Yöntem makalesi

Tek Elle Çalışma için Konvansiyonel ve Eşik İzleme Transkraniyal Manyetik Stimülasyon Testleri

DOI:

10.3791/62787

⸱

16 Ağustos 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Clinical Neurophysiology, Aarhus University Hospital, 2Central Clinical School, Faculty of Medicine and Health, University of Sydney, 3Department of Neurology, Gazi University Faculty of Medicine, 4Department of Neurology, Medical Academy, Lithuanian University of Health Sciences, 5Department of Clinical Neurophysiology, National Hospital for Neurology and Neurosurgery; Department of Clinical and Movement Neurosciences, UCL Queen Square Institute of Neurology, 6Department of Neuromuscular Diseases, UCL Queen Square Institute of Neurology

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Geleneksel genlik ölçümleri ve eşik izleme seçenekleriyle standartlaştırılmış tek ve eşleştirilmiş darbeli transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) kayıt protokollerinden oluşan bir paket sunuyoruz. Bu program üç farklı manyetik uyarıcı türünü kontrol edebilir ve tüm testlerin tek bir operatör tarafından rahatça gerçekleştirilmesini sağlamak için tasarlanmıştır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kortikospinal uyarilebilirliği incelemek için çoğu tek darbeli transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) parametreleri (örneğin motor eşik, uyaran-tepki fonksiyonu, kortikal sessiz dönem) kullanılır. Eşleştirilmiş darbeli TMS paradigmaları (örneğin, kısa ve uzun aralıklı intrakortikal inhibisyon (SICI/LICI), kısa aralıklı intrakortikal kolaylaştırma (SICF) ve kısa ve uzun süreli afferent inhibisyon (SAI/LAI)) intraortik inhibitör ve kolaylaştırıcı ağlar hakkında bilgi sağlar. Bu, sabit yoğunluktaki uyaranlara yanıt olarak motorla uyarılan potansiyellerin (MEP' ler) boyutundaki değişiklikleri ölçmek için geleneksel TMS yöntemi tarafından uzun zamandır yapılmaktadır. Son zamanlarda bir hedef genlik için uyaran yoğunluğunun izlendiği alternatif bir eşik izleme yaklaşımı getirilmiştir. Amyotrofik lateral sklerozda (ALS) eşik izleme SICI'nın tanısal faydası daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir. Bununla birlikte, eşik izleme TMS, kısmen hazır yazılım eksikliği nedeniyle, aynı zamanda belki de geleneksel tek ve eşleştirilmiş darbeli TMS ölçümleriyle ilişkisi üzerindeki belirsizlik nedeniyle sadece birkaç merkezde kullanılmıştır.

Eşik izleme TMS tekniklerinin daha geniş kullanımını kolaylaştırmak ve geleneksel genlik ölçümleriyle doğrudan karşılaştırmaları sağlamak için menü odaklı bir yarı otomatik program paketi geliştirilmiştir. Bunlar üç tür manyetik uyarıcıyı kontrol etmek ve ortak tek ve eşleştirilmiş darbeli TMS protokollerinin tek bir operatörü tarafından kayda izin vermek için tasarlanmıştır.

Bu makalede, sağlıklı konularda bir dizi tek ve eşleştirilmiş darbeli TMS protokolünün nasıl kaydedileği ve kayıtların nasıl analiz edildiği gösterilmiştir. Bu TMS protokolleri hızlı ve uygulaması kolaydır ve als gibi nörodejeneratif hastalıklar olmak üzere farklı nörolojik bozukluklarda yararlı biyobelirteçler sağlayabilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Motor korteksin transkraniyal manyetik stimülasyonu (TMS), kortikal fizyolojiyi ve nörodejeneratif hastalıklar da dahil olmak üzere birçok nörolojik durumu patolojiyi incelemek için invaziv olmayan bir yöntemdir1. Birincil motor korteks, hedef kasta motor yanıt üretmek için suprathreshold TMS darbeleri kullanılarak uyarılır. Bu yanıta motor tarafından uyarılan potansiyel (MEP) denir. TMS, kortikal ve potansiyel olarak subkortikal motor ağlarını sorgulayan kullanışlı bir araç olarak hizmet vermektedir2. Tek darbeli TMS kortikal reaktiviteyi, dinlenme motoru eşiğini (RMT), MEP genliği ve kortikal sessiz periyodu (CSP)2 değerlendirebilir. Kortikal inhibisyon, 2-3 ms (SICI) veya ~100 ms (LICI)3,4,5 arasındaki uyaran aralıklarında (ISIs) eşleştirilmiş darbeli TMS kullanılarak araştırılabilir.

