La Stimulation magnétique transcrânienne combinée et électroencéphalographie du Cortex préfrontal dorsolatéral
Summary
Le protocole présenté ici est pour les études de TMS-EEG utilisant des paradigmes de conception de test-retest intracortical excitabilité. Le protocole vise à produire des mesures fiables et reproductibles excitabilité corticale pour évaluer le fonctionnement neurophysiologique liés à des interventions thérapeutiques dans le traitement de maladies neuropsychiatriques comme la dépression majeure.
Abstract
Stimulation magnétique transcrânienne (SMT) est une méthode non invasive qui produit l’excitation de neurones dans le cortex au moyen d’impulsions brèves, variables dans le temps champ magnétique. L’initiation de l’activation corticale ou sa modulation dépend de l’activation de l’arrière-plan des neurones de la région corticale activée, les caractéristiques de la bobine, sa position et son orientation par rapport à la tête. TMS combinée avec electrocephalography simultanée (EEG) et permet de neuronavigation (MTN-EEG) pour l’évaluation de la connectivité dans presque toutes les régions corticales et cortico-corticales excitabilité de façon reproductible. Cette avancée fait MTN-EEG un outil puissant qui peut évaluer avec précision la dynamique du cerveau et la neurophysiologie dans les paradigmes de test-retest qui sont nécessaires pour les essais cliniques. Limites de cette méthode incluent des artefacts qui couvrent la réactivité initiale cérébrale à la stimulation. Ainsi, le processus d’élimination des artefacts peuvent également extraire des renseignements précieux. En outre, les paramètres optimaux pour la stimulation (DLPFC) préfrontale dorsolatéral ne sont pas entièrement connus et protocoles actuels utilisent des variations entre les paradigmes de la stimulation du cortex moteur (M1). Évolution des conceptions MTN-EEG espèrent toutefois d’aborder ces questions. Le protocole présenté ici introduit certaines pratiques normalisées pour évaluer le fonctionnement neurophysiologique de la stimulation à la DLPFC qui peut être appliquée chez les patients ayant des problèmes psychiatriques résistants au traitements qui reçoivent des traitements tels que la stimulation transcrânienne courant continu (CDV), la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr), la thérapie magnétique saisie (MST) ou électroconvulsivothérapie (ECT).
Introduction
Stimulation magnétique transcrânienne (SMT) est un outil neurophysiologique permettant l’évaluation non invasive de l’activité neuronale corticale par l’utilisation d’ impulsions de champ magnétique rapide, variables dans le temps1. Ces impulsions de champ magnétique induisent un courant faible dans le cortex superficiel sous la bobine qui se traduit par une dépolarisation membranaire. L’activation corticale qui a suivi ou la modulation est directement liée aux caractéristiques de la bobine, son angle et orientation au crâne2. L’onde du pouls libéré de la bobine et l’État sous-jacent des neurones aussi influencer l’ activation corticale résultante3.
TMS permet l’évaluation des fonctions corticales en évoquant des réponses comportementales ou moteurs ou par le biais de l’interruption de traitement liée à la tâche. L’excitabilité des processus cortico-spinal peut être évaluée par enregistrer des électromyographique (EMG) réponses, obtenues à partir d’impulsions unique de TMS sur le cortex moteur, tandis qu’intracortical excitateur (facilitation intracortical ; Pare-feu de connexion Internet) et les mécanismes d’inhibition (inhibition courte et longue intracortical ; SICI et LICI) peuvent être sondée avec impulsions pairées TMS. TMS répétitive peut perturber les différents processus cognitifs, mais est principalement utilisé comme un outil thérapeutique pour une variété de troubles neuropsychiatriques. En outre, la combinaison des TMS avec électroencéphalographie simultanée (TMS-EEG) peut servir à évaluer les cortico-corticales de l’excitabilité et la connectivité4. Enfin, si l’administration de la TMS est munie de neuronavigation (MTN), il permettra paradigmes de test-retest précise puisque l’emplacement exact de la stimulation peut être enregistrée. La plupart du manteau cortical peut être ciblée et stimulée (y compris les domaines qui ne produisent pas des réactions physiques ou comportementales mesurables) ainsi le cortex peut être fonctionnellement associé.
