JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Настоящий Протокол описывает синхронный, двусторонние оценки реакции corticomotor tibialis передней и камбаловидной во время отдыха и тоник добровольных активации, с помощью единого импульса транскраниальной магнитной стимуляции и нейронавигация системы.

Аннотация

Мышцы дистальных ног получают нейронных ввода от мотор корковых областях через кортикоспинальных путей, который является одним из основных мотор нисходящей пути в организме человека и может быть оценена с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (TMS). Учитывая роль мышц дистальных ног в вертикальном постуральной и динамические задачи, такие как ходьба, растущий интерес исследования в области оценки и модуляции кортикоспинальных участки по отношению к функции этих мышц возникла в последнее десятилетие. Однако различных исследований, делая интерпретации результатов от поперечных и продольных исследований, менее надежные менялись методологических параметров, используемых в предыдущей работе. Таким образом использование стандартизированных TMS протокола для оценки реакции corticomotor мышц ног (CMR) позволит для прямого сравнения результатов различных исследований и когорты. Цель данного документа – представить протокол, который обеспечивает гибкость, позволяющую одновременно оценить двусторонние КДПГ два основных лодыжки антагонистических мышц, tibialis передней и камбаловидной, используя один пульс TMS с системой нейронавигация. Настоящий Протокол применяется, пока рассмотрены мышцы либо полностью расслабленным или изометрически контракт на определенный процент максимальной Изометрические добровольные сокращения. Использование каждого предмета структурных МРТ с системой нейронавигация обеспечивает и точное позиционирование катушки над кортикального слоя представления ноги во время оценки. Учитывая несоответствие в КДПГ производных мер, этот протокол также описывает стандартный расчет этих мер, с помощью автоматизированных алгоритмов. Хотя этот протокол не проводится при вертикальном постуральной или динамических задач, она может использоваться для оценки на двусторонней основе любой пары мышц ног, синергетический, неврологически нетронутыми и нарушением предметам или антагонистические.

Введение

Tibialis передней (TA) и камбаловидной (SOL) являются лодыжки антагонистических мышц, расположенных в передний и задний отсек голени, соответственно. Обе мышцы являются uniarticular, в то время как основная функция TA и соль-dorsiflex и plantarflex стопного сустава, соответственно1. Кроме того та более функциональным для экскурсий длинные мышцы и менее важным для производства силы, тогда как соль антигравитации мышц, разработан для создания высокой силы с небольшой экскурс в мышцу2. Обе мышцы особенно актуальны во время прямой осанки и динамические задачи (например, ходьба)3,4. Что касается нейронных контроля motorneuron бассейны оба мышц получают нейронных езды от мозга через мотор убыванию путей5,6, помимо различной степени сенсорных дисков.

Главный двигатель, спуск путь является кортикоспинальных путей, которая исходит от первичного, премоторной и дополнительный мотор районов и заканчивается в бассейны спинного motorneuron,7,,8. В организме человека можно реально оценить функциональное состояние этого тракта (corticomotor ответ - КДПГ) с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (СПТ), неинвазивная мозга стимуляции инструмент9,10. С момента введения TMS и с учетом их функциональной значимости при вертикальном постуральной задачи и пешеходного движения CMR TA и соль были оценены в различных когорт и задачи11,12,13,14 ,,1516,,1718,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28,29,,3031,32 .

В отличие от оценки КДПГ в мышц верхней конечности33протокол не универсальный СПТ был создан для оценки КДПГ в мышцы нижней конечности. Из-за отсутствия установленного протокола и большой изменчивостью методологических через предыдущих исследований (например, тип катушки, использование нейронавигация, уровень активации тоник, тестирования стороне и мышц, использовать и расчет КДПГ мер, и др. ), интерпретация результатов различных исследований и когорты может быть громоздким, сложной и неточными. Как меры функционально актуальны в различных задач, мотор, специфичные для Нижняя оконечность КДПГ оценки TMS протокол позволит мотор неврологи и реабилитации ученых, с тем чтобы систематически оценивать КДПГ в эти мышцы через сессий и различных когорт.

Таким образом цель настоящего Протокола заключается в описать двусторонней оценки TA и SOL КДПГ, с использованием системы TMS и нейронавигация единого импульса. В отличие от предыдущей работы этот протокол направлен на максимальной строгости экспериментальных процедур, сбора данных и анализа данных, используя методологических факторов, которые оптимизируют действительность и продолжительность эксперимента и стандартизировать КДПГ Оценка этих двух нижних мышц конечности. Учитывая, что КДПГ мышц зависит ли мышцы полностью расслабленной или частично активируется, этот протокол описывает, как можно оценить TA и SOL CMR во время отдыха и тоник добровольных активации (НДС). В следующих разделах будет тщательно описаны настоящего Протокола. Наконец репрезентативных данных будут представлены и обсуждены. Протокол, описанные здесь является производным от, в Хараламбус et al. 201832.

протокол

Все экспериментальные процедуры, представленные в настоящем протоколе были утверждены местным советом по рассмотрению институциональных и находятся в соответствии с Хельсинкской декларации.

