Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

قياس فترة الصمت المعاكسة الناجمة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادي النبضة للتحقيق في تثبيط القشرية الشوكية M1

Published: August 23, 2022 doi: 10.3791/64231
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 3,4, 1
1Neuromodulation Center and Center for Clinical Research Learning, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2Universidad de Investigación para la Generación y Síntesis de Evidencia en Salud, Universidad San Ignacio de Loyola, 3Research and Development, Soterix Medical, 4City College of New York

Summary

يعد تقييم فترة الصمت المقابلة (cSP) علامة حيوية واعدة لفهرسة استثارة القشرة والاستجابة العلاجية. نعرض بروتوكولا لتقييم cSP مخصص لدراسة تثبيط M1 القشري النخاعي للأطراف العلوية والسفلية.

Abstract

فترة الصمت المعاكس (cSP) هي فترة قمع في نشاط العضلات الكهربائية الخلفية التي تم التقاطها بواسطة تخطيط كهربية العضل (EMG) بعد إثارة جهد المحرك (MEP). للحصول على هذا ، يتم استنباط MEP بواسطة نبضة تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة فوق عتبة (TMS) يتم تسليمها إلى القشرة الحركية الأولية (M1) للعضلة المستهدفة المختارة ، بينما يوفر المشارك تقلصا طوعيا موحدا للعضلات المستهدفة. cSP هو نتيجة للآليات المثبطة التي تحدث بعد MEP. يوفر تقييما زمنيا واسعا لتثبيط العمود الفقري في ~ 50 مللي ثانية الأولي ، والتثبيط القشري بعد ذلك. حاول الباحثون فهم الآلية البيولوجية العصبية وراء cSP بشكل أفضل للتحقق من صحتها كعلامة حيوية تشخيصية وبديلة وتنبؤية محتملة للأمراض العصبية والنفسية المختلفة. لذلك ، توضح هذه المقالة طريقة لقياس M1 cSP للأطراف السفلية والعلوية ، بما في ذلك مجموعة مختارة من العضلات المستهدفة ، ووضع القطب ، ووضع الملف ، وطريقة قياس تحفيز الانقباض الطوعي ، وإعداد الشدة ، وتحليل البيانات للحصول على نتيجة تمثيلية. لديها هدف تعليمي يتمثل في إعطاء إرشادات مرئية في أداء بروتوكول cSP ممكن وموثوق وقابل للتكرار للأطراف السفلية والعلوية ومناقشة التحديات العملية لهذه التقنية.

Introduction

فترة الصمت (SP) هي فترة من الصمت العضلي (EMG) الذي يتبع الجهد الحركي (MEP) الناجم عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) المطبق أثناء تقلص العضلات المستمر. يمكن تطبيق نبض TMS فوق العتبة إما على القشرة الحركية الأولية المقابلة أو المماثلة (M1) للعضلة المستهدفة التي يتم تسجيل نشاط EMG منها مما يؤدي إلى ظاهرتين: فترة الصمت المقابلة (cSP) وفترة الصمت المماثل (iSP).

على الرغم من أن iSP و cSP يشتركان في ميزات متشابهة ، إلا أنهما قد يعكسان مكونات مختلفة قليلا. يعتقد أن الأول يعكس تثبيط عبر الثفن وبالتالي يكون بالكامل من أصل قشري 1,2. على العكس من ذلك ، يتم التحقيق في cSP كبديل محتمل لتثبيط القشرية الشوكية ، على الأرجح بوساطة مستقبلات حمض جاما أمينوبتيريك (GABA) B داخل M13،4،5.

دعما لدور cSP في المسارات بوساطة GABA ، وجدت الأعمال السابقة زيادة في مدة cSP بعد تناوله عن طريق الفم للمكونات المعززة ل GABA5،6،7،8. ومع ذلك ، تشارك عمليات العمود الفقري أيضا في تغيير مدته. ترتبط المرحلة السابقة (<50 مللي ثانية) من cSP بانخفاض قيم H-reflex3-a المنعكس الذي هو نتاج الدوائر العصبية الطرفية والذي يحدد استثارة الخلايا العصبية الشوكية9. يعتقد أن معالجة العمود الفقري تتم بوساطة من خلال تنشيط خلايا رينشو ، والخلايا العصبية الحركية بعد فرط الاستقطاب ، وتثبيط ما بعد المشبكي بواسطة الخلايا العصبية الشوكية10،11،12،13،14.

على الرغم من مساهمة العمود الفقري ، ينتج cSP بشكل أساسي عن تنشيط الخلايا العصبية المثبطة القشرية ، المسؤولة عن توليد الجزء الأخير من cSP (50-200 مللي ثانية) 3،10،13،15،16. في هذا الصدد ، ارتبط الجزء المبكر من مدة cSP بآليات تثبيط العمود الفقري ، في حين أن cSPs الطويلة تتطلب آليات مثبطة قشرية أكبر3،13،17،18.

لذلك ، يعد cSP مرشحا واعدا للعلامات الحيوية لسوء التكيف القشري الشوكي بسبب الاضطرابات العصبية ، في حين أن فترات cSP الأكثر أهمية من المحتمل أن تعكس زيادة في تثبيط القشرية الشوكية والعكس صحيح 5,11. وفقا لذلك ، وجدت الأعمال السابقة ارتباطا بين مدة cSP وأمراض مثل خلل التوتر العضلي ومرض باركنسون والألم المزمن والسكتة الدماغية وغيرها من الحالات العصبية التنكسية والنفسية19،20،21،22. لتوضيح ذلك ، في مجموعة هشاشة العظام في الركبة ، ارتبط تثبيط أعلى داخل القشرة (كما هو مفهرس بواسطة cSP) بعمر أصغر ، وتنكس غضروفي أكبر ، وأداء معرفي أقل في مقياس مونتريال للتقييم المعرفي23. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤدي تغييرات cSP أيضا إلى مؤشر طولي لاستجابة العلاج واستعادة المحرك24،25،26،27،28،29،30.

على الرغم من أن دور cSP واعد في مجال الطب النفسي العصبي ، فإن أحد الجوانب الصعبة في تقييمه هو أنه يمكن أن يكون حساسا جدا لاختلافات البروتوكول. على سبيل المثال ، يمكن تمييز مدة cSP (~ 100-300 مللي ثانية) 11 بين الأطراف العلوية والسفلية. وجد Salerno et al. متوسط مدة cSP يبلغ 121.2 مللي ثانية (± 32.5) للعضلة الظهرية بين العظام (FDI) الأولى و 75.5 مللي ثانية (± 21) للعضلة الظنبوبية الأمامية (TA) ، في عينة من مرضى الألم العضلي الليفي31. وبالتالي ، فإن الأدبيات تنقل عددا لا يحصى من الاختلافات في المعلمات المستخدمة لاستنباط cSPs ، والتي بدورها تعرض للخطر إمكانية المقارنة عبر الدراسات وتؤخر الترجمة إلى الممارسة السريرية. ضمن مجموعة سكانية مماثلة ، كانت البروتوكولات غير متجانسة فيما يتعلق بإعداد نبض TMS فوق العتبة المستخدم لتحفيز M1 والعضلات المستهدفة ، على سبيل المثال. علاوة على ذلك ، فشل الباحثون في الإبلاغ بشكل صحيح عن المعلمات المستخدمة في بروتوكولاتهم.

