalen van de onderarm, en de TMS paddle over de motorische cortex. We hebben over het algemeen ook opnemen spierkrachten, en het gebruik elektrische perifere zenuw stimulatie om de maximale compound spiervezel actiepotentiaal te verkrijgen, omdat dit nuttig is bij het interpreteren van amplitude-waarden (bijvoorbeeld een kan uiten en lid van het EP ten opzichte van de maximale spier reactie in tegenstelling tot een absolute mV-waarde die sterk kan worden beïnvloed door niet-fysiologische factoren, zoals de onderhuidse vetweefsel). Figuur overgenomen uit het volgende: Clark et al.. 2008 9, Clark et al.., 2010 6, en McGinley et al.. 2010 7.
Figuur 3. Setup voor het uitvoeren van TMS op de erector Spinale spieren. Figuur overgenomen uit Goss et al.. 2011 8.
_upload/3387/3387fig4.jpg "/>
Figuur 4. Voorbeeld van de motor drempel bepalen. De EMG-sporen vormen de motor evoked potential (MEP) naar aanleiding van geleidelijk toenemende stimulus intensiteit (weergegeven als een percentage van de stimulator output (SO)). Merk op dat bij de lagere intensiteit (28-30% van de SO) zeer kleine leden van het EP werden uitgelokt (sub-drempel), maar dat op 32% SO een lid van het EP werd uitgelokt dat de motor bereikt de drempel (meestal gedefinieerd als een lid van het EP met een pp amplitude> 50 uV).
Figuur overgenomen uit McGinley en Clark, In Press 14.
. Figuur 5 TMS tijdens een contractie: motor evoked potential & stille periode. De stille periode is waargenomen wanneer een onderwerp voert een lichte daling en een enkele prikkel wordt toegepast op de motorische cortex. Het eerste deel van de stille periode iste wijten aan het ruggenmerg remming en het laatste deel is toe te schrijven aan corticale inhibitie, in het bijzonder GABA B-receptoren. Is er geen consensus manier is om de duur van de stille periode kwantificeren, maar onze bevindingen wijzen erop dat zowel het definiëren van het van het begin stimulus of MEP aanzet tot de terugkeer van de vrijwillige inmenging elektromyogram signaal is de meest betrouwbare 15.
Figuur overgenomen uit Clark en Quick, 2011 16, en McGinley en Clark, In Press 14.
Figuur 6. Verandering in motor evoked potential sized et gepaarde puls TMS van de FCR spier. Meting van de korte-interval intracorticale inhibitie (SICI) en intracorticale facilitatie (ICF). Te kwantificeren SICI en ICF de conditionering puls (CP) is ingesteld onder de motor drempel, en de test puls (TP) is ingesteld op EP-leden op te roepen tussen de 0,5-1 mV. Met korte tussenpozen interstimulus(Bijv. 3-msec), de CP remt de MEP in vergelijking met de TP alleen (SICI), terwijl bij langere interstimulus intervallen (bv. 15-msec) het vergemakkelijkt de MEP (ICF).
CP: conditioning puls, TP: test puls Figuur overgenomen uit Clark et al., 2010 6, McGinley et al... 2010 14, Clark en Quick, 2011 16, en McGinley en Clark, In Press 14.
Figuur 7. Verandering in motor evoked potential en kleinbedrijf met gepaarde puls TMS van de ES spier. Voorbeeld van een EMG sporen uit de erector spinae spieren en het meten van de korte-interval intracorticale inhibitie (SICI) en intracorticale facilitatie (ICF).
Figuur overgenomen uit Goss et al.. 2011 8.
Figuur 8. Verandering in motor evoKED potentiële sized met gepaarde puls TMS. Meting van de lange-interval intracorticale inhibitie (Lici). Te kwantificeren Lici twee test-pulsen worden geleverd op een interstimulus interval van 100 ms. Dit resulteert in het tweede lid van het EP wordt geremd in vergelijking met de eerste MEP.
Figuur overgenomen uit Clark et al.., 2010 6, McGinley et al.. 2010 7 en McGinley en Clark, In Press 14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het algehele doel van dit artikel is om wetenschappers en clinici een visueel verslag van onze laboratoria gebruik van transcraniële magnetische stimulatie. Echter, naast het verstrekken van een visualisatie van deze experimenten, hieronder bespreken we de meest dringende problemen te overwegen bij het uitvoeren van TMS op deze manier, geven een kort overzicht van de fysiologie van TMS reacties, en bespreken ook ons gebruik van TMS met betrekking tot het gebruik van anderen.
Algemene aspecten bewust te zijn van bij het uitvoeren van TMS Zoals beschreven in het artikel
Er zijn verschillende problemen zich bewust zijn van bij het uitvoeren van gepaarde-pulse TMS. Bijvoorbeeld, de Magstim BiStim 2 systeem waarschijnlijk de meest populaire TMS-apparatuur line-biedt de mogelijkheid om twee Magstim 200 2 units te combineren en toe gepaarde-pulse stimulatie door middel van een stimulerende rol. Er moet echter worden opgemerkt dat wanneer men oproept leden van het EP met de ongeconditioneerde pols teis het beste om een van de MagStim eenheden op "0%" en nog steeds wijzen op een interpulse interval (bijv. 100 msec) in tegenstelling tot het draaien van de unit uit te schakelen. Reden daarvoor is dat het BiStim 2-systeem als een van de eenheden niet op summates de twee enkele pulsen die door de Magstim stimulatoren om een enkele puls hoog vermogen dat gelijk is aan 113% van een enkelvoudige Magstim 200 2 te produceren. Dus, wanneer men de ongeconditioneerde puls gebruiken voor normalisatie te potentialen opgewekt met gepaarde-pulse TMS het cruciaal is dat de test puls intensiteiten worden constant gehouden in dit verband.
