Name: 인간의 코르티 코돈 구강 내 전달의 비 침습적 평가 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-24T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: 학습하세요 H-반사 조건화 기법을 이용하여 반복적 경두개 자기 자극 후 피질-운동신경 시냅스 전달 변화를 비침습적으로 평가하는 방법입니다. 이 전기생리학적 접근법은 직접 및 간접 피질척수 경로를 구분하여 운동 신경 가소성 메커니즘을 연구하는 데 활용됩니다.

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이 연구는 스위스 국립 과학 재단 (316030_128826)의 보조금으로 지원되었습니다.

이 프로토콜은 지역 윤리위원회에서 승인했으며 실험은 헬싱키 선언 (1964)과 일치합니다. 1. 과목 준비 참고 : 제목 설명 - 실험을 시작하기 전에 각 피험자에게 연구의 목적과 잠재적 인 위험 요소에 대해 지시하십시오. 경 두개 자기 자극 (TMS)의 경우, 의료 위험은 간질 발작의 병력, 눈 및 / 또는 머리의 임플란트, 심혈 관계 질환 및 임신의 모든 병력 을 포함합니다. 이러한 위험 요인들 중 하나를 확인하는 모든 피험자를 제외하십시오. 또한, 건강한 사람을 대상으로 한 실험에서 신경 및 / 또는 정형 외과 질환을 가진 모든 피험자를 제외하십시오. <ol><li> 제목 배치 <ol><li> 다리, 몸통, 머리를 지탱할 수있는 의자에 피사체를 놓습니다. 무릎이 내측이되도록 다리가 펴지는지 확인하십시오.말초 신경은 피부에 더 가깝기 때문에 전기 자극에 의해 신경이보다 쉽고 안정적으로 흥분된다. </li><li> 피사체의 머리가 구부러지고 테이블과 같은 안정적인 받침대 표면에 놓이고 쿠션으로 고정되었는지 확인하십시오. corticospinal 통로의 자극을 허용 목과 atlanto - occipital가 flexed 있는지 확인하십시오. </li><li> 이중 원추형 자기 코일을 배치하여 중앙 부분이 이온 또는 그 근처에 위치하도록 유도 전류의 1 차 미분을 순차적으로 유도하십시오 19 , 26 . 머리와 몸통에 탄성 띠를 사용하여이 위치가 실험을 통해 유지되도록하십시오. </li></ol></li><li> 표면 전극을 사용하여 주변 신경 자극 (PNS) 및 TMS에 의한 전기 생리 학적 반응을 측정합니다. <ol><li> 면도, 프로판올 소독, 그리고 경미한 마찰에 의해 겨우의 근육 배 위에 피부를 준비하십시오.엔. <ol><li> m의 근육 배 위에있는 피부에 자체 접착 성 근전도 전극을 놓습니다. soleus. 예를 들어 슬개골이나 안쪽 맥에서 뼈 위에 피부에 참조 전극을 놓습니다. </li><li> 모든 전극을 EMG- 증폭기에 연결하고 마지막으로 아날로그 - 디지털 변환기에 연결하십시오. EMG 신호 (× 1000), 대역 통과 필터 (10-1000 Hz) 및 샘플을 4 kHz로 증폭합니다. </li></ol></li><li> PNS <ol><li> H- 반사 컨디셔닝의 경우 슬와근의 후 경골 신경을 자극하여 겨우 근육의 H- 반사를 기록합니다. 1ms 동안 지속되는 구형파 펄스를 적용합니다. 자극을 위해 슬개골 바로 아래의 무릎 앞부분에 5 x 5 cm 크기의 양극을 테이프로 고정하십시오. 참고 : 안정적인 H- 반사 진폭은 성공적인 H- 반사 컨디셔닝을위한 전제 조건이며, 모든 근육의 가장 작은 가변성은 겨우 근육에서 기록 할 때 발견 될 수 있습니다. </li><li> poplitea에서 음극을 움직입니다.자극을위한 최고의 위치가 발견 될 때까지 lossa. 참고 : 가장 좋은 위치는 최소 자극 강도를 가진 겨우 근육에서 H- 반사를 기록하고, 이러한 낮은 자극 강도에서 EMG 기록에서 눈에 보이는 M- 파가없고, 길항제 m에서 반응을받지 않는 것을 의미합니다. 경골. </li><li> m에서 응답을 피하십시오. 경골 근육은 n의 구 심성 신경 자극으로부터의 상호 억제에 의해 결과에 영향을 줄 수있다. peroneus communis는 겨우 근육의 척추 운동 신경에 연결된다. 최적의 위치를 ​​찾은 후, 자체 접착 성 전극을 피부에 놓고 전극을 테이프로 고정하여 일관된 자극 조건을 확보하십시오. </li></ol></li><li> TMS <ol><li> TMS로 반대쪽 반구의 운동 피질 부위를 자극하여 8 개의 코일을 사용하여 겨우 근육의 근전도 기록에서 모터 유발 전위 (MEP)를 이끌어 낸다. </li><li> 최적의 자극 지점을 찾기 위해 pla꼭지점과 1cm 정면에 코일을 먼저 붙이십시오. 코일 손잡이는 코일의 중심에서 유도 전류의 전방 플럭스에 대한 후방을 불러 일으키며 뒤로 향해야합니다. </li><li> 피험자가 자기 자극에 익숙해 지도록 최대 자극기 출력의 약 20 ~ 30 %의 낮은 강도로 자극을 시작하십시오. 연속적인 자극 사이의 멈춤을 4 초로 선택하십시오. </li><li> 몇 번의 시도 후에 최대 자극기 출력의 약 40 ~ 60 %까지 자극 강도를 높이고 m의 핫스팟을 찾기 위해 정면 - 입과 중앙 - 측면 방향으로 코일을 움직입니다. soleus. 핫 스폿은 m의 MEP가있는 위치로 정의됩니다. 최소의 자극 강도로 발바닥을 유발할 수 있습니다. </li><li> 소울 스 핫 스폿을 찾은 후 10 회 연속 시도 중 6 회에서 50μV보다 큰 EMG에서 MEP peak-to-peak 진폭을 유발하는 데 필요한 최소 강도로 휴면 모터 임계 값 (1.0MT)을 결정하십시오 30. 백그라운드 EMG가 이미 50 μV 정도 인 피험자의 경우 임계 값으로 100 μV를 사용하십시오. </li></ol></li><li> 코일의 고정 <ol><li> 피사체의 머리를 테이블에 놓고 ( &quot;피사체 배치&quot;참조) 모든 방향으로의 머리 움직임을 방지하기 위해 경질 폼을 사용하십시오. 스탠드에 코일을 고정시키고 피사체의 머리를 의자에 고정시킵니다. </li><li> Velcro strips로 코일을 머리에 고정시키고 실험을 통해 코일 및 헤드 위치를 모니터링하기 위해 이미지 가이드 TMS 네비게이션 시스템을 사용하십시오. 이것은 TMS로 뉴런의 채용을 바꾸기 때문에 피험자의 머리에 비해 코일의 작은 움직임조차 피하십시오. </li></ol></li><li> 자궁 경부 접합부에서의 자기 자극 <ol><li> 대뇌 피질 척추의 축삭을 자극하기 위해 cervicomedullary junction에 두 번 콘 코일을 사용하십시오. </li><li> 코일을 유도 전류의 1 차 미분그것의 중앙 부분이 입술 위 또는 근방에 있다는 것을 의미한다. 최대 자극기 출력 (100 %)으로 자극을 적용하십시오. 참고 :이 높은 자극 강도에도 불구하고, 자극은 너무 약하여 척추 운동 신경을 충분히 모집하고 대부분의 피험자에서 하악 ( 즉, 전립선 암 및 경골 전립선)의 근육을 활성화시킵니다. 따라서, cervicomedullary 자극과 함께, 낮은 다리 근육의 표면 근전도에 화합물 잠재력이 없습니다. 그러므로, 척수 운동 신경의 흥분성을 높이기 위해 자궁 경부 강근 시뮬레이션을 H- 반사 (3.1 참조)와 결합하십시오. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. 