Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

İnsan Nöromusküler Sistem Eğitim Transkraniyal Manyetik Uyarım kullanımı

Published: January 20, 2012 doi: 10.3791/3387
Automatic Translation
1, 1, 1
1Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute (OMNI) and the Department of Biomedical Sciences, Ohio University

Summary

Transkraniyal manyetik uyarımın (TMU), insan sinir sistemi fizyolojisi ve fonksiyon anlamak için bir non-invaziv bir araçtır. Burada, biz, üst bacak ve bel kas kortikal eksitabilite çalışma TMS teknikleri mevcut.

Abstract

Transkraniyal manyetik uyarımın (TMU), 20 yıldan fazla 1 kullanımda ve popülaritesi son on yılda katlanarak büyüdü . TMS, bu süre içinde birçok sistem ve süreçleri incelemek için genişletilmiş olsa da, orijinal uygulama ve belki de en sık kullandığı TMS bir fizyolojisi, plastisite ve insan kas sinir sistemi fonksiyonu eğitimi içerir. Tek darbe TMS motor korteks piramidal nöronları transsynaptically 2 (Şekil 1) ve ölçülebilir bir elektromyografik yanıt insanlar 3 kortikospinal sistem bütünlüğü ve eksitabilite incelemek ve değerlendirmek için kullanılabilir sonuç heyecanlandırıyor. Buna ek olarak, manyetik uyarım son gelişmeler şimdi 4,5 kortikal karşı spinal eksitabilite bölümleme sağlar. Örneğin, bir koşul birleştirerek paired-pulse TMS intrakortikal kolaylaştırıcı ve inhibitör özelliklerini değerlendirmek için kullanılır.farklı interstimulus aralıklarla 3,4,6-8 uyarıcı ve bir uyarım testi. Bu video makalede biz bu tekniklerin metodolojik ve teknik yönlerini gözler önüne serecektir. Fleksör carpi radialis (FCR) erector spinae (ES) kasların yanı sıra kas uygulanan Özellikle, tek nabız ve paired-pulse TMS teknikleri gösterecektir. Laboratuvarımız, bu ilgi azalmış kas performansını 6,9 bilek-el alçı etkileri üzerine araştırma gibi FCR kas çalışmalar ve bel ağrısı ile ilgili olarak, bu kaslar klinik önemi nedeniyle ES kasların çalışma 8. Bu ifade ile, TMS, el, kol ve bacaklarda çok sayıda kasları çalışma olduğunu dikkat etmelisiniz, ve FCR ve ES kas grupları gösteriler sadece insan nöromüsküler çalışmada kullanılan örnekler TMS seçili olduğundan yineleme sistemi.