1. согласие процесса и безопасности вопросники

  1. До любого эксперимента объясните каждому предмету цели исследования, основные экспериментальной процедуры и любые потенциальные факторы риска, связанные с участием в исследовании. После ответа на любые вопросы или проблемы, которые могут иметь предметы, попросите субъектов признать процесс согласия и подписать форму информированного согласия.
  2. Администрирование МРТ34 и TMS35 безопасности скрининг вопросники для обеспечения безопасности субъектов и квалификация для МРТ и TMS тестирования. Исключите все предметы, которые не отвечают всем критериям безопасности от оценок МРТ и TMS.

2. МРТ и подготовка нейронавигация системы

  1. Управление оценки МРТ до TMS оценки32. У темы лежат в лежачем положении с подушкой, под колени для обеспечения удобной позы. Указание темы держать все еще в сканер.
    1. Обеспечить защиту ухо к предметам, чтобы смягчить громкий шум сканера. Предпочтительно использовать беруши халявы уха из-за использования двусторонних supratragic паз для регистрации субъекта изображения в системе нейронавигация (см. 5.2).
    2. Получение изображения с высоким разрешением T-1 Средневзвешенная анатомические мозга (минимальные требования: кусочек толщиной 1 мм и полная мозга и мозжечковая покрытие), либо, как NFTI или DICOM файлов. Убедитесь, что нос полностью включены в изображения за счет использования субъекта кончик носа для регистрации субъекта изображения в системе нейронавигация (см. 5.2).
  2. Загрузите файлы МРТ в систему нейронавигация. Совместно вручную зарегистрируйте каждый предмет МРТ для передней и задней спайки, поэтому субъекта МРТ могут быть сопоставлены с помощью Монреальского неврологического института Атлас.
    1. Реконструировать кожу и полный криволинейных мозга модель, регулируя ограничивающий прямоугольник вокруг черепа и мозга ткани, соответственно. Определить четыре анатомические ориентиры (кончик носа, Насьон - мост носа и supratragic паз правого и левого уха) с использованием кожи модели (см. Рисунок 1A).
    2. Поместите прямоугольной сетки ноги мотора области коры на каждое полушарие с помощью восстановленных криволинейных мозга (см. рис. 1B). Расположите по центру строки сетки в центре и над извилины ноги двигательной области коры головного мозга где кортикоспинальных участки, которые иннервируют ноги мотора бассейны происходят36. Позиция медиальной столбец сетки параллельных и прилегающих к медиальной стенки ипсилатеральные полушария.
    3. Используйте подход, основанный на коре, в котором ошибка в ориентации имеет незначительное влияние на сайте стимуляции37 вместо головы основе целевой подход, в котором любая ошибка в ориентации можно изменить на сайте стимуляции. Используйте эту сетку для поиска горячих точек. Мотор картирования, использование больших сеток либо путем добавлять больше точек и/или увеличения расстояния между точками (например, 10 мм).

3. Тема подготовка и размещение

  1. Измерьте электрофизиологических реакций одного импульса TMS, с использованием в общей сложности 4 поверхности электродов ГРП. Для подготовки и размещения электродов используйте опубликованные руководящие принципы,3839 и полное размещение в то время как предмет находится в стоячем положении.
    1. Подготовьте область, над которой будет делаться каждый электрод для бритья и слегка Отшелушивающий любой мертвые клетки кожи и масла с помощью алкоголя тампоны.
      Предупреждение: Для субъектов на разжижения крови (например, люди после инсульта), осторожность во время подготовки кожи из-за потенциального риска кровотечения.
    2. Прикрепите электроды на двусторонней основе на TA. В положении стоя, попросите субъектов поднять их пальцы вверх и затем поместить электрод в верхней трети линии между головкой малоберцовой кости и медиальной лодыжки (т.е., мышцы живота сразу сбоку большеберцовых гребень).
    3. Прикрепите электроды на двусторонней основе на соль. В положении стоя, попросите субъекта выполнять пятку приподнимают и затем поместить электрод в нижней трети линии между боковой мыщелка бедренной кости и латеральной.
    4. Присоедините земли пассивный электрод сравнения на коленной чашечки или латеральной. В зависимости от подразделения приобретение ГРП место земли электродов на двусторонней основе или в одностороннем порядке.
  2. Проверьте Размещение электродов и качество сигнала.
    1. Проверьте электроды размещения (например, для ясного визуально обнаружить ГРП очередей), задавая субъекта либо dorsiflex или plantarflex, лодыжки в вертикальное положение во время отображения необработанный сигнал ГРП всех мышц протестированы на экране компьютера. В случае неправильно электрода удалить и заменить его до тех пор, пока существует ясно визуально обнаружить всплески ГРП с минимальным фоновый шум. Надлежащее соотношение сигнал-шум имеет решающее значение в выявлении мотор реакции (> 50 МКВ).
    2. Проверьте качество сигнала (например, для исходный шум), выполняя TMS единиц для несколько раз во время TMS катушки от сидящих съемки и с мышцами в состоянии покоя. Убедитесь, что базовый сигнал для каждого канала ГРП будет близка к нулю (т.е., пик пик амплитуды должно быть меньше 50 МКВ и шума нет базовой линии, например, 50 или 60 Гц Мощность линии ХУМ). Если исходный шум присутствует в канале, удалите соответствующую электрода и повторите процедуры подготовки кожи. Если шум по-прежнему присутствует (то есть, пик пик амплитуда > 50 МКВ), отрегулируйте положение электрод сравнения и заменить электролитного геля.
  3. Зафиксируйте все электроды, используя свет пены предварительно обернуть ленту. Периодически на протяжении эксперимента, убедитесь, что электроды надежно подключены и что сигнал имеет хорошее качество.
  4. Место субъекта в кресле. Для обеспечения последовательного ноги размещение по предметам, безопасный обе ноги при ходьбе сапоги (то есть, лодыжки ног ортез), которые позволяют лодыжки ROM корректироваться в определенную позицию и обеспечить устойчивость во время тестирования TVA. Отрегулируйте бедра и колена углы, чтобы избежать дискомфорта субъекта. Указание темы держать все еще на протяжении всего эксперимента. Используйте остальные лоб придает стул, чтобы держать подданных все еще во время TMS приложения, если таковые имеются.

