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

Никаких подтверждений.

Этот протокол включает в себя исследования на людях и находится в союзе с институциональными и этическими руководящими принципами местных этических комитетов и Хельсинкской декларацией. От испытуемых было получено информированное согласие на использование их данных в исследовании.<...

Системы СИ по умолчанию для выявления MEP и SP могут варьироваться в зависимости от численности населения. Было показано, что интенсивность до 80% RMT вызывает cSP у здоровых людей39, тем не менее, в исследованиях как здоровых, так и больных популяций использовалась интенсивность д...

Период молчания (SP) - это период электромиографического (ЭМГ) молчания, который следует за моторно-вызванным потенциалом (MEP), вызванным транскраниальной магнитной стимуляцией (TMS), применяемой во время устойчивого сокращения мышц. Надпороговый импульс ТМС может быть применен либо к контралатеральной, либо к ипсилатеральной первичной моторной коре (M1) целевой мышцы, из которой регистрируется активность ЭМГ, что приводит к двум явлениям: контралатеральному периоду молчания (cSP) и ипсилатеральному периоду молчания (iSP).
Несмотря на то, что iSP и cSP имеют схожие функции, они могут отражать немного разные компоненты. Считается, что первый отражает транскаллезальное торможение и, таким образом, полностью имеет корковое происхождение 1,2. И наоборот, cSP исследуется как возможный суррогат кортикоспинального ингибирования, скорее всего, опосредованного рецепторами гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) B в M1 3,4,5.
Подтверждая роль цСП в ГАМК-опосредованных путях, в предыдущих работах было обнаружено увеличение продолжительности цСП после перорального приема ГАМК-усиливающих компонентов 5,6,7,8. Тем не менее, спинальные процессы также участвуют в изменении его продолжительности. Более ранняя фаза (<50 мс) cSP связана со снижением значений Н-рефлекса3-а, который является продуктом периферической нейросхемы и количественно определяет возбудимость спинальных нейронов9. Считается, что спинальная обработка опосредована активацией клеток Реншоу, мотонейроном после гиперполяризации и постсинаптическим ингибированием спинальными интернейронами 10,11,12,13,14.
Несмотря на вклад позвоночника, cSP возникает главным образом в результате активации корковых тормозных нейронов, которые отвечают за генерацию более поздней части cSP (50-200 мс)3,10,13,15,16. В этом отношении ранняя часть продолжительности cSP была связана с механизмами спинального торможения, тогда как длительные cSP требуют более крупных корковых ингибирующих механизмов 3,13,17,18.
Таким образом, cSP является многообещающим кандидатом на биомаркер кортикоспинальной дезадаптации из-за неврологических расстройств, тогда как более значимые длительности cSP потенциально отражают увеличение кортикоспинального торможения и наоборот 5,11. Соответственно, в предыдущих работах была обнаружена связь между продолжительностью cSP и такими патологиями, как дистония, болезнь Паркинсона, хроническая боль, инсульт и другие нейродегенеративные и психические состояния 19,20,21,22. Чтобы проиллюстрировать, в когорте остеоартрита коленного сустава более высокое интракортикальное ингибирование (индексируемое cSP) было связано с более молодым возрастом, большей дегенерацией хряща и меньшими когнитивными характеристиками в Монреальской шкале когнитивной оценки23. Кроме того, изменения cSP также могут продольно индексировать реакцию на лечение и восстановление моторики 24,25,26,27,28,29,30.
Какой бы многообещающей ни была роль cSP в области нейропсихиатрии, сложным аспектом его оценки является то, что он может быть слишком чувствителен к вариациям протокола. Например, длительность cSP (~100-300 мс)11 различима между верхними и нижними конечностями. Salerno et al. обнаружили среднюю продолжительность cSP 121,2 мс (± 32,5) для первой дорсальной межкостной мышцы (FDI) и 75,5 мс (± 21) для передней большеберцовой мышцы (TA) в выборке пациентов с фибромиалгией31. Таким образом, в литературе отмечается множество расхождений в параметрах, используемых для выявления cSP, что, в свою очередь, ставит под угрозу сопоставимость между исследованиями и задерживает перевод в клиническую практику. В аналогичной популяции протоколы были неоднородными в отношении, например, настройки надпорогового импульса ТМС, используемой для стимуляции M1 и целевой мышцы. Вдобавок ко всему, исследователи не смогли должным образом сообщить о параметрах, используемых в их протоколах.
Таким образом, цель состоит в том, чтобы предоставить визуальное руководство о том, как применять осуществимый, надежный и легко воспроизводимый протокол cSP для оценки кортикоспинальной возбудимости верхних и нижних конечностей M1, а также обсудить практические методологические проблемы этой процедуры. Кроме того, чтобы проиллюстрировать обоснование выбора параметров, мы провели неисчерпывающий обзор литературы на Pubmed/MEDLINE для выявления опубликованных работ по cSP в популяциях с хронической болью и реабилитацией, используя поисковый запрос: Реабилитация (Mesh) или реабилитация или хроническая боль или инсульт и такие термины, как транскраниальная магнитная стимуляция и одиночный импульс или кортикальный период молчания. Критерии включения для извлечения не были определены, и объединенные результаты показаны в таблице 1 только в иллюстративных целях.

