Evaluación no invasiva de los cambios en la transmisión corticomotoneuronal en seres humanos

El objetivo general de este experimento neurofisiológico es evaluar los cambios en la transmisión en las sinapsis corticomotoneuronales en humanos después de la estimulación magnética transcraneal repetitiva. La técnica de condicionamiento del reflejo H puede ayudar a plantear cuestiones en el campo de la neurociencia, como por ejemplo, a comprender mejor los mecanismos básicos y los sitios de la neuroplasticidad. Nos interesaba especialmente la plasticidad que tiene lugar entre el tracto corticoespinal y la neurona motora, la sinapsis corticomotoneuronal.

La principal ventaja de esta técnica, en comparación con los potenciales de medida y compuestos, es que es posible medir la entrada sináptica producida por distintas conexiones corticoespinales con las neuronas motoras espinales. Hay al menos dos ventajas adicionales de los reflejos H condicionados en comparación con los potenciales compuestos. En primer lugar, es posible detectar las influencias de las descargas corticoespinales incluso débiles y, en segundo lugar, es posible evaluar los efectos de las descargas corticoespinales de latencia más larga.

Antes del experimento, primero evalúe al sujeto para detectar riesgos médicos de TMS, como antecedentes de ataques epilépticos, obtenga el consentimiento escrito e informado e informe al sujeto sobre el propósito del experimento. Prepare la piel para la colocación de electrodos en la superficie sobre el músculo sóleo afeitando, desinfectando con propanol y aplicando una abrasión cutánea ligera. Luego, coloque electrodos de superficie para medir las respuestas electrofisiológicas.

Comprueba las señales EMG en la pantalla, mientras el sujeto realiza la flexión plantar y dorsión. Para el acondicionamiento del reflejo H, primero use cinta adhesiva para fijar un ánodo de cinco por cinco centímetros en la cara anterior de la rodilla, justo debajo de la rótula. Aplicar la estimulación con pulsos de onda cuadrada de un milisegundo de duración y mover el cátodo sobre la fosa poplítea, hasta localizar la posición óptima para la estimulación.

Luego, coloque un electrodo autoadhesivo en la piel y fíjelo en su lugar con cinta adhesiva. Antes del experimento, primero registre una curva de reclutamiento de HM. Calcule los reflejos H y las ondas M como amplitudes EMG de pico a pico en línea en el software de grabación.

Ajuste el tamaño del H-Reflex al 20% de la onda M máxima. En primer lugar, realice el procedimiento de calibración del sistema de neuronavegación. Utilice una bobina en forma de ocho para estimular el área cortical motora del sujeto, contralateral a los electrodos colocados.

Para encontrar el punto de estimulación óptimo, primero coloque la bobina un centímetro delante del vértice. Apunte el mango de la bobina hacia atrás para evocar un flujo posterior a anterior de corriente inducida en el centro de la bobina. Identificar la posición en la que se pueden evocar los potenciales evocados motores con una intensidad de estimulación mínima.

En este punto, coloque la cabeza del sujeto sobre la mesa y use espuma rígida para evitar el movimiento. Utilice un sistema de navegación TMS guiado por imágenes para monitorear la bobina y la posición de la cabeza durante todo el experimento. Luego, fije la bobina a un soporte y la cabeza del sujeto a la silla y fije la bobina con tiras de velcro a la cabeza.

A continuación, determine la intensidad mínima requerida para evocar potenciales evocados por el motor con amplitudes EMG de pico a pico superiores a 50 microvoltios en seis de cada 10 ensayos consecutivos. Este es el umbral motor en reposo del sujeto. También coloque una bobina magnética de doble cono en la unión cervicomedular para excitar los axones del tracto corticoespinal.

Coloque la bobina de modo que la primera derivada de la corriente inducida se dirija cranealmente y que su posición central esté sobre o cerca del enio. Para empezar, primero hay que asegurarse de que el tamaño del H-Reflex de control se mantenga constante durante todo el experimento. Si se detecta una desviación, ajuste la intensidad de la estimulación antes de la prueba consecutiva.

Ahora, ajuste la intensidad de estimulación de la bobina TMS sobre la corteza motora entre el 90% y el 100% del umbral motor del sujeto. También ajuste la intensidad de la estimulación cervicomedular al 100% de la salida máxima del estimulador. Comience por acondicionar el reflejo H con estimulación sobre la corteza motora en reposo.

Aplicar la EMT y la estimulación de los nervios periféricos variando el tiempo entre los dos estímulos para permitir la evaluación de los cambios en la transmisión corticomotoneuronal. Comience con un intervalo interestímulo de menos cinco milisegundos, lo que significa que la estimulación de los nervios periféricos se estimula cinco segundos antes de la EMT, luego modifique este intervalo en pasos de milisegundos de menos cinco milisegundos a un milisegundo. Dependiendo del intervalo interestímulo, el reflejo H se puede desplazar hacia adelante en relación con la descarga descendente, donde se puede desplazar hacia la derecha, de modo que se puedan evaluar las vías corticoespinales más lentas.

Varíe el intervalo aleatoriamente de un ensayo a otro, para eliminar el sesgo debido al orden de los estímulos y establezca la pausa entre los ensayos de estimulación en cuatro segundos. La facilitación temprana debe ocurrir alrededor de intervalos de menos cuatro a menos dos milisegundos. A continuación, acondicionar el reflejo H mediante estimulación magnética sobre la unión cervicomedular.

Utilice intervalos entre estímulos entre menos nueve y menos tres milisegundos en pasos de un milisegundo. Aplique estos intervalos TMS en ambas ubicaciones juntas en cada ensayo y registre los potenciales evocados por el H de control y el motor resultantes. Utilice el reflejo H de control como referencia para los reflejos H condicionados y el potencial evocado por el motor de control para garantizar condiciones de estimulación comparables.

Una vez completada la premedición, ajuste la intensidad de la estimulación a 1,2 veces el umbral motor del sujeto y aplique la intervención TMS lenta y repetitiva. Estimular sobre la corteza motora primaria a un hercio durante 20 minutos para inducir una supresión duradera de la excitabilidad corticoespinal. Aquí se muestra una curva de acondicionamiento del reflejo H después del acondicionamiento M1, mientras que la curva de acondicionamiento del reflejo H después del acondicionamiento CMS se muestra aquí.

La facilitación temprana con TMS sobre la corteza motora primaria ocurre alrededor de intervalos interestímulos de menos tres milisegundos. Obsérvese que la facilitación temprana después del condicionamiento de CMS está ocurriendo aproximadamente tres o cuatro milisegundos antes en un intervalo entre estímulos de alrededor de siete milisegundos negativos. Aquí se muestran los promedios de 10 trazas para un sujeto representativo antes y después de la intervención de EMTr.

Se puede ver que los reflejos H condicionados, que representan la facilitación temprana, se reducen después del condicionamiento M1 y CMS. Mientras que, los reflejos H de control permanecen sin cambios. Y aquí, se muestra la media de dos sujetos que muestran la misma reducción del patrón tanto en M1 como en CMS condicionado a H-Reflex sin ningún cambio en el H-Reflex de control.

Una vez dominado, este protocolo se puede hacer en unos 90 a 120 minutos. Al realizar este procedimiento, es importante mantener constante el tamaño del reflejo H. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo aplicar estímulos de condicionamiento sobre la corteza motora primaria y la unión cervicomedular.

Esto se utiliza para detectar la facilitación temprana, que representa la entrada sináptica a las neuronas motoras espinales mediada por las conexiones corticoespinales más rápidas.