4. TVA тестирование

  1. На двустороннем уровне Определите максимальный добровольных Изометрические сжатия (MVIC) каждой мышцы. Для каждого движения (то есть, dorsiflexion и plantarflexion), поручить предметов для максимально контракт контралатеральной исследуемого мышцы (например, правом TA) 4 раза (~ 5 s схватки, разделенных 60 s отдыха) субъекта, сидя в позе описано выше.
  2. Вычислить значение максимальной мышечной активности во время каждого MVIC (т.е. в среднем в течение 100 мс окна вокруг Максимальный выпрямленный и сглаженного ГРП) из трех последних испытаний, в среднем три значения и 15 ± 5% от каждой мышцы средняя MVIC.
    Предупреждение: Больше % MVIC могут быть использованы, но оно не может быть осуществимо в клинической когорты (например, люди после инсульта).

5. Регистрация в системе нейронавигация

  1. Место темы трекера, заставку или очки, отражающей маркерами на предмет голову на противоположной стороне от стимулировали полушария так трекер не препятствовать позиционирования катушки во время стимуляции каждой сетки пятно.
    Предупреждение: В случае, что заставку используется, убедитесь, что это уютно на субъекта головой, но не слишком туго, потому, что это может вызвать головную боль после длительного периода времени.
  2. Проверьте правильное положение камеры захвата движения, поместив предмет трекер, указатель и катушки трекер в пространство тома его захвата. Выполните регистрацию субъекта изображения, поместив кончик указателя на 4 анатомические событий (см. рис. 1A).
  3. После того, как отбираются все анатомические ориентиры, проверьте ли регистрации произошла точно, поместив кончик указателя на нескольких участках субъекта черепа (то есть, этап проверки). Если расстояние от кончика указателя реконструированной кожи менее 3 мм, переходите к СПТ эксперимента; в противном случае повторите регистрацию субъекта изображения до тех пор, пока желаемый ошибка значения получаются. В ходе эксперимента повторите регистрацию если предмет трекер случайно переехал.

