Summary
نقدم مجموعة من بروتوكولات التسجيل الموحدة للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادية النبض والمقترنة (TMS)، مع خيارات لقياسات السعة التقليدية وتتبع العتبة. هذا البرنامج يمكن السيطرة على ثلاثة أنواع مختلفة من المحفزات المغناطيسية، ويهدف إلى تمكين جميع الاختبارات التي يمكن أن يؤديها مريح من قبل مشغل واحد.
Abstract
معظم معلمات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادية النبض (TMS) (على سبيل المثال ، العتبة الحركية ، وظيفة التحفيز والاستجابة ، الفترة الصامتة القشرية) تستخدم لفحص استثارة القشرية. وتوفر نماذج TMS المقترنة بالنبض (مثل التثبيط غير الشبكي القصير والطويل الأمد (SICI/LICI)، والتيسير غير النمطي للفاصل الزمني القصير (SICF)، والتثبيط القصير والطويل الكمون (SAI/LAI)) معلومات عن شبكات المثبطة والميسرة غير النمطية. وقد تم ذلك منذ فترة طويلة من خلال الطريقة التقليدية TMS لقياس التغيرات في حجم الإمكانات التي تثيرها المحركات (أعضاء البرلمان الأوروبي) استجابة لمحفزات الكثافة المستمرة. وقد بدأ مؤخرا اتباع نهج بديل لتتبع العتبات يجري بموجبه تتبع كثافة التحفيز للسعة المستهدفة. وقد أظهرت فائدة تشخيصية من عتبة تتبع SICI في التصلب الجانبي الضموري (ALS) في الدراسات السابقة. ومع ذلك ، لم يتم استخدام TMS لتتبع العتبة إلا في عدد قليل من المراكز ، ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم وجود برامج متاحة بسهولة ولكن ربما أيضا بسبب عدم اليقين بشأن علاقتها بقياسات TMS التقليدية أحادية النبض ومقترنة.
وقد تم تطوير مجموعة قائمة من البرامج شبه التلقائية لتسهيل الاستخدام الأوسع لتقنيات TMS لتتبع العتبة ولتمكين المقارنات المباشرة مع قياسات السعة التقليدية. وقد صممت هذه للسيطرة على ثلاثة أنواع من المحفزات المغناطيسية والسماح بالتسجيل من قبل مشغل واحد من بروتوكولات TMS واحد ونبض مقترن المشتركة.
توضح هذه الورقة كيفية تسجيل عدد من بروتوكولات TMS أحادية النبض والمقترنة حول الموضوعات الصحية وتحليل التسجيلات. هذه البروتوكولات TMS سريعة وسهلة الأداء ويمكن أن توفر علامات بيولوجية مفيدة في الاضطرابات العصبية المختلفة، وخاصة الأمراض العصبية مثل ALS.
Introduction
التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) من القشرة الحركية هو طريقة غير الغازية لفحص علم وظائف الأعضاء القشرية والفيزيولوجيا المرضية للعديد من الحالات العصبية، بما في ذلك الأمراض العصبية التنكسية1. يتم تحفيز القشرة الحركية الأولية باستخدام نبضات TMS فوق الترخيفي لإنتاج استجابة محركية في العضلة المستهدفة. وتسمى هذه الاستجابة الإمكانات التي يثيرها المحرك (MEP). TMS بمثابة أداة مفيدة أن يستجوب الشبكات الحركية القشرية ويحتمل أن تكون تحت القشرية2. يمكن ل TMS أحادي النبض تقييم التفاعل القشري ، وعتبات المحرك يستريح (RMT) ، واتساع MEP ، والفترة الصامتة القشرية (CSP)2. يمكن فحص التثبيط القشري باستخدام TMS ثنائي النبض على فترات بين الترهيب (ISIs) من 2-3 مللي ثانية (SICI) أو ~ 100 مللي ثانية (LICI)3،4،5.
يتم بوساطة SICI بواسطة حمض غاما أمينوبوتيريك (GABA)A وLICI من قبل مستقبلات GABAB كما هو مبين في علم الأدوية4,5. يتم التوسط في الدوائر الكامنة وراء SICF جزئيا عن طريق مستقبلات حمض الجلوتاماترجي N-ميثيل-D-الأسبارتيك (NMDA)6,7. يتم تقليل سعة MEP إذا سبق TMS التحفيز الكهربائي للعصب الحسي المحيطي. ويسمى هذا التأثير تثبيط afferent ويعرف باسم SAI عندما ISI هو ~ 20-25 مللي ثانية وLAI في أطول ISIs من 200-1000 مللي ثانية بين التحفيز الكهربائي للعصب المحيطي ونبض واحد من TMS8،9،10. يتم تعديل SAI من خلال النشاط الكوليني11; ومع ذلك ، فإن LAI غير مدروس بشكل كبير ، والدوائر العصبية الكامنة وراء هذه الظاهرة غير واضحة 10.