لذلك ، فإن الهدف هو توفير إرشادات مرئية حول كيفية تطبيق بروتوكول cSP مجدي وموثوق وسهل التكرار لتقييم استثارة M1 القشرية الشوكية للأطراف العلوية والسفلية ومناقشة التحديات المنهجية العملية لهذا الإجراء. أيضا ، للمساعدة في توضيح سبب اختيار المعلمات ، أجرينا مراجعة غير شاملة للأدبيات على Pubmed / MEDLINE لتحديد الأوراق المنشورة حول cSP في مجموعات الألم المزمن وإعادة التأهيل ، باستخدام مصطلح البحث: إعادة التأهيل (شبكة) أو إعادة التأهيل أو الألم المزمن أو السكتة الدماغية ومصطلحات مثل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة ونبضة واحدة أو فترة الصمت القشري. لم يتم تحديد معايير إدراج للاستخراج ، ويتم عرض النتائج المجمعة في الجدول 1 لأغراض التوضيح فقط.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

يتضمن هذا البروتوكول أبحاثا حول مواضيع بشرية وهو متحالف مع المبادئ التوجيهية المؤسسية والأخلاقية للجان الأخلاقية المحلية وإعلان هلسنكي. تم الحصول على موافقة مستنيرة من الأشخاص لاستخدام بياناتهم في الدراسة.

1. إجراءات ما قبل التجربة

  1. فحص الموضوع. فحص الموضوع للزرع داخل الجمجمة ، والصرع ، وتاريخ النوبات ، والحمل. استخدم إرشادات الاستبيان لضمان الامتثال لاحتياطات السلامة الحديثة32.
    1. هو بطلان تسليم النبضات الكهرومغناطيسية مع TMS للأفراد الذين لديهم غرسات داخل الجمجمة من المواد المغناطيسية الحديدية ، مثل الشظايا ، مقاطع تمدد الأوعية الدموية ، أو شظايا من اللحام. اتخاذ الاحتياطات اللازمة مع الأفراد في زيادة احتمال حدوث النوبات.
    2. لا يشكل تقييم TMS أي خطر على الجنين بالنسبة للنساء الحوامل اللواتي ينصح باتخاذ موقف محافظ عند التعامل مع هذه الفئة من السكان. من الآمن تطبيق TMS على مجموعات الأطفال ، والمضي قدما بحذر في مراحل نمو معينة (أي إغلاق اليافوخ ، ونضوج الإثارة القشرية ، ونمو القناة السمعية الخارجية)33.
  2. تحضير المواد. بالنسبة لهذا الإجراء ، بخلاف أجهزة TMS و EMG ، ضع تحت تصرفك قبعة سباحة ، ومنصات كحول (مع تحضير 70٪ من كحول الأيزوبروبيل) ، وهلام موصل ، وجهاز كمبيوتر قيد التشغيل مع إعداد برنامج EMG ومقياس ديناميكي مناسب للعضلات التي تم فحصها (انظر جدول المواد).
    ملاحظة: تتميز قبعات السباحة بكونها الخيار الأرخص والأكثر سهولة والذي لا يزال يسمح بإجراء تقييمات TMS موثوقة وقابلة للتكرار دون التسبب في إزعاج وضع علامة على رأس الأشخاص.

2. التعليمات المناسبة للمرضى

  1. اشرح الخطوات الأساسية للإجراء ومقدار الوقت الذي سيستغرقه.
  2. اطلب من المشارك أن يظل مستيقظا ولكن ليس لأداء الأنشطة المعرفية التي تتطلب مزيدا من الاهتمام و / أو التركيز (على سبيل المثال ، الحسابات الرياضية ، والتأمل ، وما إلى ذلك) وتوقع أنه قد يعاني من ارتعاش اليد / الفك أو آثار جانبية معقولة. قد تبدو مثل هذه الأحداث غير متوقعة لموضوع عديم الخبرة وبالتالي تعرض الإجراء للخطر.
    ملاحظة: ارتبط TMS أحادي النبض والثنائي فقط بالأحداث الضائرة الخفيفة والعابرة ، بما في ذلك الصداع والألم الموضعي وآلام الرقبة وآلام الأسنان وتشوش الحس. النوبات نادرة ، ولم ترتبط أي أحداث سلبية خطيرة أخرى33. لمزيد من الأمان ، يوصى بتقديم سدادات أذن ، نظرا لإمكانية حدوث أصوات ضارة ، وكتل عض لتقلص محتملللعض 34.

3. الإجراءات التجريبية (الشكل 1)