Protocol

1. FCR ve ES Kaslar Tek ve Eşlenmiş-Pulse TMS

  1. Temel Güvenlik Önlemleri: bir insan bir konu üzerinde TMS gerçekleştirmeden önce bir manyetik alana maruz kalma ile ilgilidir bu temel güvenlik tedbirleri için ilk ekranda için gerekli . Laboratuarımızda Manyetik Rezonans Güvenlik, Eğitim ve Araştırma 10 Enstitüsü tarafından belirlenen tarama yönergeleri izleyin. Laboratuvarımızda da rutin bir aile öyküsü olan bireylerde epilepsi nöbetleri hariç. Ayrıca, ES kasların TMU konular kulak tıkacı ve daha az odak ve güçlü stimülasyon şiddetleri nedeniyle bir ağız koruyucu giymek gerekir.
  2. Elektrik Kayıtlar: TMS yanıtları iskelet kaslarının elektromiyografi (EMG) sinyalleri kaydetmek için gerekli olan motor sistemi incelemek için. FCR kas için önkol boyuna t üzerinde bulunan bipolar elektrot düzenlemesi kullanarak yüzey elektrotları yerbiz daha önce 7,11 açıklandığı gibi traş ve deri sıyrıldıktan sonra o kas. Erector spinae kaslar için, traş ve deri sıyrıldıktan sonra 8 L3-L5 vertebra seviyesinde kaslar üzerinde uzunlamasına yer alan benzer bir elektrot düzenlemesi kullanın.
  3. TMS Bobin Oryantasyon: ağırlıklı olarak transsynaptically 12 TMS bobin uygun şekilde konumlandırmak için gerekli olan kortikospinal nöron etkinleştirmek. FCR kasları için orta hat kafa derisi ve 45 derece 70-mm-şekil-sekiz TMS bobini teğet yer böylece lateral-posterior medial-anterior yönüne bağlı akım. ES kaslar için daha fazla penetrasyon derinliği ve temsil minyatür daha derin olan bu kaslar nedeniyle gerekli bir çift konik bobin kullanın. Burada, bobin anterior akım yönünü posterior konumlandırılmış. Biz s bize yardımcı olmak için, bir lazer ek sistemi ile bizim bobin özel modifiye varçift ​​konik bobin ubsequent yeniden konumlandırma.
  4. 'Hotspot' Tanımlama: uyarılmış potansiyel büyük motorlu ortaya çıkarır stimülasyon konumunu belirlemek için gereklidir. FCR kas için kurnazca çok küçük artışlarla TMS bobini etrafında hareket eden ve büyük motorlu uyarılmış potansiyel amplitüdü gözlemlemek burada belirleyici. Bir kez bulunan kafa derisi veya likralı kap ya da silinmez mürekkep ile bu alanda dikkat. ES kasları TMS insan denekler, üst bacak kasları TMS daha çok daha rahatsız. Dolayısıyla, biz bunu tolere edilebilirliği ve fizibilite artırmak için ES kaslar için aerodinamik TMS protokol var. Burada, bunun yerine "sıcak nokta" bulma kafatasının tepe tanımlamak için antropometrik ölçümler kullanabilirsiniz. Özellikle, biz (tragus arasında) uçakları sagital kafatası kesiştiği olarak vertex (nasinon ve inion arasında) ve koronal tespit.
  5. Biyomekanik Konumlandırma:
  6. Motor Eşik miktarının: FCR için, motor uyarılmış potansiyeller, çalışmaların% 50'den fazla 50 mikrovolt daha fazla peak-tepe genlikleri (Şekil 4) kadar yavaş yavaş stimülasyon şiddetleri artan tek bakliyat sunarak motor eşik (MT) belirlemek . TMS protokol düzenlemek ve tolere edilebilirliği ve fizibilite artırmak için E motor eşik belirlemek değilBiz üst ekstremite kas test ederken aynı hassasiyetle S kasları. Aksine, biz bu uyarının yoğunluğu, motor eşik değerin altında veya üstünde olup olmadığını belirlemek için maksimum stimülatörü çıktı% 50 ilk bir tek darbe sunarak TMS protokol başlar. Bir milletvekili, bu uyaran görülürse, arka plan seviyesine göre ayırt edilebilir MEP olarak yoğunluk tanımlı EMG yoğunluğu, bu uyarının yoğunluğu ise alt veya üstü eşik 8 belirlemek için stimülatörü çıkış% 40 azalır.
  7. Tek-Pulse TMS kullanarak miktarının MEP Genlik: Motor incelemek için motor eşik değerin% 130 eşit yoğunlukta 'hotspot' tek bir TMS darbe teslim FCR potansiyel amplitüdü uyarılmış ve tepeden-tepeye genlik hesaplamak . Genel olarak, median sinirin elektriksel stimülasyon supramaksimal aşağıdaki gözlenen maksimum bileşik kas lifi aksiyon potansiyeli bu sonucun normalleştirmek. Biz MEP boyutu ver olduğunu dikkat etmelisinizy kortikal eksitabilite derecesine bağlıdır. Buna göre, TMS darbe bir arka plan kasılması sırasında teslim edildiğinde, kortikal eksitabilite arttığında, MEP boyutu önemli ölçüde artacaktır. ES kaslar için, biz alt motor eşiğinin yoğunluğu 8 üzerinde bir yoğunluk% 40 ya da 50 tepe, tek bir TMS darbe sağlar. Ne yazık ki, ES kasları innerve periferik sinirleri elektriksel stimülasyon erişilebilir değil, çünkü biz bileşik kas lifi aksiyon potansiyeli Bu motor uyarılmış potansiyeller normalize etmek mümkün değildir.
  8. Tek-Pulse TMS kullanarak Sessiz Dönem Süresi miktarının: kortekse TMS nabız, kas kasılması sırasında teslim olduğunda, önce elektrik sessizliğini takip kortikospinal inhibisyonu göstergesidir ve genellikle sessiz olarak anılacaktır aktivitesi devam eder bir motor uyarılmış potansiyel üretecek süresi 13 (Şekil 5). Sessiz süre ölçmek için tek bir teslimTMS çalışma katılımcısı maksimal gücünün% 15 bir bilek fleksiyon kas kasılması gerçekleştirirken, motor eşik değerin% 130 eşit yoğunlukta 'hotspot' darbe. Biz daha önce ES kasların sessiz süre zarfı sayısal değil; TMS darbe id bir arka plan kasılması sırasında teslim Ancak, biz anekdotal bu kas grubu varlığını gözlemledim dikkat etmelisiniz.
  9. Eşlenmiş-Pulse TMS kullanarak intrakortikal Kolaylaştırma miktarının: intrakortikal kolaylaştırma 6,7 (Şekil 6 ve 7 FCR ve ES kaslar, sırasıyla bu ölçüm temsil eden) ölçmek için paired-pulse TMS kullanın . FCR kas için öncelikle 0.5-1.0 mV arasında bir motor uyarılmış potansiyeli ortaya çıkarmak için gerekli uyaran yoğunluğunu belirlemelidir. Sonra, biz, laboratuvarda yaygın motor% 70 barajını-15-msn eşit darbe-bir eşik altı klima sunuyor suprathreshold testi darbesi önce. Bu Klimatesti darbesi öncesinde bu zaman diliminde teslim nabız artışı, ya da kolaylaştıracaktır, motor, aynı şiddette bir tek koşulsuz darbe daha genlik potansiyeli daha uyarılmış. ES kas grubu için klima darbe yoğunluk gözlenen alt motor eşiğinin yoğunluğu (% 40 veya% 50 stimülatörü çıktı ya) olarak ayarlanır ve test darbe yoğunluğu alt motor eşik düzeyi (% 80 üzerinde% 40 stimülatörü çıkış% 90) 8. Biz klima bakliyat yoğunluğuna bağlı olarak çalışmanın amacı farklı olabilir dikkat etmelisiniz. Benzer şekilde, darbe aralıklarla kas ve kortekse göre konumu bağlı olarak değişebilir.
  10. Eşlenmiş-Pulse TMS kullanarak Kısa Aralığı intrakortikal inhibisyon miktarının: Ayrıca kısa aralıklı intrakortikal inhibisyon 6,7 (Şekil 6 ve 7 FCR ve ES kasları için bu ölçüm, sırasıyla temsil eden) ölçmek için paired-pulse TMS kullanabilirsiniz . Burada, hemFCR ve ES kasları, iki atış arasındaki interstimulus aralığı 3 msn azaldığını hariç intrakortikal kolaylaştırma ölçmek için anlatıldığı gibi işlemleri aynıdır. Bu klima darbe testi darbesi öncesinde bu süre teslim azaltmak veya inhibe eder, motor, aynı şiddette bir tek koşulsuz darbe daha genlik potansiyeli daha uyarılmış.
  11. Eşlenmiş-Pulse TMS kullanarak Uzun Aralığı intrakortikal inhibisyon miktarının: 100 milisaniye ile ayrılmış iki özdeş suprathreshold testi bakliyat teslimi de uzun bölüntülü intrakortikal inhibisyon 6,7 değerlendirmek için kullanılabilir. Bu durumda-FCR kas ikinci darbe ile ilişkili motor uyarılmış potansiyel, ilk (Şekil 8) ile ilişkili olduğunu daha küçük olması, ya da daha fazla inhibe olacaktır. Biz daha önce, konuya tolerabilite ilişkin kaygıları nedeniyle ES kaslarda uzun aralıklı intrakortikal inhibisyon sayısal değil.

2. Temsilcisi Sonuçlar:

Suprathreshold TMS darbe teslimat sonrasında, uyarılmış olan kaslar kolayca gözlemlenebilir EMG yanıtı (MEP) (Şekiller 4-8 gösterildiği) göstermelidir. Gerektiği halde uyaran başlangıcı ve milletvekili arasındaki gecikme incelenmektedir kas grupları arasında değişecektir, ancak FCR için genellikle 16-19 msn (Şekil 6) ve ES için 17-22 milisaniye (Şekil 7; Bazı konularda ES kaslarda kesin MEP başlangıçlı) görsel olarak tespit etmek daha zor olduğunu kaydetti. ES kas grubu diğer birçok kas gruplarını da test ederken, gözle görülür ve dramatik (minyatür genel olarak aynı bölge içinde temsil edilen alt ekstremite kasları da dahil olmak üzere) eş zamanlı olarak uyarılır dikkat edilmelidir. MEP genlik intrakortikal kolaylaştırılması ölçümü sırasında genellikle tek bir koşulsuz darbe (F gözlenen daha büyükigure 6 ve 7). Ancak, bu kolaylaştırma derecesi, bazı kas grupları gibi birçok konuda sadece mütevazı kolaylaştırma FCR-kasları gruplar arasında değişir deneyimimiz. Kısa aralıklı ve uzun bölüntülü intrakortikal inhibisyon ölçüm için MEP genlik bir azalma genellikle aynı yoğunluğu (Şekil 6-8) tek bir koşulsuz darbe karşılaştırıldığında görülmektedir.

