Summary
Apresentamos um conjunto de protocolos padronizados de estimulação magnética transcraniana de pulso único e pareado (TMS), com opções para medições convencionais de amplitude e rastreamento de limiares. Este programa pode controlar três tipos diferentes de estimuladores magnéticos e foi projetado para permitir que todos os testes sejam realizados convenientemente por um único operador.
Abstract
A maioria dos parâmetros de estimulação magnética transcraniana de pulso único (TMS) (por exemplo, limiar motor, função de resposta a estímulos, período de silêncio cortical) são usados para examinar a excitabilidade corticospinal. Os paradigmas TMS de pulso pareado (por exemplo, inibição intracortical de curto e longo intervalo (SICI/LICI), facilitação intracortical de curto intervalo (SICF) e inibição aferente de curto e longo prazo (SAI/LAI)) fornecem informações sobre redes inibitórias e facilitadoras intracorticais. Isso tem sido feito há muito tempo pelo método TMS convencional de medir mudanças no tamanho dos potenciais evocados pelo motor (MEPs) em resposta a estímulos de intensidade constante. Uma abordagem alternativa de rastreamento de limiares foi introduzida recentemente pela qual a intensidade de estímulo para uma amplitude de alvo é rastreada. A utilidade diagnóstica do SICI de rastreamento de limiares na esclerose lateral amiotrófica (ELA) tem sido demonstrada em estudos anteriores. No entanto, o TMS de rastreamento de limiares tem sido usado apenas em alguns centros, em parte devido à falta de software prontamente disponível, mas também talvez devido à incerteza sobre sua relação com as medições convencionais de TMS de pulso único e pareado.
Um conjunto de programas semiautom automáticos foi desenvolvido para facilitar o uso mais amplo de técnicas TMS de rastreamento de limiares e para permitir comparações diretas com medições convencionais de amplitude. Estes foram projetados para controlar três tipos de estimuladores magnéticos e permitir a gravação por um único operador dos protocolos TMS de pulso único e emparelhado comuns.
Este artigo mostra como gravar uma série de protocolos TMS de pulso único e emparelhado em assuntos saudáveis e analisar as gravações. Estes protocolos de TMS são rápidos e fáceis de executar e podem fornecer biomarcadores úteis em diferentes distúrbios neurológicos, particularmente doenças neurodegenerativas, como a ELA.
Introduction
A estimulação magnética transcraniana (TMS) do córtex motor é um método não invasivo para examinar a fisiologia cortical e a fisiopatologia de muitas condições neurológicas, incluindo doenças neurodegenerativas1. O córtex motor primário é estimulado usando pulsos TMS suprathreshold para produzir uma resposta motora no músculo alvo. Essa resposta é chamada de potencial evocado por motores (MEP). O TMS serve como uma ferramenta útil que interroga redes motoras corticais e potencialmente subcorticais2. TMS de pulso único podem avaliar reatividade cortical, limiar do motor de repouso (RMT), amplitude do MEP e período silencioso cortical (CSP)2. A inibição cortical pode ser sondada usando TMS de pulso pareado em intervalos interestimulosos (ISIs) de 2-3 ms (SICI) ou ~100 ms (LICI)3,4,5.
O SICI é mediado por ácido gama-aminobutírico (GABA)A e LICI por receptores GABAB, conforme indicado por sua farmacologia4,5. O circuito subjacente do SICF é mediado em parte pelos receptores de ácido glamórgico N-metil-D-aspartic (NMDA) 6,7. A amplitude do MEP é reduzida se a TMS for precedida por estimulação elétrica de um nervo sensorial periférico. Este efeito é chamado de inibição aferente e é conhecido como SAI quando o ISI é ~20-25 ms e LAI em ISIs mais longos de 200-1000 ms entre a estimulação elétrica do nervo periférico e o pulso único de TMS8,9,10. O SAI é modulado por atividade colinérgica11; no entanto, a LAI é significativamente subestudada, e os circuitos neurais subjacentes a este fenômeno não são claros 10.