6. TMS

  1. Используйте же методологических параметров во время отдыха и TVA.
    1. Примените один пульс раздражителей на оптимального сайте (т.е. гиперзону; см. следующий пункт для получения более подробной информации) обследованных мышцы. Примените каждый стимул случайным образом каждые 5-10 s чтобы избежать ожидании стимул и свести к минимуму последствия переноса предыдущего импульса для последующих одного40.
    2. В случае что одновременно используются две единицы TMS, установить единицы либо стандартные или синхронный режим41. Стандартный режим применяется слабее пульс чем единое целое, тогда как синхронный режим применяется сильнее пульс чем единое целое. Использование либо один может основываться на потребностях протокола и общее количество раздражителей.
    3. Используйте двойной конус катушки побудить внутричерепных ток posteroanterior. При необходимости, используйте нейронавигация системы для управления катушки вручную и правильно свою позицию в отношении желаемого стимулировали пятно до каждый стимул.
    4. Предметы и сеансами случайный порядок рассматриваемых мышц и полушария. Всегда применять условие TVA после состояния покоя, чтобы избежать какого-либо вмешательства с тестированием в состоянии покоя (например, усталость по убыванию путей вследствие TVA тестирования).
  2. На двустороннем уровне определите гиперобъекта обоих мышц.
    1. Найти suprathreshold интенсивности, которая будет использоваться во время активной охоты, применив один стимул над центром месте рядом с межполушарные трещина (см. синие и красные квадраты в рис. 1B). Использовать это место, потому что он расположен в локусе ноги двигательной области36,42.
    2. Запуск при низкой интенсивности (например, 30% максимальной стимулятор вывода; MSO) и постепенно увеличить интенсивность TMS, с шагом 5%, до достижения интенсивности, что вызывает мотор вызванный потенциал (MEP) с пик пик амплитудой более чем 50 мкВ всех контралатеральной исследуемого мышц для 3 последовательных раздражителей.
    3. Определить сразу же после каждого стимул был ли MEP вызвал на основе сырья сигналов и пик пик амплитуд (окно поиска: пост TMS начала 20-60 мс) всех изучил мышц.
    4. Примените один импульс TMS на каждом месте сетки (всего 36 стимулы). После завершения протокола гиперобъекта передать амплитудой и задержкой значения каждого местом для всех контралатеральной мышц в электронную таблицу и сортировка амплитуда от высокой к низкой и задержку от низкой высокой. Определите гиперобъекта контралатеральной TA и SOL как расположение в сетке с большой амплитудой и короткие задержки43.
      Предупреждение: Если не на том же месте по величине амплитуды и короткие задержки, определите гиперобъекта, используя большой амплитуды.
  3. Определите на двусторонней основе, что каждая мышца отдыха Мотор порог (ППР).
    1. Выберите место сетки в системе нейронавигация, которая соответствует исследуемого мышцы гиперзону.
    2. Используйте метод адаптивного порога охота для RMT определения исследуемых мышцы44. Установите начальный размер интенсивности и шаг на 45 и 6% MSO, соответственно32. Запустите RMT охота дважды для каждой мышцы и использовать среднее значение для последующей оценки КДПГ.
  4. Оценки на двусторонней основе TA и SOL CMR во время отдыха.
    1. Выберите место сетки в системе нейронавигация, которая соответствует исследуемого мышцы гиперзону. Примените 10 одного TMS импульсов на 1.2 RMT исследуемого мышцы.
    2. До каждого стимула поручить тему остаться еще и расслабить мышцы рассмотрены на двусторонней основе и контролировать деятельность всех мышц с помощью реального времени визуальную обратную связь, отображение на экране компьютера. В случае, если любые мышцы активен до или после TMS, отказаться от этого судебного разбирательства и применить дополнительные единого импульса. Повторяйте, пока не будут собраны 10 сигналов для каждой контралатеральной исследуемого мышцы в покое.
  5. Оценки на двусторонней основе TA и SOL CMR во время TVA.
    1. Выберите место сетки в системе нейронавигация, которая соответствует исследуемого мышцы гиперзону.
    2. Спросите предметов для контракта исследуемого мышц на 15 ± 5% MVIC и применять 10 одного TMS импульсов на 1.2 RMT. Указание темы держать сглаженной скользящей линии (среднеквадратическое амплитуда 0.165 s) обследованных мышцы, TA или соль, в пределах двух горизонтальных курсоры (MVIC диапазон: 15 ± 5%) и что сокращение на этом уровне в течение нескольких секунд.
    3. Когда та исследуемого мышц, попросите субъектов тянуть слегка против пут на их контралатеральной ноги (т.е., ногу с контралатеральной полушарии стимулировали исследуемого мышцы). Когда соль исследуемого мышц, попросите субъектов вдавите слегка против boot на противоположную ногу.
    4. Мониторинг активности мышц активной исследуемого мышц и оставшиеся отдыха мышц с помощью визуальной обратной связи реального времени отображаются на экране компьютера. Отменить что стимул и применять дополнительные одного импульса снова в случае, если рассмотрены мышечной активности ниже или выше заданного диапазона или любые другие мышцы активируется. Соберите 10 испытаний, пока рассмотрены мышцы активируется на заранее определенного диапазона.

