Studiendesign für navigierte repetitive transkranielle Magnetstimulation zur sprachkortikalen Kartierung

Unser Protokoll ist nicht-invasiv und vergleichbar mit dem invasiven Goldstandard. Auf diese Weise kann es bei der Auswahl der Patienten bei der Gestaltung der Operation helfen und die direkte kortikale Stimulation während der Operation beschleunigen. Diese Technik ermöglicht eine detaillierte sprachkortikale Kartierung und flexible Änderungen der Aufgabe und der Stimulationsparameter.

Es kann auch auf eine gesunde Bevölkerung angewendet und für jede Art von Sprachaufgabe angepasst werden. Unser Protokoll kann die direkte kortikale Stimulation in Fällen ersetzen, in denen sie nicht durchgeführt werden kann, und es kann auch bei der Identifizierung von Sprachnetzwerkknoten angewendet werden, die bei Schlaganfallpatienten stimuliert werden sollen. Es ist schwierig zu entscheiden, welche Parameter zuerst geändert werden müssen, um mehr Benennungsfehler zu verursachen.

Es ist ratsam, jeweils einen Parameter zu ändern und vorherige räumliche und zeitliche Informationen aus verschiedenen Bildgebungsmodalitäten wie MEG, EEG oder FMRI zu erhalten. Machen Sie sich zunächst mit den Bildern im gedruckten oder digitalen Format vertraut, bevor Sie mit der grundlegenden Aufgabe zur Benennung von Objekten beginnen. Verwenden Sie Bilder mit standardisierten und normalisierten Farben, die häufig in einer alltäglichen Umgebung mit minimalen Synonymen und hoher Namensübereinstimmung zu sehen sind.

Lassen Sie die Versuchsperson mit den Bildern üben, bevor die Sitzung beginnt. Das Fach könnte auch zu Hause üben. Befestigen Sie als Nächstes einen Beschleunigungsmesser auf der Haut über dem Kehlkopf und den Stimmbändern, um den Sprachbeginn aufzuzeichnen.

Präsentieren Sie die Bilder nacheinander der Versuchsperson auf einem Bildschirm, der in einem Abstand von 0,5 bis 1 Meter platziert ist, und bitten Sie sie, die Bilder zu benennen, die ohne Stimulation zulässig sind. Pinchers. Ein Kuchen. Passen Sie das Zwischenbildintervall (IPI) an, um die Aufgabe für jedes Motiv etwas anspruchsvoller zu gestalten, beginnend mit 2.500 Millisekunden und variierend zwischen 1.500 und 4.000 Millisekunden.

Wenn während der Baseline-Benennungsaufgabe weitere Fehler auftreten, erhöhen Sie den LBI in Schritten von 200 bis 300 Millisekunden. Wenn die Aufgabe zu einfach ist, verringern Sie den LBI in Schritten von 200 bis 300 Millisekunden. Lassen Sie für die eigentliche Sprachzuordnungssitzung mit navigiertem, repetitivem TMS die Bilder weg, die während des Baseline-Tests nicht angemessen trainiert wurden, nicht korrekt benannt wurden, nicht klar benannt wurden, nicht korrekt artikuliert wurden, mit Verzögerung oder Zögern benannt wurden oder für das Subjekt schwierig schienen.

Führen Sie die Baseline-Benennungsaufgabe dreimal aus, und passen Sie den LBI an, wenn die Leistung nicht zufriedenstellend ist. Bevor Sie mit der Stimulation beginnen, überprüfen Sie, ob die induzierten elektrischen Feldwerte in den verschiedenen sprachbezogenen Bereichen in beiden Hemisphären ungefähr gleich sind. Passen Sie bei Bedarf die kortikale Tiefe an und stellen Sie sicher, dass sich die Spulenmitte nicht in der Luft befindet.

Beginnen Sie mit einem Standard-PTI-Intervall (Image to TMS) von 300 Millisekunden oder verwenden Sie ein PTI-Intervall von 0 bis 400 Millisekunden. Ein PTI über 150 Millisekunden wird bevorzugt, um die Überlappung der Stimulation mit der Sprachverarbeitung zu optimieren. Beginnen Sie mit fünf Impulsen mit einer Rate von fünf Hertz in einem kortikalen Bereich, der nichts mit der Sprachverarbeitung zu tun hat, damit sich das Subjekt an die stimulationsinduzierte Empfindung gewöhnt.

Bewegen Sie dann die Spule in die erwarteten sprachbezogenen Bereiche. Halten Sie die Spule in der gleichen Position, bis die Impulsfolge beendet ist und die Benennung des Motivs abgeschlossen ist. Konzentriere dich auf die Leistung des Motivs.

Wenn kein Fehler vorliegt, fahren Sie mit dem nächsten Ort fort. Wenn ein Fehler oder sogar ein Zögern beobachtet wird, stimulieren Sie diese Stelle für weitere zwei bis drei navigierte, sich wiederholende TMS-Züge und fahren Sie dann fort. Aber merken Sie sich die Stelle für eine mögliche spätere Restimulation.

