TMS: Met behulp van de Theta-Burst protocol bij Mechasnism van plasticiteit Ontdek bij mensen met fragiele X syndroom en autisme

Het algemene doel van deze procedure is om de corticale motorische plasticiteit te onderzoeken en hoe deze zich verhoudt tot typische en atypische neurale ontwikkeling met behulp van niet-invasieve transcraniale magnetische stimulatie. Dit wordt bereikt door eerst de M1-motorische hotspot van de proefpersoon voor de musculus interosseus dorsalis primus te lokaliseren en zowel de rust- als de actieve motorische drempel te bepalen. De tweede stap van de procedure is het vaststellen van de baseline corticospinale exciteerbaarheid.

De derde stap van de procedure is het toepassen van theta-burststimulatie. De laatste stap van de procedure is het evalueren van de resulterende corticospinale exciteerbaarheid. Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die verschillen laten zien in de effecten van theta-burststimulatie op de corticospinale exciteerbaarheid bij proefpersonen met neurodevelopmentele stoornissen, door de variatie tussen de baseline-exciteerbaarheid en de exciteerbaarheid na stimulatie.

Vandaag demonstreren we een type transcraniële magnetische stimulatie genaamd theta burst stimulatie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de klinische cognitieve neurowetenschappen, zoals de vraag hoe plasticiteitsmechanismen bijdragen aan de pathologische, neurologische en gedragsmatige fenotypes die kenmerkend zijn voor specifieke ontwikkelingsstoornissen. Voordat u met dit protocol begint, opent u de MRI-afbeelding van de proefpersoon met uw frameless stereotactische opstelling.

Dit anatomische model zal worden gebruikt om specifieke craniale locaties te markeren en om ervoor te zorgen dat telkens dezelfde locatie wordt gestimuleerd. Voordat men begint met de theta burst stimulatie, is het eerst noodzakelijk om de locatie van de primaire motorische cortex van het subject te bepalen. Begin met het plaatsen van het subject in een comfortabele stoel naast de TMS-apparatuur. Controleer het subject om er zeker van te zijn dat er geen contra-indicaties voor TMS zijn en leg de details van het protocol uit.

Registreer daarnaast de locatie van de proefpersoon met behulp van de stereotactische apparatuur en introduceer hem of haar bij de TMS-opstelling. Geef een paar pulsen af, zodat de proefpersoon gewend raakt aan het klikgeluid en het tikkende gevoel. Bereid vervolgens de proefpersoon voor op het experiment door hem of haar te vragen de rechterhand aan te bieden, zodat er oppervlakte-elektroden op de musculus interosseus dorsalis kunnen worden geplaatst.

Reinig de huid voordat u de elektroden aanbrengt om een correcte registratie te garanderen. Als de musculus interosseus dorsalis moeilijk te lokaliseren is, vraag de proefpersoon dan om een knijpbeweging te maken of de wijsvinger heen en weer te bewegen. Dit zou de spier makkelijker vindbaar moeten maken.

Plaats EMG-oppervlakte-elektroden over de musculus interosseus dorsalis I van de rechterhand, zodat de spiertrekkingen veroorzaakt door TMS kunnen worden geregistreerd. Plaats daarnaast een massa-elektrode op het vlezige gedeelte van de onderarm van de proefpersoon. Controleer de registratieapparatuur om er zeker van te zijn dat alle oppervlakte-elektroden een goed signaal leveren zonder te veel ruis.

Zowel de proefpersoon als de technicus moeten op dit punt gehoorbescherming in de vorm van oordoppen inbrengen. We zijn nu klaar om de locatie van het handgebied in de linker motorische cortex van de proefpersoon te bepalen. Hoewel dit gebied voor iedereen enigszins verschilt, ligt het over het algemeen rond 3,5 centimeter.

Rostraal van de laterale craniale vertex met de stimulatie-intensiteit ingesteld op 50%. Verken een klein raster rond dit gebied totdat er een motorisch hotspot is gelokaliseerd door de spoel in kleine stappen te verplaatsen terwijl men observeert voor de maximale MEP. Pas indien nodig ook de stimulatie-intensiteit en de stimulatiehoek aan.

Zodra M1 is geïdentificeerd, dient de locatie te worden gemarkeerd met behulp van de stereotactische apparatuur, indien beschikbaar. Indien dit niet mogelijk is, kan een niet-toxische vetstift worden gebruikt om de hoofdhuid van het subject tijdelijk te markeren. De volgende stap in dit protocol is het bepalen van de rustmotorische drempelwaarde van het subject.

Stel het systeem indien nodig opnieuw in op 50% vermogen en begin met enkelpolsstimulatie van dezelfde locatie, terwijl de resulterende motorisch evoceerde potentialen worden gemeten. Pas het vermogen naar boven of beneden aan totdat er bij precies vijf van de 10 opeenvolgende pulsen een MEP van meer dan 50 microvolt wordt opgewekt. Noteer dit vermogensniveau als de rustmotorische drempel van de proefpersoon.