  1. حدد العضلات لوضع الأقطاب الكهربائية.
    1. اطلب من الشخص أن يضع يده على الطاولة ، في وضعية الانبطاح. حدد عضلة الاستثمار الأجنبي المباشر ، المترجمة بين عظم المشط الأول والثاني. لتحديد الاستثمار الأجنبي المباشر ، اطلب من الشخص أن يختطف إصبعه السبابة ضد المقاومة ، مع إبقاء بقية اليد ثابتة ووضعها على الطاولة ، بينما تقوم بملامسة المنطقة.
    2. فضح المنطقة المحددة. استخدم ماكينة حلاقة يمكن التخلص منها لحلق المنطقة لتحسين ملامسة القطب للجلد ، إذا لزم الأمر ، ونظف المنطقة بضمادات كحولية لإزالة زيوت الجلد والعوامل الأخرى التي يمكن أن تزيد من المقاومة. تأكد من وجود جلد حر لضمان ملامسة القطب.
      ملاحظة: في حالة تقييم نشاط الطرف السفلي ، استخدم عضلة TA لوضع القطب الكهربائي. وهي موضعية على الجانب الجانبي من الساق وتقع بالقرب من سطحية الجلد. يمكن التعرف عليه عن طريق انثناء الكاحل.
  2. ضع أقطاب EMG السطحية
    1. مع تعرض المنطقة وتنظيفها ، ضع الجل الموصل على كل قطب كهربائي للقناة لضمان مقاومة جيدة.
    2. ضع القطب السالب على بطن عضلة FDI (مركز أو أبرز انتفاخ في بطن العضلات) والموجب على المفصل بين السلامي البعيد ، بمسافة بين الأقطاب الكهربائية لا تقل عن 1.5 سم. ضع القطب المرجعي (المحايد) على المعصم ، فوق عملية الإبرية الزندية.
      ملاحظة: يمكن أن يؤثر وجود نقاط النهاية الحركية أو أوتار العضلات أو العضلات النشطة الأخرى على استقرار التسجيلات ، لذلك من المهم تجنب هذه المواقع35. بالنسبة لعضلة TA ، يجب وضع الأقطاب الكهربائية عند الثلث على الخط الذي يربط طرف الشظية وطرف المليول الإنسي. وفر مسافة 20 مم بين عمود كل قطب كهربائي وضع القطب المرجعي في الكاحل.
  3. تحديد قوة تقلص العضلات المطلوبة
    1. استخدم مقياس ديناميكي رقمي للقرص ودعم هرمي رباعي الزوايا لتقليل التشوهات الميكانيكية ورفع الحساسية للحد الأدنى من الانقباضات.
    2. ضع مقياس القوة بين الأصابع الأولى والثانية بمساعدة الدعم الهرمي. تأكد من أن الأصابع الثالثة والرابعة والخامسة لا تزال على الطاولة ،بينما تولد الأصابع 1 و 2 قوى حركة القرص.
    3. مع الموضع الثابت ، اطلب من المشارك الضغط على مقياس القوة بالإصبع الأول وجانب الهرم بإصبع السبابة ، والضغط على نظام دينامومتر الهرم بأقصى قوة له وخلق تقلص قوي لعضلة الاستثمار الأجنبي المباشر.
    4. باستخدام هذه القيمة كمرجع، أوجد 20٪ من القوة القصوى. يجب على المشارك التدرب على الحفاظ على الهدف عند 20٪ من الانكماش المستمر. السماح بالاختلافات من 15٪ -25٪ من MVC.
      ملاحظة: بدلا من ذلك ، في حالة عدم توفر مقياس ديناميكي يمكنه التقاط نشاط العضلات المعزول الذي يتم فحصه ، استخدم ملاحظات EMG لتوحيد القوة. سيقيس برنامج التسجيل السعة القصوى من الذروة إلى الذروة التي تتوافق مع القوة القصوى للموضوع ، واستخدام هذه القيمة كمرجع ، سيحدد 20٪ MVC. يمكن أن يتلقى الأشخاص أدلة بصرية و / أو سمعية عند تحقيق 20٪.
  4. تحديد الموقع الأولي للبحث عن نقطة اتصال
    1. ضع قبعة سباحة على رأس الموضوع. سيتم وضع علامة على جميع النقاط المرجعية عليه.
    2. قم بقياس المحيط السهمي للرأس من nasion (النقطة بين الجبهة والأنف) إلى inion (النقطة الأبرز في المنطقة القذالية). اقسم هذه القيمة على اثنين وحدد تلك البقعة الوسطى على الرأس.
    3. حدد موقع nasion للمريض ، و inion ، واللولب لكل من الأذنين الخارجيتين اليمنى واليسرى ، والتلال فوق الحجاجية اليمنى واليسرى. هذا للتصديق على أن الغطاء لم ينزلق أثناء الإجراء ، و / أو أنه في التجارب المستقبلية سيتم وضعه بالتساوي على رأس المريض.
    4. كما هو موضح أعلاه ، قم بقياس مسافة العربة إلى العربة وأضف علامة في منتصف الطريق. حدد التقاطع بينهما ، وهي نقطة تم تحديدها على أنها قمة الرأس (Cz).
    5. من قمة الرأس ، تحرك 5 سم أفقيا بالتوازي مع الخط السهمي الأوسط ، على الجانب المقابل للعضلة المحددة. تحدد هذه العلامة تقريبا (M1) ، على نفس المستوى الإكليلي مثل القشرة الحركية اليدوية. استخدم هذا كنقطة أولى لبدء البحث عن نقطة الاتصال.
    6. النقطة الساخنة هي منطقة القشرة الحركية حيث يمكن اكتشاف أدنى عتبة حركية. قم بإعداد كثافة منخفضة (على سبيل المثال ، 30٪ من الحد الأقصى لإخراج المحفز [MSO]) وابدأ البحث عن طريق توصيل نبضات متعددة إلى النقطة الأولى.
    7. تابع بزيادات صغيرة في الشدة حتى تحديد أقل حافز يكتشف استجابة مفهرسة بمخطط تخطيط كهربية العليق (أي MEP). لتوصيل المنبهات ، قم بزاوية ملف الشكل الثمانية عند 45 درجة بالنسبة للخط السهمي الأوسط مع توجيه المقبض نحو مؤخرة المريض.
    8. للتأكد من تحديد أفضل بقعة ، تحرك حول البقعة الأولى واختبر ~ 3 MEPs اللاحقة عند 1 سم أمامي ، 1 سم جانبي ، 1 سم وسطي ، و 1 سم خلفي. كرر هذا الإجراء عدة مرات حسب الحاجة للحصول على استجابة متسقة ؛ التزم بالمكان الذي يثير أكبر MEP36.
    9. بمجرد العثور على نقطة الاتصال ، ضع علامة على تلك البقعة في رأس المريض (قبعة السباحة). استخدم هذا الموقع أثناء هذه التجربة وزيارات المتابعة المحتملة. كن حذرا حتى لا تسبب إزعاجا للموضوع بسبب الضغط الإضافي. استخدم كلتا يديك لدعم الملف الموجود على رأس الهدف.
  5. تحديد عتبة محرك الراحة (RMT)
    1. تقدير عتبة المحرك على أنها الحد الأدنى من الكثافة المطلوبة لتعزيز MEP من الحد الأدنى من السعة التي يمكن اكتشافها (عادة ما لا يقل عن 50-100 μV).
    2. لتحديد عتبة المحرك ، قم بتطبيق عشرة محفزات متتالية في النقطة الساخنة وحدد أقل كثافة أنتجت MEP بسعة من الذروة إلى الذروة لا تقل عن 50 μV على العضلة المستهدفة ، في 50٪ من التجارب.
      ملاحظة: يمكن إجراء هذا البروتوكول مع العضلة المستهدفة أثناء الراحة (عتبة المحرك أثناء الراحة [RMT]) أو أثناء الانقباض النشط (عتبة المحرك النشط [AMT]). يمكن استخدام كلاهما كمراجع لنبضات TMS فوق العتبة. يعد الحصول على AMT أكثر عرضة للتباين لأنه يعتمد على توحيد MVC ، والذي يمكن أن يكون مشكلة للدراسات الطولية ذات التقييمات المتعددة.
  6. بروتوكول CSP
    1. تقديم محفزات فوق العتبة لاستنباط MEPs أثناء الانقباض الطوعي المنشط للعضلة المستهدفة.
    2. تقديم 10 محفزات مع شدة التحفيز (SI) بنسبة 120٪ من RMT مع فترة 10 ثوان بينهما. أثناء تطبيق المنبهات ، اطلب من المريض الحفاظ على 20 ٪ من الحد الأقصى للتقلص الحركي للعضلة المستهدفة ، كما يمارس مع مقياس القوة.
    3. لضمان التقاط SP بالكامل ، تأكد من أن النافذة الزمنية EMG طويلة بما يكفي لالتقاط ما يصل إلى 400 مللي ثانية من نشاط EMG. ليس من النادر - اعتمادا على المرض الذي تتم دراسته - قد يحتاج الأشخاص إلى SIs أعلى للحصول على cSP ناجح.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