As amplitudes de MEP são variáveis, e as estimativas de ponto final nos métodos convencionais de TMS (cTMS) geralmente utilizam médias aritméticas de 10 a 20 respostas evocadas com uma intensidade de estímulo fixo. Uma abordagem alternativa é o TMS de rastreamento de limiares, descrito pela primeira vez há mais de 20 anos12,13. Neste caso, a intensidade de estímulos sucessivos varia para alcançar uma resposta fixa de amplitude de metas. Técnicas convencionais e de rastreamento de limiares podem ser usadas com diferentes ISIs. Na primeira versão desta abordagem aplicada ao SICI, ou seja, "serial" de rastreamento de limiar (T-SICIs), um método de rastreamento semelhante foi usado para aquele empregado em testes de excitabilidade nervosa: o 'limiar' foi primeiro estimado em um intervalo interestimuloso (ISI) e depois rastreado serialmente em ISIs sucessivos. Este método tem sido amplamente utilizado por um grupo e defendido como um potencial biomarcador para a ELA devido à sua alta utilidade diagnóstica14,15,16,17. No entanto, seus achados ainda não foram confirmados por qualquer outro grupo de pesquisa14,15,16,17.
A abordagem serial é eficiente quando os limiares de referência são estáveis, como nos nervos periféricos. No entanto, quando os limiares flutuam amplamente, como é o caso da excitabilidade corticospinal, o rastreamento serial tem a desvantagem de distorcer seriamente a dependência do ISI do SICI18. Portanto, um paradigma alternativo de rastreamento de limiares "paralelos" pode ser mais apropriado para OICI (T-SICIp)18,19 e outros protocolos de pulso pareado, nos quais os limiares são estimados independentemente, em paralelo, para diferentes ISIs.
Apesar de sua promessa, os métodos TMS existentes ainda não foram aceitos em clínicas como testes diagnósticos confiáveis ou biomarcadores em ensaios clínicos. Isso pode ser devido a várias limitações dos métodos TMS existentes, como consumo de tempo, demanda por operação manual e baixa reprodutibilidade. Para ajudar a superar essas limitações, este artigo descreve um conjunto de protocolos TMS automatizados, rápidos, únicos e emparelhados recentemente desenvolvidos, projetados para operação individual e para permitir a comparação entre abordagens convencionais e de rastreamento de limiares paralelos.
O equipamento utilizado aqui inclui uma máquina TMS, um estimulador linear linear de corrente constante, um eliminador de ruído para remover interferência elétrica de 50-60 Hz, um amplificador de eletromografia e um sistema de aquisição de dados. O software é versátil o suficiente para operar com outros amplificadores, estimuladores e condições de gravação.
Protocol
NOTA: Todos os sujeitos devem dar seu consentimento por escrito antes do exame, e o protocolo deve ser aprovado pelo conselho de revisão ética local apropriado. Todos os métodos aqui descritos foram aprovados pelo Comitê Regional de Ética Científica e pela Agência Dinamarquesa de Proteção de Dados.
O método TMS envolve três etapas: 1) preparação do sujeito, 2) registro do TMS e 3) análise dos resultados.
1. Preparação do assunto
- Avalie o histórico médico dos sujeitos e pergunte se o sujeito tem epilepsia, marca-passo ou qualquer tipo de dispositivo metálico/implantes no corpo, e para as mulheres, se ela está grávida.
- Instrua o assunto em detalhes sobre os exames e convide-os a dar consentimento por escrito.
- Informe o assunto sobre a aplicação de estimulação magnética no couro cabeludo e que cada exame leva aproximadamente 10 minutos.
- Explique que a estimulação será ouvida como um som de clique e é destinada a evocar uma contração muscular e que alguns estímulos podem parecer um pouco desagradáveis.
- Explique que a estimulação pode ser desligada a qualquer momento se for sinalizada pelo sujeito.
- Peça ao sujeito para usar uma touca de natação.
- Limpe a mão do sujeito contralateral ao hemisfério estudado.
- Coloque o eletrodo de gravação ativo sobre o primeiro músculo dorsal interosseous (IED) e o eletrodo de referência na 2ª articulação metacarpafalia.
- Coloque um eletrodo moído no dorso da mão.
- Conecte a gravação e os eletrodos do solo ao amplificador.
- Instrua o sujeito a permanecer alerta, mas relaxado durante o exame.
2. Gravação de TMS
NOTA: A descrição abaixo se aplica aos softwares e instrumentos específicos utilizados (ver a Tabela de Materiais); estes precisarão ser adaptados para outros hardwares.
- Ligue o dispositivo TMS.
- Inicie o software de gravação semi-automatizado usando o protocolo para gravações TMS.
- Selecione as opções de ganho e gating no menu (Tabela 1). Clique em OK para continuar.