Vraag de proefpersoon vervolgens om de rechterwijsvinger en duim voorzichtig naar elkaar toe te knijpen met ongeveer 20% druk, terwijl de proefpersoon deze positie vasthoudt. Deze knijpbeweging start een enkelpolsstimulatie met 50% vermogen op dezelfde M1-locatie. Meet en noteer de resulterende MEP's.

Pas nu het vermogen aan, omhoog of omlaag, totdat een MEP van meer dan 200 Microvolt wordt gegenereerd bij precies vijf van de 10 opeenvolgende pulsen. Dit vermogensniveau is de actieve motorische drempel van het subject.

Bepaal tot slot de baseline MEP van een proefpersoon door de motorische hotspot te stimuleren bij 120% van de rustmotorische drempel met 10 enkelvoudige pulsen waarbij de MEP wordt gemeten. Bereken na elke puls het gemiddelde van de MEP-waarden uit drie batches van 10 pulsen. Nu de drempelwaarden van de proefpersoon zijn bepaald, kan het systeem worden ingesteld voor stimulatie.

We maken gebruik van standaard theta-burst parameters, bestaande uit drie pulsen bij 50 hertz met een intensiteit van 80% van de actieve motorische drempel voor intervallen van 200 milliseconden om intermitterende TBS toe te dienen, waarvan is aangetoond dat het de corticale activiteit faciliteert. Genereer een stimulatietrein van twee seconden met de bovengenoemde parameters, gevolgd door acht seconden zonder stimulatie. Herhaal dit gedurende 190 seconden, wat neerkomt op in totaal 600 pulsen, om continue theta-burst toe te dienen, waarvan is aangetoond dat het de corticale activiteit inhibeert.

Genereer gedurende 47 seconden een ononderbroken stimulatietrein volgens de bovengenoemde parameters, wat neerkomt op een totaal van 600 pulsen. Zorg ervoor dat de proefpersoon zich comfortabel voelt en klaar is om te beginnen, aangezien de rest van het protocol zonder onderbreking moet worden voltooid. Vraag hem of haar om stil te blijven zitten en ontspannen te blijven.

Plaats de spoel over de eerder vastgestelde M1-motorische hotspot en dien ofwel ITBS of CTBS toe. In dit geval dienen we CTBS toe. Zorg ervoor dat de spoel gedurende de gehele stimulatie in de juiste positie blijft.

Begin direct na de theta-burst stimulatie met het bepalen van de motorisch geëvoceerde potentialen na de stimulus, zodat de transiënte effecten van TMS kunnen worden beoordeeld. Doe dit als volgt.

Stel eerst de TMS-machine zo in dat er enkelvoudige pulsen worden afgegeven op 120% van de rustmotorische drempel. Plaats de spoel vervolgens opnieuw op de proefpersoon, op hetzelfde motorische hotspot, en zorg ervoor dat de spoel zich op exact dezelfde locatie bevindt die met TBS is gestimuleerd. Stimuleer met 10 enkelvoudige pulsen met behulp van dezelfde elektrode-opstelling als in de vorige stap, om de resulterende reeks van 10 MEP-waarden te meten en te registreren.

Deze ME Ps moeten vervolgens worden gemiddeld en worden genoteerd als het resultaat op dit tijdstip. Gebruik vervolgens de parameters om te stimuleren op 11 tijdstippen na TBS: vijf minuten, 10 minuten, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 en tot slot 120 minuten na stimulatie; meet en verzamel op elk tijdstip nieuwe batch-opnamen van 10 pulsen en de bijbehorende gemiddelden. Zodra dit is voltooid, verwijdert u de oppervlakte-elektroden en laat u de proefpersoon de oordopjes uitdoen en opstaan.

Vergeet niet de proefpersoon te bedanken voor de deelname aan de experimenten. Vraag de proefpersoon daarnaast om terug te keren voor een toekomstige TMS-sessie, zodat andere TBS-parameters kunnen worden onderzocht. De resultaten van de TMS-sessie zullen afhangen van het gebruikte TBS-patroon.

Hier zien we enkele representatieve resultaten van een groep waarbij een intermittent theta burst-stimulatiepatroon is gebruikt. Men moet een toename van de MEP-waarden gedurende de duur opmerken, wat de natuurlijke plasticiteitstoestand van het subject weerspiegelt, zoals hier te zien is. Evenzo moet men bij het gebruik van een continu theta burst-stimulatiepatroon een afname van de MEP-waarden gedurende de duur opmerken, wat de natuurlijke plasticiteitstoestand van het subject na deze procedure weerspiegelt.

Andere procedures, zoals gedragstaken, farmaceutische interventies en/of aanvullende stimulatieparadigma's, kunnen worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe abnormale plasticiteit zich manifesteert en hoe deze behandeld kan worden.