Zaken bewust te zijn van bij het uitvoeren van TMS On The erector spinae spieren
Met betrekking tot de TMS procedures voor de ES spiergroep zijn er een aantal specifieke problemen en beperkingen op te noemen. Zo worden de pols intensiteiten die in ons protocol niet wordt uitgedrukt in verhouding tot motor drempel. In de single-en de gepaarde-pulse TMS studies in appendiculair muscles het gebruikelijk is voor de motor drempels te worden vastgesteld binnen een relatief klein bereik (bijvoorbeeld 1-3% van de stimulator output), en de conditionering en testpulsen wordt uitgedrukt ten opzichte van drempelwaarden (bijv. conditioneren pulsen gelijk aan 70% van de motor drempel ) 17. We over het algemeen ervoor kiest om geen protocol van deze aard te wijten aan het extra aantal pulsen dat nodig zou zijn om precies te bepalen motor drempel uit te voeren. TMS van de bovenste extremiteit spieren is over het algemeen zeer aanvaardbaar, en isoleert de twitch respons op de beoogde ledemaat segment. Omgekeerd, TMS van de lumbale paraspinale spieren is aanzienlijk minder aanvaardbaar. We hebben eerder gemeld dat onze gestroomlijnde protocol is draaglijk voor de meeste vakken (~ 5 op een schaal van 0-10, waarbij 10 ondraaglijk). Ook wij over het algemeen voor kiezen om het totaal aantal TMS pulsen voor de ES spiergroep verder te beperken door het stimuleren van direct over de vertex om de opname van de bilaterale reacties mogelijk te maken. Deze stimulatie vann site is in eerdere studies TMS van de lumbale paraspinale spieren 18-22. Toch moeten we opmerken dat vertex stimulatie kan niet de optimale site voor het oproepen van lumbale leden van het EP als de recente bevindingen wijzen erop dat de optimale locatie voor het oproepen van de reacties in de contralaterale lumbale paraspinale spieren is van 1 cm anterior en 4-cm lateraal van de vertex 23 gelegen . Tot slot moeten we opmerken dat het is onze ervaring dat strak correctie voor biomechanische / houdingsafhankelijke positionering van de lumbale wervelkolom is van cruciaal belang voor het verkrijgen van betrouwbare TMS de gegevens van de ES-spiergroep. In onze pilot werk onderzochten we de reacties in veel verschillende posturale posities, maar vond dat onze beste antwoorden werden verkregen met het onderwerp zitten zoals geïllustreerd in de video-artikel.
Fysiologie van Single Pulse TMS Outcome
Enkele puls TMS, zoals de naam al aangeeft, omvat de levering van een magnetische puls naar de hersenen en de opname en het onderzoeken van de resultant EMG reactie. De methode heeft bewezen ongelooflijk nuttig voor het testen van de integriteit van de hele neuromusculaire darmkanaal. In het algemeen deze methode wordt gebruikt om variabelen zoals de motor drempel af te leiden, motor evoked potential amplitude, en de stille periode duur die al inzicht geven in de prikkelbaarheid van het neuromusculaire systeem. Hoewel deze techniek heeft het mogelijk onderzoek te veel over het neuromusculaire systeem te begrijpen het heeft wel enkele nadelen, die zullen adressen in deze sectie.
Motor drempel is gedefinieerd als de laagste intensiteit die nodig is om een lid van het EP op te roepen in de contralaterale spiergroep van belang bij een enkele puls wordt toegepast op de motorische cortex 3. Na de "hotspot" (de plaats waar de grootste MEP is waargenomen) is gevonden, is MT bepaald door het langzaam verhogen van de intensiteit van de puls op de motor cortex totdat een lid van het EP is betrouwbaar opgewekt. In het algemeen, de meeste onderzoekers definiërendrempel van rust de spieren als de stimulus intensiteit die nodig is om MEP's op te roepen met een piek-piek amplitude die groter is dan 50 uV in 50% van de onderzoeken (bijvoorbeeld in 5 van de 10 proeven) 3. Deze waarde kan ook worden gedefinieerd tijdens het samentrekken ('actieve MT') als state-afhankelijke maatregelen zijn van belang. Hier wordt MT het algemeen gedefinieerd als een bepaald gedeelte van de achtergrond EMG activiteit (bv., 2x boven de achtergrond), of een absolute amplitude (bv, 300 uV). Rusten MT wordt beïnvloed door de oriëntatie, dichtheid, en de elektrische gevoeligheid van de corticale neuronen. Als zodanig kan veranderingen in de rust MT rekening gehouden met wijzigingen op verschillende niveaus [dwz de neurale membraan, axonale elektronische eigenschappen, de structuur en het aantal prikkelende projecties op de primaire motorische cortex, of opregulatie van receptoren in deze regio 24 en dus is een globale beoordeling van het membraan prikkelbaarheid van piramidale neuronen 24,25. Met vriendelijke groetom actieve MT, vrijwillige contractie resulteert in een vermindering van de motor drempel in vergelijking met rust voorwaarden, die wordt beschouwd als een indicatie van de omvang van de vrijwillige motor rijden naar de corticomuscular pad 26.