7. анализ данных

  1. Для всех КДПГ мер за исключением RMT, рассчитать стоимость каждой меры от каждого MEP развертки (общая продолжительность должна быть по крайней мере 500 мс длительностью минимум 100 мс до стимул) для всех мышц и затем средние значения 10, чтобы получить одно значение (т.е. означает)32. Амплитуда и период корковых молчание (CSP) являются мерами возбудимости прокси КДПГ, тогда как задержка является мерой подключения прокси КДПГ. Для отдыха и TVA нормализовать задержки относительно высоты каждого предмета, как задержка определяется расстояние до изучить мышцы45.
  2. Вычислите MEP амплитудой и задержкой во время отдыха.
    1. Рассчитайте амплитуды (МКВ) из сырья ГРП как Наибольшая разница между положительных и отрицательных пиков (то есть, пик пик) MEP. Для этих двух конкретных мышц Поиск пик пик в окно времени 20-60 мс после начала TMS.
      Предостережение: Хотя окна Поиск MEP 20-60 МС может работать для неврологических нетронутыми предметы и люди после инсульта, шире MEP поиска windows (например, 20-75 МС) может потребоваться для других неврологических населения (например, рассеянный склероз).
    2. Рассчитать задержка (МС) от ректификованного ГРП как время между началом TMS и MEP начала (т.е. то время, когда сначала проследить ректификованного ГРП пересекает заранее порог - означает плюс три стандартных отклонений ГРП 100 мс предварительное стимулом)32 , 46.
  3. Рассчитайте амплитуды MEP, задержки и CSP во время TVA.
    1. Рассчитайте амплитуды (МКВ) из сырья ГРП как Наибольшая разница между положительных и отрицательных пиков (то есть, пик пик) MEP. Для этих двух конкретных мышц Поиск пик пик в окно времени 20-60 мс после начала TMS.
    2. Вычислить задержка (МС) от ректификованного ГРП как время между началом TMS и MEP начала.
      1. Вычислите MEP начала по-разному в TVA чем в остальных. Рассчитать MEP начала и смещение, находя время две точки ректификованного трассировки ГРП пересекает порог заранее установить на уровень 100 мс предварительное стимулом означает ГРП. Найдите вершины, которые по крайней мере больше, чем среднее предварительно стимул ГРП плюс три стандартных отклонений и между теми, кто два времени точек. Затем Поиск от первый пик к точкам данных 50 (частота дискретизации 5000 Гц) до что пик время ректификованного трассировки ГРП впервые переступает порог означает ГРП предварительное стимулом. Определите это время как MEP начала32.
    3. Рассчитать CSP (МС) от ректификованного ГРП как время между MEP смещение и возобновление ГРП (т.е. абсолютной CSP: исключение продолжительности MEP)47. Поиск от последний пик к точкам (частота дискретизации 5000 Гц) 200 данных после этого пик время ректификованного трассировки ГРП последний переступил порог означает предварительно стимул ГРП; Определите это время как смещение MEP. Затем вычислить возобновление базовых ГРП, который является время, что спирт трассировки ГРП последний пересекает 25% означает предварительное стимулом ГРП32.

Результаты

На рисунках 2-4 представить данные от представителя неврологически нетронутыми 31-летний мужчина с высоты и веса 178 см и 83 кг, соответственно.

На рисунке 2 представлены двусторонних горячих точек и RMT каждой мышцы лодыжки. Используя месте расположен в цент?...

Обсуждение

С учетом возникающих интереса как моторной коры способствует Управление двигателем мышц голени во время динамических задач в различных когорт, необходим стандартизированный протокол TMS, который описывает тщательную оценку этих мышц. Таким образом, в первый раз, настоящий Протокол обе...

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

Авторы благодарят за помощь с разработки методологии и обеспечения обратной связи по проекту рукописи д-р Дин C. Джесси. Эта работа была поддержана ва карьеры развития Award-2 RR & D N0787-W (МГБ), институционального развития награду от национального института Генеральной медицинских наук из низ под номером Грант P20-GM109040 (САК) и P2CHD086844 (САК). Содержание не отражают точку зрения Департамента по делам ветеранов или правительства Соединенных Штатов.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
2 Magstim stimulators (Bistim module)The Magstim Company Limited; Whitland, UKUsed to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
Adaptive parameter estimation by sequential testing (PEST) for TMShttp://www.clinicalresearcher.org/software.htmUsed to determine motor thresholds.
AmplifierMotion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USAMA-300Used to amplify EMG data.
Data Aqcuisition UnitMotion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USAMicro 1401Used to aqcuire EMG data.
Double cone coilThe Magstim Company Limited; Whitland, UKPN: 9902APUsed to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
PolarisNorthen Digital Inc.; Waterloo, Ontario, CanadaUsed to track the reflectiive markers located on subject tracker and coil tracker.
SignalCambridge Electronics Design Limited; Cambridge, UKversion 6Used to collect motor evoked potentials during rest and TVA.
Single double differential surface EMG electrodesMotion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USAMA-411Used to record EMG signals.
TMS Frameless Stereotaxy Neuronavigation SytemBrainsight 3, Rouge Research,
Montreal, Canada		Used to navigate coil position during TMS assessment.
Walker bootMountainside Medical Equipment, Marcy, NYUsed to stabilize ankle joint.