السعة MEP متغيرة، وتقديرات نقطة النهاية في أساليب TMS التقليدية (cTMS) عادة ما تستخدم المتوسطات الحسابية من 10 إلى 20 استجابة التي أثارت مع كثافة التحفيز الثابتة. والنهج البديل هو تتبع العتبة TMS، الذي وصف لأول مرة منذ أكثر من 20 عاما12,13. في هذه الحالة ، تتنوع كثافة المحفزات المتتالية لتحقيق استجابة ثابتة للسعة المستهدفة. ويمكن استخدام تقنيات تتبع العتبات والتقليدية مع مختلف المؤسسات. وفي النسخة الأولى من هذا النهج المطبقة على اللجنة، وهي تتبع العتبة "التسلسلي" (T-SICIs)، استخدمت طريقة تتبع مماثلة لتلك المستخدمة في اختبار استثارة الأعصاب: فقد قدرت "العتبة" أولا بفاصل زمني واحد بين الترهيب ثم تعقبت تسلسليا في المؤسسات المستقلة خدمة المتعاقبة. وقد استخدمت هذه الطريقة على نطاق واسع من قبل مجموعة واحدة ودعا باعتبارها علامة بيولوجية محتملة ل ALS بسبب فائدتها التشخيصية العالية14,15,16,17. ومع ذلك، لم يتم تأكيد النتائج التي توصلوا إليها بعد من قبل أي مجموعة بحثية أخرى14,15,16,17.
النهج التسلسلي فعال عندما تكون العتبات المرجعية مستقرة ، كما هو الحال في الأعصاب الطرفية. ومع ذلك ، عندما تتقلب العتبات على نطاق واسع ، كما هو الحال بالنسبة للإثارة corticospinal ، تم العثور على تتبع المسلسل أن يكون من العيب تشويه خطير في الاعتماد على ISI من SICI18. ولذلك، قد يكون نموذج تتبع العتبة "الموازي" البديل أكثر ملاءمة لبروتوكول SICI (T-SICIp)18,19 وغيره من بروتوكولات النبض المقترن، حيث يتم تقدير العتبات بشكل مستقل، بالتوازي مع ذلك، لمختلف أجهزة الفضاء الدولية.
على الرغم من وعدهم، لم يتم قبول أساليب TMS الحالية في العيادات كاختبارات تشخيصية موثوقة أو علامات بيولوجية في التجارب السريرية. قد يكون هذا راجعا إلى عدة قيود على أساليب TMS الموجودة، مثل استهلاك الوقت، والطلب على التشغيل اليدوي، وضعف إمكانية إعادة الإنتاج. للمساعدة في التغلب على هذه القيود، تصف هذه الورقة مجموعة من بروتوكولات TMS الآلي والسريعة والفردية والمقترنة التي تم تطويرها مؤخرا، والمصممة للتشغيل بيد واحدة ولتمكين المقارنة بين النهج التقليدية والمسلسلة والموازية لتتبع العتبات.
وتشمل المعدات المستخدمة هنا جهاز TMS، ومحفز خطي معزول ثنائي القطب للتيار الثابت، ومزيل للضوضاء لإزالة التداخل الكهربائي 50-60 هرتز، ومكبر للصوت الكهربائي، ونظام الحصول على البيانات. البرنامج متعدد الاستخدامات بما يكفي للعمل مع مكبرات الصوت الأخرى ، والمحفزات ، وظروف التسجيل.
Protocol
ملاحظة: يجب على جميع الأشخاص إعطاء موافقتهم الخطية قبل الفحص، ويجب أن تتم الموافقة على البروتوكول من قبل مجلس المراجعة الأخلاقية المحلي المناسب. وقد وافقت اللجنة الأخلاقية العلمية الإقليمية والوكالة الدانمركية لحماية البيانات على جميع الأساليب المذكورة هنا.
تتضمن طريقة TMS ثلاث مراحل: 1) إعداد الموضوع ، 2) تسجيل TMS ، و 3) تحليل النتائج.
1. إعداد الموضوع
- تقييم التاريخ الطبي للمواضيع ونسأل ما إذا كان هذا الموضوع لديه الصرع، ومنظم ضربات القلب، أو أي نوع من الأجهزة المعدنية / يزرع في الجسم، وبالنسبة للمواضيع الإناث، ما إذا كانت حاملا.
- إرشاد الموضوع بالتفصيل حول الامتحانات ودعوتهم إلى إعطاء موافقة خطية.
- إبلاغ الموضوع حول تطبيق التحفيز المغناطيسي على فروة الرأس وأن كل فحص يستغرق حوالي 10 دقيقة.
- شرح أن التحفيز سوف يسمع كصوت نقرة ويهدف إلى استحضار ارتعاش العضلات وأن بعض المحفزات قد يشعر غير سارة قليلا.