- Selecione o CSP de protocolo das principais opções.
- Coloque a bobina a aproximadamente 4 cm à esquerda na linha binauricular do vértice, com a alça apontando 45° para o plano parasagittal para indução posterior-anterior da corrente.
- Aumente manualmente a intensidade de estímulo clicando na tecla Inserir até que um MEP seja obtido.
- Mova ligeiramente a posição da bobina enquanto monitora os deputados para encontrar o ponto de acesso.
- Desenhe o contorno da bobina em uma tampa de natação uma vez que o hotspot esteja localizado para permitir o posicionamento constante da bobina.
- Clique em OK para iniciar o protocolo de estimulação automatizada.
NOTA: A gravação continua automaticamente, começando com a determinação da RMT a 200 μV. - Instrua o sujeito a manter a ativação confortável do músculo FDI para medir o limiar ativo do motor (AMT) para uma resposta de 200 μV.
- Clique em OK para medir os períodos silenciosos com ou sem uma pausa entre os 3 grupos de 10 ciclos de estímulos para cima e para baixo.
NOTA: Para cada grupo de 10, o estímulo é aumentado de 0,8 para 1,6 × RMT200, em intervalos de 0,2, e depois repetido na ordem inversa. - Diga ao assunto para relaxar após o último estímulo e clique em OK para retornar ao menu principal.
- Selecione o SICI de protocolo das principais opções.
- Selecione os ISIs planejados a serem estudados a partir das opções isi do menu SICI e o número de estímulos em cada ISI a partir do menu Número de estímulos por ISI se os padrões não forem usados.
- Selecione o ASICI no menu.
NOTA: A gravação continua automaticamente, começando com a determinação do RMT a 200 μV e, em seguida, a 1000 μV. A gravação do SICI começa automaticamente após a determinação do RMT e continua por aproximadamente 10 min. O estímulo ao teste é fixado em RMT1000 e condicionantes de estímulos a 70% do RMT200. Os seguintes ISIs são selecionados em uma ordem pseudorandom: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5 e 7 ms. Estímulos sozinhos do teste são dados após cada três estímulos emparelhados. Assim, cada estímulo emparelhado é entregue 10 vezes, totalizando 120 estímulos. - Certifique-se de que a posição da bobina está estável observando o contorno na tampa da natação, mep na tela e contrações no músculo durante a gravação.
- Quando a tela retornar automaticamente às opções principais do menu quando o protocolo estiver concluído, selecione o TSICIp no menu.
NOTA: A gravação continua automaticamente, começando com a determinação do RMT a 200 μV e, em seguida, o registro SICI por aproximadamente 10 min. RMT200 é rastreado continuamente por estímulos decrescentes em 1% de saída de estimulador máximo (MSO) se a resposta for superior a 250 μV e aumentando-a em 1% se a resposta for inferior a 160 μV. Os estímulos de teste alternam com estímulos emparelhados, e os estímulos emparelhados são entregues com ISIs pseudorandomizados: 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5 e 7 ms. Assim, um total de 120 estímulos são entregues, 10 vezes para cada um dos 9 estímulos emparelhados e estímulos de teste sozinhos após cada três estímulos emparelhados. - Depois que a tela retornar automaticamente às opções principais do menu quando o protocolo estiver concluído, clique em Concluir , a menos que outro protocolo seja executado.
- Termine a gravação clicando no arquivo Fechar e salvar o botão de dados .
3. Análises TMS
- Inicie o programa de software de análise para fazer as análises offline.
- Selecione a gravação que será analisada e clique no botão OK .
- Selecione Criar a opção de arquivo TMS MEM no menu TMS para a análise.
- Clique em OK para salvar o arquivo MEM.
- Clique na opção Plot TMS MEM/MEF no menu TMS para comparar a gravação do sujeito individual com um grupo de controles saudáveis.
- Clique na 1ª opção no menu de nome do arquivo MEF . Em seguida, clique no arquivo MEF com o qual a comparação será feita a partir da lista de arquivos MEF.
- Clique na 1ª opção no menu de nome do arquivo MEM . Em seguida, clique no arquivo MEM com o qual a comparação será feita a partir da lista de arquivos MEM.
- Sobreponha os arquivos MEM e MEF usando diferentes opções de intervalos de confiança de 95%, desvios padrão ou erros padrão.