Ссылки

  1. Schünke, M., Schulte, E., Ross, L. M., Schumacher, U., Lamperti, E. D. . Thieme Atlas of Anatomy: General Anatomy and Musculoskeletal System. , (2006).
  2. Lieber, R. L., Friden, J. Functional and clinical significance of skeletal muscle architecture. Muscle Nerve. 23 (11), 1647-1666 (2000).
  3. Winter, D. A. . The biomechanics and motor control of human gait: Normal, Elderly and Pathological. , (1991).
  4. Winter, D. A. . A.B.C. (anatomy, Biomechanics and Control) of Balance During Standing and Walking. , (1995).
  5. Nielsen, J. B. Motoneuronal drive during human walking. Brain Research Reviews. 40 (1-3), 192-201 (2002).
  6. Nielsen, J. B. How we walk: central control of muscle activity during human walking. Neuroscientist. 9 (3), 195-204 (2003).
  7. Davidoff, R. A. The pyramidal tract. Neurology. 40 (2), 332-339 (1990).
  8. Nathan, P. W., Smith, M. C., Deacon, P. The corticospinal tracts in man. Course and location of fibres at different segmental levels. Brain. 113 (Pt 2), 303-324 (1990).
  9. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation and the human brain. Nature. 406 (6792), 147-150 (2000).
  10. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).
  11. Brouwer, B., Ashby, P., Midroni, G. Excitability of corticospinal neurons during tonic muscle contractions in man. Experimental Brain Research. 74 (3), 649-652 (1989).
  12. Advani, A., Ashby, P. Corticospinal control of soleus motoneurons in man. Canadian Journal Physiology and Pharmacology. 68 (9), 1231-1235 (1990).
  13. Holmgren, H., Larsson, L. E., Pedersen, S. Late muscular responses to transcranial cortical stimulation in man. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 75 (3), 161-172 (1990).
  14. Ackermann, H., Scholz, E., Koehler, W., Dichgans, J. Influence of posture and voluntary background contraction upon compound muscle action potentials from anterior tibial and soleus muscle following transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (1), 71-80 (1991).
  15. Brouwer, B., Ashby, P. Corticospinal projections to lower limb motoneurons in man. Experimental Brain Research. 89 (3), 649-654 (1992).
  16. Priori, A., et al. Transcranial electric and magnetic stimulation of the leg area of the human motor cortex: single motor unit and surface EMG responses in the tibialis anterior muscle. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology/Evoked Potentials Section. 89 (2), 131-137 (1993).
  17. Valls-Sole, J., Alvarez, R., Tolosa, E. S. Responses of the soleus muscle to transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 93 (6), 421-427 (1994).
  18. Brouwer, B., Qiao, J. Characteristics and variability of lower limb motoneuron responses to transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (1), 49-54 (1995).
  19. Devanne, H., Lavoie, B. A., Capaday, C. Input-output properties and gain changes in the human corticospinal pathway. Experimental Brain Research. 114 (2), 329-338 (1997).
  20. Capaday, C., Lavoie, B. A., Barbeau, H., Schneider, C., Bonnard, M. Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Journal of Neurophysiology. 81 (1), 129-139 (1999).
  21. Terao, Y., et al. Predominant activation of I1-waves from the leg motor area by transcranial magnetic stimulation. Brain Research. 859 (1), 137-146 (2000).
  22. Christensen, L. O., Andersen, J. B., Sinkjaer, T., Nielsen, J. Transcranial magnetic stimulation and stretch reflexes in the tibialis anterior muscle during human walking. Journal of Physiology. 531 (Pt 2), 545-557 (2001).
  23. Bawa, P., Chalmers, G. R., Stewart, H., Eisen, A. A. Responses of ankle extensor and flexor motoneurons to transcranial magnetic stimulation). Journal of Neurophysiology. 88 (1), 124-132 (2002).
  24. Soto, O., Valls-Sole, J., Shanahan, P., Rothwell, J. Reduction of intracortical inhibition in soleus muscle during postural activity. Journal of Neurophysiology. 96 (4), 1711-1717 (2006).
  25. Barthelemy, D., et al. Impaired transmission in the corticospinal tract and gait disability in spinal cord injured persons. Journal of Neurophysiology. 104 (2), 1167-1176 (2010).
  26. Barthelemy, D., et al. Functional implications of corticospinal tract impairment on gait after spinal cord injury. Spinal Cord. 51 (11), 852-856 (2013).
  27. Beaulieu, L. D., Masse-Alarie, H., Brouwer, B., Schneider, C. Brain control of volitional ankle tasks in people with chronic stroke and in healthy individuals. Journal of Neurological Science. 338 (1-2), 148-155 (2014).
  28. Palmer, J. A., Hsiao, H., Awad, L. N., Binder-Macleod, S. A. Symmetry of corticomotor input to plantarflexors influences the propulsive strategy used to increase walking speed post-stroke. Clinical Neurophysiology. 127 (3), 1837-1844 (2016).
  29. Palmer, J. A., Needle, A. R., Pohlig, R. T., Binder-Macleod, S. A. Atypical cortical drive during activation of the paretic and nonparetic tibialis anterior is related to gait deficits in chronic stroke. Clinical Neurophysiology. 127 (1), 716-723 (2016).
  30. Palmer, J. A., Hsiao, H., Wright, T., Binder-Macleod, S. A. Single Session of Functional Electrical Stimulation-Assisted Walking Produces Corticomotor Symmetry Changes Related to Changes in Poststroke Walking Mechanics. Physical Therapy. , (2017).
