Name: measuring contralateral silent period induced by single-pulse transcranial magnetic stimulation to investigate m1 corticospinal inhibition
Uploaded: 2022-08-23T13:30:00
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没有致谢。

该议定书涉及对人类受试者的研究，并与地方伦理委员会的机构和伦理准则以及《赫尔辛基宣言》保持一致。在研究中使用其数据时，获得了受试者的知情同意。
1. 实验前程序
<ol><li>筛选对象。筛查受试者的颅内植入物、癫痫、癫痫发作史和妊娠。使用问卷指南确保遵守最新的安全预防措施32.<ol><li>对于颅内植入铁磁材料（例如弹片、动脉瘤?...

引出 MEP 和 SP 的默认 SI 可能因总体而异。低至 80% RMT 的强度已被证明可以在健康个体中引起 cSP39，但对健康和患病人群的研究仍然使用高达 150% RMT49，50，51 的强度。尽管这种异质性来源可能是目标人群性质所固有的，但不应忽视，因为不同的SI已经显示出独立（无论肌肉收缩力如何）决定了MEP39...

沉默期 （SP） 是在持续肌肉收缩期间应用经颅磁刺激 （TMS） 诱导的运动诱发电位 （MEP） 之后的肌电图 （EMG） 沉默期。超阈值TMS脉冲可以应用于目标肌肉的对侧或同侧初级运动皮层（M1），从中记录肌电图活动产生两种现象：对侧沉默期（cSP）和同侧沉默期（iSP）。
尽管 iSP 和 cSP 具有相似的功能，但它们反映的组件可能略有不同。第一种被认为反映了经胼胝体抑制，因此完全来自皮质1，2。相反，cSP 被研究为皮质脊髓抑制的可能替代物，最有可能由 M13，4，5 内的 γ-氨基丁酸 （GABA） B 受体介导。
支持cSP在GABA介导的途径中的作用，以前的工作发现口服GABA增强成分后cSP持续时间增加5，6，7，8。尽管如此，脊柱过程也参与改变其持续时间。cSP 的早期阶段（<50 ms）与 H 反射值3-a 反射降低有关，该反射是周围神经回路的产物，可量化脊髓神经元的兴奋性9。脊柱加工被认为是通过Renshaw细胞的活化，超极化后运动神经元和脊柱中间神经元的突触后抑制介导的10，11，12，13，14。
尽管有脊柱贡献，cSP主要由皮质抑制神经元的激活引起，皮质抑制神经元负责产生cSP的后期（50-200毫秒）3，10，13，15，16。在这方面，cSP持续时间的早期部分与脊柱抑制机制有关，而长cSP需要更大的皮质抑制机制3，13，17，18。
因此，cSP 是治疗神经系统疾病引起的皮质脊髓适应不良的有希望的生物标志物候选者，而更显着的 cSP 持续时间可能反映皮质脊髓抑制的增加，反之亦然5，11。因此，以前的工作发现cSP持续时间与肌张力障碍，帕金森病，慢性疼痛，中风和其他神经退行性和精神疾病等病理之间存在关联19，20，21，22。为了说明这一点，在膝关节骨关节炎队列中，较高的皮质内抑制（由cSP索引）与蒙特利尔认知评估量表23中的年轻，更大的软骨变性和较低的认知表现有关。此外，cSP变化还可以纵向指数治疗反应和运动恢复24，25，26，27，28，29，30。
尽管cSP在神经精神病学领域的作用很有希望，但其评估的一个具有挑战性的方面是它可能对方案变化过于敏感。例如，cSP 持续时间 （~100-300 ms）11 可区分上肢和下肢。Salerno等人发现，在纤维肌痛患者样本中，第一背侧骨间肌（FDI）的平均cSP持续时间为121.2毫秒（±32.5），胫骨前肌（TA）的平均cSP持续时间为75.5毫秒（±21）。因此，文献传达了用于引出cSP的参数的无数差异，这反过来又危及研究之间的可比性，并延迟了向临床实践的转化。例如，在类似的人群中，关于用于刺激M1和目标肌肉的超阈值TMS脉冲设置的协议是异质的。最重要的是，研究人员未能正确报告其协议中使用的参数。
因此，目标是提供有关如何应用可行，可靠且易于重现的cSP方案来评估上肢和下肢M1皮质脊髓兴奋性的视觉指南，并讨论该程序的实际方法学挑战。此外，为了帮助说明参数选择的理由，我们对Pubmed/MEDLINE进行了非详尽的文献综述，以确定已发表的关于慢性疼痛和康复人群cSP的论文，使用检索词：康复（Mesh）或康复或慢性疼痛或中风，以及经颅磁刺激和单脉冲或皮质沉默期等术语。没有为提取定义纳入标准，合并结果显示在 表1 中，仅供说明之用。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alcohol pads</td>
			<td>Medline</td>
			<td></td>
			<td>Preparation with 70% isopropyl alcohol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive gel</td>
			<td>Weaver and Company</td>
			<td></td>
			<td>Used on the electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Echo Pinch</td>
			<td>JTECH medical</td>
			<td>0902A302</td>
			<td>Digital dynamometer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mega-EMG</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>NS006201</td>
			<td>Digital multiple channel EMG with built in software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEGA-TMS coil</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>NS063201</td>
			<td>8 shaped TMS coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mega-TMS stimulator</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>6990061</td>
			<td>Single Pulse TMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neuro-MEP.NET</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td></td>
			<td>EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swim cap</td>
			<td>Kiefer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring contralateral silent period induced by single-pulse transcranial magnetic stimulation to investigate m1 corticospinal inhibition

