TMS: Используя тета-съемки протокол к Исследуйте Mechasnism пластичности у лиц с синдромом хрупкой Х и аутизм

Общая цель данной процедуры заключается в изучении пластичности моторной коры и ее связи с типичным и атипичным развитием нервной системы с помощью неинвазивной транскраниальной магнитной стимуляции. Это достигается путем предварительного поиска «горячей точки» M1 для первого межпозвоночного мышцы спины с последующим определением порогов моторного возбуждения в состоянии покоя и при активации. Вторым этапом процедуры является получение базовых показателей возбудимости кортикоспинального тракта.

Третьим этапом процедуры является применение тета-всплесковой стимуляции. Заключительным этапом процедуры является оценка результирующей кортикоспинальной возбудимости. В конечном итоге можно получить результаты, демонстрирующие различия в эффектах тета-всплесковой стимуляции на кортикоспинальную возбудимость у субъектов с нарушениями нейропсихического развития, исходя из разницы между исходным уровнем возбудимости и уровнем после стимуляции.

Сегодня мы продемонстрируем вид транскраниальной магнитной стимуляции, называемый тета-стимуляцией. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области клинической когнитивной нейробиологии, например, о том, как механизмы пластичности способствуют формированию патологических неврологических и поведенческих фенотипов, характерных для определенных нарушений развития. Перед началом данного протокола откройте МРТ-изображение испытуемого с помощью вашей бескаркасной стереотаксической установки.

Эта анатомическая модель будет использоваться для разметки конкретных точек на черепе, чтобы обеспечить стимуляцию одной и той же области при каждом сеансе. Перед началом тета-пакетной стимуляции необходимо определить местоположение первичной моторной коры испытуемого. Для начала усадите испытуемого в удобное кресло рядом с оборудованием для ТМС. Обязательно проведите скрининг испытуемого, чтобы убедиться в отсутствии противопоказаний к ТМС, и разъясните детали протокола.

Также зафиксируйте положение субъекта с помощью стереотаксического оборудования и ознакомьте его с установкой для ТМС. Подайте несколько импульсов, чтобы субъект привык к щелкающему звуку и ощущению постукивания. Затем подготовьте субъекта к эксперименту, попросив его вытянуть правую руку для наложения поверхностных электродов на дорсальную интерроссную мышцу.

Перед установкой электродов обязательно очистите кожу для обеспечения надлежащего контакта. Если дорсальную межреберную мышцу трудно обнаружить, попросите испытуемого выполнить сжимающее движение или двигать указательным пальцем вперед-назад. Это должно облегчить поиск мышцы.

Прикрепите поверхностные ЭМГ-электроды к первой тыльной межкостной мышце правой руки таким образом, чтобы можно было регистрировать сокращения мышц, вызванные ТМС. Также поместите заземляющий электрод на мышечную часть предплечья испытуемого. Проверьте регистрирующее оборудование, чтобы убедиться, что все поверхностные электроды обеспечивают хороший сигнал без чрезмерного шума.

На данном этапе и испытуемый, и техник должны вставить беруши для защиты слуха. Теперь мы готовы определить положение области руки в левой моторной коре испытуемого. Хотя эта область немного различается у каждого человека, обычно она находится на расстоянии около 3.5 сантиметров.

Расположите катушку ростральнее и латеральнее черепного вертекса, установив интенсивность стимуляции на 50%. Обследуйте небольшую область вокруг этой зоны, перемещая катушку с небольшим шагом и наблюдая за реакцией, пока не будет обнаружен моторный «hotspot» с максимальным MEP. При необходимости отрегулируйте интенсивность и угол стимуляции.

После идентификации M1 обязательно отметьте её положение с помощью стереотаксического оборудования, если оно имеется. Если нет, для временной разметки кожи головы испытуемого можно использовать нетоксичный жирный маркер. Следующим шагом данного протокола является определение порога моторного ответа испызуемого в состоянии покоя.

При необходимости снова установите мощность системы на 50% и начните одноимпульсную стимуляцию той же области, измеряя полученные моторные вызванные потенциалы. Изменяйте мощность до тех пор, пока MEP более 50 microvolts не будут зафиксированы ровно в пяти из 10 последовательных импульсов. Запишите этот уровень мощности как порог моторного возбуждения испытуемого в состоянии покоя.

