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 erkjennelser.

Denne protokollen omfatter forskning på mennesker og er i allianse med institusjonelle og etiske retningslinjer fra lokale etiske komiteer og Helsinkideklarasjonen. Informert samtykke ble innhentet fra forsøkspersoner for bruk av deres data i studien.
1. Pre-eksperimentelle prosedyrer
<ol><li>Screening av emnet. Skjerm emnet for intrakranielle implantater, epilepsi, historie med anfall og graviditet. Bruk retningslinjer for spørreskjema for å sikre overholdelse av oppdat...

Standard SI for å lokke frem MEP og SPs kan variere i henhold til populasjonen. Intensiteter så lave som 80% RMT har vist seg å fremkalle cSP hos friske individer39, fortsatt studier på både friske og syke populasjoner har brukt intensiteter så høye som 150% RMT 49,50,51. Selv om denne kilden til heterogenitet kan være iboende for målpopulasjonens natur, bør den ikke overses, da forskjellige SI ...

Den stille perioden (SP) er en periode med elektromyografisk (EMG) stillhet som følger et motorfremkalt potensial (MEP) indusert av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) påført under vedvarende muskelkontraksjon. Den supraterskelformede TMS-pulsen kan enten påføres den kontralaterale eller ipsilaterale primære motoriske cortex (M1) i målmuskelen som EMG-aktiviteten registreres fra, noe som gir to fenomener: kontralateral stille periode (cSP) og ipsilateral stille periode (iSP).
Selv om iSP og cSP deler lignende funksjoner, kan de gjenspeile litt forskjellige komponenter. Den første antas å reflektere transkallosal hemming og dermed være helt av kortikal opprinnelse 1,2. Omvendt undersøkes cSP som et mulig surrogat for kortikospinal hemming, mest sannsynlig mediert av gamma-aminosmørsyre (GABA) B-reseptorer innen M1 3,4,5.
Ved å støtte rollen til cSP i GABA-medierte veier, har tidligere arbeider funnet en økning i cSP-varighet etter oral administrering av GABA-forsterkende komponenter 5,6,7,8. Likevel er spinalprosesser også involvert i å endre varigheten. Den tidligere fasen (<50 ms) av cSP er assosiert med reduserte H-refleksverdier3-en refleks som er et produkt av perifer nevrokrets og som kvantifiserer eksitabiliteten til spinalneuroner9. Spinal prosessering antas å være mediert gjennom aktivering av Renshaw-celler, motoneuron etter hyperpolarisering og postsynaptisk inhibering av spinal interneuroner 10,11,12,13,14.
Til tross for spinal bidrag, resultater cSP hovedsakelig fra aktivering av kortikale hemmende nevroner, som er ansvarlige for å generere den senere delen av cSP (50-200 ms) 3,10,13,15,16. I så måte har den tidlige delen av cSP-varigheten vært assosiert med spinale inhiberingsmekanismer, mens lange csps ber om større kortikale hemmende mekanismer 3,13,17,18.
Derfor er cSP en lovende biomarkørkandidat for kortikospinal maladaptasjon på grunn av nevrologiske lidelser, mens mer signifikante cSP-varigheter potensielt gjenspeiler en økning i kortikospinal hemming og omvendt 5,11. Følgelig har tidligere arbeider funnet en sammenheng mellom cSP-varighet og patologier som dystoni, Parkinsons sykdom, kronisk smerte, hjerneslag og andre nevrodegenerative og psykiatriske tilstander 19,20,21,22. For å illustrere, i en kneartrosekohort, var en høyere intrakortikal inhibering (som indeksert av cSP) assosiert med yngre alder, større bruskdegenerasjon og mindre kognitiv ytelse i Montreal kognitiv vurderingsskala23. Videre kan cSP-endringer også longitudinelt indeksere behandlingsrespons og motorisk restitusjon 24,25,26,27,28,29,30.
Så lovende som cSPs rolle i nevropsykiatrifeltet er, er et utfordrende aspekt ved vurderingen at den kan være for følsom for protokollvariasjoner. For eksempel kan cSP-varigheten (~100-300 ms)11 skilles mellom øvre og nedre lemmer. Salerno et al. fant en gjennomsnittlig cSP-varighet på 121,2 ms (± 32,5) for den første dorsale interosseøse muskelen (FDI) og 75,5 ms (± 21) for tibialis anterior muskel (TA), i et utvalg av fibromyalgipasienter31. Dermed formidler litteraturen et utall avvik i parametrene som brukes for å fremkalle cSPs, noe som igjen truer sammenlignbarheten på tvers av studier og forsinker oversettelsen til klinisk praksis. Innenfor en lignende populasjon har protokoller vært heterogene med hensyn til suprathreshold TMS-pulsinnstillingen som brukes til å stimulere M1 og målmuskelen, for eksempel. På toppen av det har forskere ikke klart å rapportere parametrene som brukes i protokollene sine på riktig måte.
Derfor er målet å gi en visuell retningslinje for hvordan man bruker en gjennomførbar, pålitelig og lett reproduserbar cSP-protokoll for evaluering av M1 kortikospinal eksitabilitet av øvre og nedre lemmer og å diskutere de praktiske metodologiske utfordringene ved denne prosedyren. For å illustrere begrunnelsen for valg av parametere gjennomførte vi også en ikke-uttømmende litteraturgjennomgang på Pubmed/MEDLINE for å identifisere publiserte artikler om cSP i kroniske smerte- og rehabiliteringspopulasjoner ved hjelp av søkeordet: Rehabilitation (Mesh) eller rehabilitering eller kronisk smerte eller hjerneslag og begreper som transkraniell magnetisk stimulering og enkeltpuls eller kortikal stille periode. Ingen inklusjonskriterier ble definert for ekstraksjonen, og samlede resultater vises kun i tabell 1 for illustrasjonsformål.

