Il metodo di intrecciatura Sol per la gestione dei capelli spessi durante la stimolazione magnetica transcranica: un indirizzo per potenziali pregiudizi nella stimolazione cerebrale

Riepilogo

Il tipo di capelli comunemente osservato nelle minoranze storicamente sottorappresentate sembra interferire con la stimolazione magnetica transcranica (TMS). Qui descriviamo un metodo di intreccio dei capelli (The Sol Braiding Technique) che migliora la TMS.

Abstract

La Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) è una tecnica che viene frequentemente utilizzata nelle neuroscienze sia per scopi terapeutici che di ricerca. La TMS offre servizi medici critici come il trattamento della depressione maggiore ed è vitale in quasi tutte le strutture di ricerca. Poiché la TMS si basa sul posizionamento del cuoio capelluto, si ritiene che i capelli influenzino l'efficacia perché varia la distanza dal sito target. Inoltre, si presume che la struttura e la lunghezza dei capelli che si osservano prevalentemente nelle persone minoritarie possano rappresentare una sfida significativa per la raccolta di dati di alta qualità. Qui, presentiamo dati preliminari che dimostrano che la TMS può essere influenzata dai capelli, in particolare nei gruppi minoritari storicamente sottorappresentati.

L'approccio dell'intreccio Sol viene introdotto qui come una tecnica facile da imparare e veloce da implementare che riduce la variabilità nella TMS. Confrontato tra nove partecipanti, è stato riscontrato che il metodo Sol ha aumentato significativamente la forza e la consistenza del potenziale evocato motorio (MEP) (p < 0,05). Rimuovendo la barriera capillare fisica che impedisce il contatto diretto tra la bobina e il cuoio capelluto, l'approccio Sol migliora l'erogazione della TMS. Di conseguenza, è stato dimostrato che l'ampiezza del picco MEP e l'area MEP sotto la curva (AUC) aumentano. Sebbene preliminari, questi dati sono un passo importante nell'affrontare la diversità nelle neuroscienze. Queste procedure sono spiegate per gli esperti non intrecciati.

Introduzione

La ricerca neuroscientifica, per sua stessa natura, comporta cambiamenti di paradigma e innovazioni per la comprensione della funzione cerebrale, delle disabilità neurologiche e dei disturbi psichiatrici¹. Nonostante i molti progressi, la disciplina delle neuroscienze è stata carente sotto alcuni aspetti. Ad esempio, esistono disparità razziali, sia nel numero di ricercatori, ma anche nella rappresentanza dei soggetti e dei pazienti nella ricerca. Numerose persone sottorappresentate appartenenti a gruppi minoritari sono assenti da esperimenti e studi clinici². Solo 5 pubblicazioni su 81 articoli EEG basati sul cuoio capelluto sottoposti a revisione paritaria da settembre a ottobre 2019 hanno indicato specificamente di avere un campione che includeva individui minoritari. Inoltre, studi recenti hanno dimostrato che gli individui appartenenti a gruppi minoritari sottorappresentati sono stati spesso diagnosticati in modo errato o non si sono fidati dei ricercatori. Assari et al. hanno scoperto che la comunità sanitaria, in particolare la metà degli studenti di medicina e dei residenti bianchi, credeva che gli afroamericani avessero la pelle più spessa dei bianchi, il che influenzava il loro giudizio medico e le strategie di trattamento ^3,4. A causa dell'assenza di dati dai partecipanti delle minoranze, i risultati della ricerca sono meno generalizzabili e mostrano disparità per le popolazioni minoritarie. Per garantire che la popolazione dello studio sia rappresentativa dei pazienti che utilizzeranno il farmaco o il medicinale e che i risultati siano generalizzabili, gli studi clinici devono includere un gruppo eterogeneo di partecipanti⁵.

