Login processing...

JoVE Journal
Neuroscience

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.

JoVE Journal Neuroscience

Bilaterala bedömning av Corticospinal vägar av fotled muskler använder navigerat transkraniell magnetisk stimulering

Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain

Journal (Neuroscience)

Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain

Isolation and Culture of Neural Crest Cells from Embryonic Murine Neural Tube

Journal (Neuroscience)

Isolation and Culture of Neural Crest Cells from Embryonic Murine Neural Tube

Click here for the English version

Bilaterala bedömning av Corticospinal vägar av fotled muskler använder navigerat transkraniell magnetisk stimulering

Article DOI: 10.3791/58944-v

February 19th, 2019 •

Charalambos C. Charalambous^1,2, Jing Nong Liang^3,4, Steve A. Kautz^2,5, Mark S. George^5,6, Mark G. Bowden^2,5,7

¹Department of Neurology, New York University School of Medicine, ²Department of Health Sciences and Research, Medical University of South Carolina, ³Department of Physical Therapy, University of Nevada Las Vegas, ⁴Department of Health Professions, Medical University of South Carolina, ⁵Ralph H. Johnson VA Medical Center, ⁶Department of Psychiatry, Medical University of South Carolina, ⁷Division of Physical Therapy, Medical University of South Carolina

Chapters

Summary
Automatic Translation

English (Original)
العربية (Arabic)
中文 (Chinese)
dansk (Danish)
Nederlands (Dutch)
français (French)
Deutsch (German)
עברית (Hebrew)
हिंदी (Hindi)
italiano (Italian)
日本語 (Japanese)
한국어 (Korean)
norsk (Norwegian)
português (Portugese)
русский (Russian)
español (Spanish)
svenska (Swedish)
Türkçe (Turkish)

February 19th, 2019

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Protokolls beskriver samtidiga, bilaterala bedömningen av corticomotor svar av tibialis anterior och soleus under vila och tonic frivilliga aktiveringen med hjälp av en enda puls transkraniell magnetisk stimulering och neuronavigation systemet.

Transcript

Detta protokoll är kritiskt viktigt eftersom det standardiserar ett tillvägagångssätt med en mycket svår uppgift att upptäcka motor-framkallade potentialer i den distala nedre änden musklerna. Den största fördelen med denna teknik är att den konsoliderar litteraturen i samband med lägre änden stimulering, som ofta fokuserar bara på tibialis främre och använder en mängd olika tekniker. Vi har studerat denna teknik i neurologiskt friska individer samt de med stroke.

Men är vikten av tekniken i standardisera nedre änden bedömningar. Tekniken möjliggör möjligheten att identifiera luckorna i vår förståelse av motorisk kontroll under gång och återbesök forskning som inte gjorde det möjligt för kontroll av störande faktorer. Demonstrerar proceduren kommer att vara John Kindred, PhD, en postdoktor, och Brian Cence, en forskningskoordinator, båda från vårt forskningslaboratorium.

Börja med att ladda upp motivets MR-filer i ett neuronavigationssystem. Sedan, manuellt samregistrera MRI till främre och bakre commissures, så att Montreal Neurologiska Institutet Atlas kan användas. Därefter rekonstruera huden och full kurvigalinjära hjärnan modell genom att justera begränsningsramen runt skallen och hjärnvävnader.

Identifiera fyra anatomiska landmärken med hjälp av hudmodellen, inklusive nästippen, nasion och supratragic notch av höger och vänster öra. Nu, placera en rektangulär rutnät över benet motor område i varje halvklot. Placera den centrerade raden av gallret i mitten och över benmotorns kortikala områdes gyrus.

Placera sedan den mediala kolonnen i rutnätet parallellt och intill den mediala väggen i den ipsilaterala hemisfären. Detta rutnät kommer att användas för att hitta den heta punkten. För motor kartläggning, använda större galler, antingen genom att lägga till fler fläckar eller öka avståndet mellan fläckar som behövs.

Utför placeringar av elektroder medan motivet är i stående ställning. Först förbereda de områden där varje elektrod kommer att placeras genom att först raka och sedan lätt exfoliera alla döda hudceller och oljor med hjälp av alkohol svabbprover. Därefter ber du motivet att lyfta tårna uppåt och sedan placera elektroden vid den övre tredjedelen av linjen mellan vadbenets huvud och mediala malleolus.

Gör detta bilateralt för placering på tibialis främre. Nu, bifoga elektroder bilateralt på laterala soleus. Be motivet att höja sin häl och sedan placera elektroden vid den nedre tredjedelen av linjen mellan den laterala femorala condyle och laterala malleolus under gastrocnemius muskel mage.

Också, bifoga marken referens passiv elektrod antingen på patella eller laterala malleolus bilateralt eller ensidigt, beroende på EMG förvärvsenhet i bruk. Testa elektrodplaceringen genom att be försökspersonen att antingen dorsiflex eller plantarflex vristen i en upprätt hållning medan du visar den råa EMG-signalen för alla muskler som testats på en datorskärm. Om en elektrod är felplacerad, ta bort och ersätta den tills tydliga detekterbara EMG-skurar med minimalt bakgrundsljud ses.

Sedan, med motivet sittande med sina muskler i vila, testa signalkvaliteten genom att urladda några TMS pulser medan spolen hålls borta från motivet. Det mest avgörande steget i denna teknik är att kontrollera att EMG-signalen är så fri från buller som möjligt. Underlåtenhet att göra detta på ett adekvat sätt gör dataanalys otroligt svårt.

Kontrollera därefter att baslinjesignalen för varje EMG-kanal är nära noll. Om buller förekommer i en kanal, ta bort motsvarande elektrod och upprepa hudberedningsförfarandena. Om bruset fortfarande finns justerar du referenselektrodens läge och ersätter elektrolytgelen.