SICI, gama-aminobütirik asit (GABA)A ve LICI tarafından farmakolojilerinde belirtildiği gibi GABAB reseptörleri tarafından aracılık edilir4,5. SICF'nin altında kalan devre kısmen glutamaterjik N-metil-D-aspartik asit (NMDA) reseptörleri ile aracılık eder6,7. TMS'den önce periferik duyusal sinirin elektriksel uyarılması varsa MEP genliği azalır. Bu etkiye afferent inhibisyon denir ve ISI ~20-25 ms olduğunda SAI ve periferik sinirin elektriksel stimülasyonu ile TMS8,9,10'un tek nabzı arasında 200-1000 ms daha uzun ISI'larda LAI olarak bilinir. SAI kolinerjik aktivite ile modüle edilir11; bununla birlikte, LAI önemli ölçüde yetersizdir ve bu fenomenin altında kalan sinir devreleri belirsizdir 10.

MEP genlikleri değişkendir ve geleneksel TMS (cTMS) yöntemlerindeki uç nokta tahminleri genellikle sabit bir uyaran yoğunluğu ile çağrıştırılan 10 ila 20 yanıtlık aritmetik ortalamalar kullanır. Alternatif bir yaklaşım, ilk kez 20 yıl önce açıklanan TMS eşik izlemedir12,13. Bu durumda, sabit bir hedef genlik yanıtı elde etmek için ardışık uyaranların yoğunluğu çeşitlidir. Hem geleneksel hem de eşik izleme teknikleri farklı ISI'larla kullanılabilir. Bu yaklaşımın SICI'ya uygulanan ilk sürümünde, yani 'seri' eşik izleme (T-SICI'ler), sinir uyarlanabilirlik testinde kullanılana benzer bir izleme yöntemi kullanıldı: 'eşik' önce bir interstimulus interval (ISI) olarak tahmin edildi ve daha sonra ardışık ISI'larda seri olarak izlendi. Bu yöntem bir grup tarafından yaygın olarak kullanılmış ve yüksek tanısal faydası nedeniyle ALS için potansiyel bir biyobelirteç olarak savunulmuştır14,15,16,17. Ancak bulguları henüz başka bir araştırma grubu tarafından doğrulanmadı14,15,16,17.

Periferik sinirlerde olduğu gibi referans eşikleri stabil olduğunda seri yaklaşım etkilidir. Bununla birlikte, kortikospinal uyarlanabilirlikte olduğu gibi eşikler yaygın olarak dalgalandığında, seri izlemenin SICI18'in ISI bağımlılığını ciddi şekilde bozma dezavantajı olduğu bulunmuştur. Bu nedenle, alternatif bir 'paralel' eşik izleme paradigması, SICI (T-SICIp)18,19 ve eşiklerin bağımsız olarak, paralel olarak farklı ISI'ler için tahmin edildiği diğer eşleştirilmiş darbe protokolleri için daha uygun olabilir.

Verdikleri söze rağmen, mevcut TMS yöntemleri kliniklerde güvenilir tanı testleri veya klinik çalışmalarda biyobelirteç olarak henüz kabul edilmedi. Bunun nedeni, zaman tüketimi, el ile çalışma talebi ve zayıf tekrarlanabilirlik gibi mevcut TMS yöntemlerinin çeşitli sınırlamaları olabilir. Bu sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olmak için bu makalede, tek elle çalışma ve geleneksel ve seri ve paralel eşik izleme yaklaşımları arasında karşılaştırma sağlamak için tasarlanmış, yakın zamanda geliştirilmiş otomatik, hızlı, tek ve eşleştirilmiş darbeli TMS protokollerinden oluşan bir paket açıklanmaktadır.

Burada kullanılan ekipman bir TMS makinesi, izole edilmiş bir doğrusal bipolar sabit akım uyarıcısı, 50-60 Hz elektrik parazitini gidermek için bir gürültü giderici, bir elektromiyografi amplifikatörü ve bir veri toplama sistemi içerir. Yazılım, diğer amplifikatörler, uyarıcılar ve kayıt koşullarıyla çalışacak kadar çok yönlüdür.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Tüm denekler sınavdan önce yazılı onay vermeli ve protokol ilgili yerel etik inceleme kurulu(lar) tarafından onaylanmalıdır. Burada açıklanan tüm yöntemler Bölgesel Bilimsel Etik Komitesi ve Danimarka Veri Koruma Ajansı tarafından onaylanmıştır.

TMS yöntemi üç aşamadan oluşur: 1) konunun hazırlanması, 2) TMS'nin kaydedilme ve 3) sonuçların analizi.

