Estímulo magnético de Transcranial combinado y electroencefalograma (EEG) de la corteza Prefrontal Dorsolateral
Summary
El protocolo presentado aquí es para estudios de EEG de TMS utilizando paradigmas de diseño de test-retest de excitabilidad intracortical. El propósito del protocolo es producir medidas de excitabilidad cortical confiable y reproducible para evaluar funcionamiento neurofisiológico relacionados con las intervenciones terapéuticas en el tratamiento de enfermedades neuropsiquiátricas como depresión mayor.
Abstract
La estimulación magnética transcraneal (TMS) es un método no invasivo que produce excitación neuronal en la corteza por medio de pulsos magnéticos breves, varían con el tiempo. La iniciación de la activación cortical o su modulación depende de la activación del fondo de las neuronas de la región cortical activada, las características de la bobina, su posición y su orientación con respecto a la cabeza. TMS junto con simultánea electrocephalography (EEG) y Neuronavegación (medidas no arancelarias-EEG) permite la evaluación de la conectividad en casi todas las áreas corticales y córtico-corticales excitabilidad de una manera reproducible. Este avance hace que medidas no arancelarias-EEG una poderosa herramienta que puede determinar con precisión la dinámica cerebral y Neurofisiología en test-retest de paradigmas que se requieren ensayos clínicos. Limitaciones de este método incluyen artefactos que cubren la reactividad cerebral inicial a la estimulación. Así, el proceso de eliminación de artefactos también puede extraer información valiosa. Por otra parte, los parámetros óptimos para la estimulación de (DLPFC) prefrontal dorsolateral no son completamente conocidos y protocolos actuales utilizan las variaciones de los paradigmas de estimulación de la corteza de motor (M1). Sin embargo, diseños de medidas no arancelarias-EEG evolutivo esperan abordar estos temas. El protocolo que presentamos presenta algunas prácticas estándar para evaluar el funcionamiento neurofisiológico de la estimulación de la DLPFC que puede aplicarse en pacientes con trastornos psiquiátricos resistentes al tratamiento que reciben como tratamiento estimulación por corriente directa transcraneal (tDCS), estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr), tratamiento de crisis magnética (TMS) o la terapia electroconvulsiva (TEC).
Introduction
La estimulación magnética transcraneal (TMS) es una herramienta neurofisiológica que permite la evaluación no invasiva de la actividad neuronal cortical a través del uso de pulsos de campo magnético rápida, varían con el tiempo1. Estos pulsos del campo magnético inducen una corriente débil en la corteza superficial debajo de la bobina que se traduce en la despolarización de la membrana. La consiguiente activación cortical o modulación está directamente relacionada con las características de la bobina, su ángulo y orientación del cráneo2. La forma de onda del pulso de descarga de la bobina y el estado subyacente de las neuronas también influyen en la activación cortical resultante3.
TMS permite la evaluación de funciones corticales que evocan las respuestas conductuales o de motor o a través de la interrupción del tratamiento relacionados con la tarea. La excitabilidad de los procesos córtico-espinal puede evaluarse a través de grabación electromiográficas respuestas (EMG) obtienen de pulsos de EMT sola sobre la corteza de motor, mientras que los intracortical (facilitación intracortical; ICF) y mecanismos inhibitorios (inhibición de corto y largo intracortical; SICI y LICI) pueden ser sondeado con pulso apareado TMS. TMS repetidor puede alterar varios procesos cognitivos, pero se utiliza principalmente como una herramienta terapéutica para una variedad de trastornos neuropsiquiátricos. Además, la combinación de la EMT con simultánea electroencefalografía (EEG-TMS) puede utilizarse para evaluar córtico-corticales excitabilidad y conectividad4. Finalmente, si la administración de la EMT se entrega con Neuronavegación (medidas no arancelarias), que permitirá precisa de test-retest paradigmas puesto que se puede grabar el sitio exacto del estímulo. Más del manto cortical pueden ser dirigida y estimulada (incluyendo aquellas áreas que no producen respuestas físicas o de comportamiento medibles) así la corteza puede funcionalmente asignarse.