Di interesse per le neuroscienze del cuoio capelluto è la forma, lo spessore, lo styling e la densità distinti che si vedono spesso nei capelli delle minoranze sottorappresentate. La forma del follicolo, ad esempio, è una caratteristica che rende distintivi i capelli africani. I capelli africani provengono da follicoli più piccoli, più ellittici e piatti, mentre i follicoli piliferi caucasici e asiatici sono più circolari e grandi⁶. Quando le minoranze si lavano i capelli, si arricciano, causando difficoltà ai ricercatori nei loro esperimenti. Ai gruppi minoritari a volte si consiglia di lavare e lisciare i capelli utilizzando prodotti per capelli prima di sottoporsi all'imaging del cuoio capelluto, ma ciò può avere un impatto sull'accuratezza dei dati. I dati sono distorti perché un minor numero di partecipanti di gruppi minoritari si offrirebbe volontario e i dati da loro potrebbero essere scartati perché di qualità inferiore. Inoltre, a causa delle loro acconciature tipiche (come treccine e trecce), gli individui minoritari sono talvolta percepiti come difficili da reclutare e trattenere². Rosen et al. hanno studiato un uomo di origine africana che indossava dreadlocks, uno stile indossato da individui minoritari sottorappresentati, e presentava disfluenza nel discorso spontaneo⁷. Voleva ricevere un trattamento utilizzando l'imaging basato sul cuoio capelluto poiché aveva prove emergenti di efficacia ed era tollerabile.

Una delle tecniche di imaging basate sul cuoio capelluto ampiamente utilizzata è la stimolazione magnetica transcranica (TMS). La TMS è una tecnica di imaging basata sulla superficie che viene utilizzata in modo non invasivo per indurre aumenti localizzati dell'attività cerebrale. La capacità di controllare l'attività neuronale nel cervello umano rende la TMS uno strumento cruciale sia per le neuroscienze sperimentali che per quelle terapeutiche⁸. Per stabilire le raccomandazioni di sicurezza standard, quando rappresentata come percentuale della soglia motoria (MT), l'intensità TMS fornisce un indicatore generalizzabile della stimolazione applicata che può essere utilizzato con qualsiasi forma di bobina o tipo di stimolatore⁹. Il potenziale evocato motorio (MEP) utilizzato per determinare la MT può anche essere una misura della cortico-eccitabilità, che viene suscitata dalla TMS sulla corteccia motoria umana 10,11,12,1,3,14,15,16. La TMS viene erogata alla corteccia motoria, che provoca l'attivazione nelle regioni controlaterali. In genere, le regioni della mano sono mirate poiché il bersaglio stimolante non è difficile da trovare sulla corteccia motoria e il collegamento di elettrodi o il monitoraggio visivo delle risposte mano/cifra è semplice. I meccanismi che regolano l'output del motore possono essere compresi più pienamente utilizzando i MEP. Poiché i MEP vengono utilizzati per misurare le differenze individuali nella traduzione automatica, ora fanno parte praticamente di ogni applicazione TMS. In generale, è pericoloso utilizzare la TMS senza valutare alcuni aspetti della MT. Se la TMS viene erogata al di sopra della MT appropriata, possono verificarsi convulsioni. Se la TMS viene erogata al di sotto della MT, i risultati possono essere ridotti o assenti (ad esempio, i neuroni bersaglio potrebbero non essere depolarizzati). Anche la reportistica accurata della traduzione automatica è fondamentale per il confronto degli studi. Ad esempio, molti degli studi nel nostro laboratorio utilizzano un valore del 90%, che dice ad altri ricercatori che un'applicazione del 110% può portare a un effetto maggiore.

Stokes et al. hanno esaminato diverse distanze tra la regione bersaglio e la bobina stimolante e successivamente hanno trovato una relazione lineare diretta tra la distanza e la MT ^8,17 degli individui. Pertanto, i gruppi minoritari, alcuni con capelli naturali più spessi, potrebbero avere misurazioni MT/MEP meno accurate. In un sondaggio rivolto alla comunità TMS di autori pubblicati, abbiamo scoperto che quando abbiamo posto domande aperte come "i capelli svolgono un ruolo nell'impedenza?" gli esperti del settore hanno risposto: "Aumentano le soglie. Spostare i capelli da parte, comprimerli, ecc."; Cerchiamo di usare il gel per colmare quel contatto, ma non si può fare molto"; " I capelli folti rendono anche difficile il contatto; come sopra"; "Più capelli rendono la stimolazione più difficile, soprattutto se impedisce un buon contatto del cuoio capelluto con la bobina¹⁸. La crescita densa dei capelli rende difficile raggiungere il contatto tra la bobina TMS e il cuoio capelluto, lasciando un contatto minimo o nullo e ostacolando il segnale. Ricerche precedenti hanno dimostrato che intrecciare capelli spessi e ruvidi riduce le impedenze nell'imaging basato sul cuoio capelluto⁶. Utilizzando le caratteristiche dei capelli ruvidi o ricci, Etienne et al. hanno scoperto che intrecciare i capelli di un partecipante in treccine mantiene l'integrità del segnale quando si utilizza l'EEG.