بعد اتباع الإجراء خطوة بخطوة ، سيؤدي توصيل نبضة TMS فوق العتبة (120٪ من RMT) إلى استنباط MEP يمكن ملاحظته في تسجيل EMG للعضلة المستهدفة ، وفترة لاحقة من قمع نشاط EMG في الخلفية من حوالي 150 مللي ثانية إلى 300 مللي ثانية (الشكل 2). من نمط EMG هذا ، من الممكن حساب مقاييس cSP. أكثر النتائج المبلغ عنها هي المدة (في نطاق مللي ثانية) ل SP النسبي والمطلق. يتم قياس SP النسبي من بداية MEP إلى عودة ظهور نشاط EMG. أحد البدائل هو استخدام الإخراج المحفز للمحرك المضخم (MSO = 120٪ من RMT ، وفقا للبروتوكول) لتحديد بداية SP النسبي. نظرا لأنه لا يمكن معرفة البداية الحقيقية على مستوى الشبكة ، حدد بداية MEP كنقطة بداية أولية لزيادة الموثوقية التجريبية13. من ناحية أخرى ، يمكن قياس SP المطلق من نهاية MEP إلى بداية عودة ظهور نشاط EMG الطوعي. على سبيل المثال ، استخدام تسجيل نشاط EMG أثناء الراحة للموضوع كمرجع للمقارنة النوعية. يمكن تحديد هذه المعلمات الزمنية يدويا أو باستخدام برنامج آلي37.

والسؤال المنهجي الأساسي للحساب الدقيق ل cSP هو تعريف عودة ظهور نشاط خلفية EMG. يمكن استكشاف نهجين هنا: الأول هو استخدام حساب التجربة الفردية. في هذه الحالة ، يعتمد الحساب على مقياس كل تجربة على حدة ، باستخدام كل تسجيل لحساب مدة cSP. بعد ذلك ، يمكن حساب متوسط (أو وسيط) التجارب الفردية والإبلاغ عنها. النهج الثاني هو استخدام تجارب متعددة مصححة. بالنسبة لهذا النهج ، سيتم تصحيح جميع المحاكمات ، ومن ثم يجب حساب متوسطها وتداخلها مع بعضها البعض. بعد ذلك ، باستخدام الآثار المصححة والمتوسطة ، احسب مدة cSP باستخدام متوسط العلامات الزمنية. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي دقتها وسهولة تحديد عودة ظهور نشاط EMG الطوعي بالنسبة إلى مستوى EMG الأساسيالمنشط 36. يعد استخدام المتوسط المصحح مفيدا لأنه أكثر قابلية للمقارنة ويقلل من التباين بين الموضوعات.

من المهم الإشارة إلى أن مدة cSP يمكن أن تطول كدالة سينية لشدة التحفيز38 ، لكنها بالكاد تتأثر بدرجة الانقباض المتعمد للعضلة المستهدفة39. علاوة على ذلك ، تزداد سعة MEP مع زيادة شدة التحفيز. أظهر كوجيما وآخرون أن هذه الزيادات في سعة MEP (ثانوية للزيادات في الشدة) مصحوبة أيضا بزيادات في مدة cSP40. هذا السلوك متوقع حيث يعتقد أن مدة MEP و cSP تتأثر بالعوامل المشتركة38. يبدو أن هذه العوامل المشتركة موجودة في جميع أنحاء القناة الشوكية القشرية وليس في الوحدة الحركية. نظرا لأن الزيادات في شدة التحفيز تزيد من كليهما ، لكن الزيادات في تقلص العضلات لا تؤثر على مدة cSP.

من خلال هذه المناقشة ، من الممكن أن نستنتج أنه يجب النظر بعناية في شدة التحفيز وتقلص العضلات أثناء تحليل النتائج وتفسيرها. يتميز cSP بزيادة خطية بسبب SI ، ولكن بعد ذلك يتم الوصول إلى هضبة بكثافة عالية ؛ هذا النمط متغير للغاية عبر الموضوعات39 ، حيث يمكن أن يكون لها منحدرات فريدة وشدة هضبة مختلفة. يمكن أن يتضمن أحد التحليلات البديلة تقييم cSP أثناء الشدة المتزايدة تدريجيا لأداء منحنى المدخلات والمخرجات (I / O) ، ومن ثم يمكن الحصول على cSP باستخدام الكثافة التي يصل بها منحنى الإدخال / الإخراج إلى الهضبة41,42. أخيرا ، نظرا لأن cSP يتأثر بأي نشاط أو تعرض يمكن أن ينتج عنه استثارة قشرية وتغيرات تثبيط ، فمن المستحسن تقييم وتسجيل المربكات العامة في التحليل. على سبيل المثال، استخدام قائمة مراجعة إعداد التقارير لتجاربTMS 43.

تفسير cSP
تم استخدام اختبار TMS في الدراسة الحالية لإظهار تنفيذ علامة حيوية مجدية ومتعددة الاستخدامات لتثبيط M1. بشكل عام ، كلما طالت مدة SP ، لوحظ تثبيط M1 القشري الشوكيأعلى 44. ومع ذلك ، هناك عدة عوامل تحتاج إلى النظر في تفسيرها. أولا ، يتم تعريف cSP من خلال كل من العمليات الشوكية والقشريةتحت القشرية 45. تمثل مكونات العمود الفقري حوالي 50 مللي ثانية46 الأولى. تتأثر المدة المتبقية بشكل كبير بالآليات القشرية مثل تثبيط الخلايا العصبية الداخلية M1 وغيرها من الأوجه المثبطة داخل M1 (من المناطق تحت القشرية والقشريات الأخرى) ، بوساطة الخلايا العصبية GABAergic B بعد تنشيط قشري مهم يثير MEPs6. وقد اقترح أن دور هذا التثبيط هو منع الحركات غير المرغوب فيها والحفاظ على التحكم في المحرك47. ثانيا ، يمكن أن تؤثر العوامل السلوكية والمعرفية على مدة CSP ، وكذلك الاضطرابات العصبية والنفسية الحركية وغير الحركية45,48. بسبب هذه الطبيعة المزدوجة ل cSP ، يجب تفسير قيمها في سياق التجربة (السكان المستهدفون واستخدام مهام التحكم الحركي المصاحبة).

