Name: measuring contralateral silent period induced by single-pulse transcranial magnetic stimulation to investigate m1 corticospinal inhibition
Uploaded: 2022-08-23T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition at JoVE.com

Ingen anerkendelser.

Denne protokol omfatter forskning i menneskelige emner og er i overensstemmelse med institutionelle og etiske retningslinjer fra lokale etiske komitéer og Helsingfors-erklæringen. Der blev indhentet informeret samtykke fra forsøgspersoner til at bruge deres data i undersøgelsen.
1. Præeksperimentelle procedurer
<ol><li>Screening af emnet. Screene emnet for intrakranielle implantater, epilepsi, historie med anfald og graviditet. Brug retningslinjer for spørgeskemaer for...

Standard SI til at fremkalde MEP og SP'er kan variere alt efter befolkningen. Intensiteter så lave som 80% RMT har vist sig at fremkalde cSP hos raske individer39, stadig undersøgelser af både raske og syge populationer har brugt intensiteter så høje som 150% RMT 49,50,51. Selv om denne kilde til heterogenitet kan være iboende for målpopulationens art, bør den ikke negligeres, da forskellige signi...

Den tavse periode (SP) er en periode med elektromyografisk (EMG) stilhed, der følger et motorfremkaldt potentiale (MEP) induceret af transkraniel magnetisk stimulering (TMS) påført under vedvarende muskelkontraktion. Den suprathreshold TMS puls kan enten anvendes på den kontralaterale eller ipsilaterale primære motoriske cortex (M1) af målmusklen, hvorfra EMG-aktiviteten registreres, hvilket giver to fænomener: kontralateral stille periode (cSP) og ipsilateral tavs periode (iSP).
Selvom iSP og cSP deler lignende funktioner, kan de afspejle lidt forskellige komponenter. Den første menes at afspejle transcallosal hæmning og dermed udelukkende være af kortikal oprindelse 1,2. Omvendt undersøges cSP som en mulig surrogat af kortikospinal hæmning, sandsynligvis medieret af gamma-aminosmørsyre (GABA) B-receptorer inden for M1 3,4,5.
Understøtter cSP's rolle i GABA-medierede veje, tidligere værker har fundet en stigning i cSP-varighed efter oral administration af GABA-forbedrende komponenter 5,6,7,8. Alligevel er spinalprocesser også involveret i at ændre dens varighed. Den tidligere fase (<50 ms) af cSP er forbundet med nedsatte H-refleksværdier3-a refleks, der er et produkt af perifert neurokredsløb, og som kvantificerer excitabiliteten af spinal neuroner9. Spinal behandling menes at være medieret gennem aktivering af Renshaw-celler, motoneuron efter hyperpolarisering og postsynaptisk hæmning af spinale interneuroner 10,11,12,13,14.
På trods af spinalbidrag skyldes cSP hovedsageligt aktiveringen af kortikale hæmmende neuroner, som er ansvarlige for at generere den senere del af cSP (50-200 ms)3,10,13,15,16. I den henseende har den tidlige del af cSP-varigheden været forbundet med spinalhæmningsmekanismer, mens lange cSP'er kræver større kortikale hæmmende mekanismer 3,13,17,18.
Derfor er cSP en lovende biomarkørkandidat til kortikospinal fejltilpasning på grund af neurologiske lidelser, mens mere signifikante cSP-varigheder potentielt afspejler en stigning i kortikospinal hæmning og omvendt 5,11. Derfor har tidligere værker fundet en sammenhæng mellem cSP-varighed og patologier som dystoni, Parkinsons sygdom, kronisk smerte, slagtilfælde og andre neurodegenerative og psykiatriske tilstande 19,20,21,22. For at illustrere, i en knæartrosekohorte, var en højere intrakortikal hæmning (som indekseret af cSP) forbundet med yngre alder, større bruskdegeneration og mindre kognitiv præstation i Montreal kognitiv vurderingsskala23. Desuden kunne cSP-ændringer også indeksere behandlingsrespons og motorisk genopretningi længderetningen 24,25,26,27,28,29,30.
Så lovende som cSP's rolle inden for neuropsykiatriområdet er, er et udfordrende aspekt af dens vurdering, at den kan være for følsom over for protokolvariationer. For eksempel kan cSP-varigheden (~ 100-300 ms)11 skelnes mellem øvre og nedre lemmer. Salerno et al. fandt en gennemsnitlig cSP-varighed på 121,2 ms (± 32,5) for den første dorsale interosseøse muskel (FDI) og 75,5 ms (± 21) for tibialis anterior muscle (TA) i en prøve af fibromyalgi patienter31. Således formidler litteraturen et utal af forskelle i de parametre, der bruges til at fremkalde cSPs'er, hvilket igen bringer sammenligneligheden på tværs af studier i fare og forsinker oversættelsen til klinisk praksis. Inden for en lignende population har protokollerne været heterogene med hensyn til TMS-pulsindstillingen over tærsklen, der bruges til at stimulere M1 og målmusklen, for eksempel. Derudover har forskere undladt at rapportere de parametre, der anvendes i deres protokoller, korrekt.
Derfor er målet at give en visuel retningslinje for, hvordan man anvender en gennemførlig, pålidelig og let reproducerbar cSP-protokol til evaluering af M1 kortikospinal excitabilitet af øvre og nedre lemmer og at diskutere de praktiske metodologiske udfordringer ved denne procedure. For at hjælpe med at illustrere begrundelsen for valget af parametre gennemførte vi også en ikke-udtømmende litteraturgennemgang om Pubmed / MEDLINE for at identificere offentliggjorte papirer om cSP i kroniske smerte- og rehabiliteringspopulationer ved hjælp af søgeordet: Rehabilitering (Mesh) eller rehabilitering eller kronisk smerte eller slagtilfælde og udtryk som transkraniel magnetisk stimulering og enkeltpuls eller kortikal tavs periode. Der blev ikke defineret inklusionskriterier for ekstraktionen, og de samlede resultater vises kun i tabel 1 til illustrative formål.