<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

Контралатеральный период молчания (cSP) - это период подавления фоновой электрической мышечной активности, зафиксированной электромиографией (ЭМГ) после двигательного вызванного потенциала (MEP). Для этого MEP вызывается импульсом надпороговой транскраниальной магнитной стимуляции (TMS), доставляемым в первичную моторную кору (M1) выбранной целевой мышцы, в то время как участник обеспечивает стандартизированное произвольное сокращение целевой мышцы. cSP является результатом ингибирующих механизмов, которые возникают после MEP; Он обеспечивает широкую временную оценку спинального торможения в начальном ~ 50 мс и коркового торможения после. Исследователи попытались лучше понять нейробиологический механизм, лежащий в основе cSP, чтобы подтвердить его как потенциальный диагностический, суррогатный и прогностический биомаркер для различных нервно-психических заболеваний. Таким образом, в этой статье описывается метод измерения M1 cSP нижних и верхних конечностей, включая выбор целевой мышцы, размещение электродов, позиционирование катушки, метод измерения стимуляции произвольного сокращения, настройку интенсивности и анализ данных для получения репрезентативного результата. Его образовательная цель состоит в том, чтобы дать наглядное руководство по выполнению выполнимого, надежного и воспроизводимого протокола cSP для нижних и верхних конечностей и обсудить практические проблемы этой техники.

После выполнения пошаговой процедуры доставка надпорогового импульса ТМС (120% от RMT) вызовет наблюдаемый MEP в записи ЭМГ целевой мышцы и последующий период подавления фоновой активности ЭМГ примерно от 150 мс до 300 мс (рис. 2). Исходя из этого паттерна EMG, можно рассчитать мет?...

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

Оценка контралатерального молчаливого периода (cSP) является многообещающим биомаркером для индексации возбудимости коры головного мозга и ответа на лечение. Мы демонстрируем протокол оценки cSP, предназначенный для изучения кортикоспинального торможения М1 верхних и нижних конечностей.

Измерение контралатерального периода молчания, индуцированного одноимпульсной транскраниальной магнитной стимуляцией, для исследования кортикоспинального торможения M1

