Использование транскраниальной магнитной стимуляции по изучению прав нервно-мышечной системы

Общая цель данной процедуры заключается в проведении транскраниальной магнитной стимуляции для вызывания моторных вызванных потенциалов. Сначала в лучевом сгибателе запястья, а затем в мышцах-разгибателях спины. Это достигается путем предварительной подготовки кожи над соответствующими мышцами для электромиографической регистрации и биомеханического позиционирования испытуемого для транскраниальной магнитной стимуляции.

Горячая точка определяется как область стимуляции над моторной корой, вызывающая наибольшие моторные вызванные потенциалы. Следующим шагом является определение моторного порога. На этом этапе проводится одноимпульсная транскраниальная магнитная стимуляция для количественной оценки амплитуды моторного вызванного потенциала и продолжительности периода молчания.

Для количественной оценки внутрикорковой фасилитации, а также коротко- и длинноинтервального внутрикоркового торможения также применяется парспульсная транскраниальная магнитная стимуляция. В конечном счете, показатели кортикоспинальной и кортико-кортикальной возбудимости in vivo у людей могут быть оценены путем комбинированного использования транскраниальной магнитной стимуляции и электромиографии. Как правило, лицам, которые ранее не использовали данный метод, может быть сложно освоить его, поскольку тонкие технические аспекты TMS трудно вывести и понять только из письменного описания, а попытки обучения методом проб и ошибок при проведении экспериментов и тестировании людей создают множество трудностей и проблем при демонстрации процедур.

Помимо меня, будет присутствовать Дэвид Гас-младший, исследователь из Огайского института скелетно-мышечных и неврологических заболеваний. Перед началом эксперимента с использованием ТМС сначала проведите скрининг субъекта в соответствии с рекомендациями Института по образованию и исследованиям в области безопасности магнитного резонанса; исключите лиц с семейным анамнезом эпилепсии или судорожных приступов. Затем с помощью биполярного расположения электродов поместите поверхностные электроды на мышцы лучевого сгибателя запястья (FCR) предплечья субъекта.

Электроды следует расположить продольно над мышцей на небритой коже. Также наденьте EEG-шапочку, чтобы отметить места стимуляции на голове. Теперь попросите испытуемого сесть так, чтобы левая рука находилась в вытянутом положении в динамометре системы Biodex system four.

В данном протоколе мы будем стимулировать правое полушарие головного мозга, которое управляет левой рукой, для стимуляции мышц лучевого сгибателя запястья (FCR). Расположите восьмиобразную катушку TMS диаметром 70 мм тангенциально к коже головы под углом 45 градусов к срединной линии, чтобы индуцированный ток был направлен латерально-задне-медиально-передне. Затем осторожно перемещайте катушку TMS с очень малым шагом, чтобы определить точку стимуляции, вызывающую максимальный моторный вызванный потенциал мышцы FCR. После нахождения этой точки отметьте данную область несмываемыми чернилами на коже головы или на специальном колпаке.

Теперь определите моторный порог для FCR, подавая одиночные импульсы с постепенно увеличивающейся интенсивностью стимуляции до тех пор, пока амплитуда моторных вызванных потенциалов от пика до пика не превысит 50 microvolts в более чем 50% проб. Чтобы изучить амплитуду моторного вызванного потенциала FCR, подайте одиночный импульс TMS в ранее определенную горячую точку с интенсивностью, равной 130% от моторного порога, и рассчитайте амплитуду от пика до пика. Этот результат может быть нормализован по максимальному суммарному потенциалу действия мышечного волокна, наблюдаемому после супрамаксимальной электрической стимуляции срединного нерва.

При подаче импульса транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) на кору головного мозга во время сокращения мышцы возникает моторный вызванный потенциал, за которым следует период электрического молчания до возобновления активности. Это свидетельствует о кортико-кортикоспинальном торможении. Данный эффект обычно называют «периодом молчания».

Для количественного определения кортикоспинального периода молчания мышцы FCR направьте одиночный импульс ТМС в «горячую точку» с интенсивностью 130% от моторного порога, пока участник исследования выполняет сокращение мышц сгибателей запястья с силой 15% от максимальной. Для определения внутрикорковой фасилитации с использованием парной ТМС для мышцы FCR сначала определите интенсивность стимула, необходимую для вызова моторного вызванного потенциала амплитудой от 0.5 до 1 мВ. Затем подайте подпороговый кондиционирующий импульс (70% от моторного порога) за 15 миллисекунд до надпорогового тестового импульса; кондиционирующий импульс, поданный в этот интервал перед тестовым импульсом, увеличит или фасилитирует амплитуду моторного вызванного потенциала сильнее, чем одиночный некондиционированный импульс той же интенсивности.

Затем используйте ТМС с парными импульсами для количественного определения короткоинтервального внутрикоркового торможения, используя ту же процедуру, которая была описана для измерения внутрикорковой фасилитации, за исключением того, что межстимульный интервал между двумя импульсами должен быть сокращен до 3 мс. Кондиционирующий импульс, подаваемый в этот период времени перед тестовым импульсом, уменьшит или подавит амплитуду вызванного моторного потенциала сильнее, чем один некондиционирующий импульс той же интенсивности. Для количественного определения длинноинтервального внутрикоркового торможения с помощью ТМС с парными импульсами подайте два идентичных надпороговых тестовых импульса с интервалом 100 мс.