Representative Results
Os seguintes resultados foram obtidos em um sujeito saudável. RMT para uma resposta de pico de 200 μV (RMT200) ou 1000 μV (RMT1000) de pico ao pico foram detectadas por uma regra de rastreamento '4→2→1' e regressão logarítmica como descrito anteriormente18. O RMT200 foi de 52,1% MSO, e o RMT1000 foi de 59,8% MSO.
Todas as opções de TMS com pulso emparelhado podem ser determinadas em modos de amplitude, rastreamento de limiares paralelos e rastreamento de limiares serial. Aqui, apenas os modos de amplitude e rastreamento de limiares paralelos serão resumidos. Assim, os ISIs, o número de estímulos em cada ISI e o nível de intensidade de estímulo para os estímulos de condicionamento podem ser selecionados a partir do Menu. Aqui, nós apenas descrevemos as opções padrão para estes.
A Figura 1 mostra a configuração, incluindo a estimulação com uma bobina de oito figuras, gravação com eletrodos de superfície, o computador com software instalado, a máquina TMS, o eliminador de ruído para remover interferência elétrica de 50-60 Hz, o estimulador linear linear isolado de corrente constante bipolar, o amplificador de eletromíografia e um sistema de aquisição de dados.
A Figura 2 mostra o SICI como A-SICI (Figura 2A) e T-SICI paralelo (Figura 2B) conforme descrito na seção de protocolo. A Figura 3 mostra lici como A-LICI (Figura 3A) e T-LICI paralelo (Figura 3B). Para a A-LICI, após encontrar o hotspot, o programa determina o RMT1000 e define os estímulos de teste e condicionamento para essa amplitude. Os estímulos somente de teste são fornecidos a cada 4º estímulo, e os estímulos de condicionamento+teste em intervalos de 50, 100, 150, 200, 250 e 300 ms são entregues pseudorrandomly. Dez estímulos são entregues em cada ISI. Da mesma forma, para o T-LICI, 10 pulsos emparelhados nos mesmos 6 ISIs como para A-LICI de 50 a 300 ms são entregues, e os limites para RMT200 são rastreados enquanto o estímulo de condicionamento é definido para 120% do RMT200 rastreado.
A Figura 4 mostra o SICF como A-SICF (Figura 4A) e T-SICF paralelo (Figura 4B). Para a A-SICF, depois de encontrar o hotspot, o programa determina RMT50 e RMT1000. Os estímulos de teste são então definidos como RMT1000 e estímulos de condicionamento para 90% do RMT50. A gama de ISIs é de 1 a 4,9 por 0,3 ms. Os estímulos somente de teste são fornecidos a cada 4º ou 5º estímulo, e os 14 estímulos de condicionamento+teste são fornecidos em ordem pseudorandom. Quanto ao A-SICF, o T-SICF é medido em 14 ISIs de 1 a 4,9 ms, e o limiar é rastreado com 10 pulsos emparelhados em cada ISI.
A Figura 5 mostra SAI como A-SAI (Figura 5A) e T-SAI paralela (Figura 5B). Os protocolos DE SAI envolvem estimular os aferentes somatossensoriais no nervo e registrar os efeitos no MEP animado ~20 ms mais tarde. Esta latência do MEP ('N20') é importante para o timing dos estímulos. O programa pede ao usuário para selecionar a latência de uma faixa (16-23 ms) ou especificá-la se estiver fora desse intervalo. Para determinar a latência N20, um potencial convencional evocado somatosensorial pode ser realizado, ou controles laboratoriais corrigidos por idade e altura podem ser usados.
Para o A-SAI, a intensidade de estímulo elétrico para um potencial de ação muscular composta de 1 mV é determinada pela primeira vez (EMT1000). Em seguida, o hotspot é encontrado para estimulação magnética, e RMT1000 é determinado. O programa então combina estímulos magnéticos e elétricos com ISIs de N20-2 a N20+12 ms. Estímulos somente de teste são dados como todos os 4º estímulo, enquanto os estímulos de condicionamento+teste são dados em ordem pseudorandom. Para T-SAI semelhante ao A-SAI, o EMT1000 é determinado pela primeira vez. Em seguida, a estimulação muda para o estímulo magnético, e o ponto de acesso é determinado da maneira usual. O programa então determina o RMT200 de forma semelhante aos outros protocolos de rastreamento. Além disso, o programa corre diretamente para o rastreamento de SAI, com o ISI entre estímulo elétrico e estímulo de teste magnético aumentado em passos de 1 ms de N20-2 para N20+12 ms.