사전 측정 <ol><li> H- 반사 (말초 신경 자극)의 크기를 조절합니다. <ol><li> H- 반사 컨디셔닝의 경우 전기 자극기의 자극 강도를 변경하여 H- 반사의 크기를 최대 M- 파장 (Mmax) 31 의 20 %로 조정하십시오. Mmax를 얻으려면H- 반사 모집 곡선. 이를 위해 다양한 자극 강도의 자극을 적용하십시오. 연속 시도 사이의 일시 중지는 4 초입니다. </li><li> 기록 소프트웨어에서 EMG (mV 단위)의 피크 - 피크 진폭으로 H- 반사 및 M- 파를 계산하십시오. 대조군 H-reflex의 크기는 실험 전반에 걸쳐 Mmax의 20 %로 일정하게 유지되고 각 시험에서 크기를 확인하십시오. H- 반사 크기의 체계적인 편차 (제어 H- 반사는 항상 목표 크기만큼 작거나 큼)를 감지 할 때 연속 시험 전에 자극 강도를 조정하십시오. </li></ol></li><li> 실험 전에 TMS의 자극 강도를 조정하십시오. <ol><li> 휴지 상태에서 H- 반사 컨디셔닝을하려면 운동 피질에 대한 TMS의 자극 강도를 MT의 90-100 %로 설정합니다. PNS없이 시행 한 MEP가없는 것을 확인하십시오. 참고 : 시뮬레이션 강도는 MT에서 100 %에 가까워 야합니다. r에서 조건화 된 H- 반사에 큰 영향을 줄 수 있습니다초기 촉진을 쉽게 감지 할 수 있습니다. </li><li> 실험 전에 cervicomedullary 자극 강도를 조정합니다. 대뇌 피질의 자극과는 달리, 최대 자극기 출력의 100 %까지 자궁 경부 강근 자극의 자극 강도를 항상 조정하십시오. </li></ol></li><li> 모터 피질에 대한 자기 자극으로 H- 반사를 조절하십시오. <ol><li> 두 자극 (H- 반사 컨디셔닝) 사이의 타이밍을 변경하여 TNS 및 PNS를 적용하여 대뇌 피막 동맥 전송의 변화를 평가할 수 있습니다. 조기 촉진을 감지하려면 -5ms의 interstimulus 간격 (ISI)으로 컨디셔닝 프로토콜을 시작하고 -5-1ms에서 ISIs를 밀리 초 단위로 변경하십시오 ( 그림 1B ). 참고 : 음성 ISI는 PMS가 TMS 전에 추출되었음을 나타내며, 양수 ISI는 반대를 나타냅니다. </li><li> 자극 시험에서 자극 시험으로 무작위로 TMS와 PNS 사이의 ISI를 변화시켜 특정 순서로 인한 편차가 없도록합니다자극이 발생할 수 있습니다. 참고 : &quot;초기 촉진&quot;은 모터 피질에 TMS를 ​​적용 할 때 -4ms ~ -2ms의 ISI 주위에서 발생해야합니다. 이것은 가장 빠른 (monosynaptic corticospinal 경로)이 순간에 척수 motoneurons에서 PNS에 의해 구 심성 발리 충돌 (초기 촉진을 감지 5.2 참조)를 의미합니다. </li><li> 연속 자극 시험 사이의 멈춤을 4 초로 설정하십시오. </li></ol></li><li> cervicomedullary 교차점 위에 자기 자극으로 H- 반사를 조절하십시오. 참고 : 컨디셔닝에 대한 cervicomedullary 자극을 사용하여, corticospinal 경로의 여기는 운동 피질의 자극보다 척추 motoneurons에 공간적으로 가깝습니다. 따라서 조기 촉진에 해당하는 ISI는 약 3 ~ 4ms만큼 이동합니다. 예를 들어, -4ms에서 일차 운동 피질에 대한 TMS의 초기 촉진은 자궁 경부 강 자극과 함께 -7 ~ -8ms 사이의 ISI에 해당합니다. <ol><li&gt; ISI -9 사이의 ISI를 사용하십시오 - cervicomedullary conditioning을 위해 1ms 간격으로 -3ms. TMS에 대한 ISI를 모터 피질에 적용하고 TMS를 ​​cervicomedullary junction을 통해 항상 하나의 시험에 함께 적용하고이 시험에서도 대조 H- 반사 및 대조 MEP를 기록합니다. 대조 H 자극과 대조 MEP에 대한 대조로서 H- 반사를 사용하여 유사한 자극 조건을 확보하십시오. 사전 측정에 (최소한) 10 번의 시도를 기록하십시오. </li></ol></li><li> 운동 피질과 자궁 경관 교전에 교번 자극 <ol><li> 같은 실험 동안 무작위 순서로 모터 피질 (M1- 컨디셔닝, 2.1 참조) 및 자궁 경부 강내 자극 (CMS 컨디셔닝, 2.2 참조)의 자기 자극에 의한 SOL H- 반사 조절을 적용하십시오. 참고 : 조절 H- 반사를 동일한 H- 반사 (s) 반사광으로 지칭하기 위해 하나의 동일한 시험에서 M1- 및 CMS- 조절을 교대로 적용하는 것이 좋습니다ee 그림 1 ). </li></ol></li></ol> 3. 개입 - 느린 반복적 인 TMS <ol><li> 자극 강도를 1.2 MT로 설정하면 H- 반사 조절에 필요한 대뇌 피질의 흥분성이 32 분 , 33 분의 억제가 오래 지속됩니다. rTMS 개입 도중 1 Hz에서 20 분 동안 일차 운동 피질에 TMS를 ​​적용하십시오. </li></ol> 4. 사후 측정 <ol><li> 개입 직후, 사전 측정에 사용 된 것과 동일한 ISI로 H- 반사 조절을 적용하십시오. </li><li> 사전 측정보다 M1과 자궁 경부 교합면에 걸쳐 자기 자극에 대해 동일한 자극 강도를 사용하십시오. </li><li> 컨트롤 H- 반사가 사전 측정에서와 동일한 크기인지 확인하십시오. 체계적인 편차가 감지되면 자극 강도를 조정하십시오. </li></ol> 5. Da처리 <ol><li> H- 반사, MEP 및 조건화 된 H- 반사와 같은 모든 생리적 반응을 교정되지 않은 EMG의 peak-to-peak 진폭으로 계산하십시오. <ol><li> 각 ISI에 대해 a) 대뇌 피질 및 b) 자궁 경부 강내 자극에 대해 평균 10 개의 조율 된 H- 반사. 또한 조건화 된 H- 반사에 대한 참조 ( 즉, 100 %) 역할을하는 평균 10 개의 제어 ( 즉, 무조건) H- 반사도. </li><li> 결과적으로, 각 ISI에 대한 조절 된 H- 반사의 평균 진폭을 사전 및 사후 측정 모두에서 대조군 H- 반사의 평균 진폭의 백분율로 표현하십시오. 이것이 중요한 의미를 가지므로 초기 촉진을 결정할 때는주의하십시오. 참고 : 조기 촉진 발병의 발생에 개인간의 다양성이 있기 때문에 각 과목 별 사전 측정에서 조기 촉진을 결정하십시오. </li></ol></li><li> 비차별적인 Wilcoxon 테스트를 사용하여 th를 결정합니다.콘디셔닝 된 H- 반사의 첫 번째 상승. CMS 컨디셔닝의 경우, ISI -9 ms에서 테스트를 시작하십시오. M1 컨디셔닝은 ISI -5 ms에서 시작되는 조기 촉진을 검색합니다. 사전 측정에서 얻은 초기 조율의 진폭과 동일한 ISI를 사용한 사후 측정에서 얻은 조기 촉진의 진폭을 비교합니다. </li><li> 또한 육안 검사를 통해 초기 촉진을 확인하십시오. 참고 : M1- 컨디셔닝 후에는 초기 촉진이 ISI -3 ms 주변에서 발생할 가능성이 가장 높습니다. 조건부 H- 반사의 첫 번째 상승 직후, 즉 1 ~ 2ms 후, 다시 상승하기 전에 조건화 된 H- 반사가 감소합니다. CMS- 컨디셔닝 후, 초기 촉진은 ISI-7 ms 전후에 일어나기 쉽고, 따라서 M1- 컨디셔닝 이후보다 약 4 ms 더 일찍 일어날 수있다. </li></ol>