1. Konunun hazırlanması

  1. Deneklerin tıbbi geçmişini değerlendirin ve deneğin vücutta epilepsi, kalp pili veya herhangi bir metalik cihaz / implant olup olmadığını ve kadın denekler için hamile olup olmadığını sorun.
  2. Sınavlar hakkında konuya ayrıntılı olarak talimat verin ve yazılı onay vermeye davet edin.
    1. Konuyu kafa derisine manyetik stimülasyon uygulaması ve her muayenenin yaklaşık 10 dakika sürdüğü hakkında bilgilendirin.
    2. Stimülasyonun bir tıklama sesi olarak duyulacağını ve bir kas seğirmesini uyandırmak için olduğunu ve bazı uyaranların biraz tatsız hissedebileceğini açıklayın.
    3. Denek tarafından sinyal edilirse stimülasyonun herhangi bir zamanda kapatılabileceğini açıklayın.
  3. Deneğe yüzme şapkası takmasını iste.
  4. Deneklerin el kontralteralini çalışılan yarımküreye temizleyin.
  5. Aktif kayıt elektrodını ilk dorsal interosseous (DDY) kasının ve referans elektrot'u 2.
  6. Elin dorsumunun üzerine bir yer elektrot yerleştirin.
  7. Kayıt ve yer elektrotlarını amplifikatöre bağlayın.
  8. Deneğe muayene sırasında uyanık ancak rahat kalmasını söyleyin.

2. TMS kaydı

NOT: Aşağıdaki açıklama kullanılan belirli yazılım ve araçlar için geçerlidir ( Bkz. Malzeme Tablosu); bunların diğer donanımlar için uyarlanmış olması gerekir.

  1. TMS cihazını açın.
  2. TMS kayıtları protokolünü kullanarak yarı otomatik kayıt yazılımını başlatın.
  3. Menüden kazanç ve gating seçeneklerini belirleyin (Tablo 1). Devam etmek için Tamam'ı tıklatın.
  4. Ana seçeneklerden CSP protokolünü seçin.
  5. Bobini tepe noktasından binauriküler çizgide yaklaşık 4 cm sola yerleştirin, sapı arka-ön akım indüksiyonu için parasagittal düzleme 45° işaret eder.
  6. Bir MEP elde edilene kadar Ekle tuşuna tıklayarak uyaran yoğunluğunu el ile artırın.
  7. Sıcak noktayı bulmak için MEP'leri izlerken bobinin konumunu hafifçe hareket ettinin.
  8. Sabit bobin konumlandırmasını etkinleştirmek için sıcak nokta bulunduktan sonra bobinin ana hatlarını bir yüzme kapağına çizin.
  9. Otomatik uyarım protokolünü başlatmak için Tamam'ı tıklatın.
    NOT: Kayıt, RMT'nin 200 μV'de belirlenmesinden başlayarak otomatik olarak devam eder.
  10. 200 μV yanıt için aktif motor eşiğini (AMT) ölçmek için konuya DDY kasının rahat aktivasyonunu sürdürmesini söyleyin.
  11. 10'dan fazla ve aşağı 10'dan fazla uyaran döngüsünden oluşan 3 grup arasında duraklama olsun veya etmesin sessiz dönemleri ölçmek için Tamam'a tıklayın.
    NOT: 10 kişilik her grup için uyaran, RMT200 × 0,8'den 1,6'ya, 0,2 aralıklarla artırılır ve daha sonra ters sırada tekrarlanır.
  12. Konuya son uyarandan sonra rahatlamasını söyleyin ve ana menüye dönmek için Tamam'a tıklayın.
  13. Ana seçeneklerden protokol SICI'sını seçin.
  14. Varsayılanlar kullanılmazsa ISI başına uyaran sayısı menüsünden SICI ISI seçenekleri menüsünden çalışılacak planlanan ISI'ları ve her ISI'daki uyaran sayısını seçin.
  15. Menüden ASICI'yi seçin.
    NOT: Kayıt otomatik olarak devam eder, RMT'nin 200 μV'de ve daha sonra 1000 μV'da belirlenmesinden başlayarak SICI kaydı, RMT'nin belirlenmesinden sonra otomatik olarak başlar ve yaklaşık 10 dakika devam eder. Test uyaranı RMT1000'de ve kondisyon uyaranları RMT200'ün %70'inde sabitlenir. Aşağıdaki ISI'ler takma ad sırasına göre seçilir: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5 ve 7 ms. Test tek başına uyaranlar her üç eşleştirilmiş uyarandan sonra verilir. Böylece, her eşleştirilmiş uyaran 10 kez teslim edilir ve toplam 120 uyaran yapılır.
  16. Yüzme kapağındaki ana hatları, ekrandaki MEP'i ve kayıt sırasında kastaki kasılmaları gözlemleyerek bobin konumunun stabil olduğundan emin olun.
  17. protokol tamamlandığında ekran otomatik olarak ana menü seçeneklerine döndüğünde, menüden TSICIp'i seçin.
    NOT: Kayıt otomatik olarak devam eder, RMT'nin 200 μV'de belirlenmesinden başlayarak ve daha sonra yaklaşık 10 dakika boyunca SICI kaydı. Test tek başına uyaranlar eşleştirilmiş uyaranlarla değişir ve eşleştirilmiş uyaranlar psödorandomize ISIs ile teslim edilir: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5 ve 7 ms. Böylece, her üç eşleştirilmiş uyarandan sonra 9 eşleştirilmiş uyaran ve test tek başına uyaranların her biri için 10 kez olmak üzere toplam 120 uyaran teslim edilir.
  18. Protokol tamamlandığında ekran otomatik olarak ana menü seçeneklerine döndükten sonra, başka bir iletişim kuralı çalıştırılmazsa Son'u tıklatın.
  19. Dosyayı kapat ve verileri kaydet düğmesine tıklayarak kaydı tamamlayın.