Stiamo introducendo il metodo Sol "Sun" per offrire una soluzione per la gestione dei capelli nelle minoranze sottorappresentate. A causa dello spessore e della ruvidità dei loro capelli, abbiamo previsto che i capelli che si vedono tipicamente nelle minoranze sottorappresentate risponderanno meglio a questa procedura poiché preserverà i capelli (cioè non si raderà) e consentirà una misurazione a lungo termine. Questi metodi sono facili da insegnare, imparare ed eseguire; non richiedono attrezzature aggiuntive; non aumentare i rischi per la sicurezza; onorare e rispettare i capelli naturali dei partecipanti; e promuovere l'orgoglio nel partecipante (e nei ricercatori) che potrebbero essersi sentiti precedentemente scoraggiati dalle tecniche basate sul cuoio capelluto.

Protocollo

La ricerca qui presentata è stata approvata dal comitato dell'Institutional Review Board (IRB) della Montclair State University, avviato nel 2001 e aggiornato annualmente fino al 2023. Tutti i partecipanti sono stati trattati secondo le linee guida etiche dell'American Psychological Association. Sono state seguite le tipiche procedure di sicurezza. Ad esempio, abbiamo reclutato nove adulti tra la popolazione generale della Montclair State University utilizzando volantini e passaparola. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a screening di persona utilizzando le linee guida TMS stabilite da Wasserman¹⁹. I partecipanti sono stati compensati di $ 25 per la loro iscrizione allo studio e tutti i soggetti sono stati trattati secondo gli standard stabiliti dall'Institutional Review Board (IRB) locale e in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutti i partecipanti e da tutti i soggetti identificati come ispanici o afroamericani.

1. Background e trasferimento 10/20

NOTA: Per la TMS, non saranno necessarie apparecchiature aggiuntive di alcuna nota (ad esempio, i laboratori dovrebbero avere facilmente tutte queste forniture).

1. Partecipanti
   1. Prima di iniziare qualsiasi procedura, assicurati di ottenere una revisione del comitato IRB. Se si tratta di un protocollo iniziale, consultare ricercatori esperti e preparare tutti i moduli come il consenso, lo screening (Figura 1) e gli effetti collaterali (Figura 2) ed esercitarsi nella loro presentazione.
      NOTA: I moduli devono integrare e non sostituire le interviste dirette con i partecipanti in materia di sicurezza.
   2. Assicurati che tutti i membri del team siano formati nei loro ruoli.
      NOTA: Sono disponibili corsi di formazione e quasi tutti i laboratori TMS condividono liberamente le loro migliori pratiche di sicurezza.
   3. Recluta partecipanti attraverso i social media e i volantini.
      NOTA: L'assunzione fornisce un incentivo monetario e una breve descrizione dei rischi.
   4. Somministrare la lista di controllo per lo screening prima dell'arruolamento (Figura 1).
   5. Paga tutti i partecipanti per la loro partecipazione ($ 25 in questo studio) e trattali in conformità con le linee guida dell'Internal Review Board e dell'American Psychological Association.
2. Eseguire il TMS utilizzando i parametri appropriati per l'istituto (vedere la discussione).
3. La sicurezza e il comfort dei partecipanti sono fondamentali, quindi chiedi e monitora i partecipanti sia verbalmente che visivamente durante tutta la procedura. Assicurati di cercare il nervosismo, che può essere la norma e, in alcuni casi, porta a risultati più difficili.

2. Gestione delle apparecchiature TMS

1. Assicurarsi che la bobina a forma di otto da 70 mm utilizzata per questo esperimento non raggiunga mai temperature pericolose/di spegnimento. Tenere pronte le bobine di backup nel caso in cui siano necessarie come sostituzioni.
2. Utilizzare l'ispezione visiva (5/10 evocato Abduttore Breve del Pollice) o l'elettromiografia (EMG) per determinare la soglia motoria.