- اشرح أنه يمكن إيقاف التحفيز في أي وقت إذا أشار الموضوع.
- اطلب من الشخص المعني ارتداء قبعة السباحة.
- تنظيف يد هذا الموضوع المقابلة لنصف الكرة الأرضية درس.
- ضع قطب التسجيل النشط فوق العضلة الظهرية الأولى (FDI) والقطب المرجعي على المفصل الميتاكاربوبالانجال الثاني .
- ضع قطبا أرضيا على ظهر اليد.
- قم بتوصيل التسجيل والأقطاب الكهربائية الأرضية بالمكبر.
- تعليمات الموضوع على البقاء في حالة تأهب ولكن خففت أثناء الفحص.
2. تسجيل TMS
ملاحظة: ينطبق الوصف أدناه على البرامج والأدوات المحددة المستخدمة (انظر جدول المواد)؛ هذه سوف تحتاج إلى تكييفها للأجهزة الأخرى.
- قم بتشغيل جهاز TMS.
- بدء تشغيل برنامج التسجيل شبه الآلي باستخدام بروتوكول التسجيلات TMS.
- حدد خيارات الربح والغاتينج من القائمة (الجدول 1). انقر فوق موافق للمتابعة.
- حدد بروتوكول CSP من الخيارات الرئيسية.
- ضع الملف على بعد حوالي 4 سم في الخط الثنائي من الرأس ، مع توجيه المقبض 45 درجة إلى الطائرة parasagittal للتحريض الحالي الأمامي الخلفي.
- زيادة كثافة التحفيز يدويا عن طريق النقر على مفتاح إدراج حتى يتم الحصول على MEP.
- نقل موقف الملف قليلا أثناء رصد أعضاء البرلمان الأوروبي للعثور على نقطة ساخنة.
- رسم مخطط الملف على قبعة السباحة مرة واحدة يقع نقطة ساخنة لتمكين تحديد المواقع لفائف ثابتة.
- انقر فوق موافق لبدء بروتوكول التحفيز الآلي.
ملاحظة: يستمر التسجيل تلقائيا، بدءا من تحديد RMT عند 200 ميكروفولت. - إرشاد الموضوع للحفاظ على تنشيط مريح للعضلات FDI لقياس عتبة الحركية النشطة (AMT) استجابة 200 μV.
- انقر فوق موافق لقياس فترات صامتة مع أو بدون وقفة بين المجموعات 3 من 10 دورات صعودا وهبوطا من المحفزات.
ملاحظة: لكل مجموعة من 10، يتم زيادة التحفيز من 0.8 إلى 1.6 × RMT200، على فترات 0.2، ثم كرر في الترتيب العكسي. - أخبر الموضوع للاسترخاء بعد التحفيز الأخير وانقر على موافق للعودة إلى القائمة الرئيسية.
- حدد البروتوكول SICI من الخيارات الرئيسية.
- حدد ISIs المخطط لها التي سيتم دراستها من القائمة SICI ISI الخيارات وعدد المحفزات في كل ISI من القائمة عدد المحفزات لكل ISI إذا لم يتم استخدام الافتراضات.
- حدد ASICI من القائمة.
ملاحظة: يستمر التسجيل تلقائيا، بدءا من تحديد RMT عند 200 ميكروفولت ثم عند 1000 ميكروفولت. يبدأ تسجيل SICI تلقائيا بعد تحديد RMT ويستمر لمدة 10 دقائق تقريبا. يتم إصلاح حافز الاختبار في RMT1000 ومحفزات التكييف بنسبة 70٪ من RMT200. يتم تحديد ISIs التالية بترتيب pseudorandom: 1 و 1.5 و 2 و 2.5 و 3 و 3.5 و 4 و 5 و 7 مللي ثانية. يتم إعطاء المحفزات الاختبارية وحدها بعد كل ثلاثة محفزات مقترنة. وهكذا، يتم تسليم كل التحفيز يقترن 10 مرات، مما يجعل ما مجموعه 120 المحفزات. - تأكد من أن وضع الملف مستقر من خلال مراقبة المخطط التفصيلي على غطاء السباحة ، وMEP على الشاشة ، والانقباضات في العضلات أثناء التسجيل.
- عندما ترجع الشاشة تلقائيا إلى خيارات القائمة الرئيسية عند اكتمال البروتوكول، حدد TSICIp من القائمة.