3. TMS analizleri

  1. Analizleri çevrimdışı yapmak için analiz yazılım programını başlatın.
  2. Analiz edilecek kaydı seçin ve Tamam düğmesine tıklayın.
  3. Analiz için TMS menüsünden TMS MEM dosyası oluştur seçeneğini belirleyin.
  4. MEM dosyasını kaydetmek için Tamam'ı tıklatın.
  5. Tek tek deneğin kaydının bir grup sağlıklı kontrolle karşılaştırılması için TMS menüsünden TMS MEM/MEF çiz seçeneğine tıklayın.
  6. MEF dosya adı menüsündeki 1. Ardından, karşılaştırmanın MEF dosyaları listesinden yapılacağı MEF dosyasına tıklayın.
  7. MEM dosya adı menüsündeki 1. Ardından, MEM dosyaları listesinden karşılaştırmanın yapılacağı MEM dosyasına tıklayın.
  8. %95 güven aralıkları, standart sapmalar veya standart hatalar gibi farklı seçenekler kullanarak MEM ve MEF dosyalarını üst sıraya alın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sağlıklı bir konuda aşağıdaki sonuçlar alınmıştır. 200 μV (RMT200) veya 1000 μV (RMT1000) tepeye yanıt için RMT, daha önce açıklandığı gibi '4→2→1' izleme kuralı ve logaritmik gerileme ile tespit edildi18. RMT200 R,1 MSO, RMT1000 ise Y,8 MSO idi.

Tüm eşleştirilmiş darbeli TMS seçenekleri genlik, paralel eşik izleme ve seri eşik izleme modlarında belirlenebilir. Burada, yalnızca genlik ve paralel eşik izleme modları özetlenecektir. Buna göre, Menüden ISI'ler, her ISI'daki uyaran sayısı ve kondisyon uyaranları için uyaran yoğunluğu seviyesi seçilebilir. Burada, bunlar için yalnızca varsayılan seçenekleri açıklıyoruz.

Şekil 1, sekiz bobinli stimülasyon, yüzey elektrotları ile kayıt, yüklü yazılıma sahip bilgisayar, TMS makinesi, 50-60 Hz elektrik parazitini gidermek için gürültü giderici, izole lineer bipolar sabit akım uyarıcısı, elektromiyografi amplifikatörü ve bir veri toplama sistemi dahil olmak üzere kurulumu göstermektedir.

Şekil 2, protokol bölümünde açıklandığı gibi SICI'yı A-SICI (Şekil 2A) ve T-SICI paraleli (Şekil 2B) olarak göstermektedir. Şekil 3 , LICI'yi A-LICI (Şekil 3A) ve T-LICI paraleli (Şekil 3B) olarak göstermektedir. A-LICI için, etkin noktayı bulduktan sonra, program RMT1000'i belirler ve hem test hem de koşullandırma uyaranlarını bu genlikte ayarlar. Tek başına uyaranlar her 4.uyaran olarak teslim edilir ve 50, 100, 150, 200, 250 ve 300 ms aralıklarla kondisyon +test uyaranları psödorandomly teslim edilir. Her ISI'da on uyaran teslim edilir. Benzer şekilde, T-LICI için, 50 ila 300 ms arasında A-LICI ile aynı 6 ISI'de 10 eşleştirilmiş darbe teslim edilir ve koşullandırma uyaranı izlenen RMT200'ün% 120'sine ayarlanırken RMT200 eşikleri izlenir.