对侧沉默期 （cSP） 是在运动诱发电位 （MEP） 后由肌电图 （EMG） 捕获的背景肌肉电活动抑制期。为了获得这一点，通过传递到所选目标肌肉的主要运动皮层（M1）的超阈值经颅磁刺激（TMS）脉冲来引发MEP，而参与者则提供标准化的自愿目标肌肉收缩。cSP 是 MEP 后发生的抑制机制的结果;它提供了最初~50毫秒脊髓抑制的广泛时间评估，以及之后的皮质抑制。研究人员试图更好地了解cSP背后的神经生物学机制，以验证其作为不同神经精神疾病的潜在诊断，替代和预测生物标志物。因此，本文介绍了一种测量下肢和上肢M1 cSP的方法，包括目标肌肉的选择、电极放置、线圈定位、自主收缩刺激测量方法、强度设置和数据分析，以获得具有代表性的结果。它的教育目标是为下肢和上肢执行可行、可靠和可重复的 cSP 方案提供视觉指南，并讨论该技术的实际挑战。

按照分步程序后，传递超阈值TMS脉冲（RMT的120%）将在目标肌肉的EMG记录中引发可观察到的MEP，以及随后的大约150ms至300ms的背景EMG活动抑制（图2）。根据该 EMG 模式，可以计算 cSP 指标。报告最多的结局是相对和绝对SP的持续时间（在ms范围内）。相对SP是从MEP开始到肌电图活动重新出现的测量。一种替代方案是使用放大的电机激励输出（根据协议，MSO = RMT的120%）来确定相对SP...

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Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition

对侧沉默期（cSP）评估是指示皮质兴奋性和治疗反应的有希望的生物标志物。我们展示了一种评估cSP的方案，用于研究上肢和下肢的M1皮质脊髓抑制。

测量单脉冲经颅磁刺激诱导的对侧沉默期以研究M1皮质脊髓抑制

Contralateral silent period (cSP) is a period of suppression in the background electrical muscle activity captured by electromyography (EMG) after a motor ...