La señal de EEG evocada de pulso solo o apareado TMS puede facilitar la evaluación de conectividad córtico-cortical5 y el estado actual del cerebro. La corriente eléctrica inducida por el TMS se traduce en potenciales de acción que puede activar sinapsis. La distribución de las corrientes postsinápticas puede grabarse mediante EEG6. La señal de EEG se puede utilizar para cuantificar y localizar distribuciones actuales sinápticas a través de dipolo modelado7 o estimación de mínima norma8, cuando se utiliza el EEG multicanal y con la estructura de la conductividad de la cabeza representaba. TMS-EEG combinado puede ser empleada para estudiar procesos inhibitorios corticales9, oscilaciones10, córtico-cortical11 e interacciones interhemispheric12y13de plasticidad cortical. Lo más importante, TMS-EEG puede probar cambios de excitabilidad durante tareas cognitivas o motor con buen test-retest fiabilidad14,15. Lo importante, TMS-EEG tiene el potencial para determinar señales neurofisiológicas que pueden servir como predictores de la respuesta a intervenciones terapéuticas (estimulación magnética transcraneal repetitiva o efectos farmacológicos) en test-retest diseños16,17.
Los principios de la neuronavegación para memorias de traducción se basa en los principios de la estereotaxia sin marco. El uso de sistemas una óptica de seguimiento sistema18 que emplea una cámara de emisores de luz que se comunica con elementos ópticos reflectores de luz, Unidos a la cabeza (a través de un tracker de referencia) y la bobina TMS. Neuronavegación permite la localización de la bobina en el modelo de MRI 3D con la ayuda de una herramienta de referencia digitalización o pluma. El uso de Neuronavegación facilita la captura de la orientación de la bobina, localización y alineación a la cabeza del sujeto, así como la numeración de las posiciones del electrodo de EEG. Estas características son esenciales para los experimentos de diseño test-retest y la estimulación precisa de una ubicación específica dentro de la corteza prefrontal dorsolateral.
Para utilizar un protocolo TMS-EEG en un experimento de test-retest, allí debe ser orientación precisa y constante estimulación de la región cortical para obtener señales fiables. Grabación de memorias de traducción-EEG puede ser vulnerable a diferentes artefactos. El artefacto TMS inducida en los electrodos de EEG puede ser filtrado con amplificadores que pueden recuperarse después de un retraso de19,20 o con amplificadores que no pueden ser saturado21. Sin embargo, haga clic en otro tipo de artefacto generado por movimientos de los ojos o parpadea, activación muscular craneal en proximidad a los electrodos de EEG, electrodo al azar movimiento y su polarización y por la bobina o sensación somática debe tenerse en cuenta. Preparación cuidadosa del tema que asegura la impedancia del electrodo debajo de kΩ 5, inmovilización de la bobina sobre los electrodos y una espuma entre la bobina y electrodos para reducir la vibración (o un separador para eliminar artefactos de baja frecuencia22), tapones para los oídos e incluso el enmascarar auditivo debe utilizarse para reducir al mínimo estos artefactos23. El protocolo presentado aquí introduce un proceso estándar para la evaluación de funcionamiento neurofisiológico cuando el estímulo se aplica sobre el prefrontal dorsolateral (DLPFC). El foco está en paradigmas de junto-pulso común que han sido validados en los estudios de M19,15,16.
Protocol
Representative Results
Discussion
TMS-EEG permite la estimulación directa y no invasiva de la mayoría de las áreas cortical y la adquisición de la actividad neuronal resultante con muy buena resolución espacio-temporal30, especialmente cuando se utiliza la neuronavegación. La ventaja de este avance metodológico está basado en el hecho de que las señales EEG evocada TMS originan de la actividad eléctrica de los nervios y es un índice de excitabilidad córtico-cortical. Esto tiene un enorme potencial en poblaciones de pac…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado en parte por el NIMH R01 MH112815. Este trabajo también fue apoyado por Temerty Family Foundation, Fundación de la familia de Grant y Campbell familia de Salud Mental Instituto de investigación en el centro para la adicción y Salud Mental.
Materials
| CED Micro1401-3 | Cambridge Electronic Design Limited | CED Micro1401-3 | Digital Data Recocrder |
| BISTIM'2 Package Option 1 | Magstim | 3234-00 | TMS paired pulse stimulator |
| Magstim 200'2 Unit (2 items) | Magstim | 3010-00 | TMS stimulators |
| UI controller | Magstim | 3020-00 | TMS controller |
| BISTIM'2 UI controller | Magstim | 3021-00 | TMS controller |
| BISTIM connecting module | Magstim | 3330-00 | TMS connecting module |
| D70 Alpha Coil – P/N 4150-00 (Alpha 70mm double coil) | Magstim | 4150-00 | TMS coil |
| Brainsight | Rogue-Resolutions | Brainsight 2 | Neuronavigator |
| Model 2024F | Intronix | 2024F | Electromyograph |
| Neuroscan SynAmps RT 64 channel System | Compumedics Neuroscan | 9032-0010-01 | Electroencephalograph |
| Quick-Cap electrode system 64 | Compumedics Neuroscan | 96050255 | EEG Cap |
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