Kontralateral tyst period (cSP) bedömning är en lovande biomarkör för att indexera kortikal excitabilitet och behandlingssvar. Vi demonstrerar ett protokoll för att bedöma cSP avsedd för att studera M1 kortikospinal hämning av övre och nedre extremiteter.
Kontralateral tyst period (cSP) är en period av undertryckande i bakgrunden elektrisk muskelaktivitet fångad av elektromyografi (EMG) efter en motor framkallad potential (MEP). För att erhålla detta framkallas en MEP av en supratröskel transkraniell magnetisk stimulering (TMS) puls som levereras till den primära motorcortexen (M1) i den valda målmuskeln, medan deltagaren tillhandahåller en standardiserad frivillig målmuskelkontraktion. CSP är ett resultat av hämmande mekanismer som uppstår efter MEP; Det ger en bred tidsmässig bedömning av spinal hämning i dess initiala ~ 50 ms, och kortikal hämning efter. Forskare har försökt att bättre förstå den neurobiologiska mekanismen bakom cSP för att validera den som en potentiell diagnostisk, surrogat och prediktiv biomarkör för olika neuropsykiatriska sjukdomar. Därför beskriver denna artikel en metod för att mäta M1 cSP i nedre och övre extremiteter, inklusive ett urval av målmuskel, elektrodplacering, spolpositionering, metod för att mäta frivillig kontraktionsstimulering, intensitetsinställning och dataanalys för att erhålla ett representativt resultat. Det har det pedagogiska målet att ge en visuell riktlinje för att utföra ett genomförbart, pålitligt och reproducerbart cSP-protokoll för nedre och övre extremiteter och diskutera praktiska utmaningar för denna teknik.
Den tysta perioden (SP) är en period av elektromyografisk (EMG) tystnad som följer en motorframkallad potential (MEP) inducerad av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) applicerad under långvarig muskelkontraktion. Den supratröskel TMS-pulsen kan antingen appliceras på den kontralaterala eller ipsilaterala primära motorcortexen (M1) i målmuskeln från vilken EMG-aktiviteten registreras, vilket ger två fenomen: kontralateral tyst period (cSP) och ipsilateral tyst period (iSP).
Även om iSP och cSP delar liknande funktioner kan de återspegla något olika komponenter. Den första tros återspegla transcallosal hämning och därmed vara helt av kortikalt ursprung 1,2. Omvänt undersöks cSP som ett möjligt surrogat för kortikospinal hämning, troligen medierad av gamma-aminosmörsyra (GABA) B-receptorer inom M1 3,4,5.
Stöd för cSP: s roll i GABA-medierade vägar har tidigare arbeten funnit en ökning av cSP-varaktigheten efter oral administrering av GABA-förbättrande komponenter 5,6,7,8. Ändå är ryggradsprocesser också involverade i att ändra dess varaktighet. Den tidigare fasen (<50 ms) av cSP är associerad med minskade H-reflexvärden3-en reflex som är en produkt av perifera neurokretsar och som kvantifierar retbarheten hos ryggradsneuroner9. Spinal bearbetning tros förmedlas genom aktivering av Renshaw-celler, motoneuron efter hyperpolarisering och postsynaptisk hämning av spinal interneuroner 10,11,12,13,14.
Trots spinal bidrag är cSP huvudsakligen resultatet av aktiveringen av kortikala hämmande neuroner, som är ansvariga för att generera den senare delen av cSP (50-200 ms)3,10,13,15,16. I det avseendet har den tidiga delen av cSP-varaktigheten associerats med spinalhämningsmekanismer, medan långa cSPs kräver större kortikala hämmande mekanismer 3,13,17,18.
Därför är cSP en lovande biomarkörkandidat för kortikospinal missanpassning på grund av neurologiska störningar, medan mer signifikanta cSP-varaktigheter potentiellt återspeglar en ökning av kortikospinalhämning och vice versa 5,11. Följaktligen har tidigare arbeten funnit en koppling mellan cSP-varaktighet och patologier som dystoni, Parkinsons sjukdom, kronisk smärta, stroke och andra neurodegenerativa och psykiatriska tillstånd 19,20,21,22. För att illustrera, i en knä artros kohort, var en högre intrakortikal hämning (som indexerad av cSP) associerad med yngre ålder, större broskdegeneration och mindre kognitiv prestanda i Montreal kognitiv bedömningsskala23. Dessutom kan cSP-förändringar också longitudinellt indexera behandlingssvar och motorisk återhämtning 24,25,26,27,28,29,30.
Så lovande som rollen av cSP inom neuropsykiatriområdet är, är en utmanande aspekt av dess bedömning att den kan vara för känslig för protokollvariationer. Till exempel kan cSP-varaktigheten (~ 100-300 ms)11 skilja mellan övre och nedre extremiteter. fann en genomsnittlig cSP-varaktighet på 121,2 ms (± 32,5) för den första dorsala interosseösa muskeln (FDI) och 75,5 ms (± 21) för tibialis främre muskel (TA), i ett urval av fibromyalgipatienter31. Således förmedlar litteraturen en myriad av skillnader i de parametrar som används för att framkalla cSPs, vilket i sin tur äventyrar jämförbarheten mellan studier och försenar översättningen till klinisk praxis. Inom en liknande population har protokollen varit heterogena avseende supratröskel TMS-pulsinställningen som används för att stimulera M1 och målmuskeln, till exempel. Dessutom har forskare misslyckats med att korrekt rapportera parametrarna som används i deras protokoll.
Därför är målet att tillhandahålla en visuell riktlinje för hur man tillämpar ett genomförbart, tillförlitligt och lätt reproducerbart cSP-protokoll för utvärdering av M1 kortikospinal excitabilitet hos övre och nedre extremiteter och att diskutera de praktiska metodologiska utmaningarna för det förfarandet. För att illustrera resonemanget för valet av parametrar genomförde vi också en icke-uttömmande litteraturöversikt på Pubmed / MEDLINE för att identifiera publicerade artiklar om cSP i kronisk smärta och rehabiliteringspopulationer med hjälp av söktermen: Rehabilitering (Mesh) eller rehabilitering eller kronisk smärta eller stroke och termer som transkraniell magnetisk stimulering och enstaka puls eller kortikal tyst period. Inga inklusionskriterier definierades för extraktionen och poolade resultat visas i tabell 1 endast i illustrativt syfte.
Standard-SI för att framkalla MEP och SPs kan variera beroende på populationen. Intensiteter så låga som 80% RMT har visat sig framkalla cSP hos friska individer39, fortfarande studier på både friska och sjuka populationer har använt intensiteter så höga som 150% RMT 49,50,51. Även om denna källa till heterogenitet kan vara inneboende i målgruppens natur, bör den inte försummas eftersom olik…
The authors have nothing to disclose.
Inga bekräftelser.
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 |