Stimulation combinée des nerfs périphériques et paramètre d’impulsion contrôlable Stimulation magnétique transcrânienne pour sonder le contrôle sensorimoteur et l’apprentissage

Résumé

L’inhibition afférente à courte latence (ISC) est un protocole de stimulation magnétique transcrânienne permettant de sonder l’intégration sensorimotrice. Cet article décrit comment SAI peut être utilisé pour étudier les boucles sensorimotrices convergentes dans le cortex moteur pendant le comportement sensorimoteur.

Résumé

La capacité motrice qualifiée dépend de l’intégration efficace de l’afférence sensorielle dans les commandes motrices appropriées. L’inhibition afférente fournit un outil précieux pour sonder l’influence procédurale et déclarative sur l’intégration sensorimotrice pendant les actions motrices qualifiées. Ce manuscrit décrit la méthodologie et les contributions de l’inhibition afférente à courte latence (ISC) pour comprendre l’intégration sensorimotrice. SAI quantifie l’effet d’une volée afférente convergente sur le débit moteur corticospinal évoqué par la stimulation magnétique transcrânienne (TMS). La volée afférente est déclenchée par la stimulation électrique d’un nerf périphérique. Le stimulus TMS est délivré à un endroit sur le cortex moteur primaire qui provoque une réponse motrice fiable dans un muscle desservi par ce nerf afférent. L’étendue de l’inhibition de la réponse motrice reflète l’ampleur de la volée afférente convergeant vers le cortex moteur et implique des contributions GABAergiques et cholinergiques centrales. L’implication cholinergique dans les ISC fait de l’ISC un marqueur possible des interactions déclaratives-procédurales dans la performance sensorimotrice et l’apprentissage. Plus récemment, des études ont commencé à manipuler la direction du courant TMS dans les ISC pour démêler la signification fonctionnelle de circuits sensorimoteurs distincts dans le cortex moteur primaire pour les actions motrices qualifiées. La possibilité de contrôler des paramètres d’impulsion supplémentaires (par exemple, la largeur d’impulsion) avec le paramètre d’impulsion contrôlable TMS (cTMS) à la fine pointe de la technologie a amélioré la sélectivité des circuits sensorimoteurs sondés par le stimulus TMS et a permis de créer des modèles plus raffinés de contrôle et d’apprentissage sensorimoteurs. Par conséquent, le présent manuscrit se concentre sur l’évaluation des ISC à l’aide de la SMTc. Cependant, les principes décrits ici s’appliquent également aux IAC évaluées à l’aide de stimulateurs TMS conventionnels à largeur d’impulsion fixe et d’autres formes d’inhibition afférente, telles que l’inhibition afférente à longue latence (LAI).

Introduction

De multiples boucles sensorimotrices convergent dans le cortex moteur pour façonner les projections du tractus pyramidal vers les motoneurones spinaux et les interneurones¹. Cependant, la façon dont ces boucles sensorimotrices interagissent pour façonner les projections corticospinales et le comportement moteur reste une question ouverte. L’inhibition afférente à courte latence (SAI) fournit un outil pour sonder les propriétés fonctionnelles des boucles sensorimotrices convergentes dans la sortie du cortex moteur. SAI combine la stimulation magnétique transcrânienne corticale motrice (TMS) avec la stimulation électrique du nerf afférent périphé....

Protocole

Le protocole suivant peut être appliqué à diverses expériences. Les informations fournies détaillent une expérience dans laquelle SAI est utilisé pour quantifier l’intégration sensorimotrice lors d’une réponse du doigt à une sonde correctement ou non. Dans ce protocole, SAI est évalué sans tâche, puis simultanément pendant la tâche sensorimotrice cued, puis à nouveau sans tâche. Le stimulateur cTMS peut être remplacé par n’importe quel stimulateur TMS conventionnel disponible dans le commerce. Cependant, la largeur d’impulsion du stimulateur TMS conventionnel serait fixée entre 70 et 82 μs en fonction du matériel spécifique^59,60

Résultats

La figure 3 illustre des exemples de MEP non conditionnés et conditionnés d’un seul participant provoqués dans le muscle FDI au cours de la tâche sensorimotrice en utilisant le courant induit PA₁₂₀- et AP₃₀- (indice indique la largeur de l’impulsion). Les diagrammes à barres dans la colonne du milieu illustrent les amplitudes MEP moyennes brutes de crête à crête pour les essais non conditionnés et conditionnés. Les graphiques à barres à droite montrent l.......

Discussion

La méthode SAI décrite ici sonde un sous-ensemble de voies neuronales qui jouent un rôle dans la performance sensorimotrice et l’apprentissage. L’évaluation des ISC pendant que les participants effectuent des tâches sensorimotrices contrôlées est essentielle pour démêler les contributions complexes des nombreuses boucles sensorimotrices qui convergent vers les neurones corticospinaux moteurs pour façonner le rendement moteur dans les populations saines et cliniques. Par exemple, une méthodologie similaire .......

matériels

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