Nehmen Sie kleine Spulenanpassungen vor, wenn auch nur ein kleiner Fehler erkannt wird, wie z. B. geringfügiges Zögern oder eine lautere Stimme während der Benennung, da Sie sich verstärkt bemühen, klarere Fehler zu provozieren. Vermeiden Sie es, die Stimulation an derselben Stelle für mehr als fünf aufeinanderfolgende Züge zu wiederholen. Fahren Sie mit anderen kortikalen Stellen fort und besuchen Sie die Stelle später erneut.

Wenn wiederholte Fehler an mehreren stimulierten Stellen auftreten, heben Sie die Spule in der Luft über die Kopfhaut und prüfen Sie, ob weiterhin Fehler auftreten. Wenn weiterhin Fehler auftreten, machen Sie eine Pause und warten Sie, bis sich die Benennung wieder normalisiert hat. Dann in Blöcken von 7 bis 10 Minuten kontinuierlich stimulieren und dazwischen eine Pause von 2 bis 5 Minuten einlegen.

Stimulieren Sie alle möglicherweise verwandten anatomischen Bereiche, um so viele kontrollierte Reaktionen wie möglich zu erhalten. Reduzieren Sie die TMS-Intensität in Schritten von 2 % bis 5 % der maximalen Stimulatorleistung, wenn das Mapping Schmerzen oder Beschwerden hervorruft. Brechen Sie die Messung ab, wenn der induzierte Schmerz oder das induzierte Unbehagen vom Probanden nicht toleriert wird.

Wenn kein Benennungsfehler auftritt, beenden Sie die Stimulation wie gezeigt und ändern Sie die Stimulationsparameter. Verringern Sie den LBI in Schritten von 200 Millisekunden gegenüber dem Standardwert. Arbeiten Sie mit einem Experten zusammen, der optimalerweise im Operationssaal anwesend sein sollte, und überprüfen Sie die evozierten Benennungsfehler durch Beobachtung der Spulenpositionierung und möglicher Schmerzstörungen aus den Videoaufzeichnungen.

Klassifizieren Sie die Fehler als Anomie, semantische und phonologische Paraphasie und Leistungsfehler. Wenn sich ein bestimmter Fehlertyp im Basisvideo wiederholt, betrachten Sie ihn nicht als Fehler. Wenn ein Objekt nach dem TMS-Zug im Wiederholungsmodus benannt ist, betrachten Sie dies als Verzögerung oder als keinen Fehler.

Prüfen Sie auch, ob sich das Subjekt während der Impulsabgabe möglicherweise unwohl fühlt. Wenn das Subjekt ein bestimmtes Objekt nicht benennen kann, obwohl sich die Zunge, die Lippen und der Kiefer bewegen, notieren Sie einen Fehler ohne Antwort. Wenn Sie sich nicht sicher sind, kontrollieren Sie die Leistung der benachbarten Stimulationsstelle oder die Wirkung der Stimulation der anderen Hemisphäre mit demselben Bild.

Hier werden die verschiedenen TMS-evozierten Benennungsfehler in einem fehlerfreien Subjekt während der Aufgabe bei verschiedenen PTIs von 180, 200 und 215 Millisekunden gezeigt. Die meisten Fehler wurden in den klassischen Sprachbereichen und entlang des Verbindungsweges zwischen dem präsupplementären motorischen Areal und dem Broca-Areal evoziert. Ein Vergleich der Ergebnisse zwischen extraoperativem Kartierung der direkten kortikalen Stimulation und navigiertem repetitivem TMS mit einem fixierten PTI bei 300 Millisekunden bei einem Patienten mit hartnäckiger Epilepsie wird hier vorgestellt.

In der Kartierung der direkten kortikalen Stimulation repräsentieren die gelben Kugeln alle Elektroden auf der Hirnrinde. Die Stimulationsstellen mit zwei bis fünf Milliampere induzierten motorische Reaktionen von Hand und Mund, benannten Arrest und unterbrachen die Satzwiederholung. Das navigierte repetitive TMS der sprachkortikalen Kartierung induzierte Anomien, semantische und phonologische Paraphasien und Zögern.

Die Bereiche mit hochreproduzierbarer und zuverlässiger Fehlerinduktion werden eingekreist. Relevante und normalisierte Bilder, eine ausreichende Ausgangslage, Flexibilität bei der Änderung der Parameter, wenn nicht sogar Fehler, und eine sorgfältige Videoanalyse sind bei diesem Verfahren von entscheidender Bedeutung. MEG, FMRI und diffusionsbasierte MRT können das Verfahren personalisieren und die Sensitivität und Spezifität dieses Protokolls erhöhen.

Das EEG wird in Zukunft nützlich sein, um funktionsrelevante Bereiche in Echtzeit zu lokalisieren. Diese Technik veränderte die präoperativen Bewertungsstandards und ermöglichte es Wissenschaftlern auf dem Gebiet der kortikalen Kartierung, den Zusammenhang zwischen kortikaler struktureller und funktioneller Konnektivität mit dem Verhalten während kognitiver Aufgaben zu untersuchen.