ملاحظة: يستمر التسجيل تلقائيا، بدءا من تحديد RMT عند 200 ميكروفولت ثم تسجيل SICI لمدة 10 دقائق تقريبا. يتم تتبع RMT200 باستمرار عن طريق تقليل التحفيز بنسبة 1٪ من الناتج التحفيزي الأقصى (MSO) إذا كانت الاستجابة أكثر من 250 ميكروفولت وزيادة بنسبة 1٪ إذا كانت الاستجابة أقل من 160 ميكروفولت. يتم تسليم المحفزات الاختبارية وحدها مع المحفزات المقترنة ، والمحفزات المقترنة ب ISIs الزائفة: 1 و 1.5 و 2 و 2.5 و 3 و 3.5 و 4 و 5 و 7 مللي ثانية. وهكذا، يتم تسليم ما مجموعه 120 المحفزات، 10 مرات لكل من المحفزات 9 المقترنة واختبار وحدها المحفزات بعد كل ثلاثة المحفزات المقترنة. - بعد إرجاع الشاشة تلقائيا إلى خيارات القائمة الرئيسية عند اكتمال البروتوكول، انقر فوق إنهاء ما لم يتم تشغيل بروتوكول آخر.
- إنهاء التسجيل بالنقر فوق إغلاق الملف وحفظ البيانات زر.
3. تحليلات TMS
- بدء تشغيل برنامج تحليل للقيام التحليلات حاليا.
- حدد التسجيل الذي سيتم تحليله وانقر على زر موافق .
- حدد إنشاء TMS MEM خيار الملف من القائمة TMS للتحليل.
- انقر فوق موافق لحفظ الملف MEM.
- انقر على خيار رسم TMS MEM/MEF من قائمة TMS للمقارنة بين تسجيل الشخص المعني ومجموعة من عناصر التحكم الصحية.
- انقر على الخيار الأول في قائمة اسم الملف MEF . ثم انقر فوق الملف MEF الذي سيتم إجراء المقارنة من قائمة ملفات MEF.
- انقر على الخيار الأول في قائمة اسم الملف MEM . ثم انقر فوق الملف MEM الذي سيتم إجراء المقارنة من قائمة ملفات MEM.
- فرض ملفات MEM و MEF باستخدام خيارات مختلفة من فواصل الثقة 95٪، الانحرافات المعيارية أو الأخطاء القياسية.
Representative Results
تم الحصول على النتائج التالية في موضوع واحد صحي. تم الكشف عن RMT استجابة 200 ميكروفولت (RMT200) أو 1000 ميكروفولت (RMT1000) من الذروة إلى الذروة من خلال قاعدة تتبع وتراجع لوغاريتمي 4→2→1" كما هو موضح سابقا. كان RMT200 MSO بنسبة 52.1٪، وكان RMT1000 MSO بنسبة 59.8٪.
يمكن تحديد جميع خيارات TMS ذات النبض المقترن في أوضاع السعة وتتبع العتبة المتوازي وتتبع العتبة التسلسلية. وهنا، لن تلخص إلا وسائط تتبع العتبات المتوازية. وبناء على ذلك، يمكن اختيار أجهزة خدمة الدولة، وعدد المحفزات في كل معهد الدراسات الإسماعيلية، ومستوى كثافة التحفيز لمحفزات التكييف من القائمة. هنا، نحن فقط وصف الخيارات الافتراضية لهذه.
ويبين الشكل 1 الإعداد، بما في ذلك التحفيز مع لفائف الشكل من ثمانية، وتسجيل مع الأقطاب السطحية، والكمبيوتر مع البرامج المثبتة، وآلة TMS، ومزيل الضوضاء لإزالة 50-60 هرتز التدخل الكهربائي، والمحفز الخطي المعزول ثنائي القطب المستمر التيار، ومضخم الكهربائي، ونظام الحصول على البيانات.
ويبين الشكل 2 اللجنة المستقلة لتقصي الحقائق بوصفها A-SICI (الشكل 2A) و T-SICI متوازية (الشكل 2B) كما هو موضح في قسم البروتوكول. ويبين الشكل 3 الرقم LICI على أنه A-LICI (الشكل 3A) و T-LICI متوازي (الشكل 3B). بالنسبة ل A-LICI ، بعد العثور على النقطة الساخنة ، يحدد البرنامج RMT1000 ويحدد محفزات الاختبار والتكييف على هذه السعة. يتم تسليم المحفزات الاختبارية وحدها مثل كل حافز 4 ، ويتم تسليم محفزات التكييف + الاختبار على فترات 50 و 100 و 150 و 200 و 250 و 300 مللي ثانية بشكل شبه مداري. يتم تسليم عشرة محفزات في كل ISI. وبالمثل، بالنسبة ل T-LICI، يتم تسليم 10 نبضات مقترنة في نفس 6 ISIs كما هو الحال بالنسبة ل A-LICI من 50 إلى 300 مللي ثانية، ويتم تتبع عتبات RMT200 في حين يتم تعيين تحفيز التكييف إلى 120٪ من RMT200 المتعقب.