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<li>Di Lazzaro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+voluntary+contraction+on+descending+volleys+evoked+by+transcranial+electrical+stimulation+over+the+motor+cortex+hand+area+in+conscious+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of voluntary contraction on descending volleys evoked by transcranial electrical stimulation over the motor cortex hand area in conscious humans.</a> Exp.Brain Res. 124, 525-528 (1999).</li>
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</ol>

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여기에 설명 된 H- 반사 컨디셔닝 절차는 대뇌 피질 경로 28 의 반복적 인 활성화에 따른 대뇌 피질 신경 구형 시냅스를 통한 전송의 급성 변화를 평가하기 위해 구체적으로 다루어졌습니다. 이런 점에서, H- 반사 조절은 rTMS가 피질 구조의 흥분성에 영향을 줄뿐만 아니라 피질 운동 신경 시냅스에서의 대뇌 피질 전달에 영향을 미친다는 것을 강조했다. 그러나,이 방법은 대뇌 피질 척수 전염의 변화가 운동 발달 및 노화, 운동 학습 및 운동, 피로, 비 활동, 상해로부터의 회복, 신경 생리학 및 치료 적 개입, 병리학 등에서 발생하기 때문에 사실상 더 광범위하게 적용될 수있다. TMS 안전주의 사항을 지키면 유능한 신체 또는 환자에게 적용됩니다. 도입 된 방법은 세션 내 학습을 위해 적용될 수있다.현재의 맥락에서와 같은 종파 또는 더 긴 시간 범위에서 종단 효과. M1- 컨디셔닝 기술은 이전에 8 주간의 부동화 <sup class="x...