Şekil 1
Şekil 1: TMS temel mekanizmaları. TMS bobin, manyetik alan, kafa derisi nüfuz eder ve motor korteks içinde Eddy akımları indükler neden olur . Bu girdap akım daha sonra beynin içindeki nöronların teşvik etmek için mümkün. Şekil 14 Basın McGinley ve Clark yeniden basıldı.

Şekil 2
Şekil 2 T gerçekleştirmek için Kurulum FCR kas MS. Elektromiyogram kayıt Ön kolun (EMG) sinyalleri ve motor korteks üzerinde TMS kürek unutmayın. Biz genellikle de rekor kas güçleri ve genlik değerleri (örneğin, bir mutlak aksine bir maksimal kas yanıtına göre ifade etme ve MEP. Yorumlamada yararlı olduğu gibi, maksimum bileşik kas lifi aksiyon potansiyeli elde etmek için elektrik periferik sinir stimülasyonu mV değeri, deri altı yağ dokusu gibi non-fizyolojik faktörler) tarafından yoğun bir şekilde etkilenmiş olabilir. Clark ve ark: Aşağıdaki yeniden basıldı Şekil. 9, 2008, Clark ve ark, 2010 6 ve McGinley ve ark. 2010 7.

Şekil 3
Şekil 3 erector Spinale kasları üzerinde TMS gerçekleştirmek için Kurulum Goss ve ark yeniden basıldı Şekil. 2011 8.

_upload/3387/3387fig4.jpg "/>
Şekil 4 motor eşik değerin belirlenmesi örneği. EMG izleri giderek artan uyaran yoğunlukları (stimülatör çıkış yüzdesi (SO) olarak temsil) potansiyel (MEP) yanıt uyarılmış motor temsil eder. Çok küçük MEP'ler düşük yoğunluklarda (28-30% SO) (eşik altı) ortaya çıkardı, ancak% 32 SO MEP genellikle pp genlikli bir milletvekili olarak tanımlanan bu ulaşmış motor eşik (ortaya çıkardı edildi olduğunu> 50 μV).

Şekil 14 Basın McGinley ve Clark yeniden basıldı.

Şekil 5
Kasılması sırasında Şekil 5 TMS: Motor uyarılmış potansiyel ve sessiz dönem. Bir konu hafif bir daralma yapar ve tek bir uyaran motor korteks uygulanır sessiz dönemde görülmektedir. Sessiz dönemin ilk bölümü.omurilik inhibisyonu ve ikinci bölümü nedeniyle kortikal inhibisyonu, özellikle GABA B reseptörleri atfedilir. Orada sessiz dönemin süresini ölçmek için ortak bir yoldur, ama bulgular ya gönüllü girişim elektromiyogram sinyal dönmek için uyaran başlangıcı veya MEP başlangıçlı onu tanımlayan en güvenilir 15 olduğunu göstermektedir.
Basın 14, Clark ve Hızlı, 2011 16 ve McGinley ve Clark yeniden basıldı Şekil.

Şekil 6
Şekil 6 motor Değişim FCR kas potansiyel boyutlu ITH eşleştirilmiş nabız TMS uyandırdı. Ölçüm aralığı kısa intrakortikal inhibisyon (SICI) ve intrakortikal kolaylaştırma (ICF). Klima darbe (CP) SICI ve ICF ölçmek için motor eşiğin altında ayarlanır ve test darbe (TP) 0.5-1 mV arasında MEP uyandırmak için ayarlanır. Kısa interstimulus aralıklarlaUzun interstimulus aralıklarla (örneğin, 15-msn) MEP (ICF) kolaylaştırır ise (örneğin, 3-msn), CP, TP (SICI) ile karşılaştırıldığında milletvekili engeller.

CP: klima nabız, TP: Clark ve ark yeniden basıldı testi darbesi Şekil, 2010 6 McGinley ve ark.. Basın 14 2010 14, Clark ve Quick, 2011 16 ve McGinley ve Clark,.

Şekil 7
Şekil 7 motor Değişim ES kas eşleştirilmiş nabız TMS ile potansiyel ölçekli uyarılmış. Erector spinae kas ve ölçüm aralığı kısa intrakortikal inhibisyon (SICI) ve intrakortikal kolaylaştırma (ICF) EMG izleri örneği.
Goss et al yeniden basıldı Şekil. 2011 8.

Şekil 8
Şekil 8 motorlu evo Değişimeşleştirilmiş nabız TMS ölçekli KED potansiyeli. Ölçüm aralığı uzun intrakortikal inhibisyon (LICI). Ölçmek için LICI iki test bakliyat, 100 milisaniye interstimulus aralıklarla teslim edilir. Ikinci MEP Bu sonuçlar ilk milletvekili karşılaştırma inhibe.
Şekil yeniden basıldı. Clark ve ark, 2010 6, McGinley ve ark. 2010 7. ve McGinley ve Clark, 14 tuşuna basın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu makalenin genel amacı, laboratuarlarımızda görsel bir hesap transkranial manyetik stimülasyon kullanan bilim adamları ve klinisyenlerin sağlamaktır. Ancak, bu deneylerin bir görselleştirme sağlamanın yanı sıra, aşağıda biz, bu şekilde TMS performans dikkate alınması gereken temel konuları tartışmak TMS yanıtların fizyolojisi kısa bir bakış sağlamak, hem de kullanım açısından TMS kullanımı konusunda görüş alışverişinde diğerleri.

Genel Sorunlar maddede tanımlanan gibi TMS Sahne zaman farkında olun

Paired-pulse TMS yaparken haberdar olmak için çeşitli sorunlar vardır. Örneğin, Magstim BiStim 2 sistem büyük olasılıkla en popüler TMS ekipman iki Magstim 200 2 adet birleştirmek ve tek bir uyarıcı bobin üzerinden paired-pulse stimülasyon izin potansiyeli hat sunuyor . Ancak, belirtmek gerekir ki bir koşulsuz darbe ile MEP'ler çağrıştıran zaman"% 0" MagStim birimlerinin bir set ve hala bir interpulse aralığı (örneğin, 100 milisaniye) birim kapatarak karşı göstermek için en iyisidir. Sebep olarak BiStim 2 sistemi bir summates birimlerin değil, tek bir Magstim 200 2% 113 eşit tek bir yüksek güç darbe üretmek için Magstim uyarıcıları tarafından sağlanan iki tek bakliyat. Böylece, bir koşulsuz darbe potansiyellerine normalleşmesi için kullanırken, test darbe şiddetleri bu konuda sürekli yapılacak kritik paired-pulse TMS ile ortaya çıkardı.