Şekil 4' te SICF A-SICF (Şekil 4A) ve T-SICF paraleli (Şekil 4B) olarak gösterilir. A-SICF için, etkin noktayı bulduktan sonra, program RMT50 ve RMT1000'i belirler. Test uyaranları daha sonra RMT1000'e ve kondisyon uyaranları RMT50'nin% 90'ına ayarlanır. ISI aralığı 1 ile 4,9 arasında ve 0,3 ms arasındadır. Tek başına uyaranlar her 4 veya 5.uyaran olarak, 14 kondisyon+test uyaranları ise psödorandom sırasına göre teslim edilir. A-SICF'ye gelince, T-SICF 1 ila 4,9 ms arasında 14 ISI olarak ölçülür ve eşik her ISI'da 10 eşleştirilmiş darbe ile izlenir.

Şekil 5'te SAI, A-SAI (Şekil 5A) ve T-SAI paraleli (Şekil 5B) olarak gösterilir. SAI protokolleri sinirdeki somatosensör afferentleri uyarmayı ve MEP üzerindeki etkilerin ~20 ms sonra heyecanlandığını kaydetmeyi içerir. Bu MEP gecikmesi ('N20') uyaranların zamanlaması için önemlidir. Program, kullanıcıdan bir aralıktan (16-23 ms) gecikmeyi seçmesini veya bu aralığın dışındaysa belirtini ister. N20 gecikmesini belirlemek için geleneksel somatosensör uyarılmış potansiyel gerçekleştirilebilir veya yaş ve yüksekliği düzeltilmiş laboratuvar kontrolleri kullanılabilir.

A-SAI için, 1 mV bileşik kas eylem potansiyeli için elektriksel uyaran yoğunluğu ilk olarak belirlenir (EMT1000). Daha sonra, manyetik stimülasyon için sıcak nokta bulunur ve RMT1000 belirlenir. Program daha sonra manyetik ve elektriksel uyaranları N20-2'den N20+12 ms'ye kadar ISI'lerle birleştirir. Test tek başına uyaranlar her 4. uyaran olarak verilirken, kondisyon+test uyaranları psödorandom sırasına göre verilir. A-SAI'ye benzer T-SAI için ilk olarak EMT1000 belirlenir. Daha sonra, stimülasyon manyetik uyarana geçer ve sıcak nokta normal şekilde belirlenir. Program daha sonra RMT200'i diğer izleme protokollerine benzer şekilde belirler. Ayrıca, program daha sonra doğrudan SAI'yi izlemeye girer, elektrik uyaranı ve manyetik test uyaranı arasındaki ISI 1 ms adımda N20-2'den N20 + 12 ms'ye yükseltilir.

Şekil 6,LAI'yi A-LAI (Şekil 6A) ve T-LAI paraleli (Şekil 6B) olarak göstermektedir. Uzun aralıklı afferent inhibisyonunu kaydetmek için LAI protokolleri SAI ile aynıdır, ancak aralıklar çok daha uzun olduğundan (200 ila 1000 ms, 100 ms adımda), N20 aralığı göz ardı edilir ve girilmesi gerekmez.