MEP amplitude is een andere uitkomstmaat indicatie van prikkelbaarheid. Wanneer TMS wordt toegepast op de motor cortex op een intensiteit van meer dan MT, zijn hoge frequentie indirecte golven (I golven) veroorzaakte in de corticospinale-darmkanaal 27, die veranderbare worden door vele mechanismen waaronder neurotransmitters (dat wil zeggen, glutatmate, GABA), modulatoren van neurotransmissie (dat wil zeggen, acetylcholine, noradrenaline, dopamine en) 25, en interneurones gecontacteerd door corticospinale darmkanaal cellen 28 met de feitelijke werkzaamheid van de corticomotoneuronal synaps zelf aantonen van een activiteit-afhankelijke veranderingen 29 algemeen functioneren van de amplitude van de MEP beïnvloeden. Als zodanig kan de amplitude van het signaal worden gemoduleerd op both de corticale en spinale niveau is het moeilijk om specifiek parsen waar, ruimtelijk binnen het zenuwstelsel, een verandering is opgetreden of een verschil bestaat. Verlaagd of verhoogd MEP amplitudes kan een indicatie zijn van veranderingen binnen de neuromusculaire systeem en kan worden geassocieerd met specifieke ziekte processen 3. Een andere manier van beoordelen van corticospinale prikkelbaarheid via enkele puls TMS is door de ontwikkeling van een wervings-curve (of een input-output-curve). Hier wordt stimulus intensiteit geleidelijk verhoogd en de daaruit voortvloeiende wijziging in de MEP amplitude wordt uitgezet. Deze curve geeft aan dat er een kerngroep van neuronen die nodig zijn voor motor-drempel, maar er zijn extra neuronen die kunnen worden aangeworven om de reactie in de spier 30 te verhogen.
Een andere relatief veel voorkomende resultaat afgeleid van enkele puls TMS is de corticospinale stille periode. Het leveren van een magnetische puls naar de cortex tijdens een spiercontractie beoordeeltde stille periode. Deze puls geeft de karakteristieke MEP zoals eerder vermeld, gevolgd door elektrische rust voordat activiteit hervat, dat indicatief is voor corticospinale inhibitie en meestal aangeduid als de corticospinale stille periode. Hoewel er enige controverse over de beste methode om de kwantificering van de stille periode 31, heeft het zich bewezen als een nuttig wetenschappelijk instrument voor het begrijpen van fysiologische mechanismen die samen met de klinische diagnostische potentieel 32-34 worden. De fysiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan de stille periode zijn niet volledig begrepen, maar ook remming in zowel de motorische cortex en het ruggenmerg. Het eerste deel van de stille periode (50-60 ms) wordt toegeschreven aan mechanismen binnen het ruggenmerg, zoals de activering van Renshaw cellen 3,35 en dat het laatste gedeelte is toe te schrijven aan corticale mechanismen, in het bijzonder γ-aminoboterzuur (GABA) type B-receptor gemedieerde remming. Gegevens voor deze fysiologische onderbouwings zijn gebaseerd op de bevindingen dat de toediening van tiagabine, een remmer van GABA opname uit de synaptische spleet in de neuronen, resulteert in een verkorting van de stille periode 35. Daarom, deze bevindingen suggereren dat blokkade van GABA in de motorische cortex leidt tot een verminderde remming. Hoewel de stille periode is een nuttige meting van de remming het heeft wel een aantal valkuilen. De grootste val van het meten van de stille periode is dat als er wijzigingen zijn ontdekt hun ruimtelijke lokalisatie is moeilijk vast te stellen, want het bevat zowel corticale en spinale componenten. Ondanks de onmogelijkheid om deze waarde te gebruiken voor het lokaliseren van kunststof aanpassingen of laesies is het nog steeds een goede afspiegeling van de remming in de neuromusculaire darmkanaal.
Fysiologie van Gepaarde Pulse TMS Outcomes
Net als bij enkele puls TMS, kunnen gekoppelde-pulse TMS worden gebruikt om de prikkelende en remmende eigenschappen van het neuromusculaire systeem vast te stellen. Het belangrijkste verschiltussen gekoppelde en enkele puls technieken die gepaard-pulse experimenten over het algemeen wordt gedacht dat ze meer nauwkeurig te meten intracorticale eigenschappen. De primaire waarden die worden geëvalueerd zijn kort intracorticale remming (SICI), lange intracorticale inhibitie (Lici), en intracorticale faciliteren (ICF). In gepaarde puls TMS twee stimuli worden toegepast op de motorische cortex en afhankelijk van de interstimulus interval en stimulusintensiteit diverse prikkelende en remmende reacties zullen worden nageleefd. Daarnaast kunnen gepaarde-pulse TMS worden gebruikt om Interhemisferische inhibitie en facilitatie met behulp van een vergelijkbaar paradigma te onderzoeken.
Na de hotspot en de motor drempel zijn vastgesteld, wordt SICI opgewekt door het toepassen van een subthreshold puls (bijvoorbeeld 70-95% onder de drempel), en 2-4 ms later het toepassen van een suprathreshold puls. Het voordeel van deze techniek is dat de eerste stimuli intracorticale neuronen geactiveerd, maar niet te activeren lagere motorische neuronen in het ruggenmergkoord. Het gemiddelde bedrag van de waargenomen remming is 20-40% van de onvoorwaardelijke MEP 3. Gebaseerd op een verscheidenheid van farmacologische studies wordt gesuggereerd dat het onderliggende mechanisme van SICI is GABA A gemedieerde remming. Bijvoorbeeld, de toediening van GABA A-agonisten (zoals, lorazepam) verhogen SICI, en het toedienen van GABA heropname remmers (bijv. tiagabine) verlagen SICI 25. SICI heeft een voordeel ten opzichte van de enkele puls meting van de stille periode, omdat het niveau van de remming kan worden gelokaliseerd aan de primaire motorische cortex.
