TMS: Wykorzystanie protokołu Theta-Burst do badania mechanizmów plastyczności u osób z zespołem kruchego chromosomu X i autyzmem

Ogólnym celem niniejszej procedury jest zbadanie plastyczności kory ruchowej i jej związku z typowym oraz nietypowym rozwojem neurologicznym przy użyciu nieinwazyjnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Osiąga się to poprzez zlokalizowanie punktu maksymalnej pobudliwości (hotspot) obszaru M1 u badanego w odniesieniu do pierwszego mięśnia międzykostnego grzbietowego oraz wyznaczenie progu motorycznego w spoczynku i w aktywności. Drugim krokiem procedury jest uzyskanie bazowej wartości pobudliwości dróg korowo-rdzeniowych.

Trzecim krokiem procedury jest zastosowanie stymulacji theta burst. Ostatnim krokiem procedury jest ocena wynikowej pobudliwości korowo-rdzeniowej. W efekcie można uzyskać wyniki wykazujące różnice w wpływie stymulacji theta burst na pobudliwość korowo-rdzeniową u osób z zaburzeniami neurorozwojowymi, poprzez analizę różnic między pobudliwością wyjściową a pobudliwością po stymulacji.

Dzisiaj zaprezentujemy rodzaj przezczaszkowej stymulacji magnetycznej nazywany stymulacją theta burst. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu klinicznej neuronauki poznawczej, takie jak wpływ mechanizmów plastyczności na patologiczne fenotypy neurologiczne i behawioralne charakterystyczne dla konkretnych zaburzeń rozwojowych. Przed rozpoczęciem tego protokołu należy uzyskać dostęp do obrazu MRI badanego przy użyciu zestawu do stereotaksji bezramowej.

Ten model anatomiczny zostanie wykorzystany do zaznaczenia konkretnych punktów na czaszce, aby zapewnić stymulację tego samego miejsca przy każdej próbie. Przed rozpoczęciem stymulacji theta burst konieczne jest najpierw określenie lokalizacji pierwotnej kory ruchowej badanego. Na początek posadź badanego na wygodnym krześle obok urządzenia TMS. Należy przeprowadzić przesiew badanego, aby upewnić się, że nie występują przeciwwskazania do TMS, oraz wyjaśnić szczegóły protokołu.

Należy również zarejestrować położenie badanego za pomocą sprzętu stereotaktycznego i zapoznać go lub ją z układem TMS. Wyzwól kilka impulsów, aby badany oswoił się z dźwiękiem klikania i uczuciem stukania. Następnie przygotuj badanego do eksperymentu, prosząc go lub ją o wyciągnięcie prawej dłoni, aby możliwe było przyłożenie elektrod powierzchniowych do mięśnia międzykostnego grzbietowego.

Przed przyłożeniem elektrod należy oczyścić skórę, aby zapewnić prawidłową rejestrację. Jeśli zlokalizowanie mięśnia międzykostnego grzbietowego jest trudne, poproś badanego o wykonanie ruchu szczypiącego lub o poruszanie palcem wskazującym w przód i w tył. Powinno to ułatwić odnalezienie mięśnia.

Przytwierdź powierzchniowe elektrody EMG nad pierwszym mięśniem międzykostnym grzbietowym prawej dłoni, aby umożliwić rejestrację skurczów mięśni wywołanych przez TMS. Następnie umieść elektrodę uziemiającą na mięsistej części przedramienia badanego. Sprawdź sprzęt rejestrujący, aby upewnić się, że wszystkie elektrody powierzchniowe przesyłają prawidłowy sygnał bez nadmiernych zakłóceń.

Zarówno badany, jak i technik powinni w tym momencie założyć zatyczki do uszu w celu ochrony słuchu. Teraz jesteśmy gotowi do wyznaczenia lokalizacji obszaru reprezentującego dłoń w lewej korze ruchowej badanego. Choć obszar ten nieco różni się u każdej osoby, zazwyczaj znajduje się on w odległości około 3.5 centymetrów.

Rostralnie i bocznie od wierzchołka czaszki, przy natężeniu stymulacji ustawionym na 50%. Przesuwaj cewkę w niewielkich odstępach, obserwując odpowiedzi, aby przeszukać niewielką siatkę wokół tego obszaru i zlokalizować punkt zapalny (hotspot) motoryczny dla maksymalnego MEP. W razie potrzeby dostosuj również natężenie stymulacji oraz kąt stymulacji.

Po zidentyfikowaniu M1 należy zaznaczyć jego lokalizację, korzystając z urządzenia stereotaktycznego, jeśli jest ono dostępne. W przeciwnym razie do tymczasowego oznaczenia skóry głowy badanego można użyć nietoksycznego pisaka smarowego. Kolejnym krokiem w tym protokole jest wyznaczenie spoczynkowego progu motorycznego badanego.

W razie potrzeby ponownie ustaw moc systemu na 50% i rozpocznij stymulację pojedynczym impulsem w tym samym miejscu, mierząc powstałe potencjały wywołane ruchowo. Zmieniaj moc w górę lub w dół, aż MEP większy niż 50 microvolts zostanie wygenerowany w dokładnie pięciu z 10 kolejnych impulsów. Zapisz ten poziom mocy jako spoczynkowy próg ruchowy badanego.