Затем попросите испытуемого осторожно сжать указательный палец и большой палец правой руки с усилием примерно 20% и удерживать их в таком положении. Это сжимающее движение инициирует одноимпульсную стимуляцию с мощностью 50% в той же области M1. Измерьте и запишите полученные MEPs.

Теперь регулируйте мощность в сторону увеличения или уменьшения до тех пор, пока MEP более 200 µV не будет зарегистрирован ровно в пяти из 10 последовательных импульсов. Данный уровень мощности является активным моторным порогом испытуемого.

Наконец, определите исходный МЭП испытуемого путем стимуляции моторного хотспота с интенсивностью 120% от порога моторного возбуждения в покое, используя 10 одиночных импульсов для измерения МЭП. После каждого импульса рассчитайте среднее значение МЭП на основе трех серий по 10 импульсов. Теперь, когда уровни порогов испытуемого определены, систему можно настроить для проведения стимуляции.

Для проведения интермиттирующей TBS, которая, как было показано, стимулирует корковую активность, мы будем использовать стандартные параметры тета-пачек: три импульса с частотой 50 hertz при интенсивности 80% от активного моторного порога с интервалами 200 millisecond. Сгенерируйте двухсекундную стимуляцию (пачку) с вышеуказанными параметрами, после которой следует восемь секунд отсутствия стимуляции. Повторяйте процедуру в течение 190 секунд, что составит в общей сложности 600 импульсов, для проведения непрерывной тета-стимуляции, которая, как было показано, подавляет корковую активность.

Сгенерируйте непрерывную серию стимуляции с указанными параметрами в течение 47 секунд, что в сумме составляет 600 импульсов. Убедитесь, что испытуемому комфортно и он готов начать, так как остальная часть протокола должна быть выполнена без перерывов. Попросите его или ее оставаться в неподвижном и расслабленном состоянии.

Поместите катушку над ранее определенным «горячим пятном» (hotspot) моторной области M1 и проведите либо иТБС, либо кТБС. В данном случае мы применяем кТБС. Следите за тем, чтобы катушка оставалась в правильном положении на протяжении всей стимуляции.

После стимуляции тета-вспышкой немедленно приступите к определению вызванных моторных потенциалов после стимуляции, чтобы оценить кратковременные эффекты ТМС. Для этого.

Сначала настройте аппарат ТМС на подачу одиночных импульсов с интенсивностью 120% от порога моторного возбуждения в покое. Затем снова поместите катушку над испытуемым, в ту же моторную «горячую точку», убедившись, что катушка находится точно в том же месте, где проводилась ТПС. Подайте 10 одиночных импульсов, используя ту же схему расположения электродов, что и на предыдущем этапе, чтобы измерить и зафиксировать полученную серию из 10 уровней МЭП.

Затем следует вычислить среднее значение этих МЭП и записать его как результат для данной временной точки. Далее, используя те же параметры, проведите стимуляцию в 11 временных точках после TBS: через 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 и, наконец, 120 минут после стимуляции; в каждой временной точке проведите и соберите новые серии записей по 10 импульсов и рассчитайте их средние значения. По завершении процедуры снимите поверхностные электроды, после чего испытуемый может вынуть беруши и встать.

Обязательно поблагодарите испытуемого за участие в экспериментах. Также попросите его вернуться для последующего сеанса ТМС, чтобы можно было изучить другие параметры ТБС. Результаты сеанса ТМС будут зависеть от используемого паттерна ТБС.

Здесь представлены репрезентативные результаты группы при использовании паттерна прерывистой тета-вспышечной стимуляции. Следует отметить увеличение значений MEP в течение времени, что отражает естественное состояние пластичности субъекта, как показано здесь. Аналогично, при использовании паттерна непрерывной тета-вспышечной стимуляции следует наблюдать снижение значений MEP в течение времени, что отражает естественное состояние пластичности субъекта после данной процедуры.

Для получения ответов на дополнительные вопросы, такие как то, как проявляется аномальная пластичность и как ее можно лечить, могут быть проведены другие процедуры, например, поведенческие тесты, фармакологические вмешательства и/или дополнительные парадигмы стимуляции.