De meting van de ICF is vrijwel identiek aan die gebruikt bij de beoordeling van SICI, behalve dat de interstimulus interval langer is (bv, 10-25 msec). Door simpelweg het verhogen van de inerstimulus interval de opgeroepen seconden MEP wordt vergemakkelijkt 20-30% boven een ongeconditioneerde stimulus suprathreshold MEP 3, maar het is onze ervaring dat de mate van facilitatie varieert tussen respective spiergroepen onderzocht. ICF staat voor een evenwicht of een combinatie van verhoogde faciliterende en verminderde remmende eigenschappen. Farmacologische studies hebben vastgesteld dat zowel N-methyl-D-aspartaat (NMDA)-antagonisten en GABA-A agonisten ICF 25 afgenomen. Deze bevindingen geven aan dat ICF wordt gemedieerd door glutamaat faciliteren via NMDA-receptoren, maar dit proces wordt getemperd door de GABA A-inhibitie, wat suggereert dat SICI en ICF elkaar niet uitsluiten.
Lici is een andere indicator van intracorticale inhibitie, maar dit gepaarde puls paradigma heeft twee belangrijke verschillen in vergelijking met SICI en ICF. Niet alleen is de interstimulus interval verhoogd (bijvoorbeeld, 50-200 msec), maar beide pulsen worden suprathreshold. Net als bij SICI, is het fysiologische mechanisme gemedieerd door GABA, maar in Lici de remming wordt gedacht dat vooral gebeuren via GABA-receptoren B, in tegenstelling tot GABA A-receptor remming zoals te zien inSICI. Farmacologische studies toedienen van baclofen, een GABA B-agonist, hebben gezien een toename van de Lici en een daling van SICI wijst erop dat ze bemiddeld door verschillende receptoren, maar zijn met elkaar verbonden 36. Men heeft voorgesteld dat Lici stijgt van de activering van de post-synaptische GABA B-receptoren en SICI is verlaagd van activatie van pre-synpatic GABA B-receptoren die de afgifte van GABA 36 te verminderen. Daarom zijn deze bevindingen suggereren de Lici en het laatste deel van de stille periode zijn bemiddeld door soortgelijke mechanismen, GABA B.
Vergelijken en contrasteren Ons gebruik van TMS tot die van anderen
In dit artikel hebben we aangetoond single en gepaarde puls TMS toegepast op de spieren van de onderarm en de lumbale wervelkolom bestuderen, maar we moeten er rekening mee dat veel wetenschappers en clinici (inclusief onze eigen groep) hebben TMS gebruikt om de andere spieren van de hand studie, de bovenste arm, been, enz.Dus, is de visuele presentatie hierin alleen maar bedoeld om een voorbeeld van de methodologische benaderingen gebruikt in de TMS onderzoek, in tegenstelling tot een uitgebreid overzicht van het gebruik ervan te worden. Op dezelfde manier kan TMS worden gebruikt om andere parameters niet in dit artikel te beoordelen. Sommige van deze worden gepresenteerd en besproken.
Interhemispheric Faciliteren en Remming: Een andere toepassing van gepaarde puls TMS houdt een subthreshold prikkel wordt toegepast op de motorische cortex en dan een suprathreshold stimulans toegepast op de andere motorische cortex, die het mogelijk maakt voor het onderzoek van Interhemisferische interacties. Zowel Interhemisferische faciliteren (IHF) en Interhemisferische inhibitie (IHI) kan worden waargenomen, maar IHI is een sterkere reactie. IHF beschikt niet over een goed gedefinieerd protocol of mechanisme, maar het is waargenomen bij interstimulus met intervallen van 4-8 ms 4. IHI kan worden opgewekt in een breed scala aan interstimulus intervallen (6-50ms), en het is partially gemedieerd door GABA B. Farmacologische studies toedienen van baclofen, een GABA B-agonist, in het bijzonder suggereren dat langer interval IHIs werden bemiddeld door postsynaptische GABA-receptoren B 4. In het algemeen kan de gepaarde puls techniek worden gebruikt om een grote verscheidenheid aan variabelen die inzicht geven in intracorticale en Interhemisferische eigenschappen te bestuderen.
Repetitieve TMS: Repetitive TMS (rTMS) kan ook worden gebruikt om het menselijk neuromusculaire systeem te bestuderen. Deze maakt gebruik van dezelfde basis experimentele set-up als enkele puls TMS, maar een reeks van stimuli op een vaste intensiteit worden toegepast op de motorische cortex en de effecten op variabelen zoals MEP amplitude en stille periode worden gemeten. De parameters voor rTMS kan worden gemanipuleerd door het veranderen van de intensiteit, frequentie, het aantal en de lengte van de stimuli. In het algemeen zijn er twee soorten van frequenties, hoog (> 1Hz) of laag (<1 Hz), die worden geassocieerd met twee soorten oF post-synaptische, op lange termijn plasticiteit 37. Hoge frequentie pulsen zijn over het algemeen met tussenpozen gegeven over een periode van tijd (bijvoorbeeld 100 treinen bij 100 Hz elke 10 s voor tien trials); dat lage frequentie stimulatie is continu wordt toegediend over een periode tijd (bijvoorbeeld, 1Hz gedurende 20-30 minuten) 34 . Als de stimuli herhaaldelijk worden toegepast op de cortex het resulteert in een temporele sommatie leidt tot een grotere verandering in de corticale activiteit dan een enkele puls 38. rTMS heeft veel potentieel in klinische situaties die verder besproken in de klinische toepassing sectie. De fysiologische mechanismen achter hoge en lage frequenties TMS zijn slecht gedefinieerd, maar zijn over het algemeen gedacht dat lange termijn potentieel (LTP) en lange termijn depressie (LTD) respectievelijk te reflecteren. Een studie van Chen en collega's gaven aan dat rTMS bij lage frequenties (900 pulsen op 1 Hz) bij de mens heeft geleid tot wijzigingen in de MEP amplitude, motor drempel, en excitatie verspreid als gevolg van een afschression van corticale prikkelbaarheid 39. Een andere studie met behulp van de hippocampus segmenten van waargenomen ratten die hoge frequentie rTMS (10 treinen van 20 pulsen bij 100 Hz met een s intervallen, 5 herhalingen met 10 s interval, OF 3 treinen van 100 pulsen bij 100 Hz met 20 s intervallen) LTP veranderingen die geïnduceerd rechtstreeks gecorreleerd met NMDA-activiteit 40. In het algemeen wordt gedacht dat NMDA receptor activering, postsynaptische depolarisatie, intracellulaire calciumconcentratie en GABA bemiddelen LTP en LTD 34,39,40 toegenomen, maar meer onderzoek is nodig om volledig te definiëren het mechanisme van rTMS.