A Figura 6 mostra LAI como A-LAI (Figura 6A) e T-LAI paralela (Figura 6B). Os protocolos LAI para registro de inibição de intervalo longo são os mesmos do SAI, exceto que, como os intervalos são muito mais longos (200 a 1000 ms, em etapas de 100 ms), o intervalo N20 é desconsiderado e não precisa ser inserido.
Figura 1: A configuração. A configuração inclui estimulação com uma bobina de oito dígitos, gravação com eletrodos de superfície, o computador com software instalado, a máquina TMS, o eliminador de ruído para remover interferência elétrica de 50-60 Hz, o estimulador linear linear isolado de corrente constante bipolar, o amplificador de eletromografia e um sistema de aquisição de dados. Abreviação: TMS = estimulação magnética transcraniana. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: A-SICI e T-SICI plotados em função de intervalos interestimulosos de 1 ms a 7 ms. (A) A-SICI plotado como a amplitude da resposta condicionada como uma porcentagem de controle. (B) T-SICI plotado como alterações de limiar (inibição como porcentagem de controle). Abreviaturas: A-SICI = amplitude da inibição intracortical de curto intervalo; T-SICI = alterações de limiar na inibição intracortical de curto intervalo; MEP = potencial evocado pelo motor; RMT = limiar do motor de repouso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: A-LICI e T-LICI plotados em função de intervalos interestimulos de 1 ms a 300 ms. (A) A-LICI plotados como a amplitude da resposta condicionada como uma porcentagem de controle. (B) T-LICI plotado como alterações de limiar (inibição como porcentagem de controle). Abreviaturas: A-SICI = amplitude da inibição intracortical de curto intervalo; T-SICI = alterações de limiar na inibição intracortical de curto intervalo; MEP = potencial evocado pelo motor; RMT = limiar do motor de repouso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: A-SICF e T-SICF plotados em função de intervalos interestimulosos de 1 ms a 4,9 ms. (A) A-SICF plotado como a amplitude da resposta condicional como uma porcentagem de controle. (B) T-SICF plotado como alterações de limiar (inibição como porcentagem de controle). Abreviaturas: A-SICF = amplitude de facilitação intracortical de curto intervalo; T-SICF = alterações de limiar na facilitação intracortical de curto intervalo; MEP = potencial evocado pelo motor; RMT = limiar do motor de repouso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: A-SAI e T-SAI plotados em função de intervalos interestimulos de 20 ms a 35 ms. (A) A-SAI plotados como a amplitude da resposta condicionada como uma porcentagem de controle. (B) T-SAI plotado como alterações de limiar (inibição como porcentagem de controle). Abreviaturas: A-SAI = amplitude da inibição aferente de latência curta; T-SAI = alterações limiares na inibição aferente de latência curta; MEP = potencial evocado pelo motor; RMT = limiar do motor de repouso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: A-LAI e T-LAI plotados em função de intervalos interestimulosos de 200 ms a 1000 ms. (A) A-LAI plotados como a amplitude da resposta condicionada como uma porcentagem de controle. (B) T-LAI plotado como alterações de limiar (inibição como porcentagem de controle). Abreviaturas: A-LAI = amplitude de inibição aferente de longa latência; T-LAI = alterações limiares na inibição aferente de longa latência; MEP = potencial evocado pelo motor; RMT = limiar do motor de repouso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Tabela 1: Os protocolos TMS disponíveis no software. Abreviaturas: TMS = estimulação magnética transcraniana; SICI = Inibição intracortical de intervalo curto; SICF = Facilitação intracortical de curto intervalo; LICI = Inibição intracortical de longo intervalo; SAI = Inibição aferente de latência curta; LAI = Inibição aferente de longa latência; μV = microvolt. Clique aqui para baixar esta Tabela.
Discussion
A medição TMS, como programado no software de gravação, é um procedimento altamente automatizado. No entanto, é necessária uma atenção especial para obter resultados confiáveis. Na fase de gravação, é importante garantir uma resposta consistente do MEP sobre o hotspot e, em seguida, manter a bobina na mesma posição em relação ao crânio do sujeito durante toda a gravação. Como a vigilância tem uma influência proeminente na excitabilidade cortical20, é necessário um cuidado especial para manter o assunto relaxado, mas alerta.