ويبين الشكل 4 SICF على أنه A-SICF (الشكل 4A) و T-SICF متوازي (الشكل 4B). بالنسبة إلى A-SICF، بعد العثور على نقطة الاتصال، يحدد البرنامج RMT50 وRMT1000. ثم يتم تعيين اختبار المحفزات إلى RMT1000 وتكييف المحفزات إلى 90٪ من RMT50. يتراوح نطاق ISIs من 1 إلى 4.9 في 0.3 مللي ثانية. يتم تسليم المحفزات الاختبارية وحدها مثل كل حافز 4 أو 5 ، ويتم تسليم محفزات التكييف + الاختبار 14 في ترتيب pseudorandom. أما بالنسبة ل A-SICF، يتم قياس T-SICF في 14 ISIs من 1 إلى 4.9 مللي ثانية، ويتم تتبع العتبة مع 10 نبضات مقترنة في كل ISI.
ويبين الشكل 5 ديوان المحاسبة على أنه A-SAI (الشكل 5A) و T-SAI متوازيان (الشكل 5B). بروتوكولات SAI تنطوي على تحفيز afferents سوماتوسينسوري في العصب وتسجيل الآثار على MEP متحمس ~ 20 مللي ثانية في وقت لاحق. هذا الكمون MEP ('N20') مهم لتوقيت المحفزات. يطلب البرنامج من المستخدم تحديد زمن الوصول من نطاق (16-23 مللي ثانية) أو تحديده إذا كان خارج هذا النطاق. لتحديد زمن وصول N20، يمكن إجراء إمكانات استحضار سوماتوسينسوري تقليدية، أو يمكن استخدام الضوابط المختبرية المصححة بالعمر والطول.
بالنسبة إلى A-SAI، يتم تحديد شدة التحفيز الكهربائي لإمكانات عمل العضلات المركبة 1-mV أولا (EMT1000). ثم، تم العثور على نقطة ساخنة للتحفيز المغناطيسي، ويتم تحديد RMT1000. ثم يجمع البرنامج بين المحفزات المغناطيسية والكهربائية مع أجهزة ISIs من N20-2 إلى N20 +12 مللي ثانية. يتم إعطاء المحفزات الاختبارية وحدها مثل كل حافز 4 ، في حين يتم إعطاء محفزات التكييف + الاختبار بترتيب pseudorandom. بالنسبة إلى T-SAI المشابه ل A-SAI، يتم تحديد EMT1000 أولا. ثم يتحول التحفيز إلى التحفيز المغناطيسي ، ويتم تحديد النقطة الساخنة بالطريقة المعتادة. ثم يحدد البرنامج RMT200 بطريقة مشابهة لبروتوكولات التتبع الأخرى. وعلاوة على ذلك، يعمل البرنامج بعد ذلك مباشرة في تتبع SAI، مع ISI بين التحفيز الكهربائي وتحفيز الاختبار المغناطيسي زادت في 1 ثانية خطوات من N20-2 إلى N20 +12 مللي ثانية.
ويبين الشكل 6 LAI على أنه A-LAI (الشكل 6A) و T-LAI متوازي (الشكل 6B). بروتوكولات LAI لتسجيل تثبيط afferent الفاصل الزمني الطويل هي نفسها كما هو الحال بالنسبة ل SAI، إلا أنه نظرا لأن الفواصل الزمنية أطول بكثير (200 إلى 1000 مللي ثانية، في خطوات 100 مللي ثانية)، يتم تجاهل الفاصل الزمني N20 وليس من الضروري إدخاله.
الشكل 1: الإعداد. يتضمن الإعداد التحفيز مع لفائف من ثمانية ، والتسجيل مع أقطاب سطحية ، والكمبيوتر مع البرامج المثبتة ، وآلة TMS ، ومزيل الضوضاء لإزالة التداخل الكهربائي 50-60 هرتز ، والمحفز الخطي المعزول ثنائي القطب المستمر الحالي ، ومكبر الصوت الكهربائي ، ونظام الحصول على البيانات. اختصار: TMS = التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: رسم A-SICI و T-SICI كدالة لفواصل زمنية بين فترة من 1 مللي ثانية إلى 7 مللي ثانية (أ) A-SICI تم رسمها كاتساع للاستجابة المضبطة كنسبة مئوية من التحكم. (ب) رسم T-SICI كتغييرات في العتبة (التثبيط كنسبة مئوية من التحكم). المختصرات: A-SICI = اتساع تثبيط تثبيط قصير الفاصل الزمني؛ T-SICI = تغييرات العتبة في تثبيط قصير الفاصل الزمني intracortical; MEP = الإمكانات التي تثيرها المحركات؛ RMT = يستريح عتبة المحرك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: رسم A-LICI و T-LICI كدالة لفواصل زمنية بين التقلبات من 1 مللي ثانية إلى 300 مللي ثانية (أ) A-LICI المرسومة على أنها اتساع الاستجابة المكيفة كنسبة مئوية من التحكم. (ب) رسم T-LICI كتغييرات في العتبة (التثبيط كنسبة مئوية من التحكم). المختصرات: A-SICI = اتساع تثبيط تثبيط قصير الفاصل الزمني؛ T-SICI = تغييرات العتبة في تثبيط قصير الفاصل الزمني