영장류에서 대뇌 피질 연계는 자발적인 행동을 통제하는 주요 하강 경로를 구성합니다 1 . corticospinal 경로 직접 monosynaptic corticomotoneuronal 연결을 통해 간접 oligos 및 polysynaptic 연결 2 , 3을 통해 척수 α - motoneurons에 대뇌 피질의 영역을 연결합니다. Transcranial 자기 자극 (TMS)에 의해 모터 피질이 비 침습적으로 쉽게 자극 될 수 있지만,이 자극에 대한 유발 된 전자기 조영 반응은 종종 해석하기가 어렵습니다. 그 이유는 MEP (Compound Motor Evoked Potential)가 대뇌 피질 및 대뇌 피질 신경 세포, 척수 신경 세포 및 척수 α 운동 신경 세포의 흥분성 변화에 영향을받을 수 있기 때문입니다. 여러 비 침습적 전기 생리학cal 기술 및 자극 프로토콜은 대뇌 피질 척수의 흥분성 및 전달의 변화가 피질 또는 척수 수준에서의 변화에 ​​의해 유발되는지를 결정하는 것을 목표로한다. 일반적으로 전기적으로 유발 된 H- 반사의 진폭 변화는 운동 신경 풀에서 흥분성의 변화를 나타내는 &#39;지표&#39;로 사용됩니다. 그러나, 이전에 H- 반사가 운동 신경 풀의 흥분성에 의존 할뿐만 아니라, presynaptic inhibition 8,9 또는 homosynaptic post-activation depression 5,10와 같은 다른 인자들에 의해 조절된다는 것도 보여 주었다. MEPs와 H-reflexes를 비교할 때 또 다른 한계는 interneuronal 수준 11 , 12 에 흥분성 변화를 검출하는 장애입니다. 이러한 단점 이외에, 운동 신경 세포는 말초 신경 자극에 의해 다르게 활성화 될 수있다.motoneuronal 흥분성의 변화가 corticospinal 경로 13 , 14 , 15 를 통해 중재 반응과 비교하여 다른 종류의 방법에 이러한 반응에 영향을 미칠 수 있도록. 피질 효과로부터 척수를 분리하는 데 사용되는 또 다른 방법은 운동 피질의 Transcranial Electrical Stimulation (TES)을 나타낸다. 낮은 자극 강도에서 적용하면 TES는 피질 흥분성의 변화에 ​​영향을받지 않는다고 주장되었다. TES와 TMS가 대뇌 피질 경로를 통해 α-motoneuron을 활성화 시키므로, 자기 및 전기적으로 유발 된 MEP의 비교는 H 반사의 비교보다 MEP 크기의 변화의 피질 적 특성에 대한 결론을 도출하는 더 매력적인 방법을 제공한다 및 MEP. 그러나 자극 강도가 증가하면 TES 유발 MEP는 피질 흥분성의 변화에 ​​영향을받습니다 &lt;sup class = &quot;xref&quot;&gt; 17 , 18 . 이 문제는 전기 자극이 모터 피질에 적용되지 않고 자궁 경부 교합 접합에 적용될 때 우회 될 수 있습니다. 그러나 전기적 자극이 상지와하지 근육에서 자궁 경부 근육 유발 잠재 성을 유발할 수 있지만 대부분의 피실험자는 뇌간 (및 피질)에서의 전기 자극을 매우 불쾌하고 고통스럽게 느낍니다. 덜 고통스런 대안은 inion 19 에서 자기 자극을 사용하여 cervicomedullary junction에서 대뇌 피질 경로를 활성화하는 것입니다. Cervicomedullary Magnetic Stimulation (CMS)은 대뇌 피질의 TMS와 동일한 하강 섬유를 활성화시키고 대뇌 피질의 흥분성 변화는 MEP와 cMEP를 비교함으로써 감지 할 수 있다는 것이 일반적으로 받아 들여지고있다. 대뇌 피질 세포 및 대뇌 피질 신경 세포의 흥분성 증가는 대뇌 피질을 촉진시키는 것으로 생각된다cervicomedullary evoked MEP에서 동시적인 변화없이 MEP를 유발 하였다. 그러나, 대부분의 피험자들에서 휴식 20,21에서하지에서 자기 적으로 유발 된 cMEP를 얻는 것은 불가능합니다. 이 문제를 극복하기위한 한 가지 접근법은 목표 근육을 자발적으로 미리 계약함으로써 척추 운동 신경의 흥분성을 높이는 것이다. 그러나 수축 강도의 약간의 변화가 cMEP의 크기에 영향을 미친다는 것은 잘 알려져있다. 따라서 서로 다른 작업을 비교하는 것은 어렵습니다. 또한 사전 수축으로 인한 운동 신경 흥분성의 변화는 MEPs와 cMEPs에 영향을 미치지 만, 반드시 같은 정도는 아닙니다. 마지막으로 화합물 MEP와 화합물 cMEP를 비교하여 내림차순 발리에 포함 된 일부 정보가 손실됩니다. 이것은 자기 운동 피질 자극에 의한 족저 근, 경골 근위부 및 카피 방사형 근육의 H- 반사의 조절을 포함하는 연구에 의해 밝혀졌다12 , 22 일 말초 신경 자극과 TMS를 ​​특정한 interstimulus intervals (ISI)와 함께 운동 피질에 결합시킴으로써, 다른 하강하는 발리의 H- 반사에 대한 촉진 및 억제 효과를 연구하는 것이 가능합니다. 이 기술은 동물 실험에서 신경 경로의 전송을 결정하는 데 사용되는 공간 촉진 기술에 크게 영향을 받았으며이 기술의 비 침습적 간접 버전으로 볼 수 있습니다 23 . H- 반사는 대뇌 피질 경로의 다른 부분 (빠른 대 피질 척추 투석 대 대 피질 척추 투영)을 구별하는 데 중요 할뿐만 아니라 제어되고 유사한 방법으로 척추 흥분을 높이는 것도 중요합니다. 따라서, 휴식과 활동 중에, 이러한 자극 기술의 조합은 높은 시간 해상도를 갖는 피질 척수 경로의 상이한 분획에서의 변화의 평가, 즉 t가장 빠른, 아마도 단일 시냅스 corticomotoneuronal 연결과 느린 olig - 및 polysynaptic 경로 12 , 22 , 24 , 25 . 최근이 기술은 모터 피질 (M1- 컨디셔닝)에 대한 TMS로 H- 반사를 조절할뿐만 아니라 자궁 경부 교합 (CMS- 컨디셔닝)에서 추가적인 컨디셔닝 자극에 의해 연장되었다. M1- 및 CMS- 컨디셔닝 사이의 효과를 비교함으로써,이 기술은 높은 시간 해상도를 갖는 경로 특이성 분화를 가능하게하고 대뇌 피질 대 척수 메카니즘에 대한 해석을 가능하게한다. 더욱이 가장 중요한 것은 현재 연구와 관련하여이 기술은 조기 촉진을 고려할 때 대뇌 피질 운동 신경 시냅스에서의 전달 평가를 허용합니다. H- 반사의 조기 촉진은 가능하면 활성화에 의한 것입니다척수 운동 신경 세포로의 직접적, 단일 시냅스 corticomotoneural 투영 12 , 26 . 가장 빠른 corticospinal 경로를 시험하기 위해 초기 촉진제 인 H-reflex를 TMS 2 ~ 4 ms 전에 추출해야합니다. 그 이유는 H 반사 (약 34 ms, 25 참조)에 비해 MEP (약 32 ms; 27 참조)의 지연이 약간 짧기 때문입니다. TMS를 적용하기 직전에 H- 반사를 유발하면 척추 운동 신경 수준에서 오름차순 및 가장 빠른 하강 흥분의 수렴으로 이어진다. TMS가 cervicomedullary junction을 통해 적용되면 하강하는 발리는 M1을 자극 한 후보다 척추 운동 신경 풀에서 3-4 ms 앞당겨 도착합니다. 따라서 CMS- 컨디셔닝의 경우, 말초 신경 자극은 자기 펄스보다 6 - 8ms 전에 유발되어야합니다. CMS 조절 후 조기 촉진의 변화는 미분 방정식corticospinal tract와 α-motoneuron 사이의 시냅스에서 발생한다. 현재의 연구에서,이 최근 개발 된 기술은 낮은 주파수 반복적 인 TMS (rTMS)를 따르는 피질 효과와 척수를 구별하기 위해 사용되었습니다. 보다 구체적으로 우리는 rTMS 개입 후 M1- 컨디셔닝을 이용한 초기 촉진이 감소하지만 CMS- 컨디셔닝 후의 초기 촉진이 아니라면, 효과는 순수 피질의 근원이되어야한다고 가정했다. 대조적으로, CMS 조절을 이용한 초기 촉진이 변경되면, 이러한 변경은 척수 수준에서 발생하는 메커니즘과 관련되어야합니다. 보다 구체적으로, H- 반사의 조기 촉진은 척추 운동 신경에 직접적으로 피질 운동 신경 투상 돌기의 활성화에 기인 한 것으로 생각된다 (12 , 29 ). 이때 CMS- 및 M1- 조절 H- 반사의 변화가 조기 촉진이 필요하다.변화된 corticomotoneuronal transmission 즉, 시냅스 효능 28 .

