TMS: Utilizzo del Theta Burst protocollo Esplora Mechasnism di plasticità in individui con Sindrome X Fragile e autismo

L'obiettivo generale di questa procedura è esplorare la plasticità motoria corticale e il suo rapporto con lo sviluppo neurale tipico e atipico mediante stimolazione magnetica transcranica non invasiva. Questo viene raggiunto innanzitutto localizzando il punto di massima attività motoria (hotspot) del soggetto nell'M1 per il muscolo interosseo dorsale primo e determinando sia la soglia motoria a riposo che quella in attività. Il secondo passaggio della procedura consiste nell'ottenere un valore di base dell'eccitabilità corticospinale.

Il terzo passaggio della procedura consiste nell'applicare la stimolazione a raffica theta. L'ultimo passaggio della procedura è valutare l'eccitabilità corticospinale risultante. In definitiva, è possibile ottenere risultati che mostrano differenze negli effetti della stimolazione a raffica theta sull'eccitabilità corticospinale in soggetti con disturbi dello sviluppo neurologico, attraverso la variazione tra l'eccitabilità basale e quella post-stimolazione.

Oggi, dimostreremo un tipo di stimolazione magnetica transcranica chiamata stimolazione con raffica theta. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo delle neuroscienze cognitive cliniche, ad esempio in che modo i meccanismi di plasticità contribuiscono ai fenotipi patologici, neurologici e comportamentali caratteristici di specifici disturbi dello sviluppo. Prima di iniziare questo protocollo, accedere all'immagine RMN del soggetto utilizzando il proprio sistema stereotassico senza telaietto.

Questo modello anatomico verrà utilizzato per identificare posizioni craniche specifiche e garantire che ogni volta venga stimolata la stessa posizione. Prima di iniziare la stimolazione a raffica theta, è necessario determinare la localizzazione della corteccia motoria primaria del soggetto. Per iniziare, far sedere il soggetto su una sedia comoda vicino all'apparecchiatura per la stimolazione magnetica transcranica. Assicurarsi di sottoporre il soggetto a uno screening per verificare l'assenza di controindicazioni alla stimolazione magnetica transcranica e spiegare nel dettaglio i passaggi del protocollo.

Inoltre, registrare la posizione del soggetto utilizzando l'apparecchiatura stereotassica e presentargli il setup per la stimolazione magnetica transcranica (TMS). Emettere alcuni impulsi in modo che il soggetto si abitui al rumore di scatto e alla sensazione di picchiettamento. Successivamente, preparare il soggetto per l'esperimento chiedendogli di presentare la mano destra in modo che possano essere applicati elettrodi sulla superficie del muscolo interosseo dorsale.

Prima di applicare gli elettrodi, assicurarsi di pulire la pelle per garantire un corretto posizionamento. Se è difficile individuare il muscolo interosseo dorsale, chiedere al soggetto di eseguire un movimento di pizzicamento o di muovere avanti e indietro il dito indice. Questo dovrebbe rendere più facile trovare il muscolo.

Applicare elettrodi EMG a superficie sul primo interosseo dorsale della mano destra in modo che possano essere registrati i movimenti muscolari provocati dalla stimolazione magnetica transcranica (TMS). Posizionare inoltre un elettrodo di terra sulla parte carnosa dell'avambraccio del soggetto. Verificare l'attrezzatura di registrazione per assicurarsi che tutti gli elettrodi a superficie forniscano un segnale adeguato senza troppo rumore.

Sia il soggetto che il tecnico devono inserire tappi per le orecchie a questo punto per la protezione dell'udito. Ora siamo pronti a determinare la posizione dell'area della corteccia motoria del lato sinistro del soggetto associata alla mano. Sebbene questa area differisca leggermente da persona a persona, in genere si trova intorno ai 3,5 centimetri.

Stimolare lateralmente la sommità cranica con un'intensità di stimolazione impostata al 50%. Esplorare una piccola griglia intorno a questa regione spostando la bobina a piccoli incrementi e osservando la risposta, fino a individuare un punto motorio attivo. Ottimizzare l'ampiezza massima del potenziale evocato motorio (MEP). Regolare anche l'intensità e l'angolo di stimolazione secondo necessità.

Dopo aver identificato M1, assicurarsi di segnarne la posizione utilizzando l'apparecchiatura stereotassica, se disponibile. In caso contrario, si può usare una penna a grasso non tossica per segnare temporaneamente il cuoio capelluto del soggetto. Il passo successivo in questo protocollo consiste nel determinare la soglia motoria a riposo del soggetto.