3. Soglia motoria su capelli non intrecciati

1. Segna la regione CZ nasion/inion line e il punto medio preso utilizzando un pennarello magico cancellabile. Misura i punti del lobo dell'orecchio o del pre-auricolare e segna anche quei punti.
2. Utilizzando la linea dell'emisfero destro, scendere di un terzo (dalla dorsale alla ventrale) e trovare la posizione ottimale per l'attivazione dell'abduttore breve del pollice (APB). Azionare il dispositivo TMS tramite il grilletto della bobina e l'interruttore a pedale e disinnestare la sicura dalla parte anteriore della macchina.
3. Orientare la bobina TMS a 45° per tutte le ricerche e le consegne TMS.
4. Utilizzare la manopola sulla parte anteriore della macchina per avviare l'uscita di stimolazione al 30% della potenza totale della macchina e aumentare con incrementi del 2% fino a quando non si nota un movimento. Assicurati di spostare la posizione con l'aumentare dell'intensità di stimolazione a causa dell'attenta interazione tra il movimento della bobina e l'intensità della stimolazione.
5. Una volta identificato il sito che fornisce la risposta APB massima, determinare la traduzione automatica.
6. Per facilitare un posizionamento accurato prima di iniziare la determinazione MT, segnare il sito della punta della bobina sulla cuffia e tracciare l'intera parte anteriore della bobina utilizzando un pennarello magico.
7. Per il metodo di ispezione visiva, utilizzare la manopola per iniziare al 20% dell'intensità della macchina e aumentare per erogare circa 20 impulsi per identificare il livello di stimolazione che si traduce in 5/10 (50%) risposte APB. Spostare la manopola in base all'aumento o alla diminuzione dei movimenti delle dita. Una volta ottenute 5/10 risposte, registrare l'intensità visualizzata nella macchina come MT dell'individuo.
8. Per il metodo MEP (preferito), posizionare gli elettrodi monouso sull'APB e sul tendine del pollice e su una messa a terra (intorno alla parte posteriore del polso) e, invece di utilizzare l'ispezione visiva, confermare che si osservi un MEP positivo sull'unità di registrazione.
   1. Definisci una risposta MEP positiva come un MEP con ampiezza picco-picco di ≥50 μV.
   2. Simile all'ispezione visiva, stimolare fino a quando non si osservano 5/10 MEP positivi. Assicurarsi che i MEP siano superiori a 50 μV. Registrare la MT quando il 50% dei MEP è superiore (e il 50% al di sotto) di 50 μV.

4. Sol

1. Esercitati con pennelli, pettini e colori diversi, poiché i ricercatori la pensano in modo diverso riguardo a strumenti diversi.
   NOTA: Il periodo di tempo per perfezionare la tecnica varia in base all'esperienza. Sebbene non sia essenziale documentare i capelli^{dei partecipanti 20}, li includiamo qui (Figura 3).
2. Sii coerente in termini di criteri da intrecciare. Non esistono standard universali per quanto riguarda gli individui che dovrebbero essere intrecciati prima della TMS. Tuttavia, assicurati di dichiarare l'intenzione di utilizzare un determinante come la struttura dei capelli prima di qualsiasi studio o applicazione clinica.
3. Descrivere le modalità al partecipante e utilizzare le fotografie durante il consenso. Poiché la valorizzazione del partecipante dovrebbe essere una priorità, usa le immagini e descrivi l'intreccio come parte della tecnica.
   NOTA: Un potenziale incentivo (cioè una compensazione) è l'inclusione dell'intreccio dell'intera testa dopo l'esperimento.
4. Conosci i punti target prima di iniziare l'intreccio.
5. Trasferisci coordinate 10/20 (punti target relativi al motore) sul cuoio capelluto per fornire punti di intreccio target. Per ottenere questo risultato con un cappuccio ERP/EEG standard, caricare una tipica siringa di gel e un ago smussato con 1-5 mm di vernice fluorescente verde (GFP). Applicare il tappo e, nei punti target, inserire la siringa come se si applicasse il gel e tamponare ~0,05 mm di GFP (Figura 4A - E).
   NOTA: La quantità di GFP varia a seconda del numero di elettrodi che necessitano di marcatura.
6. Lasciare asciugare le punte per almeno 2 minuti.
7. Partendo dal punto segnato sulla testa, tirare via i capelli. Assicurati che si veda una macchia chiara di pelle intorno al segno. Prova a liberare l'area dai peli con le dita o con un plettro.
8. Prima di iniziare, visualizza prima. Per fare 6-8 treccine che finiranno per sembrare un sole dei cartoni animati con il punto di destinazione al centro, fai ogni treccia, pensando a un quadrante dell'orologio: prima le treccine alle 6, poi le 12 e poi le 8 e le 10. Termina con il cornrowing alle 2 e alle 4. Ciò si tradurrà in sei treccine.
9. Se sono necessarie otto treccine, inizia con le 6 e le 12; Poi, Cornrow 9 in punto, tra le 7 e le 8 e tra le 10 e le 11. Finalizza con tutte le righe mancanti.
   NOTA: La principale differenza tra il cornrowing e l'intreccio è che continuerai ad aggiungere capelli al tuo "ciuffo" iniziale. "Aderirai" la treccia al cuoio capelluto, riducendo così l'altezza e la goffaggine del cervello. Visualizzalo prima di iniziare a solcare le trecce.
10. Per iniziare la prima riga, da qualsiasi lato del punto segnato, separare una piccola sezione. Prova a stimare una quantità di capelli che sarebbe 1/8 o 1/6 dei capelli necessari per le treccine . Questa dovrebbe essere una piccola quantità facile da manipolare, il grumo iniziale.
11. Usa entrambe le mani per dividere questo ciuffo iniziale in tre sezioni. Rendi le sezioni uguali in termini di quantità di capelli.
12. Con la sezione sinistra nella mano sinistra e la sezione destra nella mano destra, tieni premuta la sezione centrale con uno o entrambi gli indici.
13. Se fatto correttamente, la sezione destra è ora al centro e quella che era la sezione centrale è ora a destra.
14. Prendi la sezione più a sinistra e sollevala. Mettilo tra la sezione centrale e quella destra. Se l'hai fatto correttamente, questa sezione si trova al centro e la sezione che si trovava al centro è ora a sinistra.
15. Ora prendi la sezione giusta e ripeti il passaggio 2.6 aggiungendo alcuni nuovi capelli aggiuntivi dal cuoio capelluto che si trova sotto il pezzo.
    NOTA: L'aggiunta dei capelli sembrerà un movimento ampio. Questo è ciò che farà le treccine piuttosto che le trecce.
16. Continua ad afferrare un pezzo alla volta mentre aggiungi i capelli scendendo lungo la sezione.
17. Continua a fare il cornrow fino alla fine di quel ciuffo di capelli.
18. Fallo 6-8 volte per creare una forma a "sole".

