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Neuroscience

संयुक्त परिधीय तंत्रिका उत्तेजना और नियंत्रणीय पल्स पैरामीटर ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना सेंसरिमोटर नियंत्रण और सीखने की जांच के लिए

Published: April 21, 2023 doi: 10.3791/65212
Automatic Translation
*1, *1, 1
1Department of Kinesiology and Health Sciences, University of Waterloo
* These authors contributed equally

Summary

शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही अवरोध (एसएआई) सेंसरिमोटर एकीकरण की जांच के लिए एक ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना प्रोटोकॉल है। यह लेख बताता है कि सेंसरिमोटर व्यवहार के दौरान मोटर कॉर्टेक्स में अभिसरण सेंसरिमोटर लूप का अध्ययन करने के लिए एसएआई का उपयोग कैसे किया जा सकता है।

Abstract

कुशल मोटर क्षमता उचित मोटर कमांड में संवेदी एफेरेंस को कुशलतापूर्वक एकीकृत करने पर निर्भर करती है। अभिवाही निषेध कुशल मोटर क्रियाओं के दौरान सेंसरिमोटर एकीकरण पर प्रक्रियात्मक और घोषणात्मक प्रभाव की जांच करने के लिए एक मूल्यवान उपकरण प्रदान करता है। यह पांडुलिपि सेंसरिमोटर एकीकरण को समझने के लिए लघु-विलंबता अभिवाही निषेध (एसएआई) की कार्यप्रणाली और योगदान का वर्णन करती है। एसएआई ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) द्वारा उत्पन्न कॉर्टिकोस्पाइनल मोटर आउटपुट पर एक अभिसरण अभिवाही वॉली के प्रभाव को निर्धारित करता है। अभिवाही वॉली को परिधीय तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना द्वारा ट्रिगर किया जाता है। टीएमएस उत्तेजना को प्राथमिक मोटर कॉर्टेक्स पर एक स्थान पर पहुंचाया जाता है जो उस अभिवाही तंत्रिका द्वारा सेवा की गई मांसपेशियों में एक विश्वसनीय मोटर-उत्पन्न प्रतिक्रिया प्राप्त करता है। मोटर-इवोकेटेड प्रतिक्रिया में अवरोध की सीमा मोटर कॉर्टेक्स पर अभिवाही वॉली के अभिसरण के परिमाण को दर्शाती है और इसमें केंद्रीय जीबीएर्जिक और कोलीनर्जिक योगदान शामिल हैं। एसएआई में कोलीनर्जिक भागीदारी एसएआई को सेंसरिमोटर प्रदर्शन और सीखने में घोषणात्मक-प्रक्रियात्मक बातचीत का एक संभावित मार्कर बनाती है। हाल ही में, अध्ययनों ने कुशल मोटर क्रियाओं के लिए प्राथमिक मोटर कॉर्टेक्स में अलग-अलग सेंसरिमोटर सर्किट के कार्यात्मक महत्व को अलग करने के लिए एसएआई में टीएमएस वर्तमान दिशा में हेरफेर करना शुरू कर दिया है। अत्याधुनिक नियंत्रणीय पल्स पैरामीटर टीएमएस (सीटीएमएस) के साथ अतिरिक्त पल्स पैरामीटर (जैसे, पल्स चौड़ाई) को नियंत्रित करने की क्षमता ने टीएमएस उत्तेजना द्वारा जांच किए गए सेंसरिमोटर सर्किट की चयनात्मकता को बढ़ाया है और सेंसरिमोटर नियंत्रण और सीखने के अधिक परिष्कृत मॉडल बनाने का अवसर प्रदान किया है। इसलिए, वर्तमान पांडुलिपि सीटीएमएस का उपयोग करके एसएआई मूल्यांकन पर केंद्रित है। हालांकि, यहां उल्लिखित सिद्धांत पारंपरिक निश्चित पल्स चौड़ाई टीएमएस उत्तेजक पदार्थों और अभिवाही अवरोध के अन्य रूपों, जैसे लंबी-विलंबता अभिवाही निषेध (एलएआई) का उपयोग करके मूल्यांकन किए गए एसएआई पर भी लागू होते हैं।

Introduction

स्पाइनल मोटर न्यूरॉन्स और इंटरन्यूरॉन1 के पिरामिड पथ के अनुमानों को आकार देने के लिए कई सेंसरिमोटर लूप मोटर कॉर्टेक्स में अभिसरण करते हैं। हालांकि, ये सेंसरिमोटर लूप कॉर्टिकोस्पाइनल अनुमानों और मोटर व्यवहार को आकार देने के लिए कैसे बातचीत करते हैं, यह एक खुला सवाल बना हुआ है। शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध (एसएआई) मोटर कॉर्टेक्स आउटपुट में अभिसरण सेंसरिमोटर लूप के कार्यात्मक गुणों की जांच करने के लिए एक उपकरण प्रदान करता है। एसएआई मोटर कॉर्टिकल ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) को संबंधित परिधीय अभिवाही तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना के साथ जोड़ता है।

टीएमएस मानव मस्तिष्क 2,3 में पिरामिड मोटर न्यूरॉन्स ट्रांस-सिनैप्टिक रूप से सुरक्षित रूप से उत्तेजित करने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि है। टीएमएस में खोपड़ी पर रखे गए एक कुंडलित तार के माध्यम से एक बड़ा, क्षणिक विद्युत प्रवाह पारित करना शामिल है। विद्युत प्रवाह की क्षणिक प्रकृति एक तेजी से बदलते चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती हैजो मस्तिष्क में एक विद्युत प्रवाह को प्रेरित करती है। एकल टीएमएस उत्तेजना के मामले में, प्रेरित प्रवाह पिरामिड मोटर न्यूरॉन्स 5-7 के लिए उत्तेजक इनपुट की एक श्रृंखला को सक्रिय करता है। यदि उत्पन्न उत्तेजक इनपुट की ताकत पर्याप्त है, तो अवरोही गतिविधि एक विपरीत मांसपेशियों की प्रतिक्रिया प्राप्त करती है जिसे मोटर-इवोकेटेड पोटेंशियल (एमईपी) के रूप में जाना जाता है। एमईपी की विलंबता कॉर्टिकोमोटर चालन समय8 को दर्शाती है। एमईपी का आयाम कॉर्टिकोस्पाइनल न्यूरॉन्स की उत्तेजना को दर्शाताहै। एमईपी को प्राप्त करने वाले एकल टीएमएस उत्तेजना को कंडीशनिंग उत्तेजना10,11,12 से भी पहले किया जा सकता है। इन युग्मित-पल्स प्रतिमानों का उपयोग कॉर्टिकोस्पाइनल आउटपुट पर विभिन्न इंटरन्यूरॉन पूल के प्रभावों को अनुक्रमित करने के लिए किया जा सकता है। एसएआई के मामले में, परिधीय विद्युत कंडीशनिंग उत्तेजना का उपयोग मोटर कॉर्टिकल उत्तेजना 11,13,14,15 पर अभिवाही वॉली के प्रभाव की जांच करने के लिए किया जाता है। टीएमएस उत्तेजना और परिधीय विद्युत उत्तेजना का सापेक्ष समय मोटर कॉर्टेक्स पर टीएमएस उत्तेजना की कार्रवाई को मोटर कॉर्टेक्स में अभिवाही अनुमानों के आगमन के साथ संरेखित करता है। डिस्टल ऊपरी अंग की मांसपेशियों में एसएआई के लिए, औसत तंत्रिका उत्तेजना आमतौर पर टीएमएस उत्तेजना से पहले 18-24 एमएस11,13,15,16 होती है। इसी समय, एसएआई बढ़ता है क्योंकि परिधीय उत्तेजना द्वारा प्रेरित अभिवाही वॉली की ताकत 13,17,18 बढ़ जाती है।

मोटर कॉर्टेक्स के अभिवाही प्रक्षेपण के बाहरी गुणों के साथ इसके मजबूत संबंध के बावजूद, एसएआई कई मोटर नियंत्रण प्रक्रियाओं में फंसा हुआ एक निंदनीय घटना है। उदाहरण के लिए, एसएआई को आसन्न आंदोलन 19,20,21 से पहले कार्य-प्रासंगिक मांसपेशियों में कम कर दिया जाता है, लेकिन आसन्न कार्य-अप्रासंगिक मोटर प्रतिनिधित्व 19,20,22 में बनाए रखा जाता है। कार्य प्रासंगिकता के प्रति संवेदनशीलता को एक सराउंड निषेध तंत्र23 को प्रतिबिंबित करने के लिए परिकल्पित किया गया है जिसका उद्देश्य अवांछित प्रभावक भर्ती को कम करना है। हाल ही में, यह प्रस्तावित किया गया था कि कार्य-प्रासंगिक प्रभावक में एसएआई में कमी एक आंदोलन-संबंधी गेटिंग घटना को प्रतिबिंबित कर सकती है जिसे अपेक्षित संवेदी उत्तेजना को दबाने और सेंसरिमोटर योजनाऔर निष्पादन 24 के दौरान सुधार की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया है। विशिष्ट कार्यात्मक भूमिका के बावजूद, एसएआई मैनुअल निपुणता औरप्रसंस्करण दक्षता में कमी के साथ सहसंबद्ध है। परिवर्तित एसएआई 26 वर्ष के वयस्कों में गिरने के बढ़ते जोखिम से भी जुड़ा हुआ है और पार्किंसंस रोग 26,27,28 और फोकल हैंड डिस्टोनिया 29 वाले व्यक्तियों में सेंसरिमोटर फ़ंक्शन से समझौता किया गया है।