intracortical; MEP = الإمكانات التي تثيرها المحركات؛ RMT = يستريح عتبة المحرك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: رسم A-SICF و T-SICF كدالة لفواصل زمنية بين فترة من 1 مللي ثانية إلى 4.9 مللي ثانية (أ) A-SICF تم رسمها كاتساع للاستجابة المكيفة كنسبة مئوية من التحكم. (ب) رسم T-SICF كتغييرات في العتبة (التثبيط كنسبة مئوية من التحكم). المختصرات: A-SICF = سعة التيسير غير المداري القصير؛ T-SICF = تغييرات العتبة في التيسير غير الجذاب على فترات قصيرة؛ MEP = الإمكانات التي تثيرها المحركات؛ RMT = يستريح عتبة المحرك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: رسم A-SAI و T-SAI كدالة لفواصل بين 20 مللي ثانية إلى 35 مللي ثانية (أ) A-SAI المرسومة على أنها اتساع الاستجابة المكيفة كنسبة مئوية من التحكم. (ب) رسم T-SAI كتغييرات في العتبة (التثبيط كنسبة مئوية من التحكم). المختصرات: A-SAI = اتساع تثبيط الكمون القصير؛ T-SAI = التغيرات العتبية في تثبيط الكمون القصير؛ MEP = الإمكانات التي تثيرها المحركات؛ RMT = يستريح عتبة المحرك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: A-LAI و T-LAI رسما كدالة لفواصل زمنية بين 200 مللي ثانية إلى 1000 مللي ثانية (A) A-LAI المرسومة على أنها سعة الاستجابة المكيفة كنسبة مئوية من التحكم. (ب) رسم T-LAI كتغييرات في العتبة (التثبيط كنسبة مئوية من التحكم). الاختصارات: A-LAI = اتساع تثبيط الكمون الطويل؛ T-LAI = تغييرات العتبة في تثبيط الكمون الطويل؛ MEP = الإمكانات التي تثيرها المحركات؛ RMT = يستريح عتبة المحرك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الجدول 1: بروتوكولات TMS المتوفرة في البرنامج. الاختصارات: TMS = التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة. SICI = تثبيط الفاصل الزمني القصير intracortical; SICF = فترة قصيرة تيسير غير نمطي؛ LICI = تثبيط فاصل زمني طويل؛ SAI = تثبيط الكمون القصير؛ LAI = تثبيط الكمون الطويل؛ μV = ميكروفولت. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.
Discussion
قياس نظام إدارة الرسائل ، كما هو مبرمج في برنامج التسجيل ، هو إجراء مؤتمت للغاية. ومع ذلك، يلزم إيلاء اهتمام خاص للحصول على نتائج موثوقة. في مرحلة التسجيل ، من المهم ضمان استجابة MEP متسقة عبر النقطة الساخنة ومن ثم الحفاظ على الملف في نفس الوضع بالنسبة لجمجمة الموضوع طوال التسجيل بأكمله. كما اليقظة لها تأثير بارز على استثارة القشرية20، هناك حاجة إلى رعاية خاصة للحفاظ على هذا الموضوع استرخاء ولكن في حالة تأهب.
للحفاظ على تنبيه الموضوع، يجب طرح أسئلة قصيرة بانتظام. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الفاحص مراقبة تقلصات العضلات للتأكد مما إذا كان يتم تحفيز العضلات المستهدفة. وعلاوة على ذلك، يجب على الفاحص مراقبة الشاشة لمراقبة ما إذا كانت سعة MEP أو تغييرات العتبة تشير إلى أي نزوح لفائف، بالإضافة إلى التحقق من المخطط التفصيلي على غطاء السباحة. إذا تم إزاحة الملف، يجب على المستخدم محاولة استبداله في موضعه باستخدام الرسم. إذا فشل هذا، يجب إعادة تشغيل التسجيل. يتم تقليل تأثير إزاحة لفائف في هذه البروتوكولات من قبل النظام الزائف ل ISIs وإعطاء حافز اختبار وحده بعد كل مجموعة من ثلاثة محفزات مقترنة. طريقة أخرى لتمكين موقف لفائف TMS ليتم تعقبها في الوقت الحقيقي هو من قبل نظام الخلايا العصبية. وهذه النظم متاحة تجاريا وفعالة؛ ومع ذلك، فإن التكلفة العالية تحد من استخدامها. يرجى ملاحظة أنه لا توجد بيانات هنا عن المرضى الذين يعانون من مرض القاعدة في الدم أو الاضطرابات العصبية الأخرى. قد تنشأ تحديات إضافية في هؤلاء المرضى مثل انخفاض السعة بسبب فقدان الخلايا العصبية الحركية الطرفية، والنشاط العفوي، وعدم إمكانية الإصابة.
