Använda transkraniell magnetisk stimulering för att studera mänskliga neuromuskulära systemet

Summary

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är en icke-invasiv verktyg för att få insikt om fysiologi och funktion av det mänskliga nervsystemet. Här presenterar vi vår TMS tekniker för att studera kortikal retbarhet av den övre extremiteten och lumbala muskulatur.

Abstract

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) har använts i mer än 20 år ^1, och har vuxit exponentiellt i popularitet under det senaste decenniet. Även om användningen av TMS har expanderat till studiet av många system och processer under denna tid, innebär att den ursprungliga ansökan och kanske en av de vanligaste användningsområdena för TMS studera fysiologi, plasticitet och funktion av den mänskliga neuromuskulära systemet. Enstaka puls TMS till motorn cortex hetsar pyramidala nervceller transsynaptically ² (figur 1) och resulterar i en mätbar elektromyografi svar som kan användas för att studera och utvärdera integritet och retbarhet av corticospinal tarmkanalen hos människor ^3. Dessutom ger de senaste framstegen inom magnetisk stimulering nu för partitionering av kortikal kontra spinal retbarhet ^4,5. Till exempel kan parade-puls TMS användas för att bedöma intracortical facilitatory och hämmande egenskaper genom att kombinera en förutsättningning stimulans och ett test stimulans vid olika interstimulus intervall ^3,4,6-8. I denna video artikel kommer vi att visa de metodologiska och tekniska aspekterna av dessa tekniker. Konkret kommer vi att visa en enstaka puls och parade-puls TMS tekniker som tillämpas för de flexor carpi radialis (FCR) muskler samt Erector Spinae (ES) muskulatur. Vårt laboratorium studerar FCR muskeln som det är av intresse för vår forskning om effekterna av handled-hand cast immobilisering på minskad muskel prestanda ^6,9, och vi studerar ES muskler på grund av dessa muskler klinisk relevans eftersom det gäller ländryggssmärta ^8. Med detta sagt bör vi notera att TMS har använts för att studera många musklerna i händer, armar och ben, och bör upprepa att våra demonstrationer i FCR och ES muskelgrupper bara utvalda exempel av TMS används för att studera den mänskliga neuromuskulära system.

Protocol

1. Enkel och parade Pulse TMS av FCR och ES Muskler Grundläggande säkerhetsföreskrifter: Innan du utför TMS på en människa är det nödvändigt att första skärmen dem för grundläggande säkerhetsåtgärder som avser exponering för ett magnetfält. I vårt laboratorium följer vi screening riktlinjer som fastställts av Institute for Magnetic Resonance Safety, utbildning och forskning 10. I vårt laboratorium har vi också rutinmässigt utesluta individer med hereditet f?…

Discussion

Det övergripande målet med denna artikel är att ge forskare och kliniker en visuell hänsyn till våra laboratorier använder transkraniell magnetisk stimulering. Men förutom att ge en visualisering av dessa experiment, under vi diskutera grundläggande frågor att tänka på när du utför TMS på detta sätt, ge en kort översikt av fysiologi TMS svar och även diskutera vår användning av TMS när det gäller användningen av andra.

Allmänna frågor att vara medveten om när Performing…

Materials

Name of the Equipment	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Transcranial Magnetic Stimulator 2002 Transcranial Magnetic Stimulator Bi-Stim2 Figure-Eight 70-mm coil Double Cone Coil	The Magstim Company	NA	TMS equipment (including coils)
Biodex System 4	Biodex	NA	Dynamometer
Biopac MP150 Data Acquisition System	Biopac	MP150WSW	A-D converter for EMG and force
AcqKnowledge 4.0 Data acquisition software	Biopac	ACK100W
Nikomed Trace 1 ECG electrodes	Nikomed	2015	EMG electrodes
Constant Current Stimulator	Digitimer	DS7A	Peripheral nerve stimulator