नैदानिक और औषधीय साक्ष्य इंगित करते हैं कि एसएआई की मध्यस्थता करने वाले निरोधात्मक मार्ग केंद्रीय कोलीनर्जिक मॉड्यूलेशन30 के प्रति संवेदनशील हैं। उदाहरण के लिए, मस्केरिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर विरोधी स्कोपोलामाइन को प्रशासित करने से एसएआई31 कम हो जाता है। इसके विपरीत, एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ इनहिबिटर के माध्यम से एसिटाइलकोलाइन के आधे जीवन को बढ़ाने से एसएआई32,33 बढ़ जाता है। औषधीय साक्ष्य के अनुरूप, एसएआई केंद्रीय कोलीनर्जिक भागीदारी के साथ कई संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं के प्रति संवेदनशील है, जिसमें उत्तेजना34, इनाम 35, ध्यान का आवंटन 21,36,37 और स्मृति38,39,40 शामिल हैं। एसएआई को कोलीनर्जिक न्यूरॉन्स के नुकसान से जुड़े संज्ञानात्मक घाटे के साथ नैदानिक आबादी में भी बदल दिया जाता है, जैसे अल्जाइमर रोग 41,42,43,44,45,46,47, पार्किंसंस रोग (हल्के संज्ञानात्मक हानि के साथ) 48,49,50, और हल्के संज्ञानात्मक हानि 47,51,52. विभिन्न बेंजोडायजेपाइन द्वारा विभिन्न γ-एमिनोब्यूट्रिक एसिड टाइप ए (जीएबीएए) रिसेप्टर सबयूनिट प्रकारों के लिए अंतर समानताओं के साथ एसएआई के अंतर मॉड्यूलेशन से पता चलता है कि एसएआई निरोधात्मक मार्ग युग्मित-पल्स निषेध30 के अन्य रूपों की मध्यस्थता करने वाले मार्गों से अलग हैं। उदाहरण के लिए, लोराज़ेपम एसएआई को कम करता है लेकिन लघु-अंतराल कॉर्टिकल निषेध (एसआईसीआई) 53 को बढ़ाता है। ज़ोलपिडेम एसएआई को कम करता है लेकिन एसआईसीआई53 पर बहुत कम प्रभाव डालता है। डायजेपाम एसआईसीआई को बढ़ाता है लेकिन एसएआई53 पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। जीएबीएए रिसेप्टर फ़ंक्शन के इन सकारात्मक एलोस्टेरिक मॉड्यूलेटर द्वारा एसएआई में कमी, इस अवलोकन के साथ कि जीएबीए मस्तिष्क स्टेम और कॉर्टेक्स54 में एसिटाइलकोलाइन की रिहाई को नियंत्रित करता है, ने इस परिकल्पना को जन्म दिया है कि जीएबीए कोलीनर्जिक मार्ग को नियंत्रित करता है जो एसएआई55 को प्रभावित करने के लिए सेंसरिमोटर कॉर्टेक्स को प्रोजेक्ट करता है।

हाल ही में, एसएआई का उपयोग सेंसरिमोटर लूप के बीच बातचीत की जांच करने के लिए किया गया है जो प्रक्रियात्मक मोटर नियंत्रण प्रक्रियाओं को निर्धारित करते हैं और जो प्रक्रियात्मक प्रक्रियाओं को स्पष्ट टॉप-डाउन लक्ष्यों और संज्ञानात्मक नियंत्रण प्रक्रियाओं 21,36,37,38 के लिए संरेखित करते हैं। एसएआई31 में केंद्रीय कोलीनर्जिक भागीदारी से पता चलता है कि एसएआई प्रक्रियात्मक सेंसरिमोटर नियंत्रण और सीखने पर एक कार्यकारी प्रभाव को इंडेक्स कर सकता है। महत्वपूर्ण रूप से, इन अध्ययनों ने विभिन्न टीएमएस वर्तमान दिशाओं का उपयोग करके एसएआई का आकलन करके विशिष्ट सेंसरिमोटर सर्किट पर अनुभूति के अद्वितीय प्रभावों की पहचान करना शुरू कर दिया है। साई अध्ययन आम तौर पर पश्च-पूर्ववर्ती (पीए) प्रेरित धारा का उपयोग करते हैं, जबकि केवल कुछ मुट्ठी भर एसएआई अध्ययनों ने पूर्वकाल-पश्चवर्ती (एपी) प्रेरित वर्तमान55 को नियोजित किया है। हालांकि, एसएआई मूल्यांकन के दौरान पीए करंट की तुलना में एपी को प्रेरित करने के लिए टीएमएस का उपयोग करने से अलग-अलग सेंसरिमोटर सर्किट16,56 की भर्ती होती है। उदाहरण के लिए, एपी-संवेदनशील, लेकिन पीए-संवेदनशील नहीं, सेंसरिमोटर सर्किट अनुमस्तिष्क मॉड्यूलेशन37,56 द्वारा बदल दिए जाते हैं। इसके अलावा, एपी-संवेदनशील, लेकिन पीए-संवेदनशील नहीं, सेंसरिमोटर सर्किट को ध्यान भार36 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अंत में, ध्यान और अनुमस्तिष्क प्रभाव एक ही एपी-संवेदनशील सेंसरिमोटर सर्किट पर अभिसरण कर सकते हैं, जिससे इनसर्किटों में दुर्भावनापूर्ण परिवर्तन हो सकते हैं।

टीएमएस प्रौद्योगिकी में प्रगति एकल-पल्स, युग्मित-पल्स और दोहराववाले अनुप्रयोगों के दौरान नियोजित टीएमएस उत्तेजना के विन्यास में हेरफेर करने के लिए अतिरिक्त लचीलापन प्रदान करती है। नियंत्रणीय पल्स पैरामीटर टीएमएस (सीटीएमएस) उत्तेजक अब दुनिया भर में अनुसंधान उपयोग के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, और ये पल्स चौड़ाई और आकार57 पर लचीला नियंत्रण प्रदान करते हैं। बढ़ा हुआ लचीलापन दो स्वतंत्र कैपेसिटर की निर्वहन अवधि को नियंत्रित करने से उत्पन्न होता है, प्रत्येक टीएमएस उत्तेजना के एक अलग चरण के लिए जिम्मेदार होता है। उत्तेजना की द्विध्रुवीय या मोनोफैसिक प्रकृति प्रत्येक कैपेसिटर से सापेक्ष निर्वहन आयाम द्वारा नियंत्रित होती है, एक पैरामीटर जिसे एम-अनुपात कहा जाता है। सीटीएमएस अध्ययनों ने विभिन्न वर्तमान दिशाओं के साथ पल्स चौड़ाई हेरफेर को यह प्रदर्शित करने के लिए जोड़ा है कि पारंपरिक टीएमएस उत्तेजक (70-82 μs) 59,60 द्वारा उपयोग की जाने वाली निश्चित पल्स चौड़ाई संभवतः SAI 56 के दौरान कार्यात्मक रूप से अलग सेंसरिमोटर सर्किट के मिश्रण की भर्ती करती है। इसलिए, सीटीएमएस सेंसरिमोटर प्रदर्शन और सीखने में विभिन्न अभिसरण सेंसरिमोटर लूप के कार्यात्मक महत्व को अलग करने के लिए एक रोमांचक उपकरण है।

यह पांडुलिपि सेंसरिमोटर एकीकरण का अध्ययन करने के लिए एक अद्वितीय एसएआई दृष्टिकोण का विवरण देती है जो सेंसरिमोटर व्यवहार के दौरान सीटीएमएस के साथ परिधीय विद्युत उत्तेजना को एकीकृत करती है। यह दृष्टिकोण मोटर कॉर्टेक्स में चुनिंदा इंटरन्यूरॉन आबादी पर अभिवाही अनुमानों के प्रभाव का आकलन करके विशिष्ट एसएआई दृष्टिकोण में सुधार करता है जो चल रहे सेंसरिमोटर व्यवहार के दौरान कॉर्टिकोस्पाइनल आउटपुट को नियंत्रित करता है। हालांकि अपेक्षाकृत नया, सीटीएमएस विशिष्ट और नैदानिक आबादी में सेंसरिमोटर एकीकरण का अध्ययन करने में एक अलग लाभ प्रदान करता है। इसके अलावा, वर्तमान दृष्टिकोण को पारंपरिक टीएमएस उत्तेजक पदार्थों के साथ उपयोग के लिए और अभिवाही अवरोध और सुविधा के अन्य रूपों को निर्धारित करने के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है, जैसे कि लंबी-विलंबता अभिवाही निषेध (एलएआई) 13 या लघु-विलंबता अभिवाही सुविधा (एसएएफ)15।

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Protocol

निम्नलिखित प्रोटोकॉल विभिन्न प्रयोगों के लिए लागू किया जा सकता है। दी गई जानकारी में एक प्रयोग का विवरण दिया गया है जिसमें साई का उपयोग वैध या अमान्य रूप से क्यूरेटेड जांच के लिए उंगली की प्रतिक्रिया के दौरान सेंसरिमोटर एकीकरण को मापने के लिए किया जाता है। इस प्रोटोकॉल में, एसएआई का मूल्यांकन बिना किसी कार्य के किया जाता है, फिर क्यूड सेंसरिमोटर कार्य के दौरान समवर्ती रूप से, और फिर बिना किसी कार्य के। सीटीएमएस उत्तेजक को किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पारंपरिक टीएमएस उत्तेजक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। हालांकि, पारंपरिक टीएमएस उत्तेजक की पल्स चौड़ाई विशिष्ट हार्डवेयर59,60 के आधार पर 70-82 μs के बीच तय की जाएगी। इस अध्ययन को वाटरलू विश्वविद्यालय के अनुसंधान नैतिकता कार्यालय द्वारा अनुमोदित किया गया था। सभी प्रतिभागियों ने लिखित सूचित सहमति प्रदान की।

1. हार्डवेयर / सॉफ्टवेयर आवश्यकताएं

नोट: चित्रा 1 कंप्यूटर-नियंत्रित सेंसरिमोटर कार्य के साथ परिधीय विद्युत और टीएमएस उत्तेजक पदार्थों को एकीकृत करने के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं का एक योजनाबद्ध प्रदर्शित करता है। चित्र 2ए में पीए-प्रेरित और एपी-प्रेरित धारा के लिए एसएआई के लिए सेटअप को दर्शाया गया है। चित्रा 2 बी क्यूड सेंसरिमोटर कार्य के लिए घटनाओं के अनुक्रम और एसएआई मूल्यांकन के सापेक्ष समय को दर्शाता है। कॉइल स्थिति और प्रक्षेपवक्र61 में भिन्नता से जुड़ी शारीरिक प्रतिक्रिया में परीक्षण-दर-परीक्षण परिवर्तनशीलता को कम करने के लिए प्रतिभागी के सापेक्ष टीएमएस कॉइल ओरिएंटेशन को ट्रैक करने के लिए एक स्टीरियोटैक्टिक मार्गदर्शन प्रणाली की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है।