تم تنفيذ جميع البروتوكولات في هذه الدراسة (نبض واحد ومقترن) مع لفائف من ثمانية أرقام (Magstim ، D70 لفائف عن بعد) متصلة بوحدة Bistim2 . وقد تم ذلك للحفاظ على قوة مماثلة للمجال المغناطيسي بين البروتوكولات حيث يتم تخفيف التحفيز عند المرور عبر وحدة Bistim. تم تعيين النظام إلى وضع التشغيل Bistim المستقلة السماح الفردية الخارجية اثار من وحدتين Magstim 2002 . بالنسبة لبروتوكولات النبض الواحد ، تم تعيين كثافة إحدى الوحدات إلى 0٪ MSO. يتم إجراء التسجيلات باستخدام بروتوكول تسجيل ، وهو جزء من برنامج. بالنسبة للأنواع الأخرى من المحفزات المغناطيسية ، هناك حاجة إلى وحدة واحدة فقط.
أحد قيود أسلوب TMS هو التباين. وأظهرت الدراسات السابقة أن التباين بين الأفراد أعلى من التغير خلال اليوم أو بين الأيام في نفس الموضوع19,21. وينبغي إيلاء الاهتمام لتوحيد الأسلوب والقضاء على الأخطاء التقنية المحتملة التي يمكن أن تؤثر على الموثوقية. لا يمكن استخدام TMS في حالات معينة مثل المرضى الذين يعانون من جهاز تنظيم ضربات القلب أو الصرع. وينبغي اتباع القواعد الدولية للسلامة(22). بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من المتوقع عدم الراحة طفيف، لا سيما إذا تم استخدام coil23 دائرية. ومع ذلك ، فإن عدم الراحة غالبا ما يكون ضئيلا ولا يحتاج إلى إيقاف الفحص.
الأساليب الموصوفة في هذه المخطوطة مؤتمتة للتسجيلات والتحليلات مقارنة بالطرق الموجودة. وهذا يسمح بالتسجيلات ليتم تنفيذها من قبل مشغل واحد، والمشغل لا تحتاج إلى تتداخل مع أي شيء آخر غير الحفاظ على لفائف في نفس المكان. وقد تم تصميم كل بروتوكول لاتخاذ ~ 10 دقيقة ، مما يجعل من الممكن لتشغيل بروتوكولات عدة في ساعة واحدة ، والوقت الذي سيستغرق على الارجح لبروتوكول واحد مع الأساليب اليدوية القائمة. يتم تسليم المحفزات المغناطيسية كل 4 ق في هذه الدراسة; ومع ذلك، تسمح الأجهزة المغناطيسية الأخرى بالتحفيز الأسرع، مما يسمح بتخفيض مدة التسجيل لكل بروتوكول إلى أقل من 5 دقائق. يسمح البرنامج الموصوف هنا أيضا باختيار مختلف أجهزة ISIs ، وأعداد المحفزات لكل ISI ، ومستوى تحفيز التكييف. تقدم كبير في الطريقة الموضحة هنا هو وظيفة gating ، والتي تزيل الآثار تلقائيا عندما لا يكون الموضوع مسترخيا.
في الختام، يمكن أن توفر الطرق الموصوفة هنا معلومات لا تقدر بثمن لفهم الآليات الأساسية للعديد من اضطرابات الدماغ، وخاصة الاضطرابات العصبية، مثل ALS، وقد يكون لها قيمة تشخيصية. ومن الضروري إجراء مزيد من الدراسات لمختلف مجموعات المرضى والمجموعات الأكبر لتحديد القيمة التشخيصية لتدابير TMS التقليدية وتتبع العتبات، وما إذا كان يمكن بالفعل استخدام هذه التدابير كمؤشرات بيولوجية للاضطرابات العصبية. كما أن الدراسات التي تسجل TMS في عضلات مختلفة والأطراف العلوية والسفلية لها ما يبررها أيضا.
Disclosures
HB وJH تلقي إتاوات من UCL لمبيعات البرمجيات Qtrac المستخدمة في هذه الدراسة. ولا يوجد لدى المؤلفين الآخرين تضارب محتمل في المصالح.