Dikleştirici Spinae Kaslar üzerinde TMS Sahne zaman farkında olun sorunlar

ES kas grubu için TMS prosedürleri ile ilgili olarak bazı spesifik konular ve söz sınırlamalar vardır. Örneğin, protokolde kullanılan darbe şiddetleri motor eşik göre ifade ediliyor değildir. Appendicular mu tek ve eşli darbe TMS çalışmaları(örneğin, motor eşik değerin% 70 eşit klima bakliyat motorlu eşikleri (örneğin, stimülatör çıkışı% 1-3) nispeten küçük bir aralık içinde tanımlanmış olması için ortak, ve klima ve test bakliyat eşik değerine göre ifade ediliyor scles ) 17. Biz genellikle motor eşik değerin tam olarak belirlemek için gerekli olacaktır bakliyat ek sayısına bağlı olarak bu tür bir protokol gerçekleştirmek için seçin. Üst ekstremite kasları TMS genellikle yüksek tolere edilebilir ve hedeflenen ekstremite segment seyirme yanıtı izole. Tersine, lomber paraspinal kaslar TMS önemli ölçüde daha az tolere edilebilir. Daha önce bizim aerodinamik protokolü daha pek çok konu (~ 5 10 olmanın dayanılmaz 0-10 arasında bir ölçekte) katlanılabilir olduğunu bildirdin. Benzer şekilde, genellikle ikili yanıtların kayıt izni tepe üzerinde doğrudan uyararak daha fazla ES kas grubu için TMS darbeleri toplam sayısını sınırlamak için seçin. Bu stimulation site lomber paraspinal kaslar 18-22 önceki TMS çalışmalarda kullanılmıştır. Bununla birlikte, son bulgular kontralateral lomber paraspinal kaslar yanıtları çağrıştıran için en uygun site tepe 23 yan 1 cm ön ve 4 cm yer olduğunu gösterdiği gibi bu vertex stimülasyon bel MEP'ler çağrıştıran için en uygun site olmayabilir dikkat etmelisiniz . Son olarak, lomber omurganın biyomekanik / postural konumlandırma için sıkıca kontrol ES kas grubu güvenilir TMS veri elde etmek için kritik olduğunu deneyimlerimiz olduğunu dikkat etmelisiniz. Pilot çalışma olarak, pek çok farklı postural pozisyonlarda yanıtları incelendiğinde, ama elimizden gelenin en iyisini cevapları video makalede gösterildiği gibi oturan konu ile elde edilmiştir bulundu.

Tek Darbe TMS Sonuç Fizyolojisi

Tek darbe TMS, adından da anlaşılacağı gibi, beyin ve kayıt bir manyetik darbe teslim içerir ve r inceleyerekesultant EMG yanıtı. Bu yöntem tüm nöromüsküler sistemin bütünlüğünü test etmek için son derece yararlı olduğunu kanıtlamıştır. Bu yöntem genel olarak motor eşik gibi değişkenleri anlamak için kullanılır, motor potansiyel amplitüdü uyarılmış, ve sessiz süre zarfı nöromüsküler sistem eksitabilite fikir vermek. Bu teknikte, nöromüsküler sistem hakkında çok şey anlamak için araştırmalar izin vermiş olsa da, bu bölüm boyunca adresleri olacak bazı dezavantajları var.

Motor eşik, ilgi kontralateral kas grubunda motor korteks 3 tek bir darbe uygulandığında bir milletvekili uyandırmak için gereken en düşük yoğunluğu olarak tanımlanır . "Hotspot" (en büyük MEP görülmektedir yeri) tespit edildikten sonra, MT, bir milletvekili güvenilir bir şekilde ortaya çıkardı kadar motor korteks uygulanan darbe yavaş yavaş yoğunluğu artan tarafından belirlenir. Genel olarak, çoğu araştırmacı tanımlamakstimulus olarak istirahat kasların eşik 50'den fazla çalışmalarda% 50 (örneğin, 5 (10) çalışmalarda) 3 μV bir tepeden-tepeye genlik ile MEP uyandırmak için gerekli. Devlete bağımlı tedbirler ilgi, bu değer kasılması sırasında ('aktif MT') olarak tanımlanabilir. Burada, MT, genellikle arka plan EMG aktivitesi belirli bir oranı (örneğin, arka plan üstünde 2x) ya da mutlak bir genlik (örneğin, 300 μV) olarak tanımlanır. Dinlenme MT yönü, yoğunluğu ve kortikal nöronların elektriksel duyarlılık etkilenir. Dinlenme MT değişiklikler gibi çeşitli düzeylerde [yani, nöral membran, aksonal elektronik özellikleri, yapısı ve primer motor korteks üzerine uyarıcı projeksiyonlar sayısı, ya da bu bölgede 24 reseptörlerinin upregülasyonu bir değişiklik yansıtacak ve dolayısıyla temsil eder . piramidal nöronlar 24,25 membran eksitabilite küresel bir değerlendirmesi. Saygılarımızlaaktif MT, motor eşik değerin bir azalma istemli kasılma sonuçları corticomuscular yolağı 26 gönüllü motor sürücü büyüklüğü göstergesi olduğu düşünülmektedir dinlenme koşulları ile karşılaştırıldı.

MEP genlik eksitabilite göstergesidir başka bir sonuç ölçütü. TMS MT üzerinde bir yoğunlukta motor korteks uygulandığında, yüksek frekanslı dolaylı dalgaları değiştirilebilir nörotransmitterlerin (yani, glutatmate GABA), nörotransmisyon modülatörleri de dahil olmak üzere birçok mekanizmaları tarafından kortikospinal yolu 27, (I dalgaları) ortaya çıkardı. kortikospinal yolu hücreleri 28 corticomotoneuronal sinaps kendisi gerçek etkinliği ile temas (örneğin, asetilkolin, norepinefrin ve dopamin) 25 ve internöronların MEP genlik etkilemek için bazı aktivite bağımlı değişiklikler 29 tüm işleyişini gösteren. Gibi bot az sinyal genlik modülasyonlu olabilirh kortikal ve spinal düzeyde sinir sistemi içinde, mekansal bir değişiklik meydana gelmiştir veya bir fark var nerede, özellikle ayrıştırmak zordur. MEP genlikleri azalmış ya da artmış nöromüsküler sistem içinde değişikliklerin göstergesi olabilir ve spesifik bir hastalık sürecinin 3 ile ilişkili olabilir. Tek darbe TMS ile kortikospinal eksitabilite değerlendiren bir başka yolu, bir işe eğrisi (veya bir giriş-çıkış eğrisi) geliştirilmesi yoluyla. Burada, uyaran şiddeti giderek artar ve MEP genlik ortaya çıkan değişim çizilen. Bu eğri motor eşik için gerekli olan nöron çekirdek bir grup olduğunu gösterir, ancak kas 30 yanıt artırmak için işe alınacak ek nöronlar vardır.