När en bra signal är verifierad, linda alla elektroder med hjälp av ljusskum pre-wrap tejp för att hålla dem på plats och för att minska rörelse artefakt från EMG. Nu, placera ämnet i en stol och, för att säkerställa konsekventa fötter placering över ämnen, säkra båda fötterna i walking stövlar som gör att ankeln rörelseomfång som ska justeras till en viss position och ge motstånd under tonic frivillig åtgärd. Justera också både höft- och knävinklar för att undvika ämnes obehag och instruera motivet att förbli stilla under hela experimentet.

Börja tonic frivilliga aktiveringstestning genom att först bestämma den maximala frivilliga isometrisk sammandragning av varje muskel bilateralt. För varje rörelse, instruera ämnet att maximalt kontrakt den kontralateral undersökta muskeln fyra gånger. Därefter verifierar du rörelsefångstkamerans position genom att placera motivets spårare, pekare och spolspåraren i dess infångstvolymutrymme.

Sedan utför motivet bildregistrering genom att placera spetsen på pekaren på de fyra anatomiska landmärken. Nu, bestämma hot spot av båda musklerna bilateralt. Först, hitta suprathreshold intensitet genom att tillämpa en enda stimulans över den centrerade platsen bredvid den interhemispheric spricka.

Nästa, börja på låg intensitet och gradvis öka TMS intensitet med fem procent steg tills nå en intensitet som framkallar en motor-evoked potential med en topp till topp amplitud större än 50 mikrovolt i alla kontralateral undersökta muskler eller tre på varandra följande stimuli och upprepa för varje muskel. Applicera en TMS-puls på varje plats i rutnätet. Sedan överför amplitudvärdena för varje plats för alla kontralaterala muskler i ett kalkylblad och sortera amplitud från hög till låg.

Identifiera hot spot av kontralateral tibialis främre och soleus muskler som en plats i rutnätet med den största amplituden och den kortaste latens. Välj rutnätsfläcken i neuronavigationssystemet som motsvarar en av muskelns hot spots. Därefter ställer du in den initiala intensiteten och stegstorleken vid 45 och sex procent maximal stimulatorutgång.

Använd sedan en adaptiv tröskeljaktmetod för vilomotor tröskelbestämning. Gör detta två gånger för varje muskel och använda genomsnittet för sunsequent corticomotor svar bedömning. Nu, för att bedöma bilaterala kortikomotoriska svar under vila, välj nätet plats i neuronavigation system som motsvarar den undersökta muskelns hot spot.

Före varje stimulans, instruera ämnet att stanna stilla och slappna av de undersökta musklerna bilateralt och övervaka aktiviteten av alla muskler med hjälp av en realtid visuell feedback. Applicera tio enda TMS pulser vid 120%av vilande motor tröskel av den undersökta muskeln. Om någon muskel är aktiv före eller efter TMS, kassera den prövningen och applicera ytterligare enstaka puls.

Upprepa detta tills 10 vågformer för varje kontralateral undersökta muskeln i vila har samlats in. Därefter bedöma kortikomotoriska svaret under tonic frivilliga aktivering bilateralt. Välj samma rutnät fläckar i neuronavigation systemet som användes under viloförhållanden.

Be försökspersoner att kontraktera den undersökta muskeln vid cirka 15%maximalt muskelaktivitetsvärde och applicera 10 enstaka TMS-pulser vid 120%av vilomotortröskel. Be dem att hålla den visade smidiga rörliga linjen i den undersökta muskeln inom de två horisontella markörerna och att upprätthålla denna sammandragning på den nivån i några sekunder. När tibialis främre är den undersökta muskeln, be ämnen att dra något upp mot boot banden för benet kontralateral till stimulerade halvklotet.

När soleus är den undersökta muskeln, be försökspersoner att trycka något ner mot stöveln på kontralateralbenet. Övervaka muskelaktiviteten hos de aktiva och vilomuskulaturerna med hjälp av visuell feedback i realtid. Om den undersökta muskelns aktivitet ligger under eller över det förutbestämda intervallet, eller om någon annan muskel aktiveras, kassera stimulansen och applicera ytterligare enstaka puls.

Samla in 10 försök medan den undersökta muskeln aktiveras på det förutbestämda intervallet. Denna siffra visar bilaterala tibialis främre och soleus hot spots. Här representerar barområden den genomsnittliga vilomotor tröskeln för två bedömningar för varje muskel, medan värdena nedan betecknar antalet stimuli tillämpas.

Den streckade linjen anger den intensitet som används för hot spot-jakten. Denna figur visar de bilaterala svaren av tibialis främre och soleus när deras hot spot stimulerades under vila. Den bilaterala EMG genomsnittliga vågform av varje muskel visas.

Om en motor-framkallat potential var närvarande, presenteras värdena för topp till topp amplitud och latens. Här ser vi bilaterala svar när hot spots stimulerades under tonic frivilliga åtgärder. EMG av de bilaterala musklerna samlades medan den undersökta kontralateral muskel aktiverades på ca 15%maximalt frivilliga isometrisk kontraktion.

Ytterligare analys kan genomföras för att hjälpa till att besvara frågor angående den kortikala spinal tract post-stroke eftersom data i protokollet samlas in i agonist och antagonist muskelgrupper bilateralt. Forskning fortsätter att använda denna teknik för att bestämma de enskilda bidragen från flera faktorer till kortikomotoriska svar för att öka vår övergripande förståelse av den motoriska kontrollen av promenader. Det bör noteras att det finns riskfaktorer på grund av det höga magnetfält som bör redovisas av screening ämnen före detta förfarande.

X

Simple Hit Counter