<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

Kontralateral lydløs periode (cSP) er en periode med undertrykkelse i baggrunden elektrisk muskelaktivitet fanget af elektromyografi (EMG) efter et motorfremkaldt potentiale (MEP). For at opnå dette fremkaldes en MEP af en suprathreshold transkraniel magnetisk stimulering (TMS) puls leveret til den primære motoriske cortex (M1) i den valgte målmuskel, mens deltageren giver en standardiseret frivillig målmuskelkontraktion. cSP er et resultat af hæmmende mekanismer, der opstår efter MEP; Det giver en bred tidsmæssig vurdering af spinal hæmning i sin indledende ~ 50 ms og kortikal hæmning efter. Forskere har forsøgt bedre at forstå den neurobiologiske mekanisme bag cSP for at validere den som en potentiel diagnostisk, surrogat og prædiktiv biomarkør for forskellige neuropsykiatriske sygdomme. Derfor beskriver denne artikel en metode til måling af M1 cSP i under- og overekstremiteter, herunder et udvalg af målmuskel, elektrodeplacering, spolepositionering, metode til måling af frivillig sammentrækningsstimulering, intensitetsopsætning og dataanalyse for at opnå et repræsentativt resultat. Det har det uddannelsesmæssige mål at give en visuel retningslinje i udførelsen af en gennemførlig, pålidelig og reproducerbar cSP-protokol for under- og overekstremiteter og diskutere praktiske udfordringer ved denne teknik.

Efter at have fulgt trin-for-trin-proceduren vil leveringen af en suprathreshold TMS-puls (120% af RMT) fremkalde en observerbar MEP i EMG-optagelsen af målmusklen og en efterfølgende periode med baggrundsundertrykkelse af EMG-aktivitet på ca. 150 ms til 300 ms (figur 2). Fra dette EMG-mønster er det muligt at beregne cSP-målingerne. De mest rapporterede resultater er varigheden (i intervallet ms) af den relative og absolutte SP. Den relative SP måles fra MEP-starten til EMG-aktivitete...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition at JoVE.com

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

Contralateral silent period (cSP) vurdering er en lovende biomarkør til indeksering af kortikal excitabilitet og behandlingsrespons. Vi demonstrerer en protokol til vurdering af cSP beregnet til undersøgelse af M1 kortikospinal hæmning af øvre og nedre lemmer.

Måling af kontralateral tavs periode induceret af transkraniel magnetisk stimulering med en puls for at undersøge M1 kortikospinal hæmning