Tek darbe TMS edilen nispeten yaygın bir başka sonucu kortikospinal sessiz dönemdir. Kas kasılması sırasında bir manyetik darbe korteks teslim değerlendirirsessiz bir dönem. Daha önce de belirtildiği kortikospinal inhibisyonu ve yaygın kortikospinal sessiz dönem olarak anılacaktır göstergesidir faaliyet özgeçmişlerini önce elektrik sessizliğini Bu darbe karakteristik MEP üretir. Sessiz süresi 31 niceleme en iyi yöntemi ile ilgili bazı tartışmalar olsa da, bu, klinik tanı potansiyel 32-34 ile birlikte fizyolojik mekanizmaları anlamak için yararlı bir bilimsel araç olduğu kanıtlanmıştır. Sessiz dönemde altta yatan fizyolojik mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır, fakat motor korteks ve omurilikte hem inhibisyonu dahil değildir. Renshaw hücreleri 3,35 aktivasyonu gibi omurilik içinde sessiz dönemin ilk kısmı (50-60 ms) mekanizmaları atfedilir; ikinci kısmı kortikal mekanizmaları, özellikle γ-amino butirik asit (GABA) atfedilen olmuştur, oysa B tipi reseptör aracılı inhibisyonu. Bu fizyolojik açılımları için verilers bulgularına dayanarak tiagabine idaresi, nöronlar, sessiz dönem 35 kısalma sonuçlara yarık sinaptik GABA alımı inhibitörü. Buna göre, bu bulgular, motor korteks içinde GABA tıkanması inhibisyonu azalmasına yol açtığını göstermektedir. Sessiz dönemde inhibisyon yararlı bir ölçüm olmakla birlikte bazı tuzaklar var. Sessiz dönemde ölçme büyük düşüşünü değişiklikler keşfedilen mekansal lokalizasyon hem kortikal ve spinal bileşenleri içerir tespit etmek zor olmasıdır. Plastik uyarlamalar veya lezyonlar lokalize için bu değeri kullanmak için yetersizlik rağmen hala inhibisyonu nöromüsküler sistem içinde iyi bir yansımasıdır.

Eşleştirilmiş Darbe TMS Çıktıları Fizyolojisi

Benzer tek darbe TMS, paired-pulse TMS, nöromüsküler sistem eksitatör ve inhibitör özelliklerini tespit etmek için kullanılabilir. Temel farkarasında eşleştirilmiş ve tek darbe teknikleri paired-pulse deneyler genellikle daha doğrusu intrakortikal özelliklerini ölçmek için düşünülmektedir. Değerlendirilir birincil değerler intrakortikal inhibisyon (SICI), uzun intrakortikal inhibisyon (LICI) ve intrakortikal kolaylaştırma (ICF) kısadır. Eşleştirilmiş nabız TMS iki uyarana motor korteks uygulanır ve çeşitli eksitatör ve inhibitör yanıtlar görülecektir interstimulus aralığı ve uyarının şiddetine bağlı olarak. Buna ek olarak, paired-pulse TMS interhemisferik inhibisyon ve kolaylaştırma benzer bir paradigma kullanarak araştırmak için kullanılabilir.

Hotspot ve motor eşik değerin tespit edildikten sonra, SICI bir eşik altı darbe (örneğin, eşik değerinin altında% 70-95) ve daha sonra 2-4 ms suprathreshold darbe uygulayarak uygulayarak tarafından ortaya. Bu tekniğin avantajı ilk uyaranlara intrakortikal nöronlar aktive olduğunu, ancak spinal alt motor nöronları aktif hale gelmezkablosu. Gözlenen inhibisyon ortalama miktarı koşulsuz MEP 3% 20-40 dır. Farmakolojik çalışmalar çeşitli dayanarak SICI altında yatan mekanizma GABA aracılı inhibisyon olduğu ileri sürülmektedir. Örneğin, GABA yönetim agonistleri (örneğin, lorazepam) artış SICI ve GABA geri alım inhibitörleri yönetimi (örneğin, tiagabine) SICI 25 azaltmak. SICI inhibisyon düzeyi primer motor korteksin lokalize olabilir, çünkü sessiz dönemin tek nabız ölçümü üzerinde bir avantaja sahiptir.

ICF SICI değerlendirilmesinde kullanılan ölçüm neredeyse aynıdır, dışında interstimulus aralığı (örneğin, 10-25 msn) daha uzundur. Kolaylaştırma derecesi respecti arasında değişir deneyimlerimiz olmasına rağmen sadece inerstimulus aralığı artırarak uyarılmış ikinci milletvekili,% 20-30 üstünde bir koşulsuz suprathreshold uyaran MEP 3 kolaylaştırdı.ve kas grupları incelenir. ICF, bir denge ya da kombinasyon artmış kolaylaştırıcı ve azalmış inhibitör özellikleri temsil eder. Farmakolojik çalışmalarda, N-metil-D-aspartat (NMDA) antagonistleri ve A agonistler GABA ICF 25 azaldığını gözlemledik . Bu bulgular, ICF glutamat NMDA reseptörleri üzerinden kolaylaştırma aracılık ettiğini göstermektedir, ancak bu sürecin SICI ve ICF birbirini dışlayan değil, GABA yoluyla inhibisyonu temperli.

LICI intrakortikal inhibisyon başka bir göstergesi, ancak bu eşleştirilmiş nabız paradigma SICI ve ICF ile karşılaştırıldığında iki önemli fark vardır. Sadece interstimulus aralığı (örneğin, 50-200 msn) artarak, ancak her iki bakliyat suprathreshold. SICI benzer şekilde, fizyolojik mekanizma GABA yoluyla aracılık, ama LICI inhibisyonu görüldüğü gibi GABA A reseptör inhibisyonu aksine GABA B reseptörleri aracılığıyla ağırlıklı olarak gerçekleşmesi düşünülenSICI. Baklofen, GABA B agonisti yönetmek farmakolojik çalışmalar, LICI bir artış ve SICI farklı reseptörleri aracılığı ile gösteren bir azalma gözlenmiş, ancak 36 birbiriyle var. Bu post-sinaptik GABA B reseptörleri ve SICI aktivasyonu LICI 36 GABA salınımını azaltmak öncesi synpatic GABA B reseptörleri aktivasyonu artırır azalma olduğu öne sürülmüştür. Bu nedenle, bu bulgular LICI önermek ve sessiz dönemin ikinci bölümü benzer mekanizmalar, GABA B aracılık.

Başkalarının That TMS Kullanımı Karşılaştırılması ve Karşıt

Bu yazıda, önkol ve lomber omurga kasları çalışmaya uygulanan tek ve eşli darbe TMS göstermiştir, ancak, biz, pek çok bilim adamı ve klinisyenler (kendi grubu da dahil olmak üzere), elin diğer kasların çalışma TMS kullanılır olması dikkat etmelisiniz üst kol, bacak vb.Yani, görsel sunum burada basitçe TMS araştırma olarak kullandığı kapsamlı bir bakış karşı kullanılan metodolojik yaklaşımlar, bir örnek olması içindir. Benzer şekilde, TMS, bu yazıda diğer parametreleri değerlendirmek için kullanılabilir. Bunlardan bazıları aşağıda sunulmuş ve tartışılmıştır.