figure-results-1
Şekil 1: Kurulum. Kurulum, sekiz bobin rakamı ile stimülasyon, yüzey elektrotları ile kayıt, yüklü yazılıma sahip bilgisayar, TMS makinesi, 50-60 Hz elektrik parazitini gidermek için gürültü giderici, izole lineer bipolar sabit akım uyarıcısı, elektromiyografi amplifikatörü ve bir veri toplama sistemini içerir. Kısaltma: TMS = transkraniyal manyetik stimülasyon. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: A-SICI ve T-SICI, 1 ms ile 7 ms arasındaki uyaran aralıklarının bir işlevi olarak çizilmiştir. (B) Eşik değişiklikleri olarak çizilen T-SICI (kontrol yüzdesi olarak inhibisyon). Kısaltmalar: A-SICI = kısa aralıklı intrakortikal inhibisyon genliği; T-SICI = kısa aralıklı intrakortikal inhibisyonda eşik değişiklikleri; MEP = motor kaynaklı potansiyel; RMT = dinlenme motoru eşiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: A-LICI ve T-LICI, 1 ms ile 300 ms arasındaki uyaran aralıklarının bir işlevi olarak çizilmiştir. (B) T-LICI eşik değişiklikleri olarak çizildi (kontrol yüzdesi olarak inhibisyon). Kısaltmalar: A-SICI = kısa aralıklı intrakortikal inhibisyon genliği; T-SICI = kısa aralıklı intrakortikal inhibisyonda eşik değişiklikleri; MEP = motor kaynaklı potansiyel; RMT = dinlenme motoru eşiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: A-SICF ve T-SICF, 1 ms ile 4,9 ms arasındaki uyaran aralıklarının bir işlevi olarak çizilmiştir. (B) T-SICF eşik değişiklikleri olarak çizilir (kontrol yüzdesi olarak inhibisyon). Kısaltmalar: A-SICF = kısa aralıklı intraortik kolaylaştırma genliği; T-SICF = kısa aralıklı intrakortik kolaylaştırmada eşik değişiklikleri; MEP = motor kaynaklı potansiyel; RMT = dinlenme motoru eşiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: A-SAI ve T-SAI, 20 ms ile 35 ms arasındaki uyaran aralıklarının bir işlevi olarak çizilmiştir. (B) Eşik değişiklikleri olarak çizilen T-SAI (kontrol yüzdesi olarak inhibisyon). Kısaltmalar: A-SAI = kısa-gecikme afferent inhibisyon genliği; T-SAI = kısa-gecikme afferent inhibisyonunda eşik değişiklikleri; MEP = motor kaynaklı potansiyel; RMT = dinlenme motoru eşiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 6: A-LAI ve T-LAI, 200 ms ile 1000 ms arasındaki uyaran aralıklarının bir işlevi olarak çizilmiştir. (B) Eşik değişiklikleri olarak çizilen T-LAI (kontrol yüzdesi olarak inhibisyon). Kısaltmalar: A-LAI = uzun gecikmeli afferent inhibisyon genliği; T-LAI = uzun gecikmeli afferent inhibisyonda eşik değişiklikleri; MEP = motor kaynaklı potansiyel; RMT = dinlenme motoru eşiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 1: Yazılımdaki kullanılabilir TMS protokolleri. Kısaltmalar: TMS = transkraniyal manyetik stimülasyon; SICI = Kısa aralıklı intrakortikal inhibisyon; SICF = Kısa aralıklı intrakortik kolaylaştırma; LICI = Uzun aralıklı intrakortikal inhibisyon; SAI = Kısa gecikme afferent inhibisyonu; LAI = Uzun gecikme afferent inhibisyon; μV = mikrovolt. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

TMS ölçümü, kayıt yazılımında programlanmış olarak, son derece otomatik bir prosedürdür. Ancak, güvenilir sonuçlar elde etmek için özellikle dikkat etmek gerekir. Kayıt aşamasında, etkin nokta üzerinde tutarlı bir MEP yanıtı sağlamak ve ardından bobini tüm kayıt boyunca konunun kafatasına göre aynı konumda tutmak önemlidir. Uyanıklık kortikal uyarilebilirlik üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğundan20, konuyu rahat ama uyanık tutmak için özel bakım gereklidir.

Konuyu uyanık tutmak için düzenli olarak kısa sorular yöneltilmelidir. Ek olarak, sınav görevlisi hedef kasın uyarılıp uyarılmadığını belirlemek için kas kasılmalarına göz kulak olmalıdır. Ayrıca, sınav görevlisi, MEP genliği veya eşik değişikliklerinin, yüzme kapağındaki ana hatları kontrol etmenin yanı sıra herhangi bir bobin yer değiştirmesini gösterip göstermediğini gözlemlemek için ekranı izlemelidir. Bobin yer değiştirmişse, kullanıcı çizimi kullanarak yerine yerleştirmeyi denemelidir. Bu başarısız olursa, kayıt yeniden başlatılmalıdır. Bobin yer değiştirmenin etkisi, bu protokollerde ISI'lerin psödorandom sırası ve her üç eşleştirilmiş uyaran setinden sonra tek başına bir uyaran verilerek en aza indirilir. Bir TMS bobininin konumunun gerçek zamanlı olarak izlenmesini sağlamanın bir başka yolu da bir nöronavigasyon sistemidir. Bu tür sistemler ticari olarak kullanılabilir ve etkilidir; ancak, yüksek maliyet kullanımlarını sınırlar. Burada ALS veya diğer nörodejeneratif bozuklukları olan hastalar hakkında herhangi bir veri sağlanmayan herhangi bir bilgi verilmiştir. Bu hastalarda periferik motor nöron kaybına bağlı düşük genlikler, spontan aktivite ve kaçınılmazlık gibi ek zorluklar ortaya çıkabilir.

Bu çalışmadaki tüm protokoller (tek ve eşleştirilmiş darbe) bistim2 modülüne bağlı sekiz bobin (Magstim, D70 Remote bobin) ile gerçekleştirilmiştir. Bu, Bistim modülünden geçerken uyaran zayıfladığından, protokoller arasında benzer bir manyetik alan gücünü korumak için yapılmıştır. Sistem, iki Magstim 2002 ünitesinin bireysel dış tetiklemesine izin vererek Bağımsız Bistim Tetikleme moduna ayarlandı. Tek darbeli protokoller için, ünitelerden birinin yoğunluğu% 0 MSO olarak ayarlandı. Kayıtlar, bir yazılım programının parçası olan bir kayıt protokolü kullanılarak yapılır. Diğer manyetik uyarıcı türleri için sadece bir ünite gereklidir.