Figure 1
चित्रा 1: आराम पर और समवर्ती सेंसरिमोटर व्यवहार के दौरान एसएआई का आकलन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले हार्डवेयर का एक योजनाबद्ध। पीसी 1, जिसका उपयोग सेंसरिमोटर कार्य और सीटीएमएस उत्तेजना / परिधीय विद्युत उत्तेजना के समय को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, एक डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर से जुड़ा हुआ है जो यूएसबी केबल के माध्यम से 5 वी टीटीएल आउटपुट ट्रिगर उत्पन्न करने में सक्षम है। बिना शर्त परीक्षणों के लिए, डिजिटल इनपुट-आउटपुट चैनल 1 से ट्रिगर को बीएनसी केबल के माध्यम से सीटीएमएस उत्तेजक में भेजा जाता है। वातानुकूलित परीक्षणों के लिए, डिजिटल इनपुट-आउटपुट चैनल 1 से ट्रिगर, जिसे सीटीएमएस उत्तेजक को भेजा जाता है, डिजिटल इनपुट-आउटपुट चैनल 2 से परिधीय विद्युत उत्तेजक तक ट्रिगर से पहले होता है। सीटीएमएस इकाई पर ट्रिगर आउट चैनल से एक बीएनसी केबल ईएमजी सिस्टम एनालॉग-टू-डिजिटल बोर्ड को भेजा जाता है ताकि ईएमजी एम्पलीफायर रिकॉर्डिंग को ट्रिगर किया जा सके और पीसी 2 पर ईएमजी अधिग्रहण सॉफ्टवेयर द्वारा डेटा का प्रदर्शन / सीटीएमएस ट्रिगर आउट से एक वैकल्पिक बीएनसी केबल को सीटीएमएस उत्तेजना के समय कॉइल स्थिति और प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड करने के लिए स्टीरियोटैक्टिक मार्गदर्शन प्रणाली को भी भेजा जाता है। संक्षेप: पीसी = व्यक्तिगत कंप्यूटर; यूएसबी = सार्वभौमिक सीरियल बस; टीटीएल = ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक ट्रिगर केबल; बीएनसी = बेयोनेट नील-कॉन्सेलमैन कनेक्टर; सीटीएमएस = नियंत्रणीय पल्स पैरामीटर ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजक; टीएमएस = ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना; ए / डी = एनालॉग-डिजिटल; ईएमजी = इलेक्ट्रोमोग्राफी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: एसएआई सेटअप और सेंसरिमोटर कार्य। (क) प्रत्यक्ष विदेशी निवेश की संरचना में भारतीय खेल प्राधिकरण के मूल्यांकन के लिए सेटअप का एक योजनाबद्ध। ध्यान दें, मस्तिष्क में प्रेरित प्रवाह टीएमएस कॉइल में धारा की दिशा के विपरीत है। (बी) एक वैध इंडेक्स फिंगर क्यू (ऊपर) और अमान्य इंडेक्स फिंगर क्यू (नीचे) परीक्षण का चित्रण। क्यू को हमेशा शीर्ष उत्तेजना के रूप में चित्रित किया जाता है (डैश्ड सर्कल द्वारा हाइलाइट किया जाता है)। क्यू रंग एक विशिष्ट उंगली प्रतिक्रिया से मेल खाता है। प्रतिभागियों को जांच के रंग का यथासंभव तेजी से और सटीक रूप से जवाब देने का निर्देश दिया गया था। संकेत और जांच किसी भी रंग हो सकते हैं। एक वैध संकेत की संभावना 70% थी। 30% परीक्षणों में अमान्य संकेत हुए। संक्षेप: एसएआई = लघु-विलंबता अभिवाही निषेध; पीए = पश्चवर्ती-पूर्वकाल; एपी = पूर्वकाल-पश्चवर्ती; एफडीआई = पहला पृष्ठीय हस्तक्षेप; ईएमजी = इलेक्ट्रोमोग्राफी; एमएनएस = औसत तंत्रिका उत्तेजना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

  1. दो डिजिटल आउटपुट चैनलों के साथ यूएसबी (या सीरियल पोर्ट) डिजिटल-एनालॉग बोर्ड के माध्यम से सेंसरिमोटर कार्य को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर के साथ एक व्यक्तिगत कंप्यूटर (पीसी 1) को लैस करें।
  2. बिना शर्त सीटीएमएस उत्तेजनाओं और सीटीएमएस उत्तेजनाओं के क्रम को नियंत्रित करने के लिए एक नो-टास्क सॉफ्टवेयर रूटीन स्थापित करें जो 21 एमएस के इंटरस्टिमुलस अंतराल (आईएसआई) के साथ परिधीय विद्युत उत्तेजना द्वारा वातानुकूलित किया जाएगा। 5-8 सेकंड के बीच की अवधि के साथ एक आयताकार वितरण का उपयोग करके किसी भी दो उत्तेजनाओं (जैसे, वातानुकूलित या बिना शर्त) के बीच अंतराल को यादृच्छिक करें।
    1. सुनिश्चित करें कि दिनचर्या वातानुकूलित उत्तेजनाओं के लिए सीटीएमएस इकाई के पोर्ट में ट्रिगर को एक डिजिटल आउटपुट ट्रिगर भेजती है। सुनिश्चित करें कि दिनचर्या वातानुकूलित उत्तेजनाओं के लिए सीटीएमएस इकाई और परिधीय विद्युत उत्तेजक को अलग-अलग डिजिटल आउटपुट भेजती है।
    2. सुनिश्चित करें कि परिधीय उत्तेजक के लिए ट्रिगर सीटीएमएस ट्रिगर से पहले 21 एमएस से पहले है। सुनिश्चित करें कि वातानुकूलित और वातानुकूलित उत्तेजनाओं की संख्या 8 और 24 के बीच है। आदर्श रूप से, वातानुकूलित और वातानुकूलित परीक्षणों का क्रम यादृच्छिक होना चाहिए।
  3. सेंसरिमोटर कार्य को नियंत्रित करने के लिए एक सॉफ्टवेयर रूटीन सेट करें। सुनिश्चित करें कि यह सॉफ्टवेयर व्यवहार के दौरान एक विशिष्ट बिंदु (ओं) पर सीटीएमएस और परिधीय विद्युत उत्तेजक पदार्थों को भेजे गए डिजिटल आउटपुट ट्रिगर्स को टाइम-लॉक करता है।
    नोट: उल्लिखित प्रयोग ने एक क्यूड सेंसरिमोटर कार्य (चित्रा 2 बी) का उपयोग किया। परिधीय उत्तेजक और सीटीएमएस उत्तेजक के ट्रिगर को आयताकार वितरण का उपयोग करके प्रतिक्रिया क्यू की शुरुआत के बाद 225-275 एमएस होने का समय दिया गया था। इस समय का उद्देश्य प्रतिक्रिया क्यू और पूर्व तैयारी क्यू के बीच वैधता के आधार पर सेंसरिमोटर एकीकरण में परिवर्तन का आकलन करना था, जो सभी परीक्षणों के 70% में मान्य था।
  4. एनालॉग-डिजिटल कनवर्टर से जुड़े दो-चैनल इलेक्ट्रोमोग्राफी (ईएमजी) एम्पलीफायर के साथ एक दूसरे व्यक्तिगत कंप्यूटर (पीसी 2) को लैस करें। सुनिश्चित करें कि डिजिटल-एनालॉग कनवर्टर में ईएमजी को टीएमएस उत्तेजना में टाइम-लॉक करने के लिए एक डिजिटल इनपुट चैनल है। सुनिश्चित करें कि पीसी 2 टीएमएस-उत्पन्न मांसपेशी प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड करने के लिए ईएमजी डेटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर से लैस है।
    नोट: पीसी 1 का उपयोग सेंसरिमोटर कार्य को नियंत्रित करने और ईएमजी रिकॉर्ड करने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, शोधकर्ताओं को स्वतंत्र रूप से टीएमएस उत्तेजक, परिधीय उत्तेजक और ईएमजी प्रणाली के ट्रिगर के समय को सत्यापित करना चाहिए। एक पीसी से जुड़े कई डिवाइस केंद्रीय प्रोसेसर संघर्षों की क्षमता को बढ़ाते हैं, जिससे घटना मार्करों के सापेक्ष समय में अस्थिरता होती है।
  5. ईएमजी डेटा अधिग्रहण सॉफ़्टवेयर को निम्न सेटिंग्स के साथ सेट करें: तीन रिकॉर्डिंग चैनल, 2 ईएमजी, एक इनपुट ट्रिगर, टीटीएल ट्रिगर के चारों ओर -0.3 एस से 0.5 एस के युग के साथ ट्रिगर रिकॉर्डिंग, 1,000एक्स का ईएमजी प्रवर्धन कारक, 4,000 हर्ट्ज की नमूना दर, 3 हर्ट्ज से 1 किलोहर्ट्ज का बैंडपास फिल्टर और एक मुख्य फिल्टर (वैकल्पिक)।
    नोट: वर्तमान प्रोटोकॉल एक एपोशरिकॉर्डिंग विधि का उपयोग करता है। ईएमजी अधिग्रहण सॉफ्टवेयर लगातार ईएमजी सिग्नल की निगरानी करता है। हालांकि, टीएमएस उत्तेजना के लिए केवल टाइम-लॉक किए गए डेटा को प्रदर्शित और रिकॉर्ड किया जाता है।
  6. पीसी 1 से एक डिजिटल आउटपुट चैनल को सीटीएमएस उत्तेजक पर ट्रिगर इनपुट से कनेक्ट करें। पीसी 1 से दूसरे डिजिटल आउटपुट चैनल को परिधीय विद्युत उत्तेजक पर ट्रिगर इनपुट से कनेक्ट करें। पीसी के ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग करते समय, स्वतंत्र रूप से पीसी 1 से दो डिजिटल आउटपुट के सापेक्ष समय की पुष्टि करें।
  7. ट्रिगर आउटपुट को ईएमजी सिस्टम के डिजिटल इनपुट से कनेक्ट करें। यदि स्टीरियोटैक्टिक मार्गदर्शन प्रणाली का उपयोग किया जाता है, तो सीटीएमएस उत्तेजना के समय सीटीएमएस कॉइल की परीक्षण स्थिति द्वारा परीक्षण रिकॉर्ड करने के लिए ट्रिगर आउटपुट को मार्गदर्शन प्रणाली में विभाजित करना संभव हो सकता है।

2. प्रतिभागी स्क्रीनिंग और सूचित सहमति

  1. टीएमएस 9,62,63,64,65 के लिए मतभेद ों के लिए प्रतिभागी की स्क्रीन करें।
  2. प्रतिभागी को अध्ययन के उद्देश्यों और प्रक्रियाओं के बारे में सूचित करें। संस्थान की नैतिकता समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित सहमति दस्तावेज में उल्लिखित जोखिमों की समीक्षा करें। संभावित जोखिमों के बारे में किसी भी प्रश्न का उत्तर दें। किसी भी अध्ययन प्रक्रिया को शुरू करने से पहले लिखित सूचित सहमति प्राप्त करें।