В данном случае для мышцы FCR моторный вызванный потенциал, связанный со вторым импульсом, будет меньше или будет подавлен сильнее, чем потенциал, связанный с первым. Далее. Для стимуляции мышцы-разгибателя спины испытуемые должны сидеть в кресле на поворотном основании так, чтобы бедро находилось под углом 90 градусов по отношению к туловищу, голень — под углом около 45 градусов по отношению к бедру, поясничный отдел позвоночника — в нейтральном вертикальном положении, а кисть — на коленях. Для мышцы-разгибателя спины используйте расположение электродов продольно над мышцами на уровне позвонков L3–L5 на выбритой и очищенной коже, чтобы комфортно определить точку кортикальной стимуляции мышцы-разгибателя спины.

Здесь мы используем антропометрические измерения для определения темени черепа, находим точку пересечения сагиттальной плоскости между назионом и инионом и корональной плоскости между трагусами, и отмечаем эту точку как темя для стимуляции мышц, выпрямляющих позвоночник. Мы используем двухконусную катушку, которая обладает большей глубиной проникновения и, следовательно, может воздействовать на проекцию этих мышц, расположенную глубже в гомункулусе. В данном случае катушка расположена таким образом, чтобы ток был направлен спереди назад.

Данная катушка была модифицирована специальным образом с помощью системы лазерного наведения, чтобы помочь нам в последующем позиционировании двухконусной катушки для определения моторного порога мышц-разгибателей спины. Ранее продемонстрированный метод для верхних конечностей использовать не следует, так как стимуляция мышц спины переносится плохо. Вместо этого начните протокол ТМС с подачи одного начального импульса при 50% максимальной мощности стимулятора, чтобы определить, находится ли данная интенсивность стимула выше или ниже моторного порога.

Для изучения амплитуды вызванных моторных потенциалов мышц, выпрямляющих позвоночник, подайте один импульс ТМС на темя с интенсивностью на 40 или 50% выше субпороговой моторной интенсивности. Эти вызванные моторные потенциалы не могут быть нормализованы, поскольку периферические нервы, иннервирующие мышцы выпрямляющие позвоночник, недоступны для электрической стимуляции. Следует отметить, что при стимуляции группы мышц, выпрямляющих позвоночник, одновременно заметно и существенно стимулируются несколько других групп мышц, включая мышцы нижних конечностей, которые представлены в той же общей области гомункулуса.

Для использования парной импульсной ТМС с целью определения внутрикоркового облегчения для группы мышц-разгибателей спины интенсивность кондиционирующего импульса должна быть установлена на наблюдаемом подпороговом уровне моторного ответа. Интенсивность должна составлять 40% или 50% от выходной мощности стимулятора, а интенсивность тестового импульса должна быть установлена на 40% выше уровня подпорогового моторного ответа, что соответствует 80% или 90% от выходной мощности стимулятора. Далее, для количественной оценки короткоинтервального внутрикоркового торможения используйте ту же процедуру, что была описана для измерения внутрикоркового облегчения, за исключением того, что межстимульный интервал между двумя импульсами должен быть сокращен до трех миллисекунд. По завершении эксперимента помогите снять электроды и шапочку, и обязательно поблагодарите испытуемого за участие.

Представленные здесь записи ЭМГ отображают ответ в виде моторного вызванного потенциала при постепенном увеличении интенсивности стимула, выраженной в процентах от максимального выходного сигнала стимулятора (%so). Обратите внимание, что при низких интенсивностях вызывались очень малые MEP, однако при 32%so был вызван MEP, достигший моторного порога. Период молчания наблюдается, когда испытуемый выполняет легкое сокращение и на моторную кору подается одиночный стимул.

Первая часть периода молчания обусловлена торможением на уровне спинного мозга, а вторая часть — корковым торможением, в частности, через ГАМК-B рецепторы. Здесь мы видим изменение амплитуды моторных вызванных потенциалов при парной транскраниальной магнитной стимуляции мышцы лучевого сгибателя запястья (FCR); также представлены измерения короткоинтервального внутрикоркового торможения (SICI) и внутрикоркового облегчения (ICF). А здесь приведен пример записей ЭМГ мышц-разгибателей спины, а также измерения короткоинтервального внутрикоркового торможения и внутрикоркового облегчения.

Наконец, здесь представлен пример измерения длительного интервала внутрикортикального торможения (LICI). После просмотра этого видео вы должны иметь четкое представление о том, как выполнять одноимпульсную и парную импульсную ТМС применительно к лучевому сгибателю запястья, а также к мышцам-выпрямителям позвоночника. Следует отметить, что данные демонстрации на этих группах мышц являются лишь отдельными примерами использования ТМС для изучения нервно-мышечной системы человека.

Не забывайте, что работа с людьми может подвергнуть их здоровье риску. Важно убедиться, что воздействие сильного магнитного поля безопасно для конкретного человека; при выполнении данной процедуры следует всегда соблюдать осторожность.