<table><tbody><tr><td>자체 접착 EMG 전극</td><td>블루 센서 N, Ambu, Ballerup, 덴마크</td><td></td><td>EMG 신호를 기록하는 데 사용</td></tr><tr><td>전기 자극기</td><td>Digitimer DS7A, Hertfordshire, UK</td><td></td><td>가자미자리 H-반사 자극 전극을 유도하는 데 사용</td></tr><tr><td></td><td>파란색 센서 N, Ambu, Ballerup, 덴마크</td><td></td><td>가자미자리 H-반사</td></tr><tr><td>자기 자극기 #1</td><td>을 유도하는 데 사용Magstim Rapid2 TMS 자극기, Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td><td>가자미근에서 반대쪽 모터 유발 전위를 유도하는 데 사용됨</td></tr><tr><td>코일 #1: 90 mm 8자형 코일&nbsp;</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td> 가<td>자미근에서 반대쪽 운동 유발 전위를 유도하는 데 사용됩니다</td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>최초 간행물에서는 자극기 #1 및 코일 #1이 사용되었다(Taube et al. 2014; 대뇌 피질)</td></tr><tr><td>자기 자극기 # 2</td><td>MagPro X100 MagOption, MagVenture A / S, Farum, 덴마크</td><td></td><td>가자미 근육 Co # 2에서 반대쪽 모터 유발 전위를 유도하는 데 사용</td></tr> : <tr><td>95 mm 초점 " 나비 모양" 코일(D-B80)&nbsp;</td><td>MagVenture A/S, Farum, Denmark</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">자극기 no2 및 코일 no2가 비디오 세션에서 사용되었습니다</td></tr><tr><td>자기 자극기 #3</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td> 자<td>궁 경부 접합부에서 자극하는 데 사용됨</td></tr><tr><td>코일 #3: 이중 원뿔 자기 코일</td><td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td><td></td> 자궁 골수 <td>접합</td></tr><tr><td>부에서 자극하는 데 사용됨Image-guided TMS navigational system #1</td><td>Brainsight 2, Rouge Research, Montreal, Canada</td><td></td><td>원본 출판물에 사용됨(Taube et al. 2014; 대뇌 피질) 실험 전반에 걸쳐 코일 위치를 모니터링</td></tr><tr><td>이미지 유도 TMS 내비게이션 시스템 #2</td><td>TMS Navigator SW-Version 2.0, LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany</td><td>비디오 세션에</td><td></td>사용</tr><tr><td>문헌:&nbsp;</td><td><a name="범위! B15"></a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taube et al. 2014</td><td>Taube, W., Leukel, C., Nielsen, JB & Lundbye-Jensen, J. rTMS를 통한 피질척수세포경로의 반복적 활성화는 피질운동신경세포세포의 효율성을 감소시킬 수 있다. 대뇌 피질, doi : 10.1093 / cercor / bht359 (2014).</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