3. इलेक्ट्रोमोग्राफी (ईएमजी) इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट

  1. प्रतिभागी को कुर्सी की बाहों पर अपनी कोहनी के साथ प्रयोगात्मक कुर्सी में बैठने का निर्देश दें और कलाई / हाथ को डेस्क कार्यक्षेत्र पर आराम से आराम करने की अनुमति देने के लिए झुकें। आवश्यकतानुसार कुर्सी और डेस्क कार्यस्थान की ऊंचाई समायोजित करें।
  2. एक गोल सूती पैड पर रखी हल्के घर्षण क्रीम का उपयोग करके पहले पृष्ठीय इंटरोसियस (एफडीआई), अपहरणकर्ता पोलिसिस ब्रेविस (एपीबी), और उल्नार स्टाइलॉइड प्रक्रिया पर त्वचा को साफ करें। अल्कोहल प्रेप पैड का उपयोग करके किसी भी अवशेष को पोंछ दें।
  3. प्रत्येक मांसपेशी के लिए, मांसपेशियों के पेट पर एक डिस्पोजेबल एजी-एजीसीएल चिपकने वाला इलेक्ट्रोड रखें। संदर्भ के रूप में पास के बोनी लैंडमार्क पर एक दूसरा इलेक्ट्रोड रखें। अंत में, जमीन के रूप में सेवा करने के लिए उल्नार स्टाइलोइड प्रक्रिया पर एक अतिरिक्त एजी-एजीसीएल चिपकने वाला इलेक्ट्रोड रखें।
    नोट: एक आम एफडीआई संदर्भ साइट हाथ के रेडियल साइड पर दूसरे समीपस्थ फालैंक्स के आधार पर बोनी प्रमुखता है। एक आम एपीबी संदर्भ साइट अंगूठे के रेडियल साइड पर समीपस्थ फालैंक्स की बोनी प्रमुखता है।
  4. इलेक्ट्रोड और जमीन की प्रत्येक जोड़ी को ईएमजी एम्पलीफायर और डेटा अधिग्रहण प्रणाली से कनेक्ट करें। एफडीआई के लिए चैनल 1 और एपीबी के लिए चैनल 2 का उपयोग करें।

4. परिधीय विद्युत उत्तेजक इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट

  1. परिधीय उत्तेजना के वितरण पर ईएमजी रिकॉर्डिंग को ट्रिगर करने के लिए परिधीय उत्तेजक के डिजिटल आउटपुट ट्रिगर को ईएमजी सिस्टम पर ट्रिगर इनपुट चैनल से कनेक्ट करें।
  2. अग्रभाग के अंदर की त्वचा को साफ करने के लिए हल्के अपघर्षक क्रीम का उपयोग करें। कलाई फ्लेक्सन क्रीज से शुरू करें और ~ 6 सेमी समीपस्थ तक विस्तारित करें। कलाई की मध्य रेखा से शुरू होकर अग्रभाग के रेडियल साइड तक सफाई का विस्तार करें। अल्कोहल प्रेप पैड का उपयोग करके किसी भी अवशेष को मिटा दें।
  3. एक पुन: प्रयोज्य उत्तेजक बार इलेक्ट्रोड पर संचालन जेल लागू करें। एनोडल और कैथोडल संपर्क बिंदुओं के धातु डिस्क को कवर करने के लिए पर्याप्त जेल का उपयोग करें। एनोड के समीप कैथोड के साथ कलाई के पल्मर पक्ष पर त्वचा पर उत्तेजक इलेक्ट्रोड रखें। कैथोड को रेडियल स्टाइलोइड प्रक्रिया के लिए थोड़ा औसत और समीपस्थ रखें।
    1. अत्यधिक जेल का उपयोग न करें। यदि जेल एनोड और कैथोड टर्मिनलों के बीच एक पुल बनाता है, तो सभी जेल को हटाने के लिए इलेक्ट्रोड को साफ करें, और फिर से लागू करें। एनोड और कैथोड के बीच एक जेल पुल त्वचा के साथ पर्याप्त धाराओं को मोड़ देगा, जिससे मध्य तंत्रिका को उत्तेजित करना मुश्किल हो जाएगा।
  4. परिधीय उत्तेजक पर, उत्तेजना प्रकार चयनकर्ता को मोनोफैसिक पर सेट करें, उत्तेजना अवधि को 200 μs पर सेट करें, और किसी भी गुणन कारकों को फिर से जांचते हुए एक उपयुक्त वोल्टेज और एम्परेज का चयन करें। यहां उपयोग किए जाने वाले हार्डवेयर के लिए वोल्टेज (वीमैक्स) को 200 वी पर सेट किया गया था, जिसमें 0.05 x 10 एमए का प्रारंभिक एम्परेज था।
  5. उत्तेजक इलेक्ट्रोड को पकड़ते समय, निरंतर वर्तमान उत्तेजक पर ट्रिगर स्विच को दबाकर एक एकल विद्युत उत्तेजना प्रदान करें। फिर, मांसपेशियों के संकुचन के सबूत के लिए एपीबी मांसपेशी और ईएमजी डिस्प्ले (चैनल 2) का नेत्रहीन निरीक्षण करें। मांसपेशियों के संकुचन, जिसे एम-वेव के रूप में जाना जाता है, विद्युत उत्तेजना द्वारा मोटर अक्षतंतु के प्रत्यक्ष सक्रियण द्वारा प्राप्त किया जाता है और परिधीय विद्युत उत्तेजना विरूपण साक्ष्य के बाद 6-9 एमएस के बीच होना चाहिए।
  6. यदि मांसपेशियों के संकुचन का कोई सबूत नहीं है, तो प्रतिभागी से पूछें कि क्या उन्हें उंगलियों की ओर या इलेक्ट्रोड के तुरंत नीचे झुनझुनी सनसनी महसूस हुई। इष्टतम स्थिति इलेक्ट्रोड स्थिति होगी जो वर्तमान उत्तेजना तीव्रता पर सबसे महत्वपूर्ण एपीबी मांसपेशी संकुचन प्राप्त करती है।
    1. यदि कोई सनसनी की सूचना नहीं है या सनसनी इलेक्ट्रोड के ठीक नीचे की त्वचा तक सीमित है, तो 0.05 (10 के कारक से गुणा) की वृद्धि में एम्परेज बढ़ाएं जब तक कि प्रतिभागी उंगलियों / अंगूठे तक फैलने वाली झुनझुनी सनसनी की रिपोर्ट न करे। यदि अंगूठे के अलावा किसी अन्य अंक में विकिरण संवेदना की सूचना दी जाती है, तो इलेक्ट्रोड को रेडियल रूप से स्थानांतरित करके इलेक्ट्रोड को तब तक पुनर्स्थापित करें जब तक कि भावना अंगूठे तक न पहुंच जाए।
  7. एक बार उत्तेजक इलेक्ट्रोड की इष्टतम स्थिति निर्धारित हो जाने के बाद, टेप के तीन टुकड़ों का उपयोग करके इलेक्ट्रोड को कलाई पर सुरक्षित करें। पहले टुकड़े को इलेक्ट्रोड के बीच में रखें, और फिर इलेक्ट्रोड के शीर्ष और निचले हिस्से को सुरक्षित करने के लिए दूसरे और तीसरे टुकड़े का उपयोग करें।
    नोट: अनुभव के आधार पर, यह सुझाव दिया जाता है कि पहले टेप के बैंड को इलेक्ट्रोड के पीछे सुरक्षित करें और फिर टेप को इलेक्ट्रोड के किनारे से त्वचा तक चलाएं। यह दृष्टिकोण इलेक्ट्रोड को सुरक्षित करता है और प्रयोग के दौरान पार्श्व आंदोलन की क्षमता को कम करता है।
  8. इलेक्ट्रोड को सुरक्षित करने के बाद, प्रतिभागी को टीएमएस उत्तेजना के दौरान उपयोग किए जाने वाले वांछित अंग अभिविन्यास को मानने के लिए कहें। यह सुनिश्चित करने के लिए जांचें कि अंगूठे का फड़कना अभी भी प्राप्त है।

5. औसत तंत्रिका उत्तेजना तीव्रता का निर्धारण

  1. परिधीय उत्तेजना तीव्रता के एम्परेज को समायोजित करके परिधीय उत्तेजना सीमा निर्धारित करें जब तक कि 0.2 एमवी की एम-तरंग37,56 प्राप्त न हो। यदि एम-वेव तीन क्रमिक उत्तेजनाओं पर वांछित 0.2 एमवी लक्ष्य आयाम से अधिक है, तो एम्परेज को कम करें। यदि एम-वेव तीन बाद की उत्तेजनाओं पर वांछित 0.2 एमवी लक्ष्य आयाम से नीचे है, तो एम्परेज बढ़ाएं। थ्रेशोल्ड पहला एम्परेज मान है जहां एम-वेव 0.2 एमवी से अधिक है।
    नोट: एक सामान्य विकल्प तीव्रता को अवधारणात्मक संवेदी सीमा के 3x या मोटर सीमा 11,16,17,66,67,68 पर 1x सेट करना है। संवेदी दहलीज उत्तेजना तीव्रता है जिस पर प्रतिभागी 10 विद्युत उत्तेजनाओं में से 5 पर संवेदना की सही रिपोर्ट करते हैं। मोटर थ्रेशोल्ड उत्तेजना तीव्रता है जिस पर 10 उत्तेजनाओं में से 5 पर एक दृश्यमान चिकोटी प्राप्त होती है।

6. ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना के लिए इष्टतम कॉइल प्रक्षेपवक्र का निर्धारण