  31. Palmer, J. A., Zarzycki, R., Morton, S. M., Kesar, T. M., Binder-Macleod, S. A. Characterizing differential poststroke corticomotor drive to the dorsi- and plantarflexor muscles during resting and volitional muscle activation. Journal of Neurophysiology. 117 (4), 1615-1624 (2017).
  32. Charalambous, C. C., Dean, J. C., Adkins, D. L., Hanlon, C. A., Bowden, M. G. Characterizing the corticomotor connectivity of the bilateral ankle muscles during rest and isometric contraction in healthy adults. Journal of Electromyography and Kinesiology. 41, 9-18 (2018).
  33. Kleim, J. A., Kleim, E. D., Cramer, S. C. Systematic assessment of training-induced changes in corticospinal output to hand using frameless stereotaxic transcranial magnetic stimulation. Nature Protocols. 2 (7), 1675-1684 (2007).
  34. Shellock, F. G., Spinazzi, A. MRI safety update 2008: part 2, screening patients for MRI. American Journal of Roentgenology. 191 (4), 1140-1149 (2008).
  35. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686 (2011).
  36. Conti, A., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation for "somatotopic" tractography of the corticospinal tract. Neurosurgery. 10, 542-554 (2014).
  37. Comeau, R. . Transcranial Magnetic Stimulation. , 31-56 (2014).
  38. Cram, J. R., Criswell, E. . Cram's Introduction to Surface Electromyography. , (2011).
  39. Hermens, H. J., Freriks, B., Merletti, R., Stegeman, D., Blok, J., Rau, G., Disselhorst-Klug, C., Hagg, G. . European Recommendations for Surface ElectroMyoGraphy: Results of the Seniam Project (SENIAM). , (1999).
  40. Awiszus, F. TMS and threshold hunting. Supplements to Clinical Neurophysiology. 56, 13-23 (2003).
  41. Sinclair, C., Faulkner, D., Hammond, G. Flexible real-time control of MagStim 200(2) units for use in transcranial magnetic stimulation studies. Journal of Neuroscience Methods. 158 (2), 133-136 (2006).
  42. Alkadhi, H., et al. Reproducibility of primary motor cortex somatotopy under controlled conditions. American Journal of Neuroradiology. 23 (9), 1524-1532 (2002).
  43. Rossini, P. M., et al. Applications of magnetic cortical stimulation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 52, 171-185 (1999).
  44. Borckardt, J. J., Nahas, Z., Koola, J., George, M. S. Estimating resting motor thresholds in transcranial magnetic stimulation research and practice: a computer simulation evaluation of best methods. Journak for ECT. 22 (3), 169-175 (2006).
  45. Livingston, S. C., Friedlander, D. L., Gibson, B. C., Melvin, J. R. Motor evoked potential response latencies demonstrate moderate correlations with height and limb length in healthy young adults. The Neurodiagnostic Journal. 53 (1), 63-78 (2013).
  46. Cacchio, A., et al. Reliability of TMS-related measures of tibialis anterior muscle in patients with chronic stroke and healthy subjects. Journal of Neurological Science. 303 (1-2), 90-94 (2011).
  47. Saisanen, L., et al. Factors influencing cortical silent period: optimized stimulus location, intensity and muscle contraction. Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 231-238 (2008).
  48. Ertekin, C., et al. A stable late soleus EMG response elicited by cortical stimulation during voluntary ankle dorsiflexion. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology/Electromyography and Motor Control. 97 (5), 275-283 (1995).
  49. Tarkka, I. M., McKay, W. B., Sherwood, A. M., Dimitrijevic, M. R. Early and late motor evoked potentials reflect preset agonist-antagonist organization in lower limb muscles. Muscle Nerve. 18 (3), 276-282 (1995).
  50. Ziemann, U., et al. Dissociation of the pathways mediating ipsilateral and contralateral motor-evoked potentials in human hand and arm muscles. Journal of Physiology. 518 (Pt 3), 895-906 (1999).
  51. McCambridge, A. B., Stinear, J. W., Byblow, W. D. Are ipsilateral motor evoked potentials subject to intracortical inhibition?. Journal of Neurophysiology. 115 (3), 1735-1739 (2016).
  52. Tazoe, T., Perez, M. A. Selective activation of ipsilateral motor pathways in intact humans. Journal of Neuroscience. 34 (42), 13924-13934 (2014).
  53. Chen, R., Yung, D., Li, J. Y. Organization of ipsilateral excitatory and inhibitory pathways in the human motor cortex. Journal of Neurophysiology. 89 (3), 1256-1264 (2003).
  54. Wassermann, E. M., Pascual-Leone, A., Hallett, M. Cortical motor representation of the ipsilateral hand and arm. Experimental Brain Research. 100 (1), 121-132 (1994).
  55. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  56. Lefaucheur, J. P. Why image-guided navigation becomes essential in the practice of transcranial magnetic stimulation. Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology. 40 (1), 1-5 (2010).
  57. Sparing, R., Hesse, M. D., Fink, G. R. Neuronavigation for transcranial magnetic stimulation (TMS): where we are and where we are going. Cortex. 46 (1), 118-120 (2010).
  58. Sparing, R., Buelte, D., Meister, I. G., Pauš, T., Fink, G. R. Transcranial magnetic stimulation and the challenge of coil placement: a comparison of conventional and stereotaxic neuronavigational strategies. Human Brain Mapping. 29 (1), 82-96 (2008).