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

В этом протоколе мы продемонстрируем осуществимый, легко воспроизводимый и надежный метод оценки кортикоспинального торможения верхних и нижних конечностей. Контралатеральный молчаливый период — это показатель, который предоставляет информацию из сложной кортикоспинальной ингибирующей схемы. Таким образом, этот метод является перспективным кандидатом на диагностический, суррогатный и прогностический биомаркер для различных неврологических заболеваний.Продемонстрируют процедуру Даниэль Пимента, Энн Пессотто и Даниэль Лима, научные сотрудники моей лаборатории. Чтобы выбрать мышцу для расположения электродов, попросите испытуемого положить руку на стол в положении лежа. Затем, чтобы определить первую дорсальную межкостную мышцу, попросите испытуемого отвести указательный палец против сопротивления, удерживая остальную часть руки неподвижно и лежа на столе, одновременно ощупывая эту область.Очистите область спиртовыми салфетками, чтобы удалить кожные масла и другие факторы, которые могут увеличить импеданс. Поместите отрицательный электрод на живот мышцы FDI, а положительный - на дистальный межфаланговый сустав с межэлектродным расстоянием не менее 1,5 сантиметра. Поместите контрольный или нейтральный электрод на запястье поверх локтевого шиловидного отростка.Далее определите необходимую силу сокращения мышц. Используйте цифровой пинч-динамометр и четырехугольную пирамидальную опору, чтобы свести к минимуму механические искажения и повысить чувствительность для минимальных сокращений. Поместите динамометр между первым и вторым пальцами с помощью пирамидальной опоры.Убедитесь, что первый и второй пальцы генерируют силы сжимающего движения и фиксируют электромиографию или ЭМГ. При фиксированном положении попросите участника нажать на динамометр первым пальцем и сторону пирамиды указательным пальцем, сжимая систему пирамиды динамометра с максимальной силой и создавая сильное сокращение мышцы ПИИ. Используя это значение в качестве ориентира, определите 20% максимального усилия.Участник должен практиковаться в поддержании целевого показателя на уровне 20% устойчивого сокращения. Затем, чтобы определить начальное местоположение для поиска горячей точки, наденьте шапочку для плавания на голову субъекта. На нем будут отмечены все опорные точки.Измерьте сагиттальную окружность головы от носа до иниона. Разделите значение на два и отметьте среднее место на голове. Отметьте расположение носа, иниона, спирали правого и левого уха, а также правого и левого надглазничного гребня пациента.Измерьте расстояние от козелка до козелка и добавьте отметку на полпути. Отметьте пересечение между ними, точку, идентифицированную как вершина. От макушки двигайтесь на пять сантиметров латерально параллельно средней сагиттальной линии на контралатеральной стороне к выбранной мышце.Эта метка идентифицирует M1 на том же корональном уровне, что и моторная кора рук. Используйте это как первое место, чтобы начать поиск точки доступа. Горячая точка - это область моторной коры, где обнаруживается самый низкий двигательный порог.Установите низкую интенсивность и инициируйте поиск, доставив несколько импульсов в первую точку. Продолжайте с небольшими приращениями интенсивности до тех пор, пока не определите самый низкий стимул, который обнаруживает электромиографию или ответ, индексированный ЭМГ. Чтобы доставить стимулы, наклоните спираль восьмерки под углом 45 градусов к середине сагиттальной линии так, чтобы ручка была направлена к задней части пациента.Чтобы убедиться, что лучшее место определено, обойдите первое место и проверьте последующие три вызванных моторных потенциала или MEP на один сантиметр каждый спереди, сбоку и сзади от него. Как только горячая точка будет идентифицирована, отметьте пятно на голове пациента. Используйте это место во время эксперимента и возможных последующих посещений.Обеими руками поддерживайте катушку на голове подводной лодки. Затем, чтобы определить двигательный порог покоя или RMT, примените 10 последовательных стимулов в горячей точке и выберите самую низкую интенсивность, которая произвела MEP с амплитудой от пика до пика не менее 50 микровольт на целевой мышце в 50% испытаний. Для контралатерального периода молчания или CSP доставьте 10 надпороговых стимулов с интенсивностью стимуляции 120% RMT с 10-секундным периодом между ними, чтобы вызвать MEP во время тонического произвольного сокращения целевой мышцы.Во время стимуляции попросите пациента поддерживать 20% от максимального двигательного сокращения целевой мышцы. Чтобы захватить весь период молчания или SP, убедитесь, что временное окно ЭМГ достаточно велико, чтобы захватить до 400 миллисекунд активности. Доставка надпороговой транскраниальной магнитной стимуляции или импульса ТМС вызывала наблюдаемый MEP в записи ЭМГ целевой мышцы и последующий период подавления фоновой активности ЭМГ примерно от 150 до 300 миллисекунд.Относительный SP измеряется от начала MEP до повторного появления активности ЭМГ. Напротив, абсолютный SP измеряется от конца MEP до начала повторного появления добровольной активности ЭМГ. Интенсивность стимулов, используемых для выявления MEP, напрямую влияет на показатели CSP и может варьироваться в зависимости от разницы в исследуемых популяциях.Проверьте предыдущие успешные эксперименты, проведенные в интересующей популяции, чтобы обеспечить стандартизацию.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

Новый подход для документирования фосфены индуцированные транскраниальной магнитной стимуляции

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

Объединение транскраниальной магнитной стимуляции и МРТ по анализу сети Режим по умолчанию

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

Извлечение зрительных вызванных потенциалов из ЭЭГ данные, записанные во МРТ-управляемой транскраниальной магнитной стимуляции

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

Измерение спинного пресинаптического торможения у мышей, спинных потенциального записи<em&gt; В 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

Использование магнитно-резонансной спектроскопии как инструмент для измерения Би-полушария транскраниальной электрической стимуляции эффектов на первичной моторной коры обмена веществ

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

Эффекты переменного тока транскраниальной стимуляции на первичной моторной коры, онлайн комбинированный подход с транскраниальная магнитная стимуляция

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

Онлайн транскраниальной магнитной стимуляции протокол для измерения корковых физиологии, связанные с ингибированием ответ

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

Комбинированные транскраниальной магнитной стимуляции и электроэнцефалография Дорсолатеральное префронтальной коры

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

Двусторонней оценки кортикоспинальных путей лодыжки мышц используя переход транскраниальная магнитная стимуляция

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

Измерение и манипулирование функционально специфическими нейронными путями в моторной системе человека с транскраниальной магнитной стимуляцией

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