  1. प्रतिभागी की स्थिति और कुंडल अभिविन्यास की निगरानी के लिए एक नई स्टीरियोटैक्टिक मार्गदर्शन प्रणाली प्रोजेक्ट फ़ाइल बनाने के लिए टेम्पलेट चुंबकीय अनुनाद छवि (एमआरआई) फ़ाइल का उपयोग करें। फिर, टीएमएस उत्तेजना वितरित होने पर ईएमजी रिकॉर्डिंग को ट्रिगर करने के लिए टीएमएस उत्तेजक से ईएमजी सिस्टम पर ट्रिगर इनपुट चैनल से डिजिटल आउटपुट ट्रिगर को कनेक्ट करें।
    नोट: उपलब्ध होने पर, एक विषय-विशिष्ट एमआरआई का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, एमईपी मोटर कॉर्टेक्स उत्तेजना अध्ययन के लिए इष्टतम कॉइल स्थिति निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है।
  2. पीए टीएमएस कॉइल में मार्गदर्शन प्रणाली के कॉइल ट्रैकिंग टूल को चिपकाएं। कॉइल ट्रैकिंग टूल के अभिविन्यास को टीएमएस कॉइल के मध्य बिंदु पर कैलिब्रेट करने के लिए कॉइल अंशांकन उपकरण का उपयोग करें। पीए कॉइल के समान ज्यामिति के साथ एपी कॉइल के लिए दूसरे कॉइल ट्रैकिंग टूल का उपयोग करके इस चरण को दोहराएं।
  3. दो ईएमजी इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्रतिभागी के माथे पर मार्गदर्शन प्रणाली के विषय-ट्रैकिंग उपकरण चिपकाएं। नाक की नोक के बीच में, नाशन, और बाएं और दाएं प्रीऑरिकुलर गड्ढों पर निशान लगाने के लिए एक फाइन-टिप ड्राई-इरेज़ मार्कर या आई-लाइनर एप्लिकेटर का उपयोग करें। प्रत्येक मार्कर की स्थिति को छूने और रिकॉर्ड करने के लिए मार्गदर्शन प्रणाली के विषय अंशांकन उपकरण का उपयोग करें।
  4. प्रतिभागी के सिर पर कुंडल रखकर और कुंडल प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड करके एक प्रारंभिक कुंडल स्थिति सेट करें। सुनिश्चित करें कि कुंडल की केंद्र सतह खोपड़ी के लिए स्पर्शरेखीय है। कॉइल की मध्य रेखा को 45 ° पर प्रतिभागी के सिर के मध्य-विमान से संरेखित करें।
    1. मोटर कॉर्टेक्स हॉटस्पॉट का प्रारंभिक सन्निकटन प्राप्त करने के लिए, एक स्पर्शरेखा रेखा की कल्पना करें जो बिंदु 5 सेमी पूर्ववर्ती को शीर्ष से और 5 सेमी पार्श्व को शीर्ष से जोड़ती है, और स्पर्शरेखा रेखा के साथ पूर्ववर्ती बिंदु से लगभग 2 सेमी पर 70 मिमी कुंडल रखें।
      नोट: विपरीत हाथ की डिस्टल मांसपेशियों के लिए कॉर्टिकल मोटर हॉटस्पॉट का अनुमान लगाने के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रयोगकर्ता के लिए अपनी बाईं तर्जनी उंगली (यदि प्रतिभागी के बाएं मोटर कॉर्टेक्स पर उत्तेजक है) को सिर के शीर्ष पर और बाएं हाथ के अंगूठे को बाएं कान के प्रीऑरिकुलर बिंदु पर रखना है। इंडेक्स फिंगर मेटाकार्पोफालांगल जोड़ की स्थिति का उपयोग एक अनुमानित स्थिति की कल्पना करने के लिए किया जा सकता है जिस पर कॉइल केंद्र रखा जा सकता है।
  5. सीटीएमएस उत्तेजक पर, अंतर्निहित तंत्रिका ऊतक में पीए प्रवाह को प्रेरित करने के लिए पल्स टाइप चयनकर्ता को मोनोफैसिक-पॉजिटिव पर सेट करें। इसके बाद, एम-अनुपात को 0.2 पर सेट करें और उत्तेजना तीव्रता (जिसे शक्ति के रूप में भी जाना जाता है) को अधिकतम उत्तेजक आउटपुट के 30% पर सेट करें। अंत में, पल्स चौड़ाई (जिसे सकारात्मक चरण अवधि के रूप में भी जाना जाता है) को 120 μs (अध्ययन में उपयोग की जाने वाली सबसे लंबी पल्स चौड़ाई) पर सेट करें।
    नोट: पीए-प्रेरित धारा का उपयोग करके निर्धारित कॉइल स्थिति और प्रक्षेपवक्र को एपी-प्रेरित वर्तमान 16,36,37,38,56,69 के लिए नियोजित किया जाएगा।
  6. तीन से पांच टीएमएस उत्तेजनाओं को वितरित करते हैं जबकि प्रतिभागी एफडीआई मांसपेशियों के मामूली संकुचन को बनाए रखता है (अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन का ~ 5% -10%)। यदि कोई मोटर-इवोकेटेड पोटेंशियल (एमईपी) प्राप्त नहीं होता है, तो उत्तेजक तीव्रता को 10% तक बढ़ाएं, और तीन से पांच अतिरिक्त टीएमएस उत्तेजनाएं प्रदान करें।
  7. पिछले चरण को तब तक दोहराएं जब तक कि कम से कम 0.2 एमवी का एमईपी लगातार हर उत्तेजना के लिए प्राप्त न हो, या जब तक उत्तेजक तीव्रता अधिकतम उत्तेजक उत्पादन के 60% -70% तक न पहुंच जाए। यदि कोई विश्वसनीय एमईपी प्राप्त नहीं होता है, तो उत्तेजना मापदंडों को स्थिर रखें, और टीएमएस उत्तेजक को मूल उत्तेजना स्थल के चारों ओर ~ 2 सेमी व्यास वाले सर्कल में ले जाएं। सर्कल के व्यास को 1 सेमी तक बढ़ाएं यदि मूल सर्कल में किसी भी बिंदु पर एक विश्वसनीय एमईपी अभी भी प्राप्त नहीं हुआ है।
  8. एक बार एक विश्वसनीय एमईपी प्राप्त हो जाने के बाद, उत्तेजना मापदंडों को स्थिर रखकर और टीएमएस उत्तेजक को वर्तमान कॉइल स्थान के 2 सेमी उत्तर, पूर्व, दक्षिण और पश्चिम में स्थानांतरित करके एफडीआई मोटर हॉटस्पॉट की पुष्टि करें। प्रत्येक स्थानपर तीन से पांच टीएमएस उत्तेजनाएं वितरित करें। नई कॉइल स्थिति और प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड करें यदि चार चतुर्थांशों में से किसी पर लगातार बड़ा एमईपी प्राप्त होता है। कॉर्टिकल मोटर हॉटस्पॉट के रूप में नई कॉइल स्थिति और प्रक्षेपवक्र का उपयोग करें।

7. ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना के लिए उत्तेजना तीव्रता का निर्धारण

  1. 1 एमवी (1 एमवी थ्रेशोल्ड) 16,67,74 के एमईपी को प्राप्त करने के लिए आवश्यक उत्तेजना तीव्रता निर्धारित करने के लिए स्वतंत्र रूप से उपलब्ध टीएमएस मोटर थ्रेशोल्ड मूल्यांकन उपकरण (एमटीएटी 2.1)71,72,73 लॉन्च करें। अनुमान विधि को प्राथमिकता जानकारी के बिना सेट करें, और प्रारंभ पर क्लिक करें।
    नोट: वर्तमान प्रोटोकॉल 1 mV16 की TMS तीव्रता का उपयोग करता है। हालांकि, कुछ अध्ययन तीव्रता को व्यक्ति की आराम मोटर सीमा के 120% के रूप में निर्धारित करना पसंद करते हैं। एपी वर्तमान के लिए, 1 mV MEP उपलब्ध नहीं हो सकता है। ऐसे मामलों में, उत्तेजक आउटपुट निर्धारित करें जो एपी उत्तेजना कॉन्फ़िगरेशन द्वारा प्राप्त अधिकतम एमईपी को प्राप्त करता है, बशर्ते कि अधिकतम एमईपी कम से कम 0.5 एमवी हो।
  2. 120 μs की पल्स चौड़ाई के लिए उपलब्ध अधिकतम उत्तेजक आउटपुट निर्धारित करें। फिर, उत्तेजक आउटपुट की सीमा को 0 से 100 तक रीस्केल करने के लिए रूपांतरण चार्ट का उपयोग करें ताकि उत्तेजक आउटपुट एमटीएटी 2.1 सॉफ़्टवेयर के पैमाने से मेल खाए।
    नोट: वर्तमान अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले मॉडल के लिए, 120 μs की पल्स चौड़ाई के लिए अधिकतम उत्तेजक आउटपुट 50% है। इसलिए, MTAT 2.1 सॉफ़्टवेयर द्वारा प्रदान किए गए मूल्यों को उत्तेजक पर निर्धारित मूल्य निर्धारित करने के लिए 2 से विभाजित किया गया है। 70 μs की पल्स चौड़ाई के लिए, अधिकतम उत्तेजक आउटपुट 66% है, इसलिए MTAT 2.1 सॉफ़्टवेयर द्वारा प्रदान किए गए सभी मान 0.66 से गुणा किए जाते हैं (और निकटतम 0.5% तक गोल होते हैं)। 30 μs की पल्स चौड़ाई के लिए, अधिकतम उत्तेजक आउटपुट 100% है। इसलिए, कोई स्केलिंग समायोजन आवश्यक नहीं है।
  3. एमटीएटी 2.1 सॉफ्टवेयर द्वारा इंगित अधिकतम उत्तेजक आउटपुट के प्रारंभिक प्रतिशत के लिए टीएमएस उत्तेजक तीव्रता सेट करें और एक एकल टीएमएस उत्तेजना प्रदान करें। यदि टीएमएस उत्तेजना के बाद 20-50 एमएस समय सीमा में दर्ज एमईपी 1 एमवी से अधिक है, तो वाई कुंजी दबाकर "हां" इंगित करें। यदि रिकॉर्ड किया गया एमईपी 1 एमवी से कम है, तो एन कुंजी दबाकर "नहीं" इंगित करें। इस चरण को तब तक दोहराएं जब तक कि एमटीएटी सॉफ्टवेयर द्वारा प्रदर्शित उत्तेजना तीव्रता काले से हरे रंग में बदल न जाए।
    नोट: MTAT 2.1 सॉफ्टवेयर द्वारा इंगित प्रारंभिक मूल्य हमेशा 37% है। 120 μs की पल्स चौड़ाई के लिए, वास्तविक उत्तेजक मान 18.5% है। 70 μs की पल्स चौड़ाई के लिए, वास्तविक उत्तेजक मान 24% है। 30 μs की पल्स चौड़ाई के लिए, उत्तेजक मान 37% है।
  4. वर्तमान दिशा और उत्तेजना अवधि के प्रत्येक संयोजन के लिए दोहराएं। एपी धारा के लिए, पीए प्रवाह को 180 डिग्री तक प्रेरित करने के लिए कॉइल को भौतिक रूप से घुमाकर वर्तमान दिशा को 180 डिग्री तक घुमाएं, या एपी धारा को प्रेरित करने के लिए निर्मित कस्टम कॉइल का उपयोग करें।
    नोट: कई टीएमएस वर्तमान दिशाओं और पल्स चौड़ाई का उपयोग करते समय, सभी थ्रेसहोल्ड डेटा संग्रह से पहले या प्रोटोकॉल में वर्तमान दिशा और पल्स चौड़ाई के उस विशिष्ट संयोजन का उपयोग करने से ठीक पहले निर्धारित किए जा सकते हैं।

8. शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध (कोई कार्य आधार रेखा नहीं)

  1. कॉइल संलग्न करें जो मस्तिष्क में पीए करंट को सीटीएमएस उत्तेजक में प्रेरित करेगा। पल्स प्रकार को मोनोफैसिक-पॉजिटिव और एम-अनुपात को 0.2 पर सेट करें। पल्स चौड़ाई 120 μs पर सेट करें। अंत में, चरण 7 में निर्धारित 1 एमवी सीमा पर उत्तेजना तीव्रता सेट करें।
    नोट: यदि पीए और एपी दोनों वर्तमान दिशाओं का उपयोग कर रहे हैं, तो जिस क्रम में चरण 8 आयोजित किया जाता है, उसे प्रतिभागियों में यादृच्छिक किया जाना चाहिए। यदि कई पल्स चौड़ाई का उपयोग कर रहे हैं, तो जिस क्रम में चरण 8 किया जाता है, उसे प्रतिभागियों में संतुलित किया जाना चाहिए। पीए120 और एपी30 वर्णित प्रयोग में नियोजित एकमात्र वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन थे।
  2. परिधीय विद्युत उत्तेजना तीव्रता को चरण 5 में निर्धारित तीव्रता पर सेट करें। फिर, पीसी 1 पर नो-टास्क सॉफ़्टवेयर रूटीन लॉन्च करें। इसके बाद, परिधीय विद्युत और टीएमएस उत्तेजनाओं के बीच इंटरस्टिमुलस अंतराल को 21 एमएस तक सेट करें।
  3. चरण 6 में निर्धारित एफडीआई मोटर हॉटस्पॉट पर टीएमएस कॉइल रखें। प्रतिभागी को एफडीआई मांसपेशी (अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन का ~ 5% -10%) के मामूली संकुचन को पकड़ने के लिए कहें। इसके बाद, परिधीय और सीटीएमएस उत्तेजक दोनों को ट्रिगर करने के लिए पीसी 1 पर नो-टास्क सॉफ़्टवेयर चलाएं।
  4. मस्तिष्क में एपी करंट को प्रेरित करने वाले कॉइल का उपयोग करके एपी30 वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन के लिए चरणों को दोहराएं।
    नोट: यह अनुशंसा की जाती है कि प्रयोग के अंत में नो-टास्क बेसलाइन को दोहराया जाए, समय की अनुमति दी जाए। एसएआई बेसलाइन प्रदान करने और समूहों के बीच पहले से मौजूद मतभेदों को स्थापित करने के लिए (यदि लागू हो) एसएआई के पूर्व और बाद के एसएआई मूल्यांकन ों को दृढ़ता से सलाह दी जाती है।

9. शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध (सेंसरिमोटर कार्य)

  1. पीए कॉइल को सीटीएमएस उत्तेजक से संलग्न करें। पल्स प्रकार को मोनोफैसिक-पॉजिटिव और एम-अनुपात को 0.2 पर सेट करें। पल्स चौड़ाई 120 μs पर सेट करें। अंत में, चरण 7 में निर्धारित 1 एमवी सीमा पर उत्तेजना तीव्रता सेट करें।
    नोट: कई टीएमएस वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन (जैसे, पीए120, एपी30) का उपयोग करते समय, सेंसरिमोटर कार्य के दौरान नियोजित वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन को प्रतिभागियों में संतुलित किया जाना चाहिए। नो-टास्क बेसलाइन मूल्यांकन के लिए क्रम निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक ही काउंटरबैलेंसिंग का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
  2. परिधीय विद्युत उत्तेजना तीव्रता को चरण 5 में निर्धारित तीव्रता पर सेट करें। फिर, पीसी 1 पर सेंसरिमोटर टास्क सॉफ्टवेयर रूटीन लॉन्च करें। परिधीय विद्युत और टीएमएस उत्तेजनाओं के बीच इंटरस्टिमुलस अंतराल को 21 एमएस पर सेट करें।
  3. चरण 6 में निर्धारित एफडीआई मोटर हॉटस्पॉट पर टीएमएस कॉइल रखें। प्रतिभागी को एफडीआई मांसपेशी (अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन का ~ 5% -10%) के मामूली संकुचन को पकड़ने के लिए कहें।
  4. सेंसरिमोटर कार्य को नियंत्रित करने के लिए सेंसरिमोटर टास्क सॉफ्टवेयर रूटीन चलाएं और परिधीय और सीटीएमएस उत्तेजक पदार्थों को व्यवहार-लॉक डिजिटल ट्रिगर भेजें। प्रति स्थिति 8 से 24 उत्तेजनाओं के बीच वातानुकूलित और वातानुकूलित परीक्षणों की वांछित संख्या रखें।
  5. मस्तिष्क में एपी करंट को प्रेरित करने के लिए कॉइल का उपयोग करके एपी30 वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन के चरणों को दोहराएं।

10. डेटा प्रोसेसिंग और विश्लेषण

  1. ईएमजी डेटा का ऑफ़लाइन निरीक्षण करें और किसी भी निशान को छोड़ दें जिसमें प्रीस्टिमुलस ईएमजी (-50 से उत्तेजना की शुरुआत) का मूल माध्य वर्ग एक मानदंड आयाम से अधिक हो। प्रत्येक परीक्षण के लिए रूट माध्य वर्ग त्रुटि की गणना निम्नानुसार करें:
    Equation 1
    जहां एन -50 और उत्तेजना की शुरुआत के बीच डेटा बिंदुओं की संख्या है, और ईएमजी बिंदु एन पर वोल्टेज है। मांसपेशियों के साथ आराम से आयोजित एसएआई के लिए, 10-15 μV के मानदंड आयाम का उपयोग करें। मामूली टॉनिक संकुचन के साथ मूल्यांकन किए गए एसएआई के लिए, एक मानदंड आयाम का उपयोग करें जो सभी परीक्षणों में औसत आरएमएसई है और दो मानक विचलन हैं, यह मानते हुए कि अध्ययन के दौरान संकुचन के स्तर की निगरानी की गई थी।
  2. प्रत्येक परीक्षण के लिए, एफडीआई के लिए पीक-टू-पीक एमईपी आयाम की गणना चैनल 1 70 में 20 एमएस से50 एमएस पोस्ट-टीएमएस स्टिमुलस आर्टिफैक्ट के बीच समय विंडो में न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों के बीच अंतर के रूप में करें।
  3. वातानुकूलित परीक्षणों के लिए, चैनल 2 में पीक-टू-पीक आयाम 5 एमएस से 15 एमएस पोस्ट-पेरिफेरल स्टिमुलस आर्टिफैक्ट के रूप में एपीबी के लिए पीक-टू-पीक एम-वेव आयाम की गणना करें।
    नोट: पीक-टू-पीक एम-वेव आयाम की गणना यह पुष्टि करने की एक विधि है कि उत्तेजना की तीव्रता पूरे प्रयोग में स्थितियों में भिन्न नहीं थी।
  4. टीएमएस वर्तमान दिशा, पल्स चौड़ाई और व्यवहार की स्थिति के प्रत्येक संयोजन के लिए वातानुकूलित परीक्षणों के लिए औसत एमईपी आयाम और वातानुकूलित परीक्षणों के लिए औसत एम-वेव की गणना करें।
  5. 11 से नीचे दिए गए समीकरण का उपयोग करके प्रत्येक प्रतिभागी के लिए वातानुकूलित एमईपी आयाम के अनुपात के रूप में वातानुकूलित एमईपी आयाम को व्यक्त करें:
    Equation 2
    नोट: कम अनुपात अधिक शक्तिशाली अवरोध को दर्शाता है। वातानुकूलित एमईपी आयाम के प्रतिशत के रूप में वातानुकूलित एमईपी आयाम को व्यक्त करने के लिए अनुपात को 100% से गुणा करना आम है।
  6. प्रत्येक टीएमएस वर्तमान दिशा, पल्स चौड़ाई और व्यवहार स्थिति संयोजन के लिए सभी प्रतिभागियों में औसत की गणना करें। इन मानों की रिपोर्ट करें. यद्यपि औसत मान आम तौर पर रिपोर्ट किए जाते हैं, जहां संभव हो आंकड़ों में व्यक्तिगत डेटा प्रदर्शित करें।

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Representative Results

चित्रा 3 पीए120- और एपी30- (सबस्क्रिप्ट पल्स चौड़ाई को दर्शाता है) प्रेरित प्रवाह का उपयोग करके सेंसरिमोटर कार्य के दौरान एफडीआई मांसपेशी में प्राप्त एकल प्रतिभागी से वातानुकूलित और वातानुकूलित एमईपी के उदाहरणों को दर्शाता है। मध्य स्तंभ में बार ग्राफ बिना शर्त और वातानुकूलित परीक्षणों के लिए कच्चे औसत पीक-टू-पीक एमईपी आयामों को चित्रित करते हैं। दाईं ओर के बार ग्राफ एक ही प्रतिभागी के लिए पीए120- और एपी30-प्रेरित करंट के लिए एसएआई और एमईपी ऑनसेट लेटेंसी दिखाते हैं।

परिधीय विद्युत कंडीशनिंग उत्तेजना का औसत प्रभाव टीएमएस उत्तेजना द्वारा प्राप्त कॉर्टिकोस्पाइनल आउटपुट को दबाना है, जैसा कि 1 से कम के वातानुकूलित एमईपी और एसएआई अनुपात की तुलना में वातानुकूलित के लिए छोटे कच्चे औसत पीक-टू-पीक एमईपी आयामों द्वारा दिखाया गया है। एपी30 एसएआई के लिए लंबी एमईपी शुरुआत विलंबता कॉर्टिकोस्पाइनल न्यूरॉन के इनपुट की लंबी विलंबता को दर्शाती है।