İnterhemisferik Kolaylaştırma ve inhibisyonu: paired-pulse TMS farklı bir uygulama motor korteks ve sonra interhemisferik etkileşimleri soruşturma için izin ters motor korteks, uygulanan suprathreshold uyaran uygulanan bir eşik altı uyaran içerir. Interhemisferik kolaylaştırma (IHF) ve interhemisferik inhibisyonu (IHI) Her ikisi de gözlenmiş, ancak IHI güçlü bir yanıt olabilir. IHF iyi tanımlanmış bir protokol veya mekanizma var, ama 4-8 ms 4 interstimulus aralıklarla gözlenmiştir. IHI interstimulus aralıklarla (6-50ms) geniş bir yelpazede ortaya çıkardı ve bu pa olabilirGABA B rtially aracılı. Baklofen, GABA B agonisti yönetmek farmakolojik çalışmalar, özellikle bu uzun aralığı IHIs postsinaptik GABA B reseptörleri 4 aracılı öneririz. Genel olarak, eşleştirilmiş nabız teknik intrakortikal ve interhemisferik özellikleri içgörü sağlayan büyük bir çeşitlilik değişkenleri incelemek için kullanılabilir.

Tekrarlanan TMS: Tekrarlanan TMS (rTMS) aynı zamanda insan nöromüsküler sistemin çalışma için kullanılabilir . Bu tek darbe TMS olarak set-up aynı temel deneysel kullanır, ama sabit bir yoğunlukta uyaranların bir dizi motor korteks uygulanır ve MEP genlik ve sessiz dönem gibi değişkenler üzerindeki etkileri ölçülür. RTMS için parametreleri uyaranların yoğunluğu, frekans, numara ve uzunluğu değiştirerek manipüle edilebilir. Genel olarak iki tip o ile ilişkili yüksek (> 1Hz) veya düşük (<1 Hz) frekans, iki tür vardırf, post-sinaptik, uzun vadeli plastisite 37 . Yüksek frekanslı darbeler genellikle zaman (örneğin, 100 Hz 100 trenler on denemeleri için her 10 sn) bir süre boyunca aralıklı olarak verilen düşük frekanslı stimülasyon bir süre (örneğin 20-30 dakika için 1Hz) 34 üzerinden sürekli olarak verilir ise . Uyaranlar korteks için arka arkaya uygulandığında, tek bir darbe 38 daha kortikal aktivite daha büyük bir değişime yol açan bir zamansal toplamı sonuçlanır . rTMS klinik uygulama bölümünde ayrıntılı olarak tartışılmıştır klinik durumlarda büyük bir potansiyel vardır. Yüksek ve düşük frekans TMS arkasında fizyolojik mekanizmalar tam olarak tanımlanmamıştır, ancak genellikle uzun dönemli potansiyel (LTP) ve uzun dönemli depresyon (LTD) sırasıyla yansıttığı düşünülmektedir. Chen ve arkadaşları tarafından yapılan bir araştırmada, insanlarda düşük frekanslarda (1 Hz'de 900 darbeler) rTMS MEP genlik değişiklikleri, motor eşiği, ve yansıtan bir depr uyarma yayılmasına yol açtığını belirtti39 kortikal eksitabilite ession. Başka bir çalışmada yüksek frekanslı rTMS (100Hz 1 sn aralıklarla 20 bakliyat 10 tren, 5 10 sn aralıklarla tekrarlar, VEYA 20 sn aralıklarla 100Hz az 100 bakliyat 3 trenler) bu LTP değişikliklerin neden olduğu gözlenmektedir sıçan hipokampal dilimleri kullanarak NMDA faaliyet 40 ile doğrudan ilişkili. Genel olarak NMDA reseptör aktivasyonu, postsinaptik depolarizasyon, hücre içi kalsiyum konsantrasyonu ve GABA arabuluculuk LTP ve LTD 34,39,40 artmış, fakat daha fazla araştırma rTMS'nin mekanizma tam olarak tanımlamak için gerekli olduğu düşünülmektedir.

Servikomedüller Potansiyeller Uyarılmış manyetik stimülatör spinal yolları etkinleştirmek ve motor yanıt uyandırmak için kullanılabilecek bir çift koni kullanarak başın arkasına uygulanan manyetik stimülasyon. Çok servikomedüller uyarılmış potansiyeller (CMEPs) bilinen motor yanıt, s ilgilenen bilim adamları için özel ilgionlar büyük bir monosinaptik bileşeni ve motor yolun egmental davranış gibi alfa-motorneuron eksitabilite 41 test için kullanılabilir.

Uyarılmış yanıtlar genlik nispeten küçük CMEPs ortaya çıkartılması, teknik olarak zor. Genel, cevaplar üzerinde veya yakınındaki inion ve mevcut yönettiği aşağı 41 ile orta bölümünde konumlandırılmış bobini ile en iyi görülür . Ancak, bazı kişilerde CMEP yanıtlarda etkili stimülasyon manyetik darbe yoğunluğu bozunur mesafenin kare kökü olarak ulaşılabilir olmayan sınır çıkan anatomik farklılıklar nedeniyle büyük olasılıkla gözlenen değildir. Ancak, uygun eğitim ve beceri ile, gün-gün güvenilirliği (r = 0.87) 42 servikomedüller bileşkede stimülasyonu yapan deneyimli laboratuvarlarda yüksek düzeyde bildirdin. Iki seri manyetik uyarıcıları Kaplin güçlü bir darbe için izinCMEPs ortaya çıkarmak için çalışırken avantajlı olabilir. Ayrıca, alfa-motorneuron havuzu eksitabilite artırmak için istemli kasılma yanıtları elde olasılığını artırabilir. Servikomedüller manyetik uyarımın elektriksel stimülasyon daha önemli ölçüde daha az ağrılı ise, baş ve boyun kasları aktive ve bazı konularda, bu deneyimi rahatsızlık olduğunu belirtmek gerekir.