Cervicomedullary Evoked Potentials. Magnetische stimulatie toegepast over de achterkant van het hoofd met behulp van een dubbele kegel magnetische stimulator kan worden gebruikt om de spinale traktaten te activeren en roepen motorische reacties. De motor reacties, meestal aangeduid als cervicomedullary evoked potentials (CMEPs), zijn van bijzonder belang voor wetenschappers die geïnteresseerd zijn in segmental gedrag van de motor weg omdat ze een groot monosynaptic component en als zodanig kan worden gebruikt om alpha-motorneuron prikkelbaarheid 41 te testen.
Uitlokken van CMEPs is technisch uitdagend, omdat de opgeroepen reacties zijn relatief klein in amplitude. In het algemeen worden de antwoorden het beste te zien met de spoel geplaatst met het centrale gedeelte boven of nabij de INION en met de huidige leiding naar beneden 41. Echter, bij sommige individuen CMEP reacties niet waargenomen waarschijnlijk te wijten aan anatomische verschillen resulteert in de limiet van een effectieve stimulatie is niet uitvoerbaar omdat de magnetische puls intensiteit vervalt door de vierkantswortel van de afstand. Echter, met de juiste opleiding en vaardigheden, hebben laboratoria ervaren met het uitvoeren van cervicomedullary knooppunt stimulatie gaf hoge niveaus van dag-tot-dag betrouwbaarheid (r = 0,87) 42. Koppeling twee magnetische stimulators in serie zal zorgen voor een sterkere algehele puls, Die kan voordelig zijn bij een poging om CMEPs te lokken. Bovendien kan het gebruik van vrijwillige contractie aan de prikkelbaarheid van de alpha-motorneuron zwembad te verhogen verhogen de kans op het verkrijgen van reacties. Opgemerkt moet worden dat, terwijl cervicomedullary magnetische stimulatie is aanzienlijk minder pijnlijk dan elektrische stimulatie, het doet de spieren in het hoofd en de nek te activeren en sommige onderwerpen vinden deze ervaring te ongemakkelijk.
Corticale Mapping. Sinds 1991, TMS opgeroepen motorische reacties zijn ook gebruikt om hersenfuncties kaart in een directe prikkel / evoked response manier die voorheen alleen mogelijk is tijdens invasieve chirurgie wanneer het oppervlak van de hersenen werd blootgesteld 43-45. Tijdens de corticale in kaart brengen, is een raster geplaatst op de hoofdhuid (bijvoorbeeld een badmuts met een rooster) en de MEP-amplitudes opgeroepen op tal van plaatsen worden bepaald en de waarden worden uitgezet naar een 3-dimensionale voorstelling tussen ruimtelijke locatie te maken (x eny-as ') en MEP amplitude (z-as) 46. Deze corticale kaarten bieden drie soorten informatie: de totale oppervlakte op de hoofdhuid, waaruit MEP's voor de doelgroep spier werden opgenomen, de "hot spot" voor een spier, en de amplitude gewogen zwaartepunt (COG) 47. De COG komt overeen met het midden van de TMS kaart of de hoofdhuid locatie / topografie waar de meeste neuronen worden geactiveerd voor een spier of een beweging, die al dan niet gelijk zijn aan de hot spot 46,48. Verschuivingen in de locatie van de COG (mediale laterale of anterieure posterior richtingen) worden vaak voorgesteld om corticale reorganisatie of plasticiteit aan te tonen in reactie op letsel, spontaan herstel, of door revalidatie ingrijpen 48,49.
Deze corticale kaarten, terwijl inzichtelijke, moeten voorzichtig worden geïnterpreteerd. Hoewel de stimulatie protocol is vergelijkbaar met de beginselen die door Penfield, i t is belangrijk om te erkennen dat de kaarten gemaakt met deze techniek niet te vergelijken in de precisie om kaarten gemaakt met behulp van intracorticale microstimulatie 46,48. Dierproeven hebben aangetoond dat individuele neuronen corticospinale meerdere motorische neuronen innerveren zwembaden en dus verschillende spieren en corticospinale neuronen die een bepaalde spier innerveren worden verdeeld onder andere corticospinale neuronen projecteren naar verschillende spieren combinaties 50,51. Dit mozaïek somatotopy van de cortex en de overlappende ruggenmerg projecties in combinatie met het gebrek aan stimulus precisie met TMS betekent dat meerdere spieren zullen reageren op een TMS puls geleverd op een punt van de hoofdhuid matrix 46. De kaarten nut kan verder worden verstoord door het plaatsen van elektroden die cross talk, of signalen opgeroepen op hetzelfde moment van andere spieren, te bemoeien met de specificiteit en de kwaliteit van de opgenomen MEP 47 vergunningen.