인간의 코르티 코돈 구강 내 전달의 비 침습적 평가

Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans

대뇌 피질 경로는 뇌와 근육을 연결하는 주요 통로이므로 운동 제어 및 운동 학습과 매우 관련이 있습니다. 이 경로의 흥분성과 가소성을 조사하는 많은 비 침습적 인 전기 생리 학적 방법이 존재한다. 그러나 대부분의 방법은 복합 전위의 정량화에 기초하고 있으며 대뇌 피질 경로는 다소 다른 직접적인 연결로 구성되어있다. 여기서, 우리는 대뇌 피질 전달의 다른 분율의 흥분성을 시험 할 수있는 방법을 제시한다. 이른바 H-reflex conditioning 기술은 가장 빠른 (monosynaptic) 및 polysynaptic corticospinal 경로의 흥분성을 평가할 수있게합니다. 또한, 두 개의 다른 자극 부위 인 모터 피질과 cervicomedullary junction을 사용하여 대뇌 피질과 척수 효과를 구별 할 수있을뿐만 아니라 피질에서의 전달 평가도 가능합니다외음부 시냅스. 이 원고에서 우리는이 방법이 이전에 피질 세포의 흥분성을 감소시키는 것으로 보여진 방법 인 저주파 반복 뇌 자기 자극 후 대뇌 피질 전달을 평가하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 설명합니다. 여기에서 우리는 대뇌 피질 세포뿐만 아니라 척수 수준에서 corticomotoneuronal 시냅스에서 전송이 반복적 인 자극에 의해 영향을받습니다 것을 보여줍니다. 이 발견은 신경 메커니즘의 기본 메커니즘과 장소를 이해하는 데 중요합니다. 기본 메커니즘의 연구 외에도, H- 반사 컨디셔닝 기술은 행동 ( 예 : 훈련) 또는 치료 적 개입, 병리학 또는 노화에 따른 대뇌 피질 전달의 변화를 테스트하는 데 적용될 수 있으므로 운동 제어 및 모터의 기초가되는 신경 프로세스를 더 잘 이해할 수 있습니다 배우기.

<html> M1- 및 CMS- 컨디셔닝 후의 초기 촉진의 발생 M1에 비해 TMS를 ​​이용한 H- 반사 조절은 ISI -3 &amp; -4 ms 주변에서 일어난 조기 촉진을 가져왔다. CMS- 컨디셔닝 후의 초기 촉진은 약 3 ms 더 일찍 발생했다 (각각 ISI -6 및 -7 ms). 하나의 대상에 대한 예시적인 ISI 곡선이 그림 1 에 나와 있습니다. 현재의 연구에서, 초기 촉진은 M1- 및 CMS- 컨디셔닝 ( 도 1C , D 참조) 둘 다 발생하는 최초의 ms 내에서 평가되었다. 따라서,이 초기 촉진은 직접적, 단일 시냅스 피질 경로 <sup c...

본 연구의 목적은 반복적 인 경 두개 자기 자극 후 사람의 대뇌 피질 신경 세포의 시냅스에서의 전이의 변화를 평가하는 것이다. 이 목적을 위해, 전기 생리 학적 방법은 경로 특정 corticospinal 전송, 즉 polysynaptic 연결에서 빠른, 직접 corticospinal 경로의 차별을 평가하실 수 있습니다 도입됩니다.

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor ...