Kortikal Haritalama. TMS uyarılmış motorlu yanıtları, 1991 yılından bu yana, aynı zamanda doğrudan uyaran beyin fonksiyonları eşlemek için kullanılır / beyin yüzeyinde 43-45 maruz iken tepki şekilde daha önce sadece invaziv cerrahi sırasında mümkün uyarılmış edilmiştir. Kortikal haritalama sırasında, bir grid (x ve kafa derisi üzerine yerleştirilir (örneğin, bir ızgara deseni ile yüzerek kapağı) ve çeşitli sitelerde uyarılmış MEP amplitüdleri belirlenir ve bu değerler mekansal konumu arasındaki 3 boyutlu gösterimini oluşturmak için çizileny ekseni ') ve MEP genliği (z ekseni) 46. Bu kortikal haritalar üç parça bilgi sağlar: MEP hedef kas için hangi kafa derisi üzerinde toplam alanı, bir kas için "hot spot", ve ağırlık genlik merkez ağırlıklı (COG) 47 kaydedildi. COG TMS harita ya da en nöronları bir kas veya bir hareket için aktif hale getirilebilir veya sıcak nokta 46,48 eşdeğer olabilir veya olmayabilir kafa derisi yeri / topografya, merkeze karşılık gelir. COG konumunu (medial lateral veya anterior posterior yönde) kaydırır yaygın kortikal reorganizasyon veya plastisite yaralanma, spontan iyileşme veya rehabilitasyon müdahalesi 48,49 nedeniyle tepki göstermek için önerilmektedir.

Bu kortikal haritalar, anlayışlı ise, dikkatle yorumlanmalıdır. Stimülasyon protokolü Penfield tarafından kullanılan ilkeler, i benzer olmasına rağmen bu tekniği kullanılarak oluşturulan haritalar intrakortikal mikrostimülasyonla 46,48 kullanılarak oluşturulan haritalar hassas karşılaştırmak olmadığını kabul etmek önemlidir. Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar bireysel kortikospinal nöron, birçok motor nöron havuzları innerve olduğunu göstermiştir ve böylece farklı kas ve belirli bir kas innerve kortikospinal nöronlar farklı kas kombinasyonları 50,51 projelendirme diğer kortikospinal nöronlar arasında dağıtılır . Bu mozaik somatotopy korteks ve TMS ile teşvik hassasiyet eksikliği ile kombinasyon halinde üst üste omurilik projeksiyonları, birden çok kaslar, kafa derisi matris 46 üzerinde bir noktada teslim, tek bir TMS darbe cevap verecektir anlamına gelir. Çapraz konuşma, ya da diğer kasların aynı zamanda uyarılmış sinyalleri, kaydedilen MEP 47 özgüllük ve kalite girişimine izin elektrot yerleştirme haritaları yararlılığını daha da eleştirilmiştir .

"> İletim zamanı. Central motor iletim zamanı, motor korteks stimülasyonu ve spinal (motor kök) uyarılması ile uyarılmış ile indüklenen milletvekilleri arasında gecikme fark olarak tanımlanır. Spinal stimülasyonu ile indüklenen potansiyel gecikme çıkarılarak hesaplanır Buna göre, 3 kortikal stimülasyon TMS bobini boyun sırt veya lumbosakral omurga üzerine yerleştirildiğinde, manyetik darbe inen spinal yolları kendilerini 3 spinal kökleri uyarmak değil. santral motor iletim zamanı muhtemelen gerçek zamanı içerir santral motor iletim artı intervertebral foramen proksimal kök spinal düzeyin ve saatin en az bir sinaptik gecikme.

Eşleştirilmiş ilişkilendirilebilir Uyarım Eşleştirilmiş ilişkisel stimülasyonu (PAS), periferik sinir stimülasyonu ve motor korteks 30,52 TMS uyarılması içeren bir tekniktir .senkron motor korteks bir tepki olarak, böylece iki uyaranlara düzenli aralıklarla uygulanır. Aralığının uzunluğuna bağlı olarak uyaranlara kolaylaştırır, ya da birbirlerine 30,52 inhibe eder. Örneğin, bir uyarıcı sonra motor korteks 25 ms median sinir uygulanan ve uyaranlara yanıt 30 gibi uzun vadeli potensiyalizasyon (LTP) birbirlerine kolaylaştırmak. Uyaran aralığı sadece 10 ms ise TMS uyaran tersine uzun vadeli depresyon (LTD) yanıt 30 ile sonuçlanan periferik sinir stimülasyonu engeller. Bu yanıtları nedeniyle, PAS genellikle, model beyin plastisitesi yardımcı olmak için kullanılır. Ayrıca, NMDA reseptör antagonistleri kullanılarak çalışmaların daha plastisite modeli 52 olarak kullanımını destekler, PAS LTP türü yanıtları bloke edilebilir olduğunu gösterdi. PAS, inme rehabilitasyonu gibi bir kaç klinik uygulamaları,, ancak şu anda yaygın olarak 52 rTMS olarak kullanılmaz

Klinik Uygulamalar. TMS aynı zamanda teşhis ve tedavi seçilen nöromüsküler koşulları için klinik bir yararı da vardır. Teknikleri gibi tek ve eşli darbe teknikleri gibi çeşitli hastalıkların patofizyolojisi ve yeni tanı kriterleri bulma umudu ile çok daha fazla anlamak için araştırmacılar tarafından kullanılmaktadır. Benzer şekilde, TMS, klinisyenler ve araştırmacılar benzer sunumları ile hastalıklar arasında ayrım yardımcı tanı sürecinde yardımcısı için kullanılan ediliyor. Son olarak, büyük bir araştırma rTMS yararını araştıran bir tedavi stratejisi olarak odaklanmıştır. Bu bölümde, idiyopatik Parkinson hastalığı, inme, primer distoni, amytotrophic lateral skleroz (ALS) ve multipl skleroz (MS) odaklanarak TMS klinik kullanımları ele alınacaktır.

Ne çeşitli tanısında kullanılmak üzere bir potansiyele sahip tek ve eşli darbe TMS değerleri çeşitli vardıruromuscular bozuklukları. Her nöromüsküler bozukluğu, benzer klinik sunumlar daha fazla açıklık getirecek patofizyolojisi, tanısı ve ayırt bozuklukları yararlı olabilir TMS bulgular belirgin bir set vardır. Kesin bir bulgu olmasına rağmen, Parkinson koşulları (örn. Parkinson hastalığı, kortikobazal dejenerasyon) ve primer ve sekonder distoni 34 arasında ayrım yardımcı olmak için TMS için potansiyel var. Benzer şekilde, TMS, bazı nöromüsküler koşulları için prognostik sonucu belirlemenize yardımcı olmak için bir potansiyele sahiptir. Örneğin, iyi bir prognostik faktör aşağıdaki inme etkilenen hemisfer 33,52 uyarılır paretik bacak MEP'ler varlığıdır. Genel olarak, büyük bir araştırma hala tanı sürecinde TMS programını belirlemek için yapılacak ihtiyacı var, ama mevcut bulgular potansiyeline sahip.