Figure 1
الشكل 1: الخطوات التجريبية. 1. وضع القطب على بطن عضلة الاستثمار الأجنبي المباشر 2. وضع الدينامومتر بين الأصابع. 3. الانقباض الطوعي للعضلة المستهدفة لاختبار توحيد 20٪ MVC 4. قياسات الرأس ونبضات TMS لتحديد النقطة الساخنة و RMT (أدنى المحفزات التي تثير MEP لا يقل عن 50 mV في خمس من أصل عشر تجارب) 5. بروتوكول CSP ، متسق من 10 نبضات مع 120٪ RMT متباعدة بمقدار 10 ثوان ، أثناء تقلص العضلات المستمر. في الشكل الأوسط السفلي ، يمثل المستطيل الأحمر الصغير نبضة TMS واحدة ويقسم تحفيز ما قبل TMS (تقلص العضلات المستمر ونشاط EMG في الخلفية) وتسجيل cSP. يعتبر CSP من بداية MEP حتى عودة ظهور نشاط خط الأساس EMG ، ممثلا داخل المستطيل الأزرق. في المستطيل الأصفر، يظهر زمن انتقال MEP. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: MEP في تسجيل EMG للعضلة المستهدفة. على المحور X ، مللي ثانية (مللي ثانية) ، والمحور Y ، مللي فولت (mV) لإشارة EMG. من اليسار إلى اليمين: يشير الخط الأحمر إلى نشاط العضلات الكهربائية الخلفية قبل MEP ، وبعد ذلك ، بعد ملاحظة التأثير الكهربائي لنبض TMS ، يتبعه الجهد الذي يثيره المحرك. بعد MEP ، هناك قمع لإشارة EMG المعروفة باسم SP. يمكن أن يكون نسبيا ، مع حساب الفاصل الزمني من بداية موجة MEP إلى عودة نشاط خلفية EMG أو SP المطلق ، مع حساب الفاصل الزمني من نهاية MEP إلى عودة موجة الخلفية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يمكن أن يختلف SI الافتراضي لاستنباط MEP و SPs وفقا للسكان. وقد تبين أن الشدة المنخفضة التي تصل إلى 80٪ RMT تثير cSP في الأفراد الأصحاء39 ، ولا تزال الدراسات التي أجريت على كل من السكان الأصحاء والمرضى تستخدم شدة تصل إلى 150٪ RMT49،50،51. على الرغم من أن مصدر عدم التجانس هذا يمكن أن يكون متأصلا في طبيعة السكان المستهدفين ، إلا أنه لا ينبغي إهماله حيث أظهرت SIs المختلفة بشكل مستقل (بغض النظر عن قوة تقلص العضلات) تملي فترة نشاط EMG الصامت بعد MEP39،49،52. نجحت RMTs من 110٪ إلى 120٪ في استنباط SPS في مجموعة واسعة من السكان ، بينما لا تزال مقبولة للمشاركين53,54. ومع ذلك ، قد يكون 110٪ RMT حديا ، نظرا لأن SIs الأقل من 110٪ قد فشلت في استنباط SPS أو استنباط SPS بمدة أقصر من 50 مللي ثانية39 ، والتي قد تمثل فقط مكونات العمود الفقري بدلا من المكونات القشرية أو القشرية الشوكية لتثبيط M1. علاوة على ذلك ، ترتبط SIs الأعلى بانخفاض بؤرة التحفيز وزيادة انزعاج المريض - خاصة في السكان المرضى الذين لديهم RMTs أعلى55 ، حيث يمكن أن تتوافق نسب عالية من المحفزات فوق العتبة مع إنتاج محفز قريب من الحد الأقصى. هذا يمكن أن يعرض للخطر التزام المشاركين بالبروتوكولالمستخدم 56. على الرغم من أن استخدام 120٪ RMT يبدو أنه الإعداد الأكثر أمانا والأكثر ملاءمة ل SI بشكل عام ، يجب على الباحثين توحيد SI عن طريق التحقق من التجارب الناجحة السابقة التي أجريت على السكان المعنيين. ويعد التوحيد القياسي عبر مجموعات سكانية مماثلة أمرا مهما لتيسير المزيد من الإحصاءات المجمعة.

عادة ما يتم إجراء التجربة باستخدام SI واحد ، لكن بعض الدراسات بحثت في استجابات cSP في أكثر من إعداد تحفيز واحد53،57،58،59،60. في سياق الظروف التي لا تحتوي على فيزيولوجيا مرضية واضحة أو أدبيات سابقة ، أو التي يكون فيها فهم سلوك SP هو الهدف من الدراسة ، يوصى برسم cSPs مقابل شدة التحفيز المتزايدة اللاحقة (أي زيادة بنسبة 10٪ في منحنى استجابة التحفيز السيني)42. في هذه الحالة ، يجب على الباحث التفكير في إضافة فواصل الراحة إلى البروتوكول لتجنب إجهاد العضلات. على الرغم من أنها لا تزال متناقضة ، إلا أن هناك قدرا كبيرا من الأدلة على أن cSPs لا تتأثر بمستوى تقلص العضلات39،61،62 ؛ ومع ذلك ، فإنه يتأثر بالتعب العضلي63،64،65،66. أظهرت قيمة 20٪ من الحد الأقصى للانكماش الطوعي (MVC) باستمرار أنها نجحت في استنباط SPS مع كونها أقل عرضة للحث على التعب60،67،68،69.

معلمة أخرى مهمة قد تساهم في عدم تجانس نتائج cSP في الأدبيات هي العضلات المختارة لتقييم cSP بعد محفزات TMS. وقد وجدت الدراسات أن العضلات المختلفة قد تجند شبكات الخلايا العصبية الحركية المميزة ، والتي بدورها سيكون لها تأثيرات cSP متباينة. هذا صحيح ليس فقط بالنسبة لعضلات الأطراف العلوية مقابل السفلية ، ولكن أيضا بالنسبة للعضلات القريبة والبعيدة لنفس الطرف. على سبيل المثال ، في دراستين منفصلتين ، نقل Van Kuijk وزملاؤه حساسية أكثر أهمية لمعلمات TMS ، مثل cSP ، في عضلات الطرف العلوي البعيدة مقارنة بالعضلات القريبة70,71. وعلى الرغم من أن هذا الاختلاف لم يكن دائما ذا دلالة إحصائية71 ، إلا أنه لا يزال جديرا بالملاحظة وقد يساهم في نتائج غير متجانسة. علاوة على ذلك ، تمت الإشارة أيضا إلى اختلاف كبير في استجابات cSP في عضلات الأطراف العلوية والسفلية في الدراسات حول التعب ، حيث تنقل الأطراف العلوية 30٪ SPS أطول من الأطراف السفلية72. وبالتالي ، لتقليل عدم التجانس في نتائج cSP ، من المهم توحيد العضلات التي سيتم فيها تقييم cSP لأن بعضها أكثر حساسية لمحفزات TMS من غيرها. لذلك ، يمكن للعضلات المختلفة تغيير خصوصيات الإجراء وتفسيره بشكل جذري. للتوضيح ، يستخدم cSP أيضا لتقييم استثارة القشرة في العضلات العميقة ، مثل الوحدات الحركية الحنجرية. يأتي تطبيق بروتوكول cSP على هذه الهياكل مع تحديات فريدة. مثال على ذلك هو القشرة الحركية الحنجرية. يقع موقع التحفيز لهذا البروتوكول بالقرب من قطب EMG ، والذي يمكن أن يزيد من عدد القطع الأثرية التي تتطلب تعديلات على مضخم EMG73. أيضا ، هناك حاجة إلى أقطاب إبرة تخترق الجلد لقياس نشاط EMG لهذه العضلات ، مما يجعل التنسيب ، وإذا لزم الأمر ، إعادة تخصيص الأقطاب الكهربائية أمرا صعبا ، وكذلك تغيير تفسير النتائج. لذلك ، فإن أحد قيود هذه الورقة المنهجية هو أن نطاقها يقتصر على توضيح بروتوكول للأطراف العلوية والسفلية ، وهذا يشمل ، على سبيل المثال ، المجال الذي يستكشف cSP كعلامة على تثبيط القشرية البصلية أو حالات الطب النفسي.