"> Geleidingstijd. Central motor geleidingstijd wordt gedefinieerd als de latency verschil tussen de leden van het EP opgewekt door stimulatie van de motorische cortex en de opgeroepen door de wervelkolom (motor root) stimulatie. Het wordt berekend door de latentie van de potentiële veroorzaakt door spinale stimulatie van die van corticale stimulatie 3. Wanneer een TMS spoel wordt geplaatst over de achterkant van de nek of lumbosacrale wervelkolom, de magnetische puls zal stimuleren spinale wortels, maar niet de dalende ruggenmerg traktaten zelf 3. Dienovereenkomstig, centrale motor geleidingstijd bevat waarschijnlijk de ware tijd voor de centrale motor geleiding plus ten minste een synaptische vertraging bij het ruggenmerg niveau en tijd van het proximale wortel naar de intervertebrale foramen.Gepaard Associatieve stimulatie. Gepaarde associatieve stimulatie (PAS) is een techniek die stimulatie van een perifere zenuw, en TMS stimulatie van de motorische cortex 30,52 inhoudt. Detwee stimuli worden toegepast op een regelmatige interval, zodat ze resulteren in een synchrone respons in de motorische cortex. Afhankelijk van de lengte van het interval de stimuli zal ofwel faciliteren of remmen elkaar 30,52. Bijvoorbeeld, wanneer een stimulus wordt toegepast op de mediane zenuw en dan 25 ms later bij de motorische cortex van de stimuli te vergemakkelijken elkaar wat resulteert in een lange-termijn potentiation (LTP) als reactie 30. Omgekeerd als de stimulus-interval is slechts 10 ms van de TMS stimulus remt de perifere zenuw stimulatie resulteert in een lange termijn depressie (LTD) respons 30. Als gevolg van deze reacties, is PAS vaak gebruikt om het model hersenen plasticiteit te helpen. Bovendien studies met behulp van NMDA receptor antagonisten is gebleken dat de LTP soort reacties in PAS kan worden geblokkeerd, die verder het gebruik ervan ondersteunt als een plasticiteit model 52. PAS heeft ook een paar klinische toepassingen, zoals een beroerte revalidatie, maar wordt momenteel niet gebruikt zo veel als rTMS 52
Klinische toepassingen. TMS heeft ook klinisch nut voor het diagnosticeren en behandelen van geselecteerde neuromusculaire ziekten. Technieken zoals enkel-en gepaarde puls technieken worden gebruikt door onderzoekers om verder inzicht in de pathofysiologie van een verscheidenheid van ziekten en velen met de hoop op het vinden van nieuwe diagnostische criteria. Evenzo wordt TMS wordt gebruikt om te helpen bij het diagnostisch proces door te helpen clinici en onderzoekers onderscheid maken tussen ziekten met vergelijkbare presentaties. Ten slotte wordt een groot deel van het onderzoek was gericht op het onderzoeken van het nut van rTMS als een therapeutische strategie. Deze sectie bespreekt de klinische toepassingen van TMS focussen op de ziekte van Parkinson, beroerte, primaire dystonie, amytotrophic lateraal sclerose (ALS) en multiple sclerose (MS).
Er is een verscheidenheid van enkel-en gepaarde puls TMS waarden die de potentie om te worden gebruikt bij de diagnose van een verscheidenheid van ne hebbenuromuscular aandoeningen. Elke neuromusculaire aandoening heeft een bijzondere verzameling van TMS bevindingen die nuttig kunnen zijn in de verdere verhelderend pathofysiologie, diagnose, en differentiëren aandoeningen met vergelijkbare klinische presentaties. Hoewel er geen definitieve conclusies, zijn er mogelijkheden voor TMS om te helpen tussen Parkinson omstandigheden (bv. ziekte van Parkinson, corticobasale degeneratie) en de primaire en secundaire dystonie 34 onderscheiden. Ook TMS heeft het potentieel om te helpen bepalen van de prognostische uitkomst voor een aantal neuromusculaire ziekten. Bijvoorbeeld, een goede prognostische factor na een beroerte is de aanwezigheid van leden van het EP in het aangedane ledemaat wanneer de getroffen halfrond is 33,52 gestimuleerd. In het algemeen, een veel onderzoek moet nog worden uitgevoerd om het nut van TMS in het diagnostisch proces te bepalen, maar de huidige bevindingen suggereren dat het potentieel heeft.
Naast de diagnostische mogelijkheden, een groot deel van aandachtTIE is gegeven aan rTMS als een potentieel therapeutisch hulpmiddel. Een van de meest bestudeerde ziekten is de ziekte van Parkinson. Een paar studies waargenomen een verbetering bij de ziekte van de Unified Parkinson Rating Scale (UPDRS) na sub-drempel rTMS bij hoge frequentie om de motorische cortex 30,34. Deze bevindingen varieerde van een 15% tot 50% verbetering in gemeten resultaat dat tot duurde tot 1 maand 34. Helaas, het huidige onderzoek is onduidelijk, want er is een groot deel van de variabiliteit in de protocollen die het moeilijk maakt om de werkelijke waarde van rTMS toelichten als een therapeutische methode 3,32,34. Een handvol studies hebben onderzoek gedaan naar de effecten van rTMS op de dystonie met veelbelovende resultaten. De meeste van deze studies 1Hz rTMS toegepast op de primaire motorische cortex en de waargenomen verbetering van de symptomen, die duurde een paar uur gebruikt om de maand na een enkele sessie 30,34,53. Hoewel dit veelbelovende resultaten, meer onderzoek moet worden conducted om deze bevindingen te bevestigen en het potentieel van meerdere sessie rTMS te onderzoeken.
Er zijn verschillende rTMS benaderingen in revalidatie na een beroerte. Studies hebben gestimuleerd zowel de getroffen en onaangetast hemisferen in de hoop het vergemakkelijken van het herstel van de getroffen halfrond. In de meeste van deze studies was er een significante verbetering op de invaliditeit scores en een algemene op korte termijn verbetering in de bewegingscoördinatie 3,30,52,54. Zoals bij de meeste rTMS methoden, grotere schaal, gecontroleerde en lange-termijn studies moeten worden uitgevoerd om fine-tunen het protocol en bepalen de therapeutische mogelijkheden. Echter, de belofte zien in dit korte overzicht van rTMS als een therapeutisch instrument, warrants de noodzaak van deze grootschalige studies naar de effectiviteit ervan te beoordelen.
