Valutazione non invasiva dei cambiamenti nella trasmissione corticomoturonale negli esseri umani

Summary

Lo scopo del presente studio era quello di valutare i cambiamenti nella trasmissione alle sinapsi corticomoturoniche nell'uomo dopo la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva. A tale scopo viene introdotto un metodo elettrofisiologico che consente di valutare la trasmissione corticospinale specifica del percorso, ovvero la differenziazione dei percorsi corticospinali veloci e diretti da connessioni polisintettive.

Abstract

Il percorso corticospinale è il percorso principale che collega il cervello ai muscoli ed è pertanto molto rilevante per il controllo del movimento e l'apprendimento del motore. Esiste un certo numero di metodi elettrofisiologici non invasivi che indagano l'eccitabilità e la plasticità di questo percorso. Tuttavia, la maggior parte dei metodi si basa sulla quantificazione dei potenziali composti e trascurare che il percorso corticospinale consiste in molte connessioni diverse più o meno dirette. Qui presentiamo un metodo che consente di testare l'eccitabilità di diverse frazioni della trasmissione corticospinale. Questa cosiddetta tecnica di condizionamento H-riflesso consente di valutare l'eccitabilità dei percorsi più veloci (monosintetici) e anche polysynaptici corticospinali. Inoltre, utilizzando due diversi siti di stimolazione, la corteccia motoria e la giunzione cervicomodulare, consente non solo la differenziazione tra effetti corticali e spinali, ma anche la valutazione della trasmissione alla corticomSinapse otoneurale. In questo manoscritto descriviamo come questo metodo può essere usato per valutare la trasmissione corticomotoneurale dopo una stimolazione magnetica transcranica ripetitiva a bassa frequenza, un metodo precedentemente dimostrato per ridurre l'eccitabilità delle cellule corticali. Qui dimostriamo che non solo le cellule corticali sono influenzate da questa stimolazione ripetitiva ma anche la trasmissione alla sinapsi corticomotoneuronale a livello spinale. Questo risultato è importante per la comprensione dei meccanismi di base e dei siti di neuroplasticità. Oltre all'indagine dei meccanismi di base, la tecnica di condizionamento H-riflesso può essere applicata per testare i cambiamenti nella trasmissione corticospinale a seguito di interventi di comportamento ( ad es . Formazione) o terapeutici, di patologia o di invecchiamento e quindi consentono una migliore comprensione dei processi neurali che sono alla base del controllo del movimento e del motore apprendimento.

Introduction

Nei primati, il tratto corticospinale costituisce il principale percorso discendente che controlla le azioni volontarie ¹ . Il percorso cortico-spinale collega le aree motorie corticali agli α-motoneuroni spinali mediante connessioni dirette monocinaptiche corticomotoneuronali e tramite connessioni oligo- e polysynaptiche indirette ^{2 , 3} . Sebbene la corteccia motoria possa essere facilmente eccitata non invasiva dalla stimolazione magnetica transcranica (TMS), la risposta elettromiografica evocata a questa stimolazione è spesso difficile da interpretare. La ragione di questo è che il ....

Protocol

Questo protocollo è stato approvato dal comitato etico locale e gli esperimenti sono conformi alla Dichiarazione di Helsinki (1964).

1. Preparazione del soggetto

NOTA: istruzioni del soggetto - Prima di iniziare con l'esperimento, indichi ogni argomento circa lo scopo dello studio e i potenziali fattori di rischio. Per la stimolazione magnetica transcranica (TMS), i rischi medici comprendono qualsiasi storia di epilessia epilettica, impianti mentali negli occhi e / o testa, malattie del sistema cardiovascolare e gravidanza. Escludere tutti i soggetti che affermano uno di que....

Results

Evento di facilitazione anticipata dopo M1 e CMS

Il condizionamento H-riflesso con TMS su M1 ha consentito una facilitazione anticipata che si è verificata intorno a ISI -3 & -4 ms. La facilitazione iniziale dopo il condizionamento del CMS è avvenuta circa 3 ms prima (rispettivamente ISI -6 & -7 ms). Esempi di curve ISI di un soggetto sono visualizzate in Figura 1 . Nel presente s.......

Discussion

La procedura di condizionamento H-riflesso descritta qui è stata specificamente indirizzata a valutare i cambiamenti acuti nella trasmissione sulla sinapsi corticomotoneuronale dopo l'attivazione ripetitiva del percorso corticospinale ²⁸ . A questo proposito, il condizionamento a riflessione H ha evidenziato che rTMS non solo influenza l'eccitabilità delle strutture corticali, ma ha anche un effetto sulla trasmissione corticomotoneurale alla sinapsi corticomotoneurale. Tuttavia, questo me.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Elettrodi EMG autoadesivi	Sensore blu N, Ambu, Ballerup, Danimarca		Utilizzato per registrare segnali EMG
Stimolatore elettrico	Digitimer DS7A, Hertfordshire, Regno Unito		Utilizzato per suscitare il soleo H-reflex
Elettrodo stimolante Sensore	blu N, Ambu, Ballerup, Danimarca		Utilizzato per suscitare il soleo H-reflex
Stimolatore magnetico #1	Stimolatore TMS Magstim Rapid2, Magstim Company Ltd., Whitland, Regno Unito		Utilizzato per suscitare potenziali evocati motori controlaterali nel muscolo soleo
Bobina #1: bobina a forma di otto da 90 mm	Magstim Company Ltd., Whitland, Regno Unito		Utilizzato per suscitare potenziali evocati motori controlaterali nel muscolo soleo
.			Lo stimolatore #1 e la bobina #1 sono stati utilizzati nella pubblicazione originale (Taube et al. 2014; Corteccia cerebrale)
Stimolatore magnetico #2	MagPro X100 con MagOption, MagVenture A/S, Farum, Danimarca		Utilizzato per suscitare potenziali evocati motori controlaterali nel muscolo
soleo Co#2: 95 mm focale " a forma di farfalla" bobina (D-B80)	MagVenture A/S, Farum, Danimarca
Stimolatore n. 2 e bobina n. 2 sono stati utilizzati nella sessione video
Stimolatore magnetico #3	Magstim Company Ltd., Whitland, Regno Unito		Utilizzato per stimolare la giunzione cervicomidollare
Bobina #3: bobina magnetica a doppio cono	Magstim Company Ltd., Whitland, Regno Unito		Utilizzato per stimolare la giunzione
cervicomidollareSistema di navigazione TMS guidato da immagini #1	Brainsight 2, Rouge Research, Montreal, Canada		Utilizzato nella pubblicazione originale (Taube et al. 2014; Cerebral Cortex) per monitorare la posizione della bobina durante l'esperimento
Sistema di navigazione TMS guidato da immagini #2	TMS Navigator SW-Version 2.0, LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germania	Utilizzato per la sessione
Letteratura:
Taube et al. 2014	Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B. & Lundbye-Jensen, J. L'attivazione ripetitiva della via corticospinale per mezzo di rTMS può ridurre l'efficienza delle sinapsi corticomotoneuronali. Corteccia cerebrale, doi:10.1093/cercor/bht359 (2014).