في هذه المسألة ، يدعم البحث في الأدبيات أن الاستثمار الأجنبي المباشر هو العضلة المستهدفة الأكثر استخداما لدراسة تثبيط الطرف العلوي M1 القشري الشوكي. تشمل الأسباب على سبيل المثال لا الحصر تمثيلها القشري السطحي والكبير في القشرة الحركية ، وأدنى عتبة حركية للتحفيز ، والبساطة في أداء تقلصها المعزول والمستمر بالإضافة إلى وضع الأقطاب الكهربائية73,74. بالنسبة للأطراف السفلية ، فإن استخدام عضلة TA هو الأكثر احتمالا بسبب تمثيلها القشري الأكبر مقارنة بعضلات الساقالأخرى 75. أيضا ، تلعب سهولة العزل عن نشاط مجموعات العضلات الكبيرة التي تشكل عضلات الأطراف السفلية دورا. على الرغم من أهمية إعادة تأهيل الأطراف السفلية (LL) في هذا المجال ، إلا أن عددا أقل من الدراسات يستخدم LL MEP نظرا لتحدياته الخاصة. المنطقة التشريحية للدماغ من LL هي أكثر وسطية وأعمق في الشق بين نصف الكرة الغربي مقارنة بالأطراف العلوية. ومع ذلك ، فقد أدى استخدام الملاحة العصبية إلى تحسين دقة المنبهات 36 ، في حين أن استخدام ملف مخروطي مزدوج قد استهدف بنجاح مناطق LL ، بما في ذلك عضلة TA ، مما يدل على انخفاض LL MT عن أنواع الملفات الأخرى 76،77،78،79 ، وهي حاليا التوصية القياسية لاستهدافLL 36،44. غير أنه ينبغي التفكير في استخدام تكنولوجيات الملاحة الحديثة بالتوازي مع جدوى البروتوكول. كشف Jung et al. (2010) عن عدم وجود فرق كبير في تباين MEP وقابلية التكاثر بين ملاحة TMS و TMS غير الملاحية ، والتي تصل إلى مستوى أداء مماثل80. يمكن أن يكون استخدام TMS غير الملاحي أكثر فعالية من حيث التكلفة في ظروف محددة (أي الموارد المحدودة) ، وبالتالي كان النهج المفضل لهذا البروتوكول الذي يهدف إلى إظهار تقييم cSP ممكن وسهل وقابل للتكرار.

بالنظر إلى الاستخدام الواعد والمتعدد الاستخدامات ل cSP كمؤشر حيوي لتثبيط القشرية الشوكية في الاضطرابات العصبية المختلفة ، من الضروري تزويد الباحثين ببروتوكول cSP ممكن وقابل للتكرار ولا يزال موثوقا به للأطراف العلوية والسفلية. نسلط الضوء على أنه لا يمكن تمثيل سوى عدد قليل من العضلات في التجربة ، مما يؤدي إلى عدم وجود فحص ل cSP لتثبيط القشرية البصلية. وعلاوة على ذلك، فإن نتائج البحث غير الشامل الوارد في الجدول 1 ليست محاولة لتلخيص البيانات الموجودة، بل لتوضيح جزء من الأساس المنطقي وراء اختيار المعايير والرؤى، التي أجريت بالتالي دون دقة علمية. نأمل أن تساعد هذه الورقة المنهجية الباحثين على تطوير التحقيق في cSP كعلامة حيوية لتثبيط القشرية الشوكية M1.

الجدول 1: المعلمات المختلفة المستخدمة في بروتوكولات cSP. استخلصنا بيانات تجارب cSP من 117 مقالة مختلفة. يتم الإبلاغ عن النتائج إذا تم استخدام النموذج في ≥2 تجارب ، وإلا فقد تم جمعها داخل تجارب أخرى. †تشمل المواد التي إما لم تبلغ عن طريقة التوحيد القياسي أو التي أبلغت عن عدم تطبيق التوحيد. الاختصارات: MVC = الحد الأقصى للانكماش الطوعي. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

أبهيشيك داتا هو الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Soterix Medical Inc. ، وكامران نازين هو الرئيس التنفيذي للمنتجات في نفس الشركة. قدمت شركة Soterix Medical Inc. المواد المستخدمة في صنع منشور الفيديو هذا. يعلن المؤلفون الباقون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgments

لا شكر وتقدير.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol pads Medline Preparation with 70% isopropyl alcohol
Conductive gel Weaver and Company Used on the electrode
Echo Pinch JTECH medical 0902A302 Digital dynamometer.
Mega-EMG Soterix Medical NS006201 Digital multiple channel EMG with built in software.
MEGA-TMS coil Soterix Medical NS063201 8 shaped TMS coil
Mega-TMS stimulator Soterix Medical 6990061 Single Pulse TMS
Neuro-MEP.NET Soterix Medical EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.
Swim cap Kiefer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Li, J. Y., Lai, P. H., Chen, R. Transcallosal inhibition in patients with callosal infarction. Journal of Neurophysiology. 109 (3), 659-665 (2013).
  2. Wassermann, E. M., Fuhr, P., Cohen, L. G., Hallett, M. Effects of transcranial magnetic stimulation on ipsilateral muscles. Neurology. 41 (11), 1795-1799 (1991).
  3. Fuhr, P., Agostino, R., Hallett, M. Spinal motor neuron excitability during the silent period after cortical stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (4), 257-262 (1991).
  4. Meyer, B. U., Röricht, S., Gräfin von Einsiedel, H., Kruggel, F., Weindl, A. Inhibitory and excitatory interhemispheric transfers between motor cortical areas in normal humans and patients with abnormalities of the corpus callosum. Brain. 118, 429-440 (1995).
  5. Hupfeld, K. E., Swanson, C. W., Fling, B. W., Seidler, R. D. TMS-induced silent periods: A review of methods and call for consistency). Journal of Neuroscience Methods. 346, 108950 (2020).
  6. Siebner, H. R., Dressnandt, J., Auer, C., Conrad, B. Continuous intrathecal baclofen infusions induced a marked increase of the transcranially evoked silent period in a patient with generalized dystonia. Muscle Nerve. 21 (9), 1209-1212 (1998).
  7. Vallence, A. M., Smalley, E., Drummond, P. D., Hammond, G. R. Long-interval intracortical inhibition is asymmetric in young but not older adults. Journal of Neurophysiology. 118 (3), 1581-1590 (2017).
  8. Manconi, F. M., Syed, N. A., Floeter, M. K. Mechanisms underlying spinal motor neuron excitability during the cutaneous silent period in humans. Muscle Nerve. 21 (10), 1256-1264 (1998).
  9. Romanò, C., Schieppati, M. Reflex excitability of human soleus motoneurones during voluntary shortening or lengthening contractions. The Journal of Physiology. 390, 271-284 (1987).
  10. Cantello, R., Gianelli, M., Civardi, C., Mutani, R. Magnetic brain stimulation: the silent period after the motor evoked potential. Neurology. 42 (10), 1951-1959 (1992).
  11. 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).
  12. Classen, J., Benecke, R. Inhibitory phenomena in individual motor units induced by transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (5), 264-274 (1995).
  13. Inghilleri, M., Berardelli, A., Cruccu, G., Manfredi, M. Silent period evoked by transcranial stimulation of the human cortex and cervicomedullary junction. The Journal of Physiology. 466, 521-534 (1993).
  14. Roick, H., von Giesen, H. J., Benecke, R. On the origin of the postexcitatory inhibition seen after transcranial magnetic brain stimulation in awake human subjects. Experimental Brain Research. 94 (3), 489-498 (1993).
  15. Chen, R., Lozano, A. M., Ashby, P. Mechanism of the silent period following transcranial magnetic stimulation. Evidence from epidural recordings. Experimental Brain Research. 128 (4), 539-542 (1999).
  16. Schnitzler, A., Benecke, R. The silent period after transcranial magnetic stimulation is of exclusive cortical origin: evidence from isolated cortical ischemic lesions in man. Neuroscience Letters. 180 (1), 41-45 (1994).
  17. Cantello, R., Tarletti, R., Civardi, C. Transcranial magnetic stimulation and Parkinson's disease. Brain Research. Brain Research Reviews. 38 (3), 309-327 (2002).
  18. Ziemann, U., Netz, J., Szelényi, A., Hömberg, V. Spinal and supraspinal mechanisms contribute to the silent period in the contracting soleus muscle after transcranial magnetic stimulation of human motor cortex. Neuroscience Letters. 156 (1-2), 167-171 (1993).
  19. Paci, M., Di Cosmo, G., Perrucci, M. G., Ferri, F., Costantini, M. Cortical silent period reflects individual differences in action stopping performance. Scientific Reports. 11 (1), 15158 (2021).
  20. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  21. Vidor, L. P., et al. Association of anxiety with intracortical inhibition and descending pain modulation in chronic myofascial pain syndrome. BMC Neuroscience. 15, 42 (2014).
  22. Bradnam, L., et al. Afferent inhibition and cortical silent periods in shoulder primary motor cortex and effect of a suprascapular nerve block in people experiencing chronic shoulder pain. Clinical Neurophysiology. 127 (1), 769-778 (2016).
  23. Simis, M., et al. Increased motor cortex inhibition as a marker of compensation to chronic pain in knee osteoarthritis. Scientific Reports. 11 (1), 24011 (2021).
  24. List, J., et al. Cortical reorganization due to impaired cerebral autoregulation in individuals with occlusive processes of the internal carotid artery. Brain Stimulation. 7 (3), 381-387 (2014).
  25. Gray, W. A., Palmer, J. A., Wolf, S. L., Borich, M. R. Abnormal EEG responses to TMS during the cortical silent period are associated with hand function in chronic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (7), 666-676 (2017).
  26. Braune, H. J., Fritz, C. Transcranial magnetic stimulation-evoked inhibition of voluntary muscle activity (silent period) is impaired in patients with ischemic hemispheric lesion. Stroke. 26 (4), 550-553 (1995).
  27. Goodwill, A. M., Teo, W. -P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  28. Cincotta, M., et al. Suprathreshold 0.3 Hz repetitive TMS prolongs the cortical silent period: potential implications for therapeutic trials in epilepsy. Clinical Neurophysiology. 114 (10), 1827-1833 (2003).
  29. Langguth, B., et al. Transcranial magnetic stimulation for the treatment of tinnitus: effects on cortical excitability. BMC Neuroscience. 8, 45 (2007).
  30. Priori, A., et al. Rhythm-specific pharmacological modulation of subthalamic activity in Parkinson's disease. Experimental Neurology. 189 (2), 369-379 (2004).
  31. Salerno, A., et al. Motor cortical dysfunction disclosed by single and double magnetic stimulation in patients with fibromyalgia. Clinical Neurophysiology. 111 (6), 994-1001 (2000).
  32. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686 (2011).
  33. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of, T.M.S.C.G. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  34. 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 Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  35. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).
  36. Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
  37. Daskalakis, Z. J., et al. An automated method to determine the transcranial magnetic stimulation-induced contralateral silent period. Clinical Neurophysiology. 114 (5), 938-944 (2003).
  38. Orth, M., Rothwell, J. C. The cortical silent period: intrinsic variability and relation to the waveform of the transcranial magnetic stimulation pulse. Clinical Neurophysiology. 115 (5), 1076-1082 (2004).
  39. Säisänen, L., et al. Factors influencing cortical silent period: optimized stimulus location, intensity and muscle contraction. Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 231-238 (2008).
  40. Kojima, S., et al. Modulation of the cortical silent period elicited by single- and paired-pulse transcranial magnetic stimulation. BMC Neuroscience. 14 (1), 43 (2013).
  41. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  42. Kimiskidis, V. K., et al. Silent period to transcranial magnetic stimulation: construction and properties of stimulus-response curves in healthy volunteers. Experimental Brain Research. 163 (1), 21-31 (2005).