Conclusies
Kortom, in dit artikel hebben we getracht om eerst een visuele rekening van basic TMS procedures, althans dat is geïnvesteerd door onze laboratory. Daarnaast hebben we geprobeerd om te markeren en te bespreken andere wetenschappelijke en klinische toepassingen van TMS bij deze betrekking heeft op het menselijk neuromusculaire systeem. Omdat TMS is exponentieel groeit in populariteit, en hopelijk als het onderzoek gaat, nieuwe toepassingen en technieken zal worden uitgevoerd aan ons begrip van het neuromusculaire systeem verder.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Acknowledgments
Dit werk werd deels gefinancierd door een subsidie van de osteopathie Heritage Foundations aan BC Clark. Willen wij de staat een speciaal bedanken Marissa McGinley voor haar hulp bij het creëren van veel van de figuur graphics.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Transcranial Magnetic Stimulator 2002 Transcranial Magnetic Stimulator Bi-Stim2 Figure-Eight 70-mm coil Double Cone Coil | Magstim | NA | TMS equipment (including coils) |
| Biodex System 4 | Biodex | NA | Dynamometer |
| Biopac MP150 Data Acquisition System | Biopac Systems, Inc. | MP150WSW | A-D converter for EMG and force |
| AcqKnowledge 4.0 Data acquisition software | Biopac Systems, Inc. | ACK100W | |
| Nikomed Trace 1 ECG electrodes | Nikomed | 2015 | EMG electrodes |
| Constant Current Stimulator |  Digitimer Ltd. |
DS7A | Peripheral nerve stimulator |
References
- Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1, 1106-1107 (1985).
- Werhahn, K. J., et al. The effect of magnetic coil orientation on the latency of surface EMG and single motor unit responses in the first dorsal interosseous muscle. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 93, 138-146 (1994).
- Kobayashi, M., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation in neurology. Lancet. Neurol. 2, 145-156 (2003).
- Reis, J., et al. Contribution of transcranial magnetic stimulation to the understanding of cortical mechanisms involved in motor control. J. Physiol. 586, 325-351 (2008).
- Taylor, J. L. Stimulation at the cervicomedullary junction in human subjects. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology. 16, 215-223 (2006).
- Clark, B. C., Taylor, J. L., Hoffman, R. L., Dearth, D. J., Thomas, J. S. Cast immobilization increases long-interval intracortical inhibition. Muscle & Nerve. 42, 363-372 (2010).
- McGinley, M., Hoffman, R. L., Russ, D. W., Thomas, J. S., Clark, B. C. Older adults exhibit more intracortical inhibition and less intracortical facilitation than young adults. Exp. Gerontol. 45, 671-678 (2010).
- Goss, D. A., Thomas, J. S., Clark, B. C. Novel methods for quantifying neurophysiologic properties of the human lumbar paraspinal muscles. Journal of Neuroscience Methods. 194, 329-335 (2011).
- Clark, B., Issac, L. C., Lane, J. L., Damron, L. A., Hoffman, R. L. Neuromuscular plasticity during and following 3-weeks of human forearm cast immobilization. J. Appl. Physiol. 105, 868-878 (2008).
- MRIsafety.com. MRI safety, bioeffects and patient management. , Shellock R&D Services Inc and Frank G. Shellock. Los Angeles, CA. Available from: http://www.mrisafety.com (2010).
- Clark, B. C., Issac, L. C., Lane, J. L., Damron, L. A., Hoffman, R. L. Neuromuscular plasticity during and following 3 wk of human forearm cast immobilization. J. Appl. Physiol. 105, 868-878 (2008).
- Brasil-Neto, J. P., et al. Optimal focal transcranial magnetic activation of the human motor cortex: effects of coil orientation, shape of the induced current pulse, and stimulus intensity. J. Clin. Neurophysiol. 9, 132-136 (1992).
- Damron, L. A., Dearth, D. J., Hoffman, R. L., Clark, B. C. Quantification of the corticospinal silent period evoked via transcranial magnetic stimulation. Journal of Neuroscience Methods. 173, 121-128 (2008).
- McGinley, M. P., Clark, B. C. Transcranial magnetic stimulation and the human neuromuscular system. Horizons in Neuroscience Research. , Nova Science Publishers. (2012).
- Damron, L. A., Hoffman, R. L., Dearth, D. J., Clark, B. C. Quantification of the corticospinal silent period evoked via transcranial magnetic brain stimulation. J. Neurosci. Methods. 173, 121-128 (2008).
- Clark, B. C., Quick, A. Exploring the pathophysiology of Mal de Debarquement. J. Neurol. 258, 1166-1168 (2011).
- Ortu, E., Deriu, F., Suppa, A., Tolu, E., Rothwell, J. C. Effects of volitional contraction on intracortical inhibition and facilitation in the human motor cortex. J. Physiol. 586, 5147-5159 (2008).
- Dishman, J. D., Greco, D. S., Burke, J. R. Motor-evoked potentials recorded from lumbar erector spinae muscles: a study of corticospinal excitability changes associated with spinal manipulation. J. Manipulative. Physiol. Ther. 31, 258-270 (2008).
- Kuppuswamy, A. Cortical control of erector spinae muscles during arm abduction in humans. Gait. Posture. 27, 478-484 (2008).
- Strutton, P. H., Theodorou, S., Catley, M., McGregor, A. H., Davey, N. J. Corticospinal excitability in patients with chronic low back pain. J. Spinal. Disord. Tech. 18, 420-424 (2005).