Le signal EEG évoqué par impulsions simples ou jumelées TMS peut faciliter l’évaluation de connexion cortico-corticales5 et l’état actuel du cerveau. Le courant électrique induite par le TMS se traduit par des potentiels d’action qui permet d’activer les synapses. La distribution des courants postsynaptiques peut être enregistrée par EEG6. Le signal EEG permet de quantifier et de localiser synaptiques distributions actuelles par le biais de dipôle modélisation7 ou8d’estimation minimum-norm, lorsque multicanaux EEG est employée et avec la structure de la conductivité de la tête sont responsable. TMS-EEG combiné peut être employée pour étudier des processus inhibiteurs corticaux9, oscillations10, cortico-corticales11 et interactions interhémisphériques12et13de la plasticité corticale. Plus important encore, TMS-EEG peut sonder les changements d’excitabilité lors de tâches cognitives ou motrices avec test-retest bonne fiabilité14,15. Ce qui est important, TMS-EEG a le potentiel pour déterminer les signaux neurophysiologiques qui peuvent servir les prédicteurs de la réponse à des interventions thérapeutiques (SMTr ou effets pharmacologiques) en test-retest dessins16,17.
Les principes de la neuronavigation pour la TMS est basé sur les principes de stéréotaxie sans cadre. L’utilisation de systèmes an optical tracking système18 qui emploie un appareil photo luminescent qui communique avec des éléments optiques qui reflètent la lumière, attachés à la tête (via un tracker de référence) et la bobine TMS. Neuronavigation permet pour la localisation de la bobine sur le modèle de MRI 3D à l’aide d’un outil de référence numérisation ou un stylo. L’utilisation de neuronavigation facilite la capture de l’orientation de la bobine, l’emplacement et l’alignement à la tête du sujet, ainsi que la numérisation des positions électrode EEG. Ces caractéristiques sont essentielles pour les expériences de conception de test-retest et pour une stimulation précise d’un emplacement spécifié dans le cortex préfrontal dorsolatéral.
Afin d’utiliser un protocole de TMS-EEG dans une expérience de test-retest, il doit être un ciblage précis et cohérente stimulation de la région corticale pour obtenir des signaux fiables. Enregistrement de TMS-EEG peut être vulnérable aux différents artefacts. L’artefact TMS induite sur les électrodes de l’EEG peut être filtré avec les amplificateurs qui peuvent récupérer après un retard de19,20 , ou avec des amplificateurs qui ne peut pas être saturé21. Toutefois, cliquez sur autres types d’artefact générées par les mouvements oculaires ou clignote, activation des muscles crâniens à proximité pour les électrodes de l’EEG, le mouvement de l’électrode au hasard et leur polarisation et la bobine ou la sensibilité somatique doit être prise en considération. Préparation minutieuse sujet qui assure les impédances électrode inférieure à 5 kΩ, immobilisation de la bobine sur les électrodes et une mousse entre bobine et électrodes pour réduire les vibrations (ou un espacement afin d’éliminer les artefacts de basse fréquence22), bouchons d’oreilles et même masquage auditif devrait servir à réduire au minimum ces artefacts23. Le protocole présenté ici introduit un processus standard pour évaluer le fonctionnement neurophysiologique lorsque la stimulation est appliquée sur le préfrontal dorsolatéral (DLPFC). L’accent est mis sur des paradigmes impulsions pairées communs qui ont été validées dans les études de M19,15,16.
Protocol
Representative Results
Discussion
TMS-EEG permet la stimulation directe et non invasive de la plupart des régions corticales et l’acquisition de l’activité neuronale qui en résulte avec une très bonne résolution spatio-temporelle30, surtout quand la neuronavigation est utilisée. L’avantage de cette avancée méthodologique est basée sur le fait que les signaux EEG évoquée par TMS proviennent de l’activité électrique neuronale et c’est un indice de l’excitabilité cortico-corticales. Cela a un énorme potenti…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été financé en partie par NIMH R01 MH112815. Ce travail a été également soutenu par le Temerty Family Foundation, la Grant Family Foundation et la famille Campbell Mental Health Research Institute au Centre de toxicomanie et de santé mentale.
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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