  43. Chipchase, L., et al. A checklist for assessing the methodological quality of studies using transcranial magnetic stimulation to study the motor system: an international consensus study. Clinical Neurophysiology. 123 (9), 1698-1704 (2012).
  44. 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).
  45. Zeugin, D., Ionta, S. Anatomo-Functional origins of the cortical silent period: Spotlight on the basal ganglia. Brain Sciences. 11 (6), 705 (2021).
  46. Person, R. S., Kozhina, G. V. Investigation of the silent period by a poststimulus histogram method. Neurophysiology. 10 (2), 123-129 (1978).
  47. Stinear, C. M., Coxon, J. P., Byblow, W. D. Primary motor cortex and movement prevention: where Stop meets Go. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 33 (5), 662-673 (2009).
  48. Mathis, J., de Quervain, D., Hess, C. W. Dependence of the transcranially induced silent period on the 'instruction set' and the individual reaction time. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (5), 426-435 (1998).
  49. Chandra, S. R., Issac, T. G., Nagaraju, B. C., Philip, M. A study of cortical excitability, central motor conduction, and cortical inhibition using single pulse transcranial magnetic stimulation in patients with early frontotemporal and Alzheimer's Dementia. Indian Journal of Psychological Medicine. 38 (1), 25-30 (2016).
  50. Bocci, T., et al. Spinal direct current stimulation modulates short intracortical inhibition. Neuromodulation. 18 (8), 686-693 (2015).
  51. Zunhammer, M., et al. Modulation of human motor cortex excitability by valproate. Psychopharmacology (Berl). 215 (2), 277-280 (2011).
  52. Ho, K. H., Nithi, K., Mills, K. R. Covariation between human intrinsic hand muscles of the silent periods and compound muscle action potentials evoked by magnetic brain stimulation: evidence for common inhibitory connections. Experimental Brain Research. 122 (4), 433-440 (1998).
  53. Acler, M., Fiaschi, A., Manganotti, P. Long-term levodopa administration in chronic stroke patients. A clinical and neurophysiologic single-blind placebo-controlled cross-over pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (4), 277-283 (2009).
  54. Volz, M. S., et al. Dissociation of motor task-induced cortical excitability and pain perception changes in healthy volunteers. PLoS One. 7 (3), 34273 (2012).
  55. Veldema, J., Nowak, D. A., Gharabaghi, A. Resting motor threshold in the course of hand motor recovery after stroke: a systematic review. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 18 (1), 158 (2021).
  56. 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 Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  57. Ortu, E., et al. Primary motor cortex hyperexcitability in Fabry's disease. Clinical Neurophysiology. 124 (7), 1381-1389 (2013).
  58. Goodwill, A. M., Teo, W. P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  59. Mayorga, T., et al. Motor-Evoked potentials of the abductor hallucis muscle and their relationship with foot arch functional anatomy. Journal of American Podiatric Medical Association. 107 (5), 467-470 (2017).
  60. Matsugi, A., et al. Cerebellar transcranial magnetic stimulation reduces the silent period on hand muscle electromyography during force control. Brain Science. 10 (2), 63 (2020).
  61. van Kuijk, A. A., Pasman, J. W., Geurts, A. C., Hendricks, H. T. How salient is the silent period? The role of the silent period in the prognosis of upper extremity motor recovery after severe stroke. Journal of Clinical Neurophysiology. 22 (1), 10-24 (2005).
  62. Wu, L., Goto, Y., Taniwaki, T., Kinukawa, N., Tobimatsu, S. Different patterns of excitation and inhibition of the small hand and forearm muscles from magnetic brain stimulation in humans. Clinical Neurophysiology. 113 (8), 1286-1294 (2002).
  63. Hunter, S. K., Todd, G., Butler, J. E., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Recovery from supraspinal fatigue is slowed in old adults after fatiguing maximal isometric contractions. Journal of Applied Physiology. 105 (4), 1199-1209 (2008).
  64. Yoon, T., Schlinder-Delap, B., Keller, M. L., Hunter, S. K. Supraspinal fatigue impedes recovery from a low-intensity sustained contraction in old adults. Journal of Applied Physiology. 112 (5), 849-858 (2012).
  65. Kennedy, D. S., McNeil, C. J., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Effects of fatigue on corticospinal excitability of the human knee extensors. Experimental Physiology. 101 (12), 1552-1564 (2016).
  66. Goodall, S., Howatson, G., Thomas, K. Modulation of specific inhibitory networks in fatigued locomotor muscles of healthy males. Experimental Brain Research. 236 (2), 463-473 (2018).
  67. Neva, J. L., et al. Multiple measures of corticospinal excitability are associated with clinical features of multiple sclerosis. Behavioural Brain Research. 297, 187-195 (2016).
  68. Caumo, W., et al. Motor cortex excitability and BDNF levels in chronic musculoskeletal pain according to structural pathology. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 357 (2016).
  69. Chen, M., Deng, H., Schmidt, R. L., Kimberley, T. J. Low-Frequency repetitive transcranial magnetic stimulation targeted to premotor cortex followed by primary motor cortex modulates excitability differently than premotor cortex or primary motor cortex stimulation alone. Neuromodulation. 18 (8), 678-685 (2015).
  70. van Kuijk, A. A., et al. Definition dependent properties of the cortical silent period in upper-extremity muscles, a methodological study. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 11, 1 (2014).
  71. van Kuijk, A. A., et al. Stimulus-response characteristics of motor evoked potentials and silent periods in proximal and distal upper-extremity muscles. Journal of Electromyography and Kinesiology. 19 (4), 574-583 (2009).
  72. Vernillo, G., Temesi, J., Martin, M., Millet, G. Y. Mechanisms of fatigue and recovery in upper versus lower limbs in men. Medicine and Science in Sports and Exercise. 50 (2), 334-343 (2018).
  73. Chen, M., et al. Evaluation of the cortical silent period of the laryngeal motor cortex in healthy individuals. Frontiers in Neuroscience. 11, 88 (2017).
  74. Masakado, Y., Akaboshi, K., Nagata, M., Kimura, A., Chino, N. Motor unit firing behavior in slow and fast contractions of the first dorsal interosseous muscle of healthy men. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (6), 290-295 (1995).
  75. Petersen, N. T., Pyndt, H. S., Nielsen, J. B. Investigating human motor control by transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 152 (1), 1-16 (2003).
  76. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  77. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  78. Proessl, F., et al. Characterizing off-target corticospinal responses to double-cone transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 239 (4), 1099-1110 (2021).
  79. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  80. Jung, N. H., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation does not decrease the variability of motor-evoked potentials. Brain Stimulation. 3 (2), 87-94 (2010).

Tags

علم الأعصاب ، العدد 186 ،
قياس فترة الصمت المعاكسة الناجمة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادي النبضة للتحقيق في تثبيط القشرية الشوكية M1
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rebello-Sanchez, I., Parente, J.,… More

Rebello-Sanchez, I., Parente, J., Pacheco-Barrios, K., Marduy, A., Pimenta, D. C., Lima, D., Slawka, E., Cardenas-Rojas, A., Rosa, G. R., Nazim, K., Datta, A., Fregni, F. Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition. J. Vis. Exp. (186), e64231, doi:10.3791/64231 (2022).

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