- Taniguchi, S., Tani, T. Motor-evoked potentials elicited from human erector spinae muscles by transcranial magnetic stimulation. Spine (Philadelphia. 24, 154-157 (1999).
- Taniguchi, S., Tani, T., Ushida, T., Yamamoto, H. Motor evoked potentials elicited from erector spinae muscles in patients with thoracic myelopathy. Spinal. Cord. 40, 567-573 (2002).
- O'Connell, N. E., Maskill, D. W., Cossar, J., Nowicky, A. V. Mapping the cortical representation of the lumbar paravertebral muscles. Clin. Neurophysiol. 118, 2451-2455 (2007).
- Maeda, F., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation: studying motor neurophysiology of psychiatric disorders. Psychopharmacology (Berl). 168, 359-376 (2003).
- Ziemann, U. TMS and drugs. Clin. Neurophysiol. 115, 1717-1729 (2004).
- Tergau, F., et al. Complete suppression of voluntary motor drive during the silent period after transcranial magnetic stimulation. Exp. Brain. Res. 124, 447-454 (1999).
- Di Lazzaro, V., et al. The physiological basis of transcranial motor cortex stimulation in conscious humans. Clin. Neurophysiol. 115, 255-266 (2004).
- Iles, J. F., Pisini, J. V. Cortical modulation of transmission in spinal reflex pathways of man. J. Physiol. 455, 425-446 (1992).
- Gandevia, S. C., Petersen, N., Butler, J. E., Taylor, J. L. Impaired response of human motoneurones to corticospinal stimulation after voluntary exercise. J. Physiol. 521 (Pt. 3), 749-759 (1999).
- Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55, 187-199 (2007).
- Damron, L. A., Dearth, D. J., Hoffman, R. L., Clark, B. C. Quantification of the corticospinal silent period evoked via transcranial magnetic stimulation. J. Neurosci. Methods. 173, 121-128 (2008).
- Cantello, R. Applications of transcranial magnetic stimulation in movement disorders. J. Clin. Neurophysiol. 19, 272-293 (2002).
- Chen, R. The clinical diagnostic utility of transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clin. Neurophysiol. 119, 504-532 (2008).
- Edwards, M. J., Talelli, P., Rothwell, J. C. Clinical applications of transcranial magnetic stimulation in patients with movement disorders. Lancet. Neurol. 7, 827-840 (2008).
- Terao, Y., Ugawa, Y. Basic mechanisms of TMS. J. Clin. Neurophysiol. 19, 322-343 (2002).
- McDonnell, M. N., Orekhov, Y., Ziemann, U. The role of GABA(B) receptors in intracortical inhibition in the human motor cortex. Exp. Brain. Res. 173, 86-93 (2006).
- Perez-de-Sa, V., et al. High brain tissue oxygen tension during ventilation with 100% oxygen after fetal asphyxia in newborn sheep. Pediatr. Res. 65, 57-61 (2009).
- Anand, S., Hotson, J. Transcranial magnetic stimulation: neurophysiological applications and safety. Brain. Cogn. 50, 366-386 (2002).
- Chen, R. Depression of motor cortex excitability by low-frequency transcranial magnetic stimulation. Neurology. 48, 1398-1403 (1997).
- Tokay, T., Holl, N., Kirschstein, T., Zschorlich, V., Kohling, R. High-frequency magnetic stimulation induces long-term potentiation in rat hippocampal slices. Neurosci. Lett. 461, 150-154 (2009).
- Taylor, J. L., Gandevia, S. C. Noninvasive stimulation of the human corticospinal tract. J. Appl. Physiol. 96, 1496-1503 (2004).
- Martin, P. G., Hudson, A. L., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Reproducible measurement of human motoneuron excitability with magnetic stimulation of the corticospinal tract. J. Neurophysiol. 102, 606-613 (2009).
- Cohen, L. G., Bandinelli, S., Findley, T. W., Hallett, M. Motor reorganization after upper limb amputation in man. A study with focal magnetic stimulation. Brain. 114 (Pt. 114 1B), 615-627 (1991).
- Penfield, W., Boldrey, E. Somatic motor and sensory representation in cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation. Brain. 60, 389-443 (1937).
- Sohn, Y. H., Hallett, M. Motor evoked potentials. Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 15, 117-131 (2004).
- Thickbroom, G. W., Mastagliam, F. L. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A. , Arnold Publishers. (2002).
- Wolf, S. L., Butler, A. J., Alberts, J. L., Kim, M. W. Contemporary linkages between EMG, kinetics and stroke rehabilitation. J. Electromyogr. Kinesiol. 15, 229-239 (2005).
- Butler, A. J., Wolf, S. L. Putting the brain on the map: use of transcranial magnetic stimulation to assess and induce cortical plasticity of upper-extremity movement. Phys. Ther. 87, 719-736 (2007).
- Curra, A. Transcranial magnetic stimulation techniques in clinical investigation. Neurology. 59, 1851-1859 (2002).
- Nudo, R. J. Plasticity. NeuroRx. 3, 420-427 (2006).
- Rossini, P. M., Dal Forno, G. Integrated technology for evaluation of brain function and neural plasticity. Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 15, 263-306 (2004).
- Lefaucheur, J. P. Methods of therapeutic cortical stimulation. Neurophysiol. Clin. 39, 1-14 (2009).
- Tyvaert, L., et al. The effect of repetitive transcranial magnetic stimulation on dystonia: a clinical and pathophysiological approach. Neurophysiol. Clin. 36, 135-143 (2006).
- Webster, B. R., Celnik, P. A., Cohen, L. G. Noninvasive brain stimulation in stroke rehabilitation. NeuroRx. 3, 474-481 (2006).