Następnie poproś badanego o delikatne złączenie prawego palca wskazującego i kciuka, wywierając około 20% nacisku i utrzymując ten uchwyt. Ta pozycja uszczypnięcia inicjuje stymulację pojedynczym impulsem z mocą 50% w tej samej lokalizacji M1. Zmierz i zarejestruj wynikowe MEP.

Następnie należy dostosować moc, zwiększając lub zmniejszając ją do momentu, aż MEP większy niż 200 µV zostanie wywołany w dokładnie pięciu z 10 kolejnych impulsów. Ten poziom mocy stanowi aktywny próg motoryczny badanego.

Na koniec należy wyznaczyć bazowy MEP badanego, stymulując punkt zapalny (hotspot) kory ruchowej z intensywnością wynoszącą 120% spoczynkowego progu motorycznego, podając 10 pojedynczych impulsów i mierząc MEP. Po każdym impulsie należy obliczyć średnią wartości MEP z trzech serii po 10 impulsów. Po ustaleniu poziomów progowych badanego można przystąpić do konfiguracji systemu do stymulacji.

Do podania przerywanego TBS, który wykazuje działanie ułatwiające aktywność kory, wykorzystamy standardowe parametry wiązki theta: trzy impulsy o częstotliwości 50 hertz przy intensywności 80% aktywnego progu motorycznego w odstępach 200 millisecond. Wygenerujemy dwusekundowy pociąg stymulacji według wspomnianych parametrów, po którym nastąpi osiem sekund przerwy w stymulacji. Procedurę tę powtórzymy przez 190 seconds, co daje łącznie 600 impulsów w celu podania ciągłego theta burst, który wykazuje działanie hamujące aktywność kory.

Wygeneruj nieprzerwany ciąg stymulacji przy wyżej wymienionych parametrach przez 47 sekund, co odpowiada łącznie 600 impulsom. Upewnij się, że badany czuje się komfortowo i jest gotowy do rozpoczęcia, ponieważ pozostała część protokołu powinna zostać przeprowadzona bez przerw. Poproś go lub ją o pozostanie w bezruchu i rozluźnienie się.

Umieść cewkę nad wcześniej ustalonym punktem o najwyższej pobudliwości (hotspot) kory ruchowej M1 i zastosuj ITBS lub CTBS. W tym przypadku stosujemy CTBS. Upewnij się, że cewka pozostaje w prawidłowej pozycji przez cały czas trwania stymulacji.

Po stymulacji theta, niezwłocznie przystąp do pomiaru potencjałów wywołanych ruchowo po stymulacji, aby ocenić przejściowe efekty TMS. W tym celu:

Najpierw ustaw urządzenie TMS tak, aby generowało pojedyncze impulsy z intensywnością wynoszącą 120% spoczynkowego progu motorycznego. Następnie ponownie umieść cewkę na badanym, w tym samym punkcie pobudzenia motorycznego (hotspot), upewniając się, że cewka znajduje się dokładnie w tym samym miejscu, które było stymulowane za pomocą TBS. Wykonaj stymulację 10 pojedynczymi impulsami, korzystając z tego samego układu elektrod, który był użyty w poprzednim kroku, aby zmierzyć i zapisać wynikową serię 10 poziomów MEP.

Wartości te dla ME P należy następnie uśrednić i zapisać jako wynik dla danego punktu czasowego. Następnie, korzystając z ustalonych parametrów, należy przeprowadzić stymulację w 11 punktach czasowych po TBS: po 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 i wreszcie 120 minutach po stymulacji; w każdym z tych punktów należy zmierzyć i zebrać nowe serie 10 impulsów oraz obliczyć ich średnie. Po zakończeniu procedury należy zdjąć elektrody powierzchniowe, a badanemu pozwolić na wyjęcie zatyczek do uszu i wstanie.

Należy podziękować uczestnikowi lub uczestniczce za udział w eksperymentach. Należy również poprosić osobę badaną o powrót na kolejną sesję TMS, aby umożliwić zbadanie innych parametrów TBS. Wyniki sesji TMS będą zależeć od zastosowanego wzorca TBS.

Tutaj widzimy reprezentatywne wyniki grupy przy zastosowaniu przerywanego wzorca stymulacji theta burst. Należy zauważyć wzrost wartości MEP w czasie, co odzwierciedla naturalny stan plastyczności badanego, jak pokazano tutaj. Analogicznie, przy zastosowaniu ciągłego wzorca stymulacji theta burst, należy zauważyć spadek wartości MEP w czasie, co odzwierciedla naturalny stan plastyczności badanego po przeprowadzeniu tej procedury.

Można przeprowadzić inne procedury, takie jak zadania behawioralne, interwencje farmakologiczne i/lub dodatkowe paradygmaty stymulacji, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, np. w jaki sposób manifestuje się nieprawidłowa plastyczność i jak można ją leczyć?