TMS yönteminin bir sınırlaması değişkenliktir. Daha önceki çalışmalar, bireyler arası değişkenliğin aynı konuda gün içi veya gün içi değişkenlikten daha yüksek olduğunu göstermiştir19,21. Yöntemin standardizasyonuna ve güvenilirliği etkileyebilecek olası teknik hataların ortadan kaldırılmasına dikkat edilmelidir. TMS, kalp pili veya epilepsi hastaları gibi belirli durumlarda kullanılamaz. Güvenlik için uluslararası kurallara uyulmalıdır22. Ek olarak, özellikle dairesel bir bobin23 kullanılıyorsa, hafif rahatsızlık beklenebilir. Bununla birlikte, rahatsızlık genellikle minimumdur ve muayenenin kesilmesine neden olmaz.

Bu yazıda açıklanan yöntemler, mevcut yöntemlere kıyasla hem kayıtlar hem de analizler için otomatikleştirilmiştir. Bu, kayıtların tek bir operatör tarafından gerçekleştirilmesine izin verir ve operatörün bobini aynı yerde tutmak dışında hiçbir şeye müdahale etmesi gerekmez. Her protokol ~ 10 dakika sürecek şekilde tasarlanmıştır, bu da bir saat içinde birkaç protokolü çalıştırmayı mümkün kılar, bu da muhtemelen mevcut el ile yöntemlerle bir protokol için gereken süre. Manyetik uyaranlar bu çalışmada her 4 s'de bir teslim edilir; ancak, diğer manyetik cihazlar daha hızlı uyarılma sağlar ve her protokol için kayıt süresinin 5 dakikadan daha az olmasına izin verir. Burada açıklanan yazılım ayrıca farklı ISI'lerin, her ISI için uyaran sayısının ve koşullandırma uyaran seviyesinin seçilmesine izin verir. Burada açıklanan yöntemin önemli bir ilerlemesi, konu gevşemediğinde izleri otomatik olarak kaldıran bir gating işlevidir.

Sonuç olarak, burada açıklanan yöntemler, als gibi nörodejeneratif bozukluklar başta olmak üzere birkaç beyin bozukluğunun altında kalan mekanizmaları anlamak için paha biçilmez bilgiler sağlayabilir ve tanısal değere sahip olabilir. Farklı hasta popülasyonları ve daha büyük gruplar için konvansiyonel ve eşik izleme TMS önlemlerinin tanısal değerini ve bu önlemlerin nörodejeneratif bozukluklar için biyobelirteç olarak kullanılıp kullanılmayacağını belirlemek için daha fazla çalışma gereklidir. TMS'yi farklı kaslarda ve hem üst hem de alt ekstremitelerde kaydeden çalışmalar da garanti edilir.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

HB ve JH, bu çalışmada kullanılan Qtrac yazılımının satışı için UCL'den telif hakkı almaktadır. Diğer yazarların potansiyel çıkar çatışmaları yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma esas olarak Lundbeck Vakfı (R290-2018-751 hibe numarası) ve Bağımsız Araştırma Fonu Danimarka'dan (Hibe numarası: 9039-00272B) iki hibe ile finansal olarak desteklendi.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
50 Hz Gürültü GidericiDigitimer LtdHumbug
Analogdan DijitaleDönüştürücü National InstrumentsNI-6221
Kayıt programıDigitimer Ltd (telif hakkı University College London)QtracS.EXE
TMS kayıt protokolüDigitimer Ltd (telif hakkı QTMS Science)QTMSG-12 kayıt protokolü
Tek kullanımlık yüzey kayıt elektrotlarıAMBUAmbu® BlueSensor NF
Şekil-of-8 bobinMagstim Co. Ltd, Whiteland, Galler, Birleşik KrallıkMagstim® D70 Uzaktan Bobin
İzole EMG amplifikatörüDigitimer LtdD440
İzole doğrusal bipolar sabit akım stimülatörüDigitimer LtdDS5
TMS cihazıMagstim Co. Ltd, Whiteland, Galler, Birleşik KrallıkMagstim® 2002 stimülatörleri (2 MagStim birimi gereklidir)
Analiz ve çizim programıDigitimer Ltd (telif hakkı University College London)QtracP.EXE