Figure 3
चित्रा 3: पीए 120- (ऊपर) और एपी 30- (नीचे) प्रेरित प्रवाह का उपयोग करके वातानुकूलित (ठोस ट्रेस) और वातानुकूलित (डैश्ड ट्रेस) उत्तेजनाओं के लिए आदर्श एमईपी निशान और पीक-टू-पीक आयाम। (ए) पीए120- और एपी30-प्रेरित करंट द्वारा प्राप्त कच्चे एमईपी तरंगों के उदाहरण एक वैध रूप से क्यूड इंडेक्स फिंगर परीक्षण के दौरान। (बी) वैध रूप से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर परीक्षण के दौरान पीए120- और एपी30-प्रेरित धारा के लिए वातानुकूलित और वातानुकूलित एमईपी का औसत पीक-टू-पीक आयाम। त्रुटि पट्टियाँ मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करती हैं. (सी) शीर्ष: वैध रूप से क्यूड इंडेक्स फिंगर परीक्षण के दौरान पीए120- और एपी30-प्रेरित धारा के लिए वातानुकूलित से वातानुकूलित एमईपी आयाम अनुपात (जैसे, एसएआई)। नीचे: वैध रूप से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर परीक्षण के दौरान पीए120- और एपी30-प्रेरित करंट द्वारा प्राप्त बिना शर्त एमईपी की शुरुआती देरी। एमईपी ऑनसेट लेटेंसी क्यू वैधता से प्रभावित नहीं होती है। संक्षेप: टीएमएस = ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना; एमएनएस = औसत तंत्रिका उत्तेजना; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; एसएआई = शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध; पीए = पश्चवर्ती-पूर्वकाल; एपी = पूर्वकाल-पश्चवर्ती। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

चित्रा 4 एक एकल प्रतिभागी के लिए सूचनात्मक संकेत की वैधता के आधार पर पीए120 और एपी30 टीएमएस उत्तेजनाओं के लिए कंडीशनिंग उत्तेजना के अंतर प्रभावों को दर्शाता है। ऊपरी-बाएं और ऊपरी-दाएं पैनल पीए120 एसएआई और एपी30 एसएआई को वैध रूप से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया के दौरान दर्शाते हैं और एक अमान्य रूप से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया जिसमें प्रतिभागियों को गैर-इंडेक्स उंगली पर अपनी प्रतिक्रिया को फिर से मैप करना था। नीचे बाएं और निचले पैनल पीए120 एसएआई और एपी30 एसएआई को वैध रूप से क्यूरेटेड नॉन-इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया और एक अमान्य रूप से क्यूरेटेड गैर-इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया के दौरान दर्शाते हैं जिसमें प्रतिभागियों को इंडेक्स फिंगर पर अपनी प्रतिक्रिया को फिर से मैप करना था।

इस प्रतिभागी में, पीए120 एसएआई को इसी तरह इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया के लिए बढ़ाया गया था, भले ही प्रतिभागी को इंडेक्स फिंगर (शीर्ष बाएं पैनल) से जोड़ा गया हो या गैर-इंडेक्स फिंगर (नीचे बाएं पैनल) के लिए अमान्य संकेत के बाद इंडेक्स फिंगर पर अपनी प्रतिक्रिया को फिर से मैप करने की आवश्यकता हो। इसके विपरीत, एपी30 एसएआई को इस आधार पर अलग-अलग रूप से संशोधित किया जाता है कि क्या अमान्य क्यू को रीमैप दूर (ऊपर-दाएं पैनल) या इंडेक्स फिंगर (नीचे-दाएं पैनल) की ओर की आवश्यकता है।

Figure 4
चित्रा 4: पीए120- और एपी30-प्रेरित धारा द्वारा अलग की गई क्यूड उंगली (इंडेक्स बनाम नॉन-इंडेक्स) के आधार पर वैध और अमान्य क्यू प्रकारों के लिए एसएआई। ऊपर बाएं: पीए120 एसएआई सही ढंग से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया और गलत तरीके से क्यूड प्रतिक्रिया के लिए जिसे गैर-इंडेक्स उंगली का उपयोग करके प्रतिक्रिया देने के लिए रीमैपिंग की आवश्यकता होती है। ऊपर दाएं: एपी30 एसएआई सही ढंग से क्यूरेटेड इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया और गलत तरीके से क्यूड प्रतिक्रिया के लिए जिसे गैर-इंडेक्स उंगली का उपयोग करके जवाब देने के लिए रीमैपिंग की आवश्यकता होती है। नीचे बाएं: पीए120 एसएआई सही ढंग से क्यूरेटेड गैर-इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया और गलत तरीके से क्यूड प्रतिक्रिया के लिए जिसे इंडेक्स फिंगर के साथ जवाब देने के लिए रीमैपिंग की आवश्यकता होती है। नीचे दाईं ओर: एपी30 एसएआई सही ढंग से क्यूरेटेड गैर-इंडेक्स फिंगर प्रतिक्रिया और गलत तरीके से क्यूड प्रतिक्रिया के लिए जिसे इंडेक्स उंगली के साथ जवाब देने के लिए रीमैपिंग की आवश्यकता होती है। संक्षेप: एसएआई = लघु-विलंबता अभिवाही निषेध; पीए = पश्चवर्ती-पूर्वकाल; एपी = पूर्वकाल-पश्चवर्ती। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

यहां वर्णित एसएआई विधि तंत्रिका मार्गों के एक उप-समूह की जांच करती है जो सेंसरिमोटर प्रदर्शन और सीखने में भूमिका निभाती है। प्रतिभागियों द्वारा नियंत्रित सेंसरिमोटर कार्यों को करने के दौरान एसएआई का आकलन करना कई सेंसरिमोटर लूप के जटिल योगदान को समझने के लिए महत्वपूर्ण है जो स्वस्थ और नैदानिक आबादी में मोटर आउटपुट को आकार देने के लिए मोटर कॉर्टिकोस्पाइनल न्यूरॉन्स पर अभिसरण करते हैं। उदाहरण के लिए, प्रक्रियात्मक मोटर नियंत्रण प्रक्रियाओं 37,56 पर अनुमस्तिष्क प्रभाव की पहचान करने के लिए एक समान पद्धति का उपयोग किया गया है और विशिष्ट लक्ष्य जिसके द्वारा घोषणात्मक स्मृति प्रणाली स्वस्थ 21,36,37,38 और पहले से संक्रमित आबादी75 में प्रक्रियात्मक मोटर नियंत्रण और सीखने को प्रभावित कर सकती है।

यहां उल्लिखित सेंसरिमोटर एकीकरण के आकलन के कई फायदे हैं। सबसे पहले, प्रोटोकॉल पीए-प्रेरित वर्तमान का उपयोग करके एसएआई के मानक मूल्यांकन से आगे बढ़ता है। एसएआई के अध्ययनों ने एसएआई55,76 का आकलन करते समय लगभग विशेष रूप से पीए-प्रेरित धारा का उपयोग किया है। हालांकि, पीए-प्रेरित करंट संभवतः मोटर कॉर्टेक्स 36,37,56,77 में सेंसरिमोटर सर्किट के एक उप-समूह की भर्ती करता है, इस प्रकार चल रही सेंसरिमोटर प्रक्रियाओं और मस्तिष्क-व्यवहारसंघों की एक अधूरी तस्वीर पेश करता है। दूसरा, प्रोटोकॉल टीएमएस स्टिमुलस77 द्वारा भर्ती किए गए इंटरन्यूरॉन आबादी की विशिष्टता को बढ़ाने के लिए परिवर्तनीय पल्स चौड़ाई को नियोजित करता है। पारंपरिक मोनोफैसिक टीएमएस उत्तेजक पदार्थों की निश्चित पल्स चौड़ाई, आमतौर पर 70-82 μs 59,60 के बीच, एक विशेष वर्तमान दिशा 56,77,78 के भीतर सेंसरिमोटर सर्किट के मिश्रण को भर्ती कर सकती है। एसएआई आकलन के दौरान पल्स चौड़ाई में हेरफेर करने के लिए सीटीएमएस का उपयोग करने से विभिन्न सेंसरिमोटर लूप के कार्यात्मक महत्व की समझ बढ़ सकती है जो स्वस्थ56,78,79 और नैदानिक आबादी75 में कॉर्टिकोस्पाइनल आउटपुट को नियंत्रित करते हैं। अंत में, इस काम में, एसएआई मूल्यांकन आराम से आयोजित किए गए थे और समवर्ती व्यवहार के दौरान एक विशिष्ट प्रक्रिया के लिए समय-बंद थे। सेंसरिमोटर नियंत्रण और साई साहित्य 14,19,20,21,36,37,80 में इस तरह का दृष्टिकोण अपेक्षाकृत दुर्लभ है। अधिक सामान्य एसएआई और सेंसरिमोटर प्रदर्शन / सीखने का अलग-अलग मूल्यांकन करना है 34,81,82,83,84,85,86। हालांकि, एसएआई के आराम आकलन समय में विभिन्न बिंदुओं पर मापा व्यवहार और शारीरिक माप के सहसंबंध पर निर्भर करते हैं। इसके अलावा, आराम से कॉर्टिकल स्पाइनल आउटपुट पर प्रभावों का आकलन करने से उनके कार्य-संबंधी महत्व को कैप्चर नहीं किया जा सकता है। आराम से एसएआई का आकलन केवल समूहों के बीच आधारभूत अंतर को निर्धारित करने या नैदानिक आबादी में मस्तिष्क संरचना / कार्य में मौलिक परिवर्तन के प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए समझ में आ सकता है, जैसे कि पार्किंसंस रोग 26,27,28, अल्जाइमर रोग87,88, और फोकल हैंड डिस्टोनिया 29 वाले व्यक्तियों में।