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

I denne protokol demonstrerer vi en gennemførlig, let reproducerbar og pålidelig metode til vurdering af kortikospinal hæmning af øvre og nedre lemmer. Kontralateral lydløs periode er en metrisk, der giver information fra komplekse kortikospinale hæmmende kredsløb. Denne metode er derfor en lovende kandidat til en diagnostisk, surrogat og prædiktiv biomarkør for forskellige neurologiske sygdomme.Demonstrere proceduren vil være Danielle Pimenta, Anne Pessotto og Daniel Lima, forskningsstipendiater fra mit laboratorium. For at vælge musklen til placering af elektroderne skal du bede motivet om at lægge hånden over bordet i en udsat position. For at identificere den første dorsale interosseøse eller FDI-muskel skal du bede motivet om at bortføre pegefingeren mod modstanden, holde resten af hånden stille og lægge på bordet, mens du palpiterer området.Rengør området med alkoholpuder for at fjerne hudolier og andre faktorer, der kan øge impedansen. Placer den negative elektrode på maven af FDI-musklen og den positive på det distale interphalangeale led med en interelektrodeafstand på mindst 1,5 centimeter. Placer referenceelektroden eller den neutrale elektrode på håndleddet over ulnarstyloidprocessen.Bestem derefter den krævede muskelkontraktionskraft. Brug et digitalt knibedynamometer og firkantet pyramidestøtte til at minimere mekaniske forvrængninger og hæve følsomheden for minimale sammentrækninger. Placer dynamometeret mellem første og anden finger ved hjælp af pyramidestøtten.Sørg for, at den første og anden finger genererer kræfterne i klemmebevægelsen og fanger elektromyografien eller EMG. Med den faste position bede deltageren om at trykke på dynamometeret med den første finger og siden af pyramiden med pegefingeren, klemme dynamometerpyramidesystemet med deres maksimale kraft og skabe en stærk sammentrækning af FDI-musklen. Brug denne værdi som reference til at bestemme 20%af maksimal kraft.Deltageren skal øve sig i at fastholde målet på 20% vedvarende sammentrækning. For at identificere den oprindelige placering for hotspot-søgning skal du derefter sætte en svømmehætte på motivets hoved. Alle referencepunkter vil blive markeret på den.Mål hovedets sagittale omkreds fra nasion til inion. Del værdien med to og markér det midterste sted på hovedet. Marker placeringen af patientens nasion, inion, helixen af både højre og venstre øre og højre og venstre supraorbital højderyg.Mål afstanden mellem tragus og tragus, og tilføj et mærke halvvejs. Marker skæringspunktet mellem dem, et punkt identificeret som toppunktet. Fra toppunktet skal du bevæge dig fem centimeter sideværts parallelt med den midterste sagittale linje på den kontralaterale side til den valgte muskel.Dette mærke identificerer M1 på samme koronale niveau som håndmotorens cortex. Brug dette som det første sted til at starte søgningen efter hotspottet. Hotspottet er det område af motorcortex, hvor den laveste motortærskel kan detekteres.Indstil en lav intensitet, og start søgningen ved at levere flere impulser til det første sted. Forfølg med små intensitetstrin, indtil du identificerer den laveste stimulus, der registrerer elektromyografi eller EMG-indekseret respons. For at levere stimuli skal du vinkle tallet på otte spole ved 45 grader til midten af sagittallinjen med håndtaget pegende mod patientens bageste.For at sikre, at det bedste sted identificeres, skal du flytte rundt på det første sted og teste de efterfølgende tre motorfremkaldte potentialer eller MEP'er på en centimeter hver forreste, laterale og bageste til den. Når hotspottet er identificeret, skal du markere stedet i patientens hoved. Brug denne placering under eksperimentet og de potentielle opfølgningsbesøg.Brug begge hænder til at støtte spolen på subens hoved. Dernæst for at bestemme hvilemotorens tærskel eller RMT skal du anvende 10 på hinanden følgende stimuli ved hotspottet og vælge den laveste intensitet, der producerede en MEP med en top til topamplitude på mindst 50 mikrovolt på målmusklen i 50% af forsøgene. I den kontralaterale tavse periode eller CSP skal du levere de 10 supratærskelstimuli med stimuleringsintensiteten på 120% af RMT med 10 sekunders periode imellem dem for at fremkalde MEP'er under tonisk frivillig sammentrækning af målmusklen.Under stimulering bede patienten om at opretholde 20%af den maksimale motoriske sammentrækning af målmusklen. For at fange hele den tavse periode eller SP skal du bekræfte, at EMG-tidsvinduet er langt nok til at fange op til 400 millisekunders aktivitet. Leveringen af suprathreshold transkraniel magnetisk stimulering eller TMS-puls fremkaldte en observerbar MEP i EMG-optagelsen af målmusklen og en efterfølgende periode med baggrundsundertrykkelse af EMG-aktivitet på ca. 150 til 300 millisekunder.Den relative SP måles fra MEP-starten til EMG-aktivitetens genopståen. I modsætning hertil måles absolut SP fra slutningen af MEP til begyndelsen af genfremkomsten af frivillig EMG-aktivitet. Den stimulusintensitet, der bruges til at fremkalde MEP, har direkte indflydelse på CSP-målinger og kan variere for forskelle i undersøgelsespopulationer.Kontroller for tidligere vellykkede eksperimenter udført i populationen af interesse for at muliggøre standardisering.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

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

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

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

Udpakning Visual evoked potentials fra EEG registreringer i fMRI-vejledt Transcranial Magnetic Stimulation

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

Måling Spinal Præsynaptiske Hæmning i mus ved dorsale Potentiel optagelse<em&gt; In Vivo</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

Brug af Magnetic Resonance Spectroscopy som et værktøj til måling af Bi-halvkugleformet Transkranial Electric Stimulation Virkninger på Primary Motor Cortex Metabolisme

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

Virkningerne af transkranial vekselstrøm Stimulation på den primære Motor Cortex af Online kombineret tilgang med transkranial magnetisk Stimulation

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

Online transkranial magnetisk Stimulation protokol til måling af kortikal fysiologi tilknyttet svar hæmning

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

Kombinerede transkranial magnetisk Stimulation og electroencefalografi i den Dorsolateral præfrontale Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Bilaterale vurdering af den Corticospinal veje af ankel muskler ved hjælp af navigerede transkranial magnetisk Stimulation

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

Måling og manipulation funktionelt specifikke neurale veje i det menneskelige motorsystem med tværkraniel magnetisk stimulation

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