<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 stille periode (cSP) er en periode med undertrykkelse i bakgrunnen elektrisk muskelaktivitet fanget av elektromyografi (EMG) etter et motorisk fremkalt potensial (MEP). For å oppnå dette fremkalles en MEP av en supraterskel transkraniell magnetisk stimulering (TMS) puls levert til den primære motoriske cortex (M1) av målmuskelen valgt, mens deltakeren gir en standardisert frivillig målmuskelkontraksjon. CSP er et resultat av hemmende mekanismer som oppstår etter MEP; Det gir en bred tidsmessig vurdering av spinal hemming i sin første ~ 50 ms, og kortikal hemming etter. Forskere har forsøkt å bedre forstå den nevrobiologiske mekanismen bak cSP for å validere den som en potensiell diagnostisk, surrogat og prediktiv biomarkør for forskjellige nevropsykiatriske sykdommer. Derfor beskriver denne artikkelen en metode for å måle M1 cSP av nedre og øvre lemmer, inkludert et utvalg av målmuskel, elektrodeplassering, spoleposisjonering, metode for måling av frivillig kontraksjonsstimulering, intensitetsoppsett og dataanalyse for å oppnå et representativt resultat. Det har det pedagogiske målet å gi en visuell retningslinje i å utføre en gjennomførbar, pålitelig og reproduserbar cSP-protokoll for nedre og øvre lemmer og diskutere praktiske utfordringer ved denne teknikken.

Etter å ha fulgt trinn-for-trinn-prosedyren, vil levering av en supraterskel TMS-puls (120% av RMT) fremkalle en observerbar MEP i EMG-registreringen av målmuskelen, og en påfølgende periode med bakgrunns EMG-aktivitetsundertrykkelse på ca. 150 ms til 300 ms (figur 2). Fra det EMG-mønsteret er det mulig å beregne cSP-beregningene. De mest rapporterte resultatene er varigheten (i området ms) av den relative og absolutte SP. Den relative SP måles fra MEP-starten til gjenoppkomsten av ...

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

Kontralateral stille periode (cSP) vurdering er en lovende biomarkør for indeksering av kortikal eksitabilitet og behandlingsrespons. Vi demonstrerer en protokoll for å vurdere cSP beregnet for å studere M1 kortikospinal hemming av øvre og nedre lemmer.

Måling av kontralateral stille periode indusert av enkeltpuls transkraniell magnetisk stimulering for å undersøke M1 kortikospinal inhibering