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rawji, V., Latorre, A., Sharma, N., Rothwell, J. C., Rocch, L. On the use of TMS to investigate the pathophysiology of neurodegenerative diseases. Frontiers in Neurology. 11, 584664(2020).
  2. 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).
  3. Ziemann, U., Rothwell, J. C., Ridding, M. C. Interaction between intracortical inhibition and facilitation in human motor cortex. Journal of Physiology. 496, Pt 3 873-881 (1996).
  4. Ziemann, U., Tergau, F., Wischer, S., Hildebrandt, J., Paulus, W. Pharmacological control of facilitatory I-wave interaction in the human motor cortex. A paired transcranial magnetic stimulation study. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (4), 321-330 (1998).
  5. Premoli, I., et al. Short-interval and long-interval intracortical inhibition of TMS-evoked EEG potentials. Brain Stimulation. 11 (4), 818-827 (2018).
  6. Ilic, T. V., et al. Short-interval paired-pulse inhibition and facilitation of human motor cortex: the dimension of stimulus intensity. Journal of Physiology. 545 (1), 153-167 (2002).
  7. Peurala, S. H., Muller-Dahlhaus, J. F., Arai, N., Ziemann, U. Interference of short-interval intracortical inhibition (SICI) and short-interval intracortical facilitation (SICF). Clinical Neurophysiolology. 119 (10), 2291-2297 (2008).
  8. Tokimura, H., et al. Short latency inhibition of human hand motor cortex by somatosensory input from the hand. Journal of Physiology. 523, Pt 2 503-513 (2000).
  9. Chen, R., Corwell, B., Hallett, M. Modulation of motor cortex excitability by median nerve and digit stimulation. Experimental Brain Research. 129 (1), 77-86 (1999).
  10. Turco, C. V., et al. long-latency afferent inhibition; uses, mechanisms and influencing factors. Brain Stimululation. 11 (1), 59-74 (2018).
  11. Di Lazzaro, V., et al. Effects of lorazepam on short latency afferent inhibition and short latency intracortical inhibition in humans. Journal of Physiolology. 564, Pt 2 661-668 (2005).
  12. Fisher, R. J., Nakamura, Y., Bestmann, S., Rothwell, J. C., Bostock, H. Two phases of intracortical inhibition revealed by transcranial magnetic threshold tracking. Experimental Brain Research. 143 (2), 240-248 (2002).
  13. Awiszus, F., Feistner, H., Urbach, D., Bostock, H. Characterisation of paired-pulse transcranial magnetic stimulation conditions yielding intracortical inhibition or I-wave facilitation using a threshold-hunting paradigm. Experimental Brain Research. 129 (2), 317-324 (1999).
  14. Vucic, S., Kiernan, M. C. Novel threshold tracking techniques suggest that cortical hyperexcitability is an early feature of motor neuron disease. Brain. 129, Pt 9 2436-2446 (2006).
  15. Vucic, S., et al. Utility of threshold tracking transcranial magnetic stimulation in ALS. Clinical Neurophysiolology Practice. 3, 164-172 (2018).
  16. Vucic, S., Kiernan, M. C. Axonal excitability properties in amyotrophic lateral sclerosis. Clinical Neurophysiolology. 117 (7), 1458-1466 (2006).
  17. Vucic, S., Howells, J., Trevillion, L., Kiernan, M. C. Assessment of cortical excitability using threshold tracking techniques. Muscle Nerve. 33 (4), 477-486 (2006).
  18. Tankisi, H., et al. Short-interval intracortical inhibition as a function of inter-stimulus interval: Three methods compared. Brain Stimululation. 14 (1), 22-32 (2021).
  19. Samusyte, G., Bostock, H., Rothwell, J., Koltzenburg, M. Short-interval intracortical inhibition: Comparison between conventional and threshold-tracking techniques. Brain Stimululation. 11 (4), 806-817 (2018).
  20. Noreika, V., et al. Alertness fluctuations when performing a task modulate cortical evoked responses to transcranial magnetic stimulation. Neuroimage. 223, 117305(2020).
  21. Boroojerdi, B., Kopylev, L., Battaglia, F., et al. Reproducibility of intracortical inhibition and facilitation using the paired-pulse paradigm. Nerve. 23 (10), 1594-1597 (2000).
  22. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiolology. 132 (1), 269-306 (2021).
  23. Ørskov, S., et al. Comparison of figure-of-8 and circular coils for threshold tracking transcranial magnetic stimulation measurements. Neurophysiologie Clinique. 51 (2), 153-160 (2021).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Threshold Tracking TMSMotor Evoked PotentialsCorticospinal ExcitabilityPaired Pulse TMSSingle Pulse TMSCortical Silent PeriodIntracortical InhibitionAmyotrophic Lateral SclerosisMagnetic Stimulator

İlgili makaleler