उपयोगकर्ताओं को वर्णित एसएआई प्रोटोकॉल के कई महत्वपूर्ण तत्वों पर भी ध्यान से विचार करना चाहिए। सबसे पहले, किसी दिए गए पल्स चौड़ाई के साथ एपी करंट का उपयोग करके 1 एमवी एमईपी प्राप्त करने के लिए आवश्यक उत्तेजना तीव्रता समकक्ष पीए वर्तमान 16,36,37,38,56 से लगातार अधिक है। उच्च थ्रेसहोल्ड इस संभावना को बढ़ाते हैं कि 1 एमवी एमईपी प्राप्त करने के लिए आवश्यक उत्तेजना तीव्रता व्यक्तियों के उप-समूह के लिए उत्तेजक क्षमता से अधिक है, खासकर जब छोटी पल्स चौड़ाई59 के साथ एपी करंट का उपयोग किया जाता है। ऐसे मामलों में, शोधकर्ता को यह तय करना होगा कि प्रतिभागी को बाहर करना है या एक और स्थिर सीमा निर्धारित करना है। ~ 80 μs की निश्चित पल्स चौड़ाई वाले पारंपरिक उत्तेजक के लिए, AP SAI का परिमाण 0.5 mV से 2 mV16 तक के परीक्षण उत्तेजना MEP आयामों से प्रभावित नहीं होता है। दूसरा, ऊपर उल्लिखित प्रोटोकॉल में प्रतिभागियों को एफडीआई के न्यूनतम संकुचन (अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन का 5% -10%) बनाए रखने की आवश्यकता होती है। मामूली संकुचन आवश्यक उत्तेजना तीव्रता56,78 को कम करके विभिन्न एपी पल्स चौड़ाई द्वारा भर्ती इंटरन्यूरॉन आबादी की चयनात्मकता को बढ़ाता है। हालांकि, पीए-प्रेरित धाराओं के लिए मामूली संकुचन नियोजित किया जाना चाहिए या नहीं, यह संदिग्ध है। मामूली संकुचन अलग-अलग पल्स चौड़ाई78 की पीए-प्रेरित धाराओं की चयनात्मकता को नहीं बढ़ाता है, और संकुचन से संबंधित संवेदी गेटिंग89 कुछ कार्य स्थितियों के दौरान पीए-संवेदनशील सर्किट के अन्य कार्यात्मक योगदानों को मुखौटा कर सकता है। आगे बढ़ते हुए, पीए साई का आकलन आराम से करना समझ में आ सकता है, लेकिन एपी एसएआई, विशेष रूप से कम पल्स चौड़ाई पर, मामूली संकुचन के साथ। अंत में, यहां वर्णित एसएआई प्रोटोकॉल के न्यूनीकरणवादी दृष्टिकोण की बाहरी वैधता बहस योग्य है। वर्णित प्रोटोकॉल चयनात्मक उंगली प्रतिक्रियाओं से जुड़े एक नियंत्रित कार्य में एक कार्य-प्रासंगिक मांसपेशी को लक्षित करता है। यहां उल्लिखित न्यूनीकरणवादी दृष्टिकोण एक सेंसरिमोटर व्यवहार के किसी दिए गए बिंदु पर विशिष्ट तंत्र में पर्याप्त अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। हालांकि, एक विशिष्ट मोटर प्रतिनिधित्व में एसएआई और सेंसरिमोटर व्यवहार के बीच संबंध एक जटिल कार्य के विभिन्न तत्वों (जैसे, योजना बनाम मोटर निष्पादन) में भिन्न हो सकता है। इसके अलावा, एसएआई और व्यवहार के बीच संबंध कम स्पष्ट हो सकता है क्योंकि सेंसरिमोटर व्यवहार की जटिलता बढ़ जाती है। कार्य जटिलता बढ़ने के साथ आसन्न एगोनिस्ट, सिनर्जिस्ट और विरोधी मोटर प्रतिनिधित्व के बीच बातचीत के लिए एक बहुभिन्नरूपी दृष्टिकोण में कई मांसपेशियों में एसएआई का आकलन करना आवश्यक हो सकता है।

पारंपरिक टीएमएस आकलन ने एसएआई को कई आंदोलन और मनोवैज्ञानिक विकारों से जोड़ा है। सीटीएमएस-एसएआई की बढ़ी हुई चयनात्मकता सेंसरिमोटर और मनोरोग विकारों के तेजी से विश्वसनीय बायोमार्कर की पहचान की सुविधा प्रदान कर सकती है। एक प्रारंभिक रिपोर्ट ने सीटीएमएस की क्षमता पर प्रकाश डाला, यह सुझाव देते हुए कि एपी30 एसएआई युवा वयस्कों में लगातार अव्यक्त संज्ञानात्मक-मोटर असामान्यताओं का एक मार्कर हो सकताहै। हालांकि, आंदोलन और मनोरोग विकारों जैसे क्रोनिक कन्कशन, पार्किंसंस रोग, अल्जाइमर रोग, हल्के संज्ञानात्मक हानि, डिस्टोनिया और स्ट्रोक में सीटीएमएस-एसएआई की नैदानिक उपयोगिता का पता लगाया जाना बाकी है। आंदोलन विकार डोमेन में सीटीएमएस-एसएआई के नैदानिक अनुप्रयोग के लिए एक महत्वपूर्ण सीमा विश्वसनीयता और मानक सीमाओं को स्थापित करने के लिए बड़े पैमाने पर अध्ययन की आवश्यकता है, जैसा कि एसएआई के लिए एक निश्चित चौड़ाई पीए पल्स90,91,92,93 के साथ मूल्यांकन किया गया है। इसके अलावा, नैदानिक अनुप्रयोगों को इस बात की बढ़ी हुई समझ से लाभ होगा कि सीटीएमएस-एसएआई द्वारा जांच किए गए विभिन्न सेंसरिमोटर लूप मोटर कॉर्टिकल पिरामिड न्यूरॉन्स पर अभिसरण करने वाले अन्य सुविधाऔर निरोधात्मक मार्गों के साथ कैसे बातचीत करते हैं। उदाहरण के लिए, एसएआई के पारंपरिक टीएमएस अध्ययनों से पता चलता है कि जांच किए गए सेंसरिमोटर लूप लघु-अंतराल कॉर्टिकल सुविधा (एसआईसीएफ) 74, एसआईसीआई 66,94, और लंबे अंतराल कॉर्टिकल अवरोध (एलआईसीआई)67 निरोधात्मक मार्गों के कार्य को पूरक कर सकते हैं। हालांकि, इस तरह की बातचीत का कार्यात्मक महत्व स्पष्ट नहीं है।

एक रोमांचक संभावना इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी (ईईजी) के साथ सीटीएमएस-एसएआई का संयोजन है। ईईजी का उपयोग मोटर77,95 और गैर-मोटर क्षेत्रों 95 पर टीएमएस द्वारा उत्पन्न पिरामिड आउटपुट पर अभिवाही अनुमानों के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिसे टीएमएस-इवोकेटेड पोटेंशियल (टीईपी) के रूप में जाना जाता है। मोटर कॉर्टेक्स के बजाय फ्रंटल कॉर्टेक्स में एसएआई का आकलन करना, संज्ञानात्मक कार्य को मध्यस्थ करने वाले तंत्रिका सब्सट्रेट्स में कोलीनर्जिक फ़ंक्शन की अखंडता का सीधे मूल्यांकन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स पर पारंपरिक टीएमएस द्वारा प्राप्त एन 100 टीईपी के अभिवाही अवरोध में कमी पुराने वयस्कों96 और स्किज़ोफ्रेनिक रोगियों97 में कम कार्यकारी कार्य के साथ सहसंबंधित है। ईईजी के साथ सीटीएमएस-एसएआई को नियोजित करने से यह निर्धारित करने में मदद मिल सकती है कि स्वस्थ उम्र बढ़ने और न्यूरोसाइकिएट्रिक विकारों में कार्यकारी कार्य में गिरावट के कोलीनर्जिक प्रोफाइल में एक ही प्रीफ्रंटल सर्किटरी शामिल है या नहीं।

सीटीएमएस अभी भी एक अपेक्षाकृत नवजात तकनीक है। किसी भी नई तकनीक की तरह, सीमाएं और अज्ञात हैं। हालांकि, सीटीएमएस-एसएआई अध्ययनों के शुरुआती सबूत जो प्रेरित वर्तमान दिशा और नाड़ी चौड़ाई में भिन्न होते हैं, स्वस्थ और नैदानिक आबादी में चल रहे व्यवहारों में विभिन्न अभिसरण सेंसरिमोटर सर्किट के कार्यात्मक महत्व को बेहतर ढंग से समझने के लिए रोमांचक संभावनाओं को प्रदर्शित करते हैं।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

लेखक प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (एनएसईआरसी), कनाडा फाउंडेशन फॉर इनोवेशन (सीएफआई), और ओंटारियो रिसर्च फंड (ओआरएफ) से वित्त पोषण स्वीकार करते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acquisition software (for EMG) AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA PL3504/P LabChart Pro version 8
Alcohol prep pads Medline Canada Corporation, Mississauga, ON, Canada 211-MM-05507 Alliance Sterile Medium, Antiseptic Isopropyl Alcohol Pad (200 per box)
Amplifier (for EMG) AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA FE234 Quad Bio Amp
Cotton round Cliganic, San Francisco, CA, USA ‎CL-BE-019-6PK Premium Cotton Rounds (6-pack, 90 per package)
cTMS coils Rogue Research, Montréal, QC, Canada COIL70F80301 70 mm Medium Inductance Figure-8 coil
cTMS coils Rogue Research, Montréal, QC, Canada COIL70F80301-IC 70 mm Medium Inductance Figure-8 coil (Inverted Current)
cTMS stimulator Rogue Research, Montréal, QC, Canada CTMSMU0101 Elevate cTMS stimulator
Data acquisition board (for EMG) AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA PL3504 PowerLab 4/35
Digital to analog board National Instruments, Austin, TX, USA 782251-01 NI USB-6341, X Series DAQ Device with BNC Termination
Dispoable adhesive electrodes (for EMG) Covidien, Dublin, Ireland 31112496 Kendal 130 Foam Electrodes
Electrogel Electrodestore.com E9 Electro-Gel for Electro-Cap (16 oz jar)
Nuprep Weaver and Company, Aurora, CO, USA 10-30 Nuprep skin prep gel (3-pack of 4 oz tubes) 
Peripheral electrical stimulator Digitimer, Hertfordshire, UK DS7R  DS7R High Voltage Constant Current Stimulator
Reusable bar electrode Electrodestore.com DDA-30 Black Bar Electrode, Flat, Cathode Distal
Software (for behaviour and stimulator triggering) National Instruments, Austin, TX, USA 784503-35 Labview 2020
TMS stereotactic coil guidance system Rogue Research, Montréal, QC, Canada KITBSF0404 BrainSight Neuronavigation System
Transpore tape 3M, Saint Paul, MN, USA 50707387794571 Transpore Medical Tape (1 in x 10 yds)

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तंत्रिका विज्ञान अंक 194
संयुक्त परिधीय तंत्रिका उत्तेजना और नियंत्रणीय पल्स पैरामीटर ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना सेंसरिमोटर नियंत्रण और सीखने की जांच के लिए
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Graham, K. R., Hayes, K. D., Meehan, S. K. Combined Peripheral Nerve Stimulation and Controllable Pulse Parameter Transcranial Magnetic Stimulation to Probe Sensorimotor Control and Learning. J. Vis. Exp. (194), e65212, doi:10.3791/65212 (2023).

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