이 신경생리학 실험의 전반적인 목적은 반복적 경두개 자기 자극 후 인간의 피질운동뉴런 시냅스(Corticomotoneuronal synapses)에서 전달 양상의 변화를 평가하는 것입니다. H-반사 조건화 기법은 신경과학 분야의 여러 질문, 예를 들어 신경가소성의 기본 메커니즘과 부위에 대한 더 나은 이해를 돕는 데 활용될 수 있습니다. 본 연구에서는 특히 피질척수관과 운동뉴런 사이, 즉 피질운동뉴런 시냅스에서 발생하는 가소성에 주목하였습니다.측정 및 복합 전위와 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 척수 운동 뉴런으로 연결되는 서로 다른 피질척수 연결에 의해 생성된 시냅스 입력을 측정할 수 있다는 점입니다. 복합 전위와 비교하여 조건성 H-반사가 가지는 추가적인 장점은 적어도 두 가지가 있습니다. 첫째, 매우 약한 피질척수 발포의 영향까지 감지할 수 있으며, 둘째, 잠복기가 더 긴 피질척수 발포의 효과를 평가할 수 있다는 점입니다.실험에 앞서, 먼저 뇌전증 발작 이력과 같은 TMS 의료적 위험 요인에 대해 피험자를 스크리닝하고, 서면 동의서를 작성하며, 피험자에게 실험 목적을 안내합니다. 면도, 프로판올 소독 및 가벼운 피부 마찰을 통해 가자미근(soleus muscle) 위의 표면 전극 배치를 위한 피부 준비를 합니다. 그 다음, 전기생리학적 반응을 측정하기 위해 표면 전극을 부착합니다.피험자가 저측 굴곡과 배측 굴곡을 수행하는 동안 화면의 EMG 신호를 확인합니다. H-반사 조건화를 위해, 먼저 테이프를 사용하여 5 by 5 cm 크기의 양극을 슬개골 바로 아래 무릎 앞쪽에 고정합니다. 1 ms 지속 시간의 사각파 펄스로 자극을 가하며, 최적의 자극 위치가 찾아질 때까지 오금 부위에서 음극을 이동시킵니다.그 후, 자가접착 전극을 피부에 부착하고 테이프로 고정합니다. 실험 전, 먼저 HM 동원 곡선을 기록합니다. 기록 소프트웨어 내에서 H-반사(H-Reflexes)와 M-파(M-Waves)를 정점 간(peak to peak) EMG 진폭으로 계산합니다.H-반사(H-Reflex)의 크기를 최대 M-파(M-Wave)의 20%로 조정합니다. 먼저, 신경 내비게이션 시스템의 캘리브레이션 절차를 수행합니다. 8자형 코일을 사용하여 전극이 배치된 반대측의 피험자 운동 피질 영역을 자극합니다.최적의 자극 지점을 찾으려면, 먼저 코일을 정점(vertex) 앞 1cm 지점에 배치하십시오. 코일의 핸들을 뒤쪽으로 향하게 하여 코일 중심에서 후방에서 전방으로 유도 전류가 흐르도록 합니다. 최소 자극 강도로 운동 유발 전위(motor evoked potentials)를 유도할 수 있는 위치를 확인하십시오.이제 피험자의 머리를 테이블 위에 놓고 단단한 폼을 사용하여 움직임을 방지합니다. 실험 전반에 걸쳐 모니터링 코일 및 머리 위치를 잡기 위해 영상 유도 TMS 내비게이션 시스템을 사용하십시오. 그런 다음, 코일을 스탠드에 고정하고 피험자의 머리를 의자에 고정한 후, 벨크로 스트립으로 코일을 머리에 고정합니다.다음으로, 10회 연속 시도 중 6회에서 peak-to-peak EMG 진폭이 50 micro-volts보다 큰 운동유발전위를 유도하는 데 필요한 최소 강도를 결정합니다. 이것이 피험자의 휴지기 운동 역치(resting motor threshold)입니다. 또한, 피질척수루로의 축삭을 자극하기 위해 경수수질 접합부에 이중 원추형 자기 코일을 배치합니다.유도 전류의 1차 도함수가 두측으로 향하도록 코일을 배치하고, 코일의 중앙 위치가 두개골 외막(enium) 위 또는 근처에 오도록 합니다. 시작하기에 앞서, 실험 전반에 걸쳐 대조 H-반사(H-Reflex)의 크기가 일정하게 유지되는지 확인하십시오. 편차가 감지되면 다음 시행 전에 자극 강도를 조정하십시오.이제 운동 피질 상단의 TMS 코일 자극 강도를 피험자 운동 역치의 90%에서 100% 사이로 조정하십시오. 또한 경수 자극 강도를 자극기 최대 출력의 100%로 설정하십시오. 휴식 상태에서 운동 피질 자극을 통해 H-반사(H-Reflex)의 조건화를 시작하십시오.TMS와 말초 신경 자극 사이의 타이밍을 변경하며 두 자극을 가함으로써 피질운동뉴런 전도의 변화를 평가합니다. 자극 간 간격(interstimulus interval)을 -5 ms부터 시작하는데, 이는 TMS보다 5 ms 먼저 말초 신경 자극을 유도함을 의미하며, 이후 이 간격을 -5 ms에서 1 ms까지 수 밀리초 단위로 조정합니다. 자극 간 간격에 따라 H-반사는 하행 전도(descending volley)와의 관계에서 전방으로 이동하거나 오른쪽으로 이동할 수 있으며, 이를 통해 더 느린 피질척수 경로를 테스트할 수 있습니다.자극 순서로 인한 편향을 제거하기 위해 시도마다 간격을 무작위로 변경하고, 자극 시도 사이의 휴지기를 4초로 설정하십시오. 조기 촉진은 -4에서 -2 ms 사이의 간격에서 발생해야 합니다. 다음으로, 경수연수 접합부에 자기 자극을 가하여 H-반사를 조건화하십시오.-9ms에서 -3ms 사이의 자극 간격을 1ms 단계로 설정하여 사용하십시오. 각 시행마다 두 위치 모두에 이러한 TMS 간격을 함께 적용하고, 그 결과로 나타나는 대조 H-반사 및 운동 유발 전위를 기록하십시오. 대조 H-반사는 조건화된 H-반사의 기준으로 사용하고, 대조 운동 유발 전위는 자극 조건이 비교 가능한지 확인하는 데 사용하십시오.사전 측정이 완료되면, 자극 강도를 피험자의 운동 임계값의 1.2배로 설정하고 저빈도 반복 TMS 중재를 실시합니다. 피질척수 흥분성의 장기적인 억제를 유도하기 위해 일차 운동 피질 부위를 1 Hz로 20분 동안 자극합니다. 여기에는 M1 조건화 후의 H-반사 조건화 곡선이 표시되며, 여기에는 CMS 조건화 후의 H-반사 조건화 곡선이 표시됩니다.일차 운동 피질에 대한 TMS의 초기 촉진은 자극 간 간격이 -3 ms 부근에서 발생합니다. CMS 조건화 이후의 초기 촉진은 자극 간 간격이 약 -7 ms인 지점에서 약 3~4 ms 더 빠르게 발생한다는 점에 유의하십시오. 여기에는 rTMS 중재 전후의 대표 피험자 한 명에 대한 10회 추적치의 평균값이 표시되어 있습니다.초기 촉진을 나타내는 조건화된 H-반사가 M1 및 CMS 조건화 모두 이후에 감소함을 확인할 수 있습니다. 반면, 대조군 H-반사는 변화 없이 유지됩니다. 여기에서는 두 피험자의 평균값이 표시되어 있으며, 대조군 H-반사의 변화 없이 M1 및 CMS 조건화된 H-반사 모두에서 동일한 감소 패턴을 보이고 있습니다.이 프로토콜은 숙달되면 약 90분에서 120분 정도 소요됩니다. 이 절차를 수행하는 동안 H-Reflex 크기를 일정하게 유지하는 것이 중요합니다. 이 영상을 시청하고 나면 일차 운동 피질과 경수연수 접합부에 조건 자극을 가하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.이는 가장 빠른 피질척수 연결에 의해 매개되는 척수 운동 뉴런으로의 시냅스 입력을 나타내는 초기 촉진을 검출하는 데 사용됩니다.

non-invasive-assessment-changes-corticomotoneuronal-transmission

Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

Transcranial 자기 자극 (TMS)은 인간의 신경 시스템의 생리와 기능에 대한 통찰력을 얻을 수있는 비침습적인 도구입니다. 여기, 우리는 상부 사지와 허리 근육의 외피 흥분을 공부하기 위해 TMS 기술을 제시한다.