  59. Gugino, L. D., et al. Transcranial magnetic stimulation coregistered with MRI: a comparison of a guided versus blind stimulation technique and its effect on evoked compound muscle action potentials. Clinical Neurophysiology. 112 (10), 1781-1792 (2001).
  60. Jung, N. H., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation does not decrease the variability of motor-evoked potentials. Brain Stimulation. 3 (2), 87-94 (2010).
  61. Terao, Y., Ugawa, Y. Basic mechanisms of TMS. J Clin Neurophysiol. 19 (4), 322-343 (2002).
  62. Madhavan, S., Rogers, L. M., Stinear, J. W. A paradox: after stroke, the non-lesioned lower limb motor cortex may be maladaptive. European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1032-1039 (2010).
  63. Kujirai, T., et al. Corticocortical inhibition in human motor cortex. Journal of Physiology. 471, 501-519 (1993).
  64. Ziemann, U. Intracortical inhibition and facilitation in the conventional paired TMS paradigm. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 51, 127-136 (1999).
  65. Cavaleri, R., Schabrun, S. M., Chipchase, L. S. The number of stimuli required to reliably assess corticomotor excitability and primary motor cortical representations using transcranial magnetic stimulation (TMS): a systematic review and meta-analysis. Systematic Reviews. 6 (1), 48 (2017).
  66. Goldsworthy, M. R., Hordacre, B., Ridding, M. C. Minimum number of trials required for within- and between-session reliability of TMS measures of corticospinal excitability. Neuroscience. 320, 205-209 (2016).
  67. Cavaleri, R., Schabrun, S. M., Chipchase, L. S. Determining the Optimal Number of Stimuli per Cranial Site during Transcranial Magnetic Stimulation Mapping. Neuroscience Journal. 2017, 6328569 (2017).
  68. Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
  69. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 91 (2), 79-92 (1994).
  70. Rothwell, J. C., et al. Magnetic stimulation: motor evoked potentials. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology Supplement. 52, 97-103 (1999).
  71. Silbert, B. I., Patterson, H. I., Pevcic, D. D., Windnagel, K. A., Thickbroom, G. W. A comparison of relative-frequency and threshold-hunting methods to determine stimulus intensity in transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 124 (4), 708-712 (2013).
  72. Obata, H., Sekiguchi, H., Nakazawa, K., Ohtsuki, T. Enhanced excitability of the corticospinal pathway of the ankle extensor and flexor muscles during standing in humans. Experimental Brain Research. 197 (3), 207-213 (2009).
  73. Tokuno, C. D., Taube, W., Cresswell, A. G. An enhanced level of motor cortical excitability during the control of human standing. Acta Physiological (Oxf). 195 (3), 385-395 (2009).
  74. Obata, H., Sekiguchi, H., Ohtsuki, T., Nakazawa, K. Posture-related modulation of cortical excitability in the tibialis anterior muscle in humans. Brain Research. 1577, 29-35 (2014).
  75. Remaud, A., Bilodeau, M., Tremblay, F. Age and Muscle-Dependent Variations in Corticospinal Excitability during Standing Tasks. PLoS ONE. 9 (10), e110004 (2014).
  76. Baudry, S., Collignon, S., Duchateau, J. Influence of age and posture on spinal and corticospinal excitability. Experimental Gerontology. 69, 62-69 (2015).
  77. Petersen, N. T., et al. Suppression of EMG activity by transcranial magnetic stimulation in human subjects during walking. Journal of Physiology. 537 (Pt 2), 651-656 (2001).
  78. Schubert, M., Curt, A., Jensen, L., Dietz, V. Corticospinal input in human gait: modulation of magnetically evoked motor responses. Experimental Brain Research. 115 (2), 234-246 (1997).
  79. Schubert, M., Curt, A., Colombo, G., Berger, W., Dietz, V. Voluntary control of human gait: conditioning of magnetically evoked motor responses in a precision stepping task. Experimental Brain Research. 126 (4), 583-588 (1999).
  80. Ngomo, S., Leonard, G., Moffet, H., Mercier, C. Comparison of transcranial magnetic stimulation measures obtained at rest and under active conditions and their reliability. Journal of Neuroscience Methods. 205 (1), 65-71 (2012).
  81. Niskanen, E., et al. Group-level variations in motor representation areas of thenar and anterior tibial muscles: Navigated Transcranial Magnetic Stimulation Study. Human Brain Mapping. 31 (8), 1272-1280 (2010).
  82. Thordstein, M., Saar, K., Pegenius, G., Elam, M. Individual effects of varying stimulation intensity and response criteria on area of activation for different muscles in humans. A study using navigated transcranial magnetic stimulation. Brain Stimulation. 6 (1), 49-53 (2013).
  83. Vaalto, S., et al. Long-term plasticity may be manifested as reduction or expansion of cortical representations of actively used muscles in motor skill specialists. Neuroreport. 24 (11), 596-600 (2013).
  84. Forster, M. T., Limbart, M., Seifert, V., Senft, C. Test-retest reliability of navigated transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Neurosurgery. 10, 55-56 (2014).
  85. Saisanen, L., et al. Non-invasive preoperative localization of primary motor cortex in epilepsy surgery by navigated transcranial magnetic stimulation. Epilepsy Research. 92 (2-3), 134-144 (2010).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

144tibialiscorticomotor

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены