Name: standing neurophysiological assessment of lower extremity muscles post-stroke
Uploaded: 2021-07-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Standing Neurophysiological Assessment of Lower Extremity Muscles Post-Stroke at JoVE.com

Författarna vill uppmärksamma Mr. Brian Cence och Mrs. Alyssa Chestnut för deras bidrag till deltagarrekrytering och datainsamling.
Finansieringen av detta projekt tillhandahölls delvis av en teknisk utvecklingsutmärkelse från NIH National Center for Neuromodulation for Rehabilitation (NM4R) (HD086844) och av Veteran's Affairs Rehabilitation Research and Development Career Development Award 1 (RX003126) och Merit award (RX002665).
Innehållet i denna rapport representerar inte åsikterna från U.S. Department of Veterans Affairs, U.S. National Institutes of Health eller USA: s regering.

Alla förfaranden godkändes av Institutions review board vid Medical University of South Carolina och överensstämde med Helsingforsdeklarationen.
1. Rekrytering av deltagare
<ol><li>Rekrytera personer efter stroke från den lokala databasen. För detta experiment rekryterades 16 personer från en lokal elektronisk rekryteringsdatabas. I vissa fall rekryterades deltagarna specifikt eftersom de inte hade svarat på TMS i vila i tidigare studier som utförts av vår forskargrupp.<ol>
<li>Anv...

<ol>
	<li>Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+to+evaluate+cortical+excitability+of+lower+limb+musculature:+Challenges+and+opportunities.">The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).</li><li>Sivaramakrishnan, A., Madhavan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absence+of+a+transcranial+magnetic+stimulation-induced+lower+limb+corticomotor+response+does+not+affect+walking+speed+in+chronic+stroke+survivors.">Absence of a transcranial magnetic stimulation-induced lower limb corticomotor response does not affect walking speed in chronic stroke survivors.</a> Stroke. 49 (8), 2004-2007 (2018).</li><li>Kindred, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individualized+responses+to+ipsilesional+high-frequency+and+contralesional+low-frequency+rTMS+in+chronic+stroke:+A+pilot+study+to+support+the+individualization+of+neuromodulation+for+rehabilitation.">Individualized responses to ipsilesional high-frequency and contralesional low-frequency rTMS in chronic stroke: A pilot study to support the individualization of neuromodulation for rehabilitation.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 14, 578127 (2020).</li><li>Lu, M., Ueno, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+induced+fields+using+different+coil+configurations+during+deep+transcranial+magnetic+stimulation.">Comparison of the induced fields using different coil configurations during deep transcranial magnetic stimulation.</a> PLoS One. 12 (6), 0178422 (2017).</li><li>Hess, C. W., Mills, K. R., Murray, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+in+small+hand+muscles+from+magnetic+stimulation+of+the+human+brain.">Responses in small hand muscles from magnetic stimulation of the human brain.</a> The Journal of Physiology. 388, 397-419 (1987).</li><li>Petersen, N., Christensen, L. O., Nielsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+transcranial+magnetic+stimulation+on+the+soleus+H+reflex+during+human+walking.">The effect of transcranial magnetic stimulation on the soleus H reflex during human walking.</a> The Journal of Physiology. 513, 599-610 (1998).</li><li>Capaday, C., Lavoie, B. A., Barbeau, H., Schneider, C., Bonnard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+corticospinal+control+of+human+walking.+I.+Responses+to+focal+transcranial+magnetic+stimulation+of+the+motor+cortex.">Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex.</a> Journal of Neurophysiology. 81 (1), 129-139 (1999).</li><li>Schubert, M., Curt, A., Colombo, G., Berger, W., Dietz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+control+of+human+gait:+conditioning+of+magnetically+evoked+motor+responses+in+a+precision+stepping+task.">Voluntary control of human gait: conditioning of magnetically evoked motor responses in a precision stepping task.</a> Experimental Brain Research. 126 (4), 583-588 (1999).</li><li>Ackermann, H., Scholz, E., Koehler, W., Dichgans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+posture+and+voluntary+background+contraction+upon+compound+muscle+action+potentials+from+anterior+tibial+and+soleus+muscle+following+transcranial+magnetic+stimulation.">Influence of posture and voluntary background contraction upon compound muscle action potentials from anterior tibial and soleus muscle following transcranial magnetic stimulation.</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (1), 71-80 (1991).</li><li>Lavoie, B. A., Cody, F. W., Capaday, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+control+of+human+soleus+muscle+during+volitional+and+postural+activities+studied+using+focal+magnetic+stimulation.">Cortical control of human soleus muscle during volitional and postural activities studied using focal magnetic stimulation.</a> Experimental Brain Research. 103 (1), 97-107 (1995).</li><li>Soto, O., Valls-Sol&#233;, J., Shanahan, P., Rothwell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+intracortical+inhibition+in+soleus+muscle+during+postural+activity.">Reduction of intracortical inhibition in soleus muscle during postural activity.</a> Journal of Neurophysiology. 96 (4), 1711-1717 (2006).</li><li>Kesar, T. M., Eicholtz, S., Lin, B. J., Wolf, S. L., Borich, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+posture+and+coactivation+on+corticomotor+excitability+of+ankle+muscles.">Effects of posture and coactivation on corticomotor excitability of ankle muscles.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (1), 131-146 (2018).</li><li>Nandi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+standing,+corticospinal+excitability+is+proportional+to+COP+velocity+whereas+M1+excitability+is+participant-specific.">In standing, corticospinal excitability is proportional to COP velocity whereas M1 excitability is participant-specific.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 12, 303 (2018).</li><li>Tokuno, C. D., Keller, M., Carpenter, M. G., M&#225;rquez, G., Taube, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+the+cortical+control+of+standing+posture+during+varying+levels+of+postural+threat+and+task+difficulty.">Alterations in the cortical control of standing posture during varying levels of postural threat and task difficulty.</a> Journal of Neurophysiology. 120 (3), 1010-1016 (2018).</li><li>Mouthon, A., Taube, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracortical+inhibition+increases+during+postural+task+execution+in+response+to+balance+training.">Intracortical inhibition increases during postural task execution in response to balance training.</a> Neuroscience. 401, 35-42 (2019).</li><li>Charalambous, C. C., Liang, J. N., Kautz, S. A., George, M. S., Bowden, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilateral+assessment+of+the+corticospinal+pathways+of+the+ankle+muscles+using+navigated+transcranial+magnetic+stimulation.">Bilateral assessment of the corticospinal pathways of the ankle muscles using navigated transcranial magnetic stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), (2019).</li><li>Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+recommendations+for+SEMG+sensors+and+sensor+placement+procedures.">Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).</li><li>Tankisi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+of+instrumentation+of+EMG.">Standards of instrumentation of EMG.</a> Clinical Neurophysiology. 131 (1), 243-258 (2020).</li><li>Mishory, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+maximum-likelihood+strategy+for+determining+transcranial+magnetic+stimulation+motor+threshold,+using+parameter+estimation+by+sequential+testing+is+faster+than+conventional+methods+with+similar+precision.">The maximum-likelihood strategy for determining transcranial magnetic stimulation motor threshold, using parameter estimation by sequential testing is faster than conventional methods with similar precision.</a> The Journal of ECT. 20 (3), 160-165 (2004).</li><li>Borckardt, J. J., Nahas, Z., Koola, J., George, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+resting+motor+thresholds+in+transcranial+magnetic+stimulation+research+and+practice:+a+computer+simulation+evaluation+of+best+methods.">Estimating resting motor thresholds in transcranial magnetic stimulation research and practice: a computer simulation evaluation of best methods.</a> The Journal of ECT. 22 (3), 169-175 (2006).</li><li>McNemar, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Note+on+the+sampling+error+of+the+difference+between+correlated+proportions+or+percentages.">Note on the sampling error of the difference between correlated proportions or percentages.</a> Psychometrika. 12 (2), 153-157 (1947).</li><li>Rossi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+recommendations+for+TMS+use+in+healthy+subjects+and+patient+populations,+with+updates+on+training,+ethical+and+regulatory+issues:+Expert+Guidelines.">Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines.</a> Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).</li><li>McDonnell, M. N., Stinear, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS+measures+of+motor+cortex+function+after+stroke:+A+meta-analysis.">TMS measures of motor cortex function after stroke: A meta-analysis.</a> Brain Stimulation. 10 (4), 721-734 (2017).</li><li>Reis, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+transcranial+magnetic+stimulation+to+the+understanding+of+cortical+mechanisms+involved+in+motor+control.">Contribution of transcranial magnetic stimulation to the understanding of cortical mechanisms involved in motor control.</a> The Journal of Physiology. 586 (2), 325-351 (2008).</li><li>Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+differences+between+individuals+with+post-stroke+hemiparesis+and+non-disabled+controls+at+matched+speeds.">Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds.</a> Gait &amp; Posture. 22 (1), 51-56 (2005).</li><li>Knarr, B. A., Reisman, D. S., Binder-Macleod, S. A., Higginson, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+compensatory+strategies+for+muscle+weakness+during+gait+by+simulating+activation+deficits+seen+post-stroke.">Understanding compensatory strategies for muscle weakness during gait by simulating activation deficits seen post-stroke.</a> Gait &amp; Posture. 38 (2), 270-275 (2013).</li><li>Ammann, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+to+assess+the+impact+of+number+of+trials+on+the+amplitude+of+motor+evoked+potentials.">A framework to assess the impact of number of trials on the amplitude of motor evoked potentials.</a> Scientific Reports. 10 (1), 21422 (2020).</li></ol>

Det experimentella protokollet tolererades väl av de flesta deltagare. En individ kunde inte slutföra den stående TMS utvärdering på grund av att befintliga decubitus magsår sekundärt till diabetiker komplikationer och ortopediska frågor som omfattar befintliga knä smärta. Mängden lastning/lossning av kroppsvikt från benen var minimal. Det fanns dock i genomsnitt en något större nedåtgående kraft mätt under tillämpningen av TMS-pulserna. Detta beror sannolikt på spolens vikt och det nedåttryck som utr...

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är ett instrument som används för att mäta beteendet hos neurala kretsar. Majoriteten av TMS undersökningar med fokus på studier av motorisk kontroll/prestanda har genomförts i de övre extremiteterna. Obalansen mellan de övre och nedre extremitetsstudierna beror delvis på de ytterligare utmaningarna vid mätning av den nedre änden kortikomotorsvar (CMR). Några av dessa metodologiska hinder inkluderar de mindre närrepresentationerna av de nedre extremitetsmusklerna i motorbarken och representationernas djupare placering i förhållande till hårbotten1. I populationer med neurologiska skador finns det också ytterligare hinder. Till exempel visar ungefär hälften av individerna efter stroke inget svar på TMS i vila i nedre extremitetsmusklerna2,3. Bristen på post-stroke svar på TMS ses även när patienter upprätthåller viss viljestyrka kontroll av musklerna, vilket indikerar åtminstone en delvis intakt corticospinal skrifter.
Bristen på mätbara TMS svar med bibehållen motorisk funktion bidrar till vår minskade förståelse av post-stroke postural och gång-specifika motor kontroll och neurofysiologiska effekterna av neurorehabilitation. Några av utmaningarna med nedre änden efter stroke neurofysiologiska bedömningar har dock övervunnits. Till exempel kan en dubbelkonspole användas för att tillförlitligt aktivera de nedre extremitetsmotoneuronerna som ligger djupt i den interhemispheric sprickan1. Dubbelkonspolen producerar ett större och starkare magnetfält som tränger djupare in i hjärnan än den vanligare siffran på åtta spole4. En annan metodisk förändring som kan genomföras för att öka lyhördheten för TMS är att mäta CMR under en liten frivillig sammandragning5. I allmänhet utförs denna sammandragning på en förutbestämd nivå av antingen maximalt frivilligt led vridmoment eller maximal elektromyografisk (EMG) muskelaktivitet. Perifer nerv stimulering kan också användas för att framkalla ett maximalt muskelsvar och den registrerade EMG av detta svar kan användas för att ställa in den riktade frivilliga aktiveringen av muskeln.
Att utföra TMS-bedömning efter stroke under aktiv muskelkontraktion är ganska vanligt i de övre extremiteterna där isometriska uppgifter kan efterlikna funktionella aktiviteter, till exempel grepp/ innehav av föremål. Däremot uppnås promenader genom bilateral aktivering av flera muskelgrupper via när, subkortikala och ryggmärgsstrukturer och kräver postural muskelaktivering för att motstå effekterna av gravitationen. Detta aktiveringstillstånd återspeglas sannolikt inte när man mäter isolerade muskler som producerar en isometrisk sammandragning. Flera tidigare studier inriktade på att förstå postural och gångspecifik motorstyrning har levererat TMS-pulser medan deltagarna gick6,7,8 och stod9,10,11,12,13,14,15 . Mätningen av CMR i upprätt läge möjliggör aktivering av posturala muskler och subkortikala komponenter i postural- och gångmotorstyrningsnätverken. Hittills har det inte förekommit några rapporter om att utföra stående TMS-bedömningar hos individer efter stroke.
Denna studie föreslår en standardiserad metodik, byggd på den befintliga litteraturen av stående TMS-metoder6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, för stående TMS-bedömning av CMR efter stroke. Denna metodik kan användas av forskargrupper som studerar, men inte begränsat till, posturala underskott och gångspecifik motorisk kontroll efter stroke och etablera större konsekvens i TMS-procedurer. Syftet med denna metodologiska undersökning var att avgöra om stående TMS bedömningar är genomförbara hos individer efter stroke med måttlig gång nedskrivningar. Vi antog att utföra bedömningar i stående position skulle 1) öka sannolikheten för att framkalla ett mätbart svar (motor framkallade potential, parlamentsledamot) och 2) att stimulatorkraften /intensiteten som används för att utföra stående TMS-bedömningar skulle vara lägre än för de vanligtvis utförda sittande / vilobedömningarna. Vi tror att framgångsrika slutförande och utbredd användning av detta protokoll kan leda till en större förståelse av de neurofysiologiska aspekterna av posturala och gång-specifika motor kontroll och effekterna av neurorehabilitation.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Data Acquisition Software</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>MatLab</td>
			<td>The custom data collection program was written in Matlab. However, other software/hardware providers can be used (e.g. National Instruments, AD Instruments, CED Spike2 or Signal)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-cone coil</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>D110</td>
			<td>Double-cone coil for TMS pulse delivery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual force plate</td>
			<td>Advanced Mechanical Technology Inc (AMTI)</td>
			<td>Dual-top Accusway</td>
			<td>Force plate used to measure force/weight distrobution under each leg independently.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual-pulse TMS</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>Bistim 200</td>
			<td>Connects two Magstim 200 units together for dual-pulse applications</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG pre-amplifiers</td>
			<td>Motion Labs Inc</td>
			<td>MA-422</td>
			<td>Preamplifiers for disposable surface EMG electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG system</td>
			<td>Motion Labs Inc</td>
			<td>MA400</td>
			<td>EMG system for data collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neuronavigation System</td>
			<td>Rogue Research</td>
			<td>Brainsight</td>
			<td>Software and hardware used to ensure consistent placement/delivery of magnetic stimulations. Marking the stimulation location on a participant&#39;s head or on a place showercap can also be used in the absence of neuronavigational software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recruitment Database</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Electronic database including names of possible individuals who are eligble for your studies.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS unit (x2)</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>Magstim 200</td>
			<td>Delivers TMS pulses</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

standing neurophysiological assessment of lower extremity muscles post-stroke

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är ett vanligt verktyg som används för att mäta beteendet hos motorkretsar i friska och neurologiskt nedsatta populationer. TMS används i stor utsträckning för att studera motorisk kontroll och svaret på neurorehabilitation av de övre extremiteterna. TMS har dock använts mindre i studien av nedre änden postural och gång-specifika motorkontroll. Den begränsade användningen och de ytterligare metodologiska utmaningarna med nedre änden TMS bedömningar har bidragit till bristen på konsekvens i nedre änden TMS förfaranden i litteraturen. Inspirerad av den minskade förmågan att registrera nedre änden TMS motor framkallade potentialer (MEP), beskriver denna metodologiska rapport steg för att möjliggöra TMS-bedömningar efter stroke i en stående hållning. Stående hållning möjliggör aktivering av det neuromuskulära systemet, vilket återspeglar ett tillstånd som mer liknar systemets tillstånd under posturala och gångande uppgifter. Med hjälp av dubbla kraftplattor instruerade vi deltagarna att fördela sin vikt lika mellan sina paretiska och icke-paretiska ben. Visuell återkoppling av deltagarnas viktfördelning gavs. Med hjälp av bild vägledning programvara, levererade vi enda TMS pulser via en dubbel-kon spole till deltagarnas lesionerade och icke-lesionerade halvklot och mätte corticomotor svar av paretic och icke-paretic tibialis främre och soleus muskler. Genom att göra bedömningar i stående ställning ökade TMS-svarsfrekvensen och tillät användning av de lägre stimuleringsintensiteterna jämfört med standardställningen för sittande/viloläge. Användning av detta TMS protokoll kan ge en gemensam metod för att bedöma den nedre änden corticomotor svar post-stroke när neurorehabilitation av postural och gång nedskrivningar är av intresse.

En deltagare togs bort från analysen på grund av oförmågan att tolerera det stående TMS-förfarandet på grund av befintlig knäsmärta och ett diabetessår som mottogs före ankomsten till forskningslaboratoriet, vilket lämnade en slutlig provstorlek på 15. Diabetiker såret var direkt över TA och uteslutit alla sEMG åtgärder av denna muskel. Inga större biverkningar rapporterades till utredarna under vare sig sittande eller stående TMS-procedurer. Flera mindre biverkningar rapporterades, såsom nackmuskelsm...

Watch this Scientific Journal Video about Standing Neurophysiological Assessment of Lower Extremity Muscles Post-Stroke at JoVE.com

Standing Neurophysiological Assessment of Lower Extremity Muscles Post-Stroke

Detta protokoll beskriver processen för att utföra en neurofysiologisk bedömning av nedre änden muskler, tibialis främre och soleus, i en stående position med TMS hos personer efter stroke. Denna position ger en större sannolikhet att framkalla ett TMS-svar efter stroke och möjliggör användning av minskad stimulatorkraft under neurofysiologiska bedömningar.

Stående neurofysiologisk bedömning av nedre extremitetsmusklerna efter stroke

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a common tool used to measure the behavior of motor circuits in healthy and neurologically impaired ...

Detta protokoll möjliggör neurofysiologisk bedömning av nedre änden corticospinal systemet efter stroke när gång och balans är av primärt intresse. Den största fördelen med denna teknik är att det möjliggör en ökad sannolikhet att framkalla en motor som framkallas potential i en befolkning där många individer inte visar ett vilosvar. Denna metod kan användas i alla neurologiska populationer där undersöka neurofysiologin i corticospinal systemet är av intresse, särskilt som det hänför sig till gång och balans.Börja med att visuellt inspektera signalkvaliteten när elektroderna är fastsatta. Linda sedan skaften med ett elastiskt bandage för att minimera elektrodernas rörelser och den resulterande artefakten under testningen. Öppna datainsamlingsprogramvaran och starta en ny testversion för att kalibrera den dubbla toppkraftplattan.Klicka på starta och starta en FP0-utvärderingsversion. Samla in tre till fem sekunders data utan belastning på kraftplattan och klicka sedan på stopp. När kraftplattan är kalibrerad har deltagaren registrerats i bildstyrningssystemet.Och sEMG-elektroderna har placerats och testats för signalkvaliteten och sedan passat dem med en säkerhetssele. Instruera deltagaren att kliva på kraftplattan och standardisera sin fotplacering med maskeringstejp som är föranslutet på kraftplattan för att beteckna fotens främsta position och fötternas mediala kanter lika avstånd från mittlinjen. Fäst deltagarens säkerhetssele på takstödet.Placera en rollator eller liknande anordning runt kraftplattan för att ge deltagarna något att stabilisera sig med under testningen om det behövs. Mät och samla in deltagarens vikt när de står på kraftplattan genom att klicka på start och välja en statisk FP-testversion. Spela in data värda två till fem sekunder och klicka på stoppa för att avsluta rättegången.Och stående på kraftplattorna se till att datainsamlingsprogramvaran visar två stapeldiagram, som representerar vikten eller kraften under var och en av deltagarnas fötter. När deltagaren flyttar sin vikt åt ena sidan ändras stapeldiagrammen i höjd. Om en deltagare lossar vikten på benen till armarna, se till att stapeldiagrammet som visas ändrar färg.När en deltagare blir bekväm med att stå med samma vikt fördelad mellan benen kan mätning av CMR börja. Börja de neurofysiologiska bedömningarna genom att identifiera en stimulatorintensitet som ger konsekvent motor framkallade potentialer eller parlamentsledamöter. Det är EMG signal amplitud större än 50 mikrovolt i en synlig när tyst period i de aktiva musklerna i målet tibialis främre och soleus muskel.Testa den periodiska lemmen först genom att applicera transkraniell magnetisk stimulering eller TMS-pulser på lesionshalvan. Börja med att ställa in TMS-stimulatorns effektnivå på 50 % maximal stimulatoreffekt eller en procent MSO genom att vrida på utgångsreglaget. Applicera en enda puls vid 50% MSO på mittnätets punkt som ligger precis i sidled till den längsgående sprickan genom att trycka på avtryckarknappen på stimulatorn.Applicerade två till tre pulser med ett interstimulansintervall på 5 till 10 sekunder. Om svaren inte ses i tibialis främre och soleus, öka stimulatorns effekt med 10% MSO genom att vrida på utgångsreglaget och leverera två till tre TMS-pulser. Om inga svar ses efter att ha ökat stimulatorn till 60% MSO, öka kraften med 10%MSO.Om inga parlamentsledamöter får 70 % MSO väljer du slumpmässigt flera rutnätspunkter och tillämpar TMS-pulser för att avgöra om det finns ett svar vid den aktuella effektinställningen. Om inga svar registreras vid någon rutnätspunkt vid den aktuella 70%MSO återgår du till den ursprungliga målrutnätpunkten. Och fortsätt att öka stimulatorkraften med steg om 10% MSO och tillämpa två till tre stimuleringar som tidigare beskrivits.När stimulatorkraften som ger ett konsekvent svar har identifierats börjar du identifiera hotspot. Det är skalpens plats som ger det största svaret på de applicerade TMS-pulserna. Starta en ny testversion av hotspot genom att klicka på Start och välja hotspot.Applicera en enda pulsstimulering på var och en av de 15 rutnätspunkterna vid den supertröskeleffektnivå som identifierats i föregående steg. Flytta spolen till den första rutnätspunkten med hjälp av bildstyrningssystemet. När spolen är i rätt läge, applicera TMS-pulsen genom att trycka på avtryckarknappen på stimulatorenheten.Flytta sedan spolen till nästa rutnätsplats och applicera en annan enda TMS-puls. Fortsätt tills en enda stimulering har tillämpats på varje rutnätspunkt och klicka på stopp för att avsluta studien. Undersök amplituderna för de sEMG-signaler som registreras vid varje rutnätspunkt.Identifiera visuellt rutnätspunkterna med den största mep-amplituden som registrerats i sEMG-signalerna för varje riktad muskel. De nätplatser som har de största mep-amplituderna är hotspots och kommer att användas för att mäta kortikomotorsvaret. För att sedan bestämma motortröskeln för den riktade muskeln, använd den enkla adaptiva parameteruppskattningen genom sekventiell testning eller PEST.Öppna PEST-programmet och ställ in den ursprungliga stimulatorintensiteten till det supertröskelvärde som används för att identifiera hotspot genom att skriva värdet i rutan. Starta en ny PEST-testversion genom att klicka på startfliken i datainsamlingsprogrammet och välj PEST. Använd den initiala MSO-intensiteten som visas i PEST-programmet och applicera en enda TMS-puls på den identifierade hotspoten för målmuskler.Ange i PEST-programmet att ett svar observerades i musklernas sEMG-signal genom att skriva Y eller N.PEST-programmet beräknar automatiskt nästa stimuleringsintensitet. Justera stimulatorernas effektnivå för att matcha PEST-programmet och applicera en annan enda TMS-puls. Fortsätt denna process tills PEST-programmet bestämmer motortröskeln, vilket indikeras av en förändring i stimuleringsintensitetens färg.Och avsluta datainsamlingsförsöket genom att klicka på stoppfliken. När målmusklerna hotspot och motortröskel har identifierats, börja CMR-utvärderingen. Ställ in stimulatorns intensitet till 120 % av den fastställda motortröskeln.Initiera en ny testversion och datainsamlingsprogramvaran genom att klicka på startfliken och välj en utvärderingsversion av en parlamentsledamot. Låt 5 till 10 sekunder mellan varje stimulering. Registrera de framkallade sEMG-svaren för offlineanalys.Låt deltagaren vila ad libitum och under tillräckligt med tid mellan testförfarandena för att minska sannolikheten för att deltagaren utvecklar trötthet, vilket påverkar resultaten. Klicka på stoppfliken efter att ha spelat in parlamentsledamöterna för att avsluta rättegången. Motor tröskelvärden mättes i fyra separata muskler, främst paretic och icke-paretic tibialis främre och soleus muskler.När individer presenterades med mätbara motortrösklar i sittande och stående positioner, befanns de uppmätta trösklarna i stående position vara lägre. När du applicerar TMS-pulser säkerställer du att deltagaren fördelar sin vikt på benen lika. Och att deras vikt inte lossas från benen på armarna.Förutom en puls TMS mått, parad puls TMS kan utföras i stående position för att bedöma intrakortikal hämning och underlättande av corticospinal systemet.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Behavior

Unit 1

The Muscular System

SCIENTISTS IN ACTION

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

Bedöma Flera dimensioner of Engagement att karaktärisera Learning: neurofysiologisk perspektiv

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

Mätning av neurofysiologisk signaler att ignorera och Delta Processer i uppmärksamhet kontroll

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: ...

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

Kombinerade Invasive subkortikala och icke-invasiv Surface Neurofysiologiska inspelningar för bedömning av kognitiv och emotionell funktioner hos människor

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Mobila spel-baserade Virtual Reality Program för övre extremiteten Stroke rehabilitering

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Paradigm av nedre extremitet elektrisk stimulering utbildning efter ryggmärgsskada

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

Assessment of Social Transmission of Food Preferences Behaviors

Bedömning av Social överföring av mat preferenser beteenden

Olfactory recognition deficits are suggested to be able to serve as clinical marker to differentiate Alzheimer&#39;s disease (AD) subjects from healthy ...

A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats

En mellersta cerebral artär ocklusion teknik för inducera post-stroke depression hos råttor

Post-stroke depression (PSD) is the most recurrent of all psychiatric complications resulting from an ischemic stroke. A greater majority (about 60%) of ...

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

Multimodala signaler för att analysera smärta Svaren till termisk och elektrisk Stimuli

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...

Assessment of Sexual Behavior of Male Mice

Bedömning av sexuellt beteende hos manliga möss

Sexual behavior is highly species-specific. Although rodents have slightly different sexual behaviors, mice and rats have a similar sexual behavioral ...