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

I denne protokollen vil vi demonstrere en gjennomførbar, lett reproduserbar og pålitelig metode for vurdering av øvre og nedre lemmer av kortikospinal inhibering. Kontralateral stille periode er en beregning som gir informasjon fra komplekse kortikospinale hemmende kretser. Denne metoden er derfor en lovende kandidat for en diagnostisk, surrogat og prediktiv biomarkør for forskjellige nevrologiske sykdommer.Demonstrere prosedyren vil være Danielle Pimenta, Anne Pessotto, og Daniel Lima, stipendiater fra laboratoriet mitt. For å velge muskelen for posisjonering av elektrodene, be motivet om å legge hånden over bordet i utsatt stilling. For å identifisere den første dorsale interosseøse eller FDI-muskelen, be motivet om å bortføre pekefingeren mot motstanden, holde resten av hånden stille og ligge på bordet mens du hjertebanker området.Rengjør området med alkoholputer for å fjerne hudoljer og andre faktorer som kan øke impedansen. Plasser den negative elektroden på magen av FDI-muskelen, og den positive på den distale interfalangealleddet med en interelektrodeavstand på minst 1,5 centimeter. Plasser referansen eller nøytral elektrode på håndleddet over ulnar styloidprosessen.Deretter bestemmer du den nødvendige muskelkontraksjonskraften. Bruk et digitalt klypedynamometer og firkantet pyramidestøtte for å minimere mekaniske forvrengninger og heve følsomheten for minimale sammentrekninger. Plasser dynamometeret mellom første og andre fingre ved hjelp av pyramidestøtten.Sørg for at første og andre fingre genererer kreftene i klemmebevegelsen og fanger elektromyografien eller EMG. Med den faste posisjonen, be deltakeren om å trykke på dynamometeret med første finger og siden av pyramiden med pekefingeren, klemme dynamometerpyramidesystemet med maksimal kraft og skape en sterk sammentrekning av FDI-muskelen. Bruk denne verdien som referanse, og bestem 20% av maksimal kraft.Deltakeren må øve på å opprettholde målet på 20% av vedvarende sammentrekning. Deretter, for å identifisere den opprinnelige plasseringen for hotspot-søk, legg en svømmehette på motivets hode. Alle referansepunktene vil bli merket på den.Mål sagittal omkrets av hodet fra nasion til inion. Del verdien med to og merk midtpunktet på hodet. Merk plasseringen av pasientens nasion, inion, helixen av både høyre og venstre ører, og høyre og venstre supraorbital ås.Mål avstanden mellom tragus og tragus og legg til et merke halvveis. Merk skjæringspunktet mellom dem, et punkt identifisert som toppunktet. Fra toppunktet, flytt fem centimeter lateralt parallelt med den midtre sagittallinjen på kontralateral side til den valgte muskelen.Dette merket identifiserer M1 på samme koronale nivå som håndmotorbarken. Bruk dette som det første stedet for å starte søket etter hotspot. Hotspot er området i den motoriske hjernebarken der den laveste motoriske terskelen kan påvises.Sett opp en lav intensitet, og start søket ved å levere flere pulser til det første stedet. Forfølg med små intensitetstrinn til du identifiserer den laveste stimulansen som oppdager elektromyografi eller EMG-indeksert respons. For å levere stimuli, vinkle figuren av åtte spole ved 45 grader til midten sagittal linje med håndtaket pekt mot pasientens bakre side.For å sikre at det beste stedet er identifisert, flytt rundt det første stedet og test de påfølgende tre motorfremkalte potensialene eller MEPene på en centimeter hver fremre, laterale og bakre til den. Når hotspotet er identifisert, merk stedet i pasientens hode. Bruk dette stedet under eksperimentet og de potensielle oppfølgingsbesøkene.Bruk begge hender til å støtte spolen på subens hode. Ved siden av å bestemme hvilemotorens terskel eller RMT, bruk 10 påfølgende stimuli på hotspot og velg den laveste intensiteten som produserte en MEP med en topp til topp amplitude på minst 50 mikrovolt på målmuskelen i 50% av forsøkene. For den kontralaterale stille perioden eller CSP, lever de 10 supraterskelstimuli med stimuleringsintensiteten på 120% av RMT med 10 sekunders periode mellom dem for å fremkalle MEPs under tonisk frivillig sammentrekning av målmuskelen.Under stimulering, be pasienten om å opprettholde 20% av maksimal motorisk sammentrekning av målmuskelen. For å fange hele stille periode eller SP, bekreft at EMG-tidsvinduet er langt nok til å fange opp opptil 400 millisekunder med aktivitet. Leveransen av supraterskel transkraniell magnetisk stimulering eller TMS-puls fremkalte en observerbar MEP i EMG-registreringen av målmuskelen, og en påfølgende periode med bakgrunns EMG-aktivitetsundertrykkelse på ca. 150 til 300 millisekunder.Den relative SP måles fra MEP-starten til gjenoppkomsten av EMG-aktivitet. I motsetning til dette måles absolutt SP fra slutten av MEP til begynnelsen av gjenoppkomsten av frivillig EMG-aktivitet. Stimulusintensiteten som brukes til å fremkalle MEP, påvirker direkte CSP-beregninger og kan variere for forskjeller i studiepopulasjoner.Se etter tidligere vellykkede eksperimenter gjort i populasjonen av interesse for å tillate 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

Trekke Visual fremkalt respons fra EEG data registrert Under fMRI-guidet transkranial magnetisk stimulering

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

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

Bruk av Magnetic Resonance Spectroscopy som et verktøy for måling av Bi-hemisfærisk transkranial elektrostimulasjonen Effekter på Primær Motor Cortex Metabolism

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

Effekter av Transkraniell vekselstrøm stimulering på primære motorisk Cortex av Online kombinert tilnærming med Transkraniell magnetisk stimulering

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 Transkraniell magnetisk stimulering protokollen for å måle kortikale fysiologi tilknyttet svar hemming

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

Kombinert Transkraniell magnetisk stimulering og Elektroencefalogram på Dorsolateral Prefrontal 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 av Corticospinal veier ankel muskler med navigert Transkraniell magnetisk stimulering

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 manipulering funksjonelt spesifikke nevrale veier i det menneskelige motorsystemet med transkraniell magnetisk stimulering

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