在该协议中，我们将展示一种可行的易于重现且可靠的上肢和下肢皮质脊髓抑制评估方法。对侧沉默期是提供来自复杂皮质脊髓抑制回路信息的指标。因此，该方法是针对不同神经系统疾病的诊断、替代和预测生物标志物的有希望的候选者。演示该程序的将是我实验室的研究员Danielle Pimenta，Anne Pessotto和Daniel Lima。要选择用于定位电极的肌肉，请让受试者将手放在桌子上以俯卧姿势。然后，为了识别第一背骨间肌或FDI肌肉，请受试者将食指外展抵抗阻力，保持手的其余部分静止并躺在桌子上，同时心悸该区域。用酒精垫清洁该区域，以去除皮肤油脂和其他可能增加阻抗的因素。将负极放在FDI肌肉的腹部，将正极放在远端指间关节上，电极间距离至少为1.5厘米。将参比电极或中性电极放在尺骨茎突的手腕上。接下来，确定所需的肌肉收缩力。使用数字夹紧测功机和四棱锥形支架来最大限度地减少机械变形并提高灵敏度，以实现最小的收缩。在金字塔支架的帮助下，将测功机放在第一和第二指之间。确保第一和第二指产生捏合运动的力并捕获肌电图或肌电图。在固定位置要求参与者用食指按压测功机，用食指按压金字塔的侧面，用最大力挤压测功机金字塔系统，并产生FDI肌肉的强烈收缩。使用此值作为参考，确定最大力的 20%。参与者必须练习将目标维持在持续收缩的20%。接下来，为了确定热点搜索的初始位置，在受试者的头上戴上泳帽。所有参考点都将标记在其上。测量头部从鼻孔到鼻孔的矢状面周长。将值除以 2 并在头部标记中间点。标记患者鼻孔、内侧、左右耳螺旋以及左右眶上脊的位置。测量耳屏到耳屏的距离，并在中途添加标记。标记它们之间的交点，该点标识为顶点。从顶点开始，平行于所选肌肉对侧的矢状线中部平行移动 5 厘米。该标记标识与手运动皮层处于同一冠状水平的M1。使用此点作为启动热点搜索的第一个点。热点是运动皮层中可检测到最低运动阈值的区域。设置低强度，并通过向第一个点发送多个脉冲来启动搜索。以较小的强度增量进行，直到确定检测肌电图或肌电图索引反应的最低刺激。为了传递刺激，将八线圈的图形与矢状线中部成 45 度角，手柄指向患者的后部。为确保确定最佳点，请在第一个点周围移动，并在其前部、侧侧和后方各一厘米处测试随后的三个电机诱发电位或 MEP。一旦确定了热点，在患者头部标记该点。在实验和潜在的随访期间使用此位置。用双手支撑潜艇头部的线圈。接下来要确定静息运动阈值或 RMT，在热点处连续施加 10 次刺激，并选择在 50% 的试验中在目标肌肉上产生峰峰值幅度至少为 50 微伏的 MEP 的最低强度。对于对侧沉默期或CSP，以RMT的120%的刺激强度提供10个超阈值刺激，中间间隔10秒，以在目标肌肉的强直性自主收缩期间引发MEP。在刺激期间，要求患者保持目标肌肉最大运动收缩的20%。要捕获整个静默期或 SP，请确认 EMG 时间窗口足够长，可以捕获最多 400 毫秒的活动。阈值上经颅磁刺激或TMS脉冲的传递在目标肌肉的肌电图记录中引发了可观察到的MEP，以及随后约150至300毫秒的背景肌电图活动抑制期。相对SP是从MEP开始到肌电图活动重新出现的测量。相反，绝对SP是从MEP结束到自愿肌电图活动重新出现开始的测量。用于引发 MEP 的刺激强度直接影响 CSP 指标，并且可能因研究人群的差异而异。检查以前在感兴趣的人群中进行的成功实验，以实现标准化。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

一个新颖的方法记录经颅磁刺激诱发幻视

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical ...

科研

神经科学

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

结合经颅磁刺激和功能磁共振成像检查默认模式网络

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

提取脑电数据视觉诱发电位记录在功能磁共振成像引导下经颅磁刺激

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

测量脊髓突触前抑制小鼠背根电位记录<em&gt;在体内</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

磁共振波谱的用途，用于对初级运动皮层新陈代谢双半球经颅电刺激效果的测量工具一

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

经颅磁刺激在线联合方法对经颅交流电刺激对原发性运动皮层的影响

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

在线经颅磁刺激测量与反应抑制相关的皮质生理

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

侧前额叶皮质联合经颅磁刺激与脑电图的研究

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导航经颅磁刺激踝关节脊椎通路的双边评价

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

利用颅内磁刺激测量和操纵人体运动系统中功能特定的神经通路

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...