인간 신경근육학 시스템을 공부하기 Transcranial 자기 자극을 활용

출처: Taube, W., et.al., 인간의 피질운동신경 전달 변화에 대한 비침습적 평가. J. Vis. 경험. (2017년)이 비디오는 반복적인 경두개 자기 자극(rTMS) 후 인간의 피질운동 신경 전달 변화를 평가하는 비침습적 방법을 보여줍니다. 이 연구는 빠르고 직접적인 피질 척수 경로를 다시냅스 연결과 구별하는 전기생리학적 기술을 소개합니다.

인간 피질운동신경 시냅스의 반복적인 경두개 자기 자극 유발 변화

출처: Charalambos, CC, et al. 탐색된 경두개 자기 자극을 사용한 발목 근육의 피질 척수 경로의 양측 평가. J. Vis. 경험. (2019년)이 비디오는 경두개 자기 자극(TMS)을 사용하여 다리 근육의 피질 척수 경로를 평가하는 방법을 보여줍니다. 다리 근육의 반대쪽 피질 운동 기능을 평가하기 위해 한쪽 뇌 반구에서 휴식 및 활성 근육 반응을 기록합니다.

경두개 자기 자극을 이용한 피질 척수 경로 평가

참가자가 행동 서열을 관찰하는 동안 1 차적인 운동 피질, 신경 탐색 및 손 근육의 전동 활동의 등록을 통해 단맥 경두개 자기 자극, 및 손 근육의 전기 구균 활동의 등록이 이 연구에서 이용되었습니다.

행동 관찰 중 코르티코피날 흥분성 변조

Axonal 흥분 기법 이상 및 퇴행 성 돌이킬 수 없는 이벤트를 앞 생물 변화를 검사 하는 강력한 도구를 제공 합니다. 이 원고는 마 취 쥐의 척 골 신경에 이러한 기술의 사용을 보여줍니다.

Vivo에서 Axonal 흥분 테스트 쥐 척 골 신경의 electrophysiological 측정

신경 유도의 측정 neurodegeneration의 마우스 모델을 평가 하는 유용한 도구 이지만 그것은 자주 hindlimbs에 좌 골 신경을 자극에 적용 됩니다. 여기, 복합 근육 활동 전위 (CMAP) vivo에서 상 완 신경 총에 의해 innervated 마우스 forelimb 근육에서 측정 하는 기술을 설명 합니다.

Vivo에서 모터 신경 퇴보의 마우스 모델에서 앞 발에서 복합 근육 활동 전위의 electrophysiological 측정

쥐 골격 근육 수축 기능의 측정 치료 개입의 효능 뿐만 아니라 질병의 진행을 추적 하는 데 사용할 수 있는 유용한 도구입니다. 여기 같은 마우스에서 시간이 지남에 따라 반복 될 수 dorsiflexor 근육의 비-침략 적, vivo에서 평가 설명 합니다.

비-침략 적 쥐에서 Dorsiflexor 근육 기능 평가

현재 프로토콜 설명 단일 펄스 transcranial 자석 자극 및 neuronavigation를 사용 하 여 나머지와 토 닉 자발적인 활성화 중 앞쪽에 tibialis soleus의 corticomotor 응답 동시, 양자 평가 시스템입니다.

사용 하 여 발목 근육의 Corticospinal 통로의 양측 평가 Transcranial 자석 자극 탐색

이 프로토콜은 동시 트랜스 척추 직접 전류 자극을 가진 쥐 요추 모토뉴런의 생체 내 세포 내 기록을 설명합니다. 이 방법을 통해 멤브레인 특성을 측정하고 척수의 무음 또는 음극 편광 전, 도중 및 후에 모토뉴런의 리듬 발사를 기록할 수 있습니다.

트랜스 척추 직접 전류 자극 중 유형 식별 쥐 척추 운동 신경의 생체 내 세포 내 기록

우리는 기존의 진폭 측정 및 임계값 추적을위한 옵션과 함께 표준화 된 단일 및 페어링 펄스 경두개 자기 자극 (TMS) 기록 프로토콜 제품군을 제공합니다. 이 프로그램은 세 가지 유형의 자기 자극기를 제어할 수 있으며 단일 작업자가 모든 테스트를 편리하게 수행할 수 있도록 설계되었습니다.

한 손 작업에 대한 종래및 임계값 추적 경두개 자기 자극 테스트

도달은 인간이 환경과 상호 작용할 수 있도록하는 기본 기술입니다. 여러 연구에서 다양한 방법론을 사용하여 도달 행동을 특성화하는 것을 목표로 했습니다. 이 논문은 작업 수행에 도달하는 동안 인간의 피질 척수 흥분성 상태를 평가하기 위해 경두개 자기 자극의 오픈 소스 응용 프로그램을 제공합니다.

목표 지향적 도달 행동 중 피질 척수 흥분성 평가

학습하세요 H-반사 조건화 기법을 이용하여 반복적 경두개 자기 자극 후 피질-운동신경 시냅스 전달 변화를 비침습적으로 평가하는 방법입니다. 이 전기생리학적 접근법은 직접 및 간접 피질척수 경로를 구분하여 운동 신경 가소성 메커니즘을 연구하는 데 활용됩니다.

인간의 코르티 코돈 구강 내 전달의 비 침습적 평가

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