5. Soglia del motore sui capelli intrecciati

1. Applica subito il TMS. Assicurarsi che la superficie della bobina nel punto di massima stimolazione sia ora a filo con la pelle.
2. Utilizzando un supporto per bobina, un sistema di montaggio o a mano, premere saldamente contro la pelle con la plastica della bobina secondo le norme TMS.
   NOTA: Questi metodi sono appropriati per una bobina a forma di 8 da 70 mm.
3. Misura i MEP utilizzando elettrodi e ispezione visiva. Le dita mirate dovrebbero muoversi visibilmente.
4. Cornrow eventuali aree target aggiuntive (ad esempio, corteccia prefrontale laterale dorsale sinistra) in modo simile.
   NOTA: È possibile preparare più siti contemporaneamente utilizzando più di una trecciatrice addestrata.

Risultati

Per tutte le sessioni di stimolazione è stato utilizzato un dispositivo TMS a impulsi singoli con una bobina a forma di 8 da 70 mm. I MEP sono stati acquisiti utilizzando amplificatori standard e software installati su un computer locale. Tutti i MEP sono stati ottenuti collegando tre elettrodi mirati al muscolo Abduttore Breve del Pollice (APB). L'ipotesi principale testata era che il metodo Sol avrebbe prodotto ampiezze e AUC maggiori rispetto ai capelli non intrecciati. Per fare ciò,...

Discussione

Le treccine non devono interferire con l'angolo (ad es. 45°) della bobina TMS. Se lo fanno, potrebbe essere necessario rifare una delle treccine per alleviare questo problema. Se fatto correttamente, i deputati dovrebbero essere coerenti (Figura 6).

Utilizzando le caratteristiche dei capelli ricci o ruvidi, questo metodo di intreccio mantiene l'integrità del segnale TMS. In questo studio, siamo stati in grado di aumentare significativamente la dimensione del MEP...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Android Samsung Tablet (for MEPs)
Cloth Measuring Tape
COVID Appropriate Sanitizers and Safety Masks/Gloves
Figure of 8 Copper TMS Coil
Lenovo T490 Laptop
Magstim 200 Single Pulse
Magstim Standard Coil Holder
Speedo Swim Caps
Testable.Org Account and Software
Trigno 2 Lead Sensor (for MEPs)
Trigno Base and Plot Software (for MEPs)