Para manter o assunto alerta, perguntas curtas devem ser colocadas regularmente. Além disso, o examinador deve ficar de olho nas contrações musculares para verificar se o músculo alvo está sendo estimulado. Além disso, o examinador deve monitorar a tela para observar se a amplitude do MEP ou as alterações de limiar estão indicando qualquer deslocamento da bobina, além de verificar o contorno na tampa de natação. Se a bobina tiver sido deslocada, o usuário deve tentar substituí-la na posição usando o desenho. Se isso falhar, a gravação deve ser reiniciada. A influência do deslocamento da bobina é minimizada nesses protocolos pela ordem pseudorandom dos ISIs e dando um estímulo sozinho após cada conjunto de três estímulos emparelhados. Outra maneira de permitir que a posição de uma bobina TMS seja rastreada em tempo real é por um sistema de neuronavigção. Tais sistemas são comercialmente disponíveis e eficazes; no entanto, o alto custo limita seu uso. Por favor, note que nenhum dado é fornecido aqui em pacientes com ELA ou outros distúrbios neurodegenerativos. Podem surgir desafios adicionais nesses pacientes, como baixa amplitude devido à perda de neurônio motor periférico, atividade espontânea e inexcitabilidade.
Todos os protocolos deste estudo (pulso único e emparelhado) foram realizados com uma bobina figura de oito (Magstim, bobina remota D70) conectada a um Módulo Bistim2 . Isso foi feito para manter uma força comparável do campo magnético entre os protocolos, pois o estímulo é atenuado ao passar pelo módulo Bistim. O sistema foi definido para o modo Independente bistim triggering permitindo o acionamento externo individual das duas unidades Magstim 2002 . Para protocolos de pulso único, a intensidade de uma das unidades foi definida para 0% de MSO. As gravações são feitas usando um protocolo de gravação, que faz parte de um programa de software. Para os outros tipos de estimuladores magnéticos, apenas uma unidade é necessária.
Uma limitação do método TMS é a variabilidade. Estudos anteriores mostraram que a variabilidade inter-individual é maior do que a variabilidade intradiária ou interdiária no mesmo assunto19,21. Deve-se prestar atenção à padronização do método e eliminar possíveis erros técnicos que possam afetar a confiabilidade. TMS não pode ser usado em certas condições, como pacientes com marca-passo ou epilepsia. As regras internacionais de segurança devem ser seguidas22. Além disso, pode-se esperar um leve desconforto, particularmente se uma bobina circular23 for usada. No entanto, o desconforto muitas vezes é mínimo e não precisa causar a interrupção do exame.
Os métodos descritos neste manuscrito são automatizados tanto para gravações quanto para análises em comparação com os métodos existentes. Isso permite que as gravações sejam realizadas por um único operador, e o operador não precisa interferir em nada além de manter a bobina no mesmo lugar. Cada protocolo foi projetado para levar ~10 min, o que torna possível executar vários protocolos em uma hora, o tempo que provavelmente levará para um protocolo com os métodos manuais existentes. Os estímulos magnéticos são fornecidos a cada 4 s neste estudo; no entanto, outros dispositivos magnéticos permitem uma estimulação mais rápida, permitindo que a duração do registro de cada protocolo seja reduzida para menos de 5 minutos. O software descrito aqui também permite a seleção de diferentes ISIs, números de estímulos para cada ISI e nível de estímulo de condicionamento. Um grande avanço do método descrito aqui é uma função de gengating, que remove automaticamente traços quando o assunto não está relaxado.
Em conclusão, os métodos descritos aqui podem fornecer informações inestimáveis para entender os mecanismos subjacentes de vários distúrbios cerebrais, particularmente distúrbios neurodegenerativos, como a ELA, e podem ter valor diagnóstico. Outros estudos são necessários para que diferentes populações de pacientes e grupos maiores determinem o valor diagnóstico das medidas convencionais e de rastreamento de limiares de TMS, e se essas medidas podem de fato ser usadas como biomarcadores para distúrbios neurodegenerativos. Estudos que registram TMS em diferentes músculos e extremidades superiores e inferiores também são justificados.
Disclosures
HB e JH recebem royalties da UCL para vendas do software Qtrac utilizado neste estudo. Os outros autores não têm potenciais conflitos de interesse.
Acknowledgments
Este estudo foi apoiado financeiramente principalmente pelas duas bolsas da Lundbeck Foundation (Número de Subvenção R290-2018-751) e do Independent Research Fund Dinamarca (Número de subvenção: 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).