Ripristinare il sistema al 50% di potenza, se necessario, e iniziare la stimolazione con impulsi singoli alla stessa posizione misurando i potenziali motori evocati risultanti. Regolare la potenza verso l'alto o verso il basso finché non si ottiene un potenziale motorio evocato superiore a 50 microvolt esattamente in 5 su 10 impulsi consecutivi. Registrare questo livello di potenza come soglia motoria a riposo del soggetto.

Successivamente, chiedere al soggetto di pizzicare delicatamente insieme il dito indice e il pollice destri esercitando una pressione di circa il 20% mentre il soggetto mantiene la posizione. Questa posizione di pizzicamento inizia la stimolazione a impulsi singoli al 50% della potenza sulla stessa localizzazione di M1. Misurare e registrare i MEP risultanti.

Ora regolare la potenza verso l'alto o verso il basso fino a ottenere un potenziale evocato motorio superiore a 200 microvolt in esattamente cinque impulsi su dieci consecutivi. Questo livello di potenza corrisponde alla soglia motoria attiva del soggetto.

Infine, determinare il valore di base del PEM del soggetto stimolando il punto motorio ottimale al 120% della soglia motoria a riposo con 10 impulsi singoli, misurando il PEM. Dopo ogni impulso, calcolare la media dei valori del PEM da tre serie di 10 impulsi. Ora che i livelli di soglia del soggetto sono stati determinati, il sistema può essere configurato per la stimolazione.

Utilizzeremo parametri standard di stimolazione theta burst costituiti da tre impulsi a 50 hertz a un'intensità dell'80% della soglia motoria attiva, con intervalli di 200 millisecondi, per somministrare un TBS intermittente, che è stato dimostrato facilitare l'attività corticale. Generare un ciclo di stimolazione di due secondi con i parametri sopra indicati, seguito da otto secondi senza stimolazione. Ripetere per 190 secondi, per un totale di 600 impulsi, per somministrare un theta burst continuo, che è stato dimostrato inibire l'attività corticale.

Generare un ciclo continuo di stimolazione con i parametri sopra indicati per 47 secondi, corrispondenti anche a un totale di 600 impulsi. Assicurarsi che il soggetto sia a proprio agio e pronto per iniziare, poiché il resto del protocollo deve essere completato senza interruzioni. Chiedergli di rimanere fermo e rilassato.

Posizionare la bobina sopra il punto motorio M1 precedentemente identificato ed erogare ITBS o CTBS. In questo caso stiamo erogando CTBS. Assicurarsi che la bobina rimanga nella posizione corretta per tutta la durata della stimolazione.

Dopo la stimolazione theta, iniziare immediatamente a determinare i potenziali motori evocati post-stimolo in modo da poter valutare gli effetti transitori della stimolazione magnetica transcranica. A tal fine.

Impostare innanzitutto la macchina per la stimolazione magnetica transcranica (TMS) in modo da erogare impulsi singoli al 120% della soglia motoria a riposo. Posizionare nuovamente la bobina sul soggetto, esattamente sullo stesso punto motorio attivo, assicurandosi che si trovi nella medesima posizione stimolata in precedenza con la TBS. Applicare 10 impulsi singoli utilizzando la stessa configurazione degli elettrodi impiegata nel passaggio precedente, per misurare e registrare il lotto risultante di 10 livelli di potenziale evocato motorio (MEP).

Questi ME Ps devono quindi essere mediati e registrati come risultato in questo punto temporale. Successivamente, utilizzare i parametri per stimolare in 11 punti temporali dopo la TBS: cinque minuti, dieci minuti, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 91 0 5 e infine 120 minuti dopo la stimolazione, misurare e raccogliere nuove registrazioni e medie di 10 impulsi in ciascun punto temporale. Al termine, rimuovere gli elettrodi di superficie e consentire al soggetto di togliersi i tappi per le orecchie e alzarsi in piedi.

Assicurarsi di ringraziare il soggetto per aver partecipato agli esperimenti. Chiedere inoltre al soggetto di tornare per una futura sessione di TMS in modo da poter indagare altri parametri di TBS. I risultati della sessione di TMS dipenderanno dal modello di TBS utilizzato.

Qui osserviamo alcuni risultati rappresentativi di un gruppo quando si utilizza un modello di stimolazione intermittente a impulsi theta. Si dovrebbe notare un aumento dei valori MEP nel tempo, che riflette lo stato naturale di plasticità del soggetto, come mostrato in questo caso. Analogamente, quando si utilizza un modello di stimolazione continua a impulsi theta, si dovrebbe notare una diminuzione dei valori MEP nel tempo, che riflette lo stato naturale di plasticità del soggetto seguendo questa procedura.

Possono essere eseguite altre procedure, come compiti comportamentali, interventi farmacologici e/o ulteriori paradigmi di stimolazione, al fine di rispondere ad altre domande, ad esempio in che modo si manifesta la plasticità anomala e come può essere trattata?