Acknowledgments
تم دعم هذه الدراسة ماليا بشكل رئيسي من خلال المنحتين المقدمتين من مؤسسة لوندبيك (رقم المنحة R290-2018-751) وصندوق الأبحاث المستقل الدنمارك (رقم المنحة: 9039-00272B).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 50 Hz Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
| Analogue-to-Digital Converter | National Instruments | NI-6221 | |
| Recording program | Digitimer Ltd (copyright University College London) | QtracS.EXE | |
| TMS recording protocol | Digitimer Ltd (copyright QTMS Science) | QTMSG-12 recording protocol | |
| Disposable surface recording electrodes | AMBU | Ambu® BlueSensor NF | |
| Figure-of-8 coil | Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK | Magstim® D70 Remote Coil | |
| Isolated EMG amplifier | Digitimer Ltd | D440 | |
| Isolated linear bipolar constant-current stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
| TMS device | Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK | Magstim® 2002 stimulators (2 MagStim units are required ) | |
| Analysis and plotting program | Digitimer Ltd (copyright University College London) | QtracP.EXE |
References
- Rawji, V., Latorre, A., Sharma, N., Rothwell, J. C., Rocch, L. On the use of TMS to investigate the pathophysiology of neurodegenerative diseases. Frontiers in Neurology. 11, 584664 (2020).
- Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
- Ziemann, U., Rothwell, J. C., Ridding, M. C. Interaction between intracortical inhibition and facilitation in human motor cortex. Journal of Physiology. 496, Pt 3 873-881 (1996).
- Ziemann, U., Tergau, F., Wischer, S., Hildebrandt, J., Paulus, W. Pharmacological control of facilitatory I-wave interaction in the human motor cortex. A paired transcranial magnetic stimulation study. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (4), 321-330 (1998).
- Premoli, I., et al. Short-interval and long-interval intracortical inhibition of TMS-evoked EEG potentials. Brain Stimulation. 11 (4), 818-827 (2018).
- Ilic, T. V., et al. Short-interval paired-pulse inhibition and facilitation of human motor cortex: the dimension of stimulus intensity. Journal of Physiology. 545 (1), 153-167 (2002).
- Peurala, S. H., Muller-Dahlhaus, J. F., Arai, N., Ziemann, U. Interference of short-interval intracortical inhibition (SICI) and short-interval intracortical facilitation (SICF). Clinical Neurophysiolology. 119 (10), 2291-2297 (2008).
- Tokimura, H., et al. Short latency inhibition of human hand motor cortex by somatosensory input from the hand. Journal of Physiology. 523, Pt 2 503-513 (2000).
- Chen, R., Corwell, B., Hallett, M. Modulation of motor cortex excitability by median nerve and digit stimulation. Experimental Brain Research. 129 (1), 77-86 (1999).
- Turco, C. V., et al. long-latency afferent inhibition; uses, mechanisms and influencing factors. Brain Stimululation. 11 (1), 59-74 (2018).
- Di Lazzaro, V., et al. Effects of lorazepam on short latency afferent inhibition and short latency intracortical inhibition in humans. Journal of Physiolology. 564, Pt 2 661-668 (2005).
- Fisher, R. J., Nakamura, Y., Bestmann, S., Rothwell, J. C., Bostock, H. Two phases of intracortical inhibition revealed by transcranial magnetic threshold tracking. Experimental Brain Research. 143 (2), 240-248 (2002).
- Awiszus, F., Feistner, H., Urbach, D., Bostock, H. Characterisation of paired-pulse transcranial magnetic stimulation conditions yielding intracortical inhibition or I-wave facilitation using a threshold-hunting paradigm. Experimental Brain Research. 129 (2), 317-324 (1999).
- Vucic, S., Kiernan, M. C. Novel threshold tracking techniques suggest that cortical hyperexcitability is an early feature of motor neuron disease. Brain. 129, Pt 9 2436-2446 (2006).
- Vucic, S., et al. Utility of threshold tracking transcranial magnetic stimulation in ALS. Clinical Neurophysiolology Practice. 3, 164-172 (2018).
- Vucic, S., Kiernan, M. C. Axonal excitability properties in amyotrophic lateral sclerosis. Clinical Neurophysiolology. 117 (7), 1458-1466 (2006).
- Vucic, S., Howells, J., Trevillion, L., Kiernan, M. C. Assessment of cortical excitability using threshold tracking techniques. Muscle Nerve. 33 (4), 477-486 (2006).
- Tankisi, H., et al. Short-interval intracortical inhibition as a function of inter-stimulus interval: Three methods compared. Brain Stimululation. 14 (1), 22-32 (2021).
- Samusyte, G., Bostock, H., Rothwell, J., Koltzenburg, M. Short-interval intracortical inhibition: Comparison between conventional and threshold-tracking techniques. Brain Stimululation. 11 (4), 806-817 (2018).
- Noreika, V., et al. Alertness fluctuations when performing a task modulate cortical evoked responses to transcranial magnetic stimulation. Neuroimage. 223, 117305 (2020).
- Boroojerdi, B., Kopylev, L., Battaglia, F., et al. Reproducibility of intracortical inhibition and facilitation using the paired-pulse paradigm. Nerve. 23 (10), 1594-1597 (2000).
- Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiolology. 132 (1), 269-306 (2021).
- Ørskov, S., et al. Comparison of figure-of-8 and circular coils for threshold tracking transcranial magnetic stimulation measurements. Neurophysiologie Clinique. 51 (2), 153-160 (2021).