Buna ek olarak tanı olanakları, büyük bir AttenTION rTMS için potansiyel bir tedavi aracı olarak verilmiştir. En çok çalışılan hastalıklardan biri de Parkinson hastalığı. Birkaç çalışmalar motor korteks 30,34 alt eşik değeri yüksek frekanslı rTMS sonra Birleşik Parkinson Hastalığı Değerlendirme Ölçeği (UPDRS) bir iyileşme görülmektedir. Bu bulgular ölçülen sonuçların 1 ay 34 kadar süren bir% 15 -% 50 iyileşme arasında değişmektedir . Ne yazık ki, çünkü, zor bir tedavi yöntemi 3,32,34 olarak rTMS'nin gerçek değerini açıklamak için yapar protokolleri büyük bir değişkenlik var güncel araştırma sonuçsuz . Çalışmaların bir avuç umut verici sonuçlar ile distoni rTMS etkilediğini araştırdık. Bu çalışmaların çoğu tek bir oturumda 30,34,53 ay sonra primer motor korteks ve birkaç saat süren belirtiler gözlenen iyileşme uygulanan 1Hz rTMS kullanılır. Bu umut verici sonuçlar olmasına rağmen, daha fazla araştırma koşul olması gerekmektedirbu bulguları onaylamak ve çoklu-oturumlu rTMS potansiyelini araştırmak için ucted.

Inme rehabilitasyonu birkaç rTMS yaklaşımlar olmuştur. Çalışmalar etkilenen hemisfer kurtarma kolaylaştırmak umuduyla etkilenen ve etkilenmeyen hemisferlerin hem de harekete geçirdi. Bu çalışmaların çoğunda, sakatlık puanları anlamlı bir iyileşme ve motor fonksiyon 3,30,52,54 genel bir kısa vadeli bir iyileşme vardı. En rTMS yöntemleri ile olduğu gibi, büyük ölçekli, kontrollü ve uzun vadeli çalışmalar, ince ayar protokol ve terapötik potansiyelini belirlemek için yapılması gerekiyor. Ancak, bu kısa inceleme rTMS tedavi edici bir araç olarak gösterilmiştir vaat, etkinliğini değerlendirmek için bu büyük-ölçekli çalışmalar için ihtiyaç garanti eder.

Sonuçlar

Özet olarak, bu yazıda ilk temel TMS görsel bir hesabını sağlamak için çalışmışlardır prosedürleri en az l istihdamaboratory. Ayrıca, insan kas sinir sistemi ile ilgilidir TMS diğer bilimsel ve klinik kullanımları vurgulamak ve tartışmak için çalışmışlardır. Nöromüsküler sistem anlayışımızı daha araştırma TMS katlanarak büyüyor popülerlik ve umarım devam eder yeni kullanır ve teknikleri uygulanacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Bu çalışma, M.Ö. Kemik Mirası Vakıflar Clark hibe kısmen finanse edildi. Biz özel bir şekil grafik yaratma, ona yardım için Marissa McGinley teşekkür ifade etmek istiyorum.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1, 1106-1107 (1985).
  2. 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).
  3. Kobayashi, M., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation in neurology. Lancet. Neurol. 2, 145-156 (2003).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. McGinley, M. P., Clark, B. C. Transcranial magnetic stimulation and the human neuromuscular system. Horizons in Neuroscience Research. , Nova Science Publishers. (2012).
  15. 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).
  16. Clark, B. C., Quick, A. Exploring the pathophysiology of Mal de Debarquement. J. Neurol. 258, 1166-1168 (2011).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Kuppuswamy, A. Cortical control of erector spinae muscles during arm abduction in humans. Gait. Posture. 27, 478-484 (2008).
  20. 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).
  21. Taniguchi, S., Tani, T. Motor-evoked potentials elicited from human erector spinae muscles by transcranial magnetic stimulation. Spine (Philadelphia. 24, 154-157 (1999).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Maeda, F., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation: studying motor neurophysiology of psychiatric disorders. Psychopharmacology (Berl). 168, 359-376 (2003).
  25. Ziemann, U. TMS and drugs. Clin. Neurophysiol. 115, 1717-1729 (2004).
  26. 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).
  27. Di Lazzaro, V., et al. The physiological basis of transcranial motor cortex stimulation in conscious humans. Clin. Neurophysiol. 115, 255-266 (2004).
  28. Iles, J. F., Pisini, J. V. Cortical modulation of transmission in spinal reflex pathways of man. J. Physiol. 455, 425-446 (1992).
  29. 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).
  30. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55, 187-199 (2007).
  31. 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).
  32. Cantello, R. Applications of transcranial magnetic stimulation in movement disorders. J. Clin. Neurophysiol. 19, 272-293 (2002).
  33. Chen, R. The clinical diagnostic utility of transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clin. Neurophysiol. 119, 504-532 (2008).
  34. 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).
  35. Terao, Y., Ugawa, Y. Basic mechanisms of TMS. J. Clin. Neurophysiol. 19, 322-343 (2002).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Anand, S., Hotson, J. Transcranial magnetic stimulation: neurophysiological applications and safety. Brain. Cogn. 50, 366-386 (2002).
  39. Chen, R. Depression of motor cortex excitability by low-frequency transcranial magnetic stimulation. Neurology. 48, 1398-1403 (1997).
  40. 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).
  41. Taylor, J. L., Gandevia, S. C. Noninvasive stimulation of the human corticospinal tract. J. Appl. Physiol. 96, 1496-1503 (2004).
  42. 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).
  43. 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).
  44. Penfield, W., Boldrey, E. Somatic motor and sensory representation in cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation. Brain. 60, 389-443 (1937).
  45. Sohn, Y. H., Hallett, M. Motor evoked potentials. Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 15, 117-131 (2004).
  46. Thickbroom, G. W., Mastagliam, F. L. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A. , Arnold Publishers. (2002).
  47. 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).
  48. 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).
  49. Curra, A. Transcranial magnetic stimulation techniques in clinical investigation. Neurology. 59, 1851-1859 (2002).
  50. Nudo, R. J. Plasticity. NeuroRx. 3, 420-427 (2006).
  51. 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).
  52. Lefaucheur, J. P. Methods of therapeutic cortical stimulation. Neurophysiol. Clin. 39, 1-14 (2009).
  53. Tyvaert, L., et al. The effect of repetitive transcranial magnetic stimulation on dystonia: a clinical and pathophysiological approach. Neurophysiol. Clin. 36, 135-143 (2006).
  54. Webster, B. R., Celnik, P. A., Cohen, L. G. Noninvasive brain stimulation in stroke rehabilitation. NeuroRx. 3, 474-481 (2006).

Tags

Tıp Sayı 59 sinirbilim kas elektromiyografi fizyoloji TMS gücü motor kontrol. lomber sarkopeni dynapenia
İnsan Nöromusküler Sistem Eğitim Transkraniyal Manyetik Uyarım kullanımı
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Goss, D. A., Hoffman, R. L., Clark,… More

Goss, D. A., Hoffman, R. L., Clark, B. C. Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System. J. Vis. Exp. (59), e3387, doi:10.3791/3387 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter