Name: O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado (EPOCS): Uma Ferramenta de Pesquisa e uma Terapia Emergente para Distúrbios Neuromusculares Crônicos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Aprenda o condicionamento operante do reflexo H com o sistema EPOCS para reabilitação neuromuscular em pacientes com lesão medular ou acidente vascular cerebral. Este método melhora a função motora e a marcha.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este trabalho foi apoiado pelo NIH (NIBIB) P41EB018783 (JRW), NIH (NINDS) R01NS114279 (AKT), NIH (NINDS) U44NS114420 (I. Clements, AKT, JRW), NYS SCIRB C33279GG & C32236GG (JRW), NIH (NICHD) P2C HD086844 (S. Kautz), The Doscher Neurorehabilitation Research Program (AKT) e Stratton Albany VA Medical Center.

<ol><li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+neuroplasticity+for+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Targeted neuroplasticity for rehabilitation.</a> Progress in Brain Research. 218, 157-172 (2015).</li>
<li>Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+can+the+spinal+cord+teach+us+about+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">What can the spinal cord teach us about learning and memory.</a> Neuroscientist. 16 (5), 532-549 (2010).</li>
<li>Thompson, A. K., Pomerantz, F. R., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+a+spinal+reflex+can+improve+locomotion+after+spinal+cord+injury+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of a spinal reflex can improve locomotion after spinal cord injury in humans.</a> Journal of Neuroscience. 33 (6), 2365-2375 (2013).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotor+impact+of+beneficial+or+nonbeneficial+H-reflex+conditioning+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Locomotor impact of beneficial or nonbeneficial H-reflex conditioning after spinal cord injury.</a> Journal of Neurophysiology. 111 (6), 1249-1258 (2014).</li>
<li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((H-reflex+conditioning+during+locomotion+in+people+with+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">H-reflex conditioning during locomotion in people with spinal cord injury.</a> Journal of Physiology. 599 (9), 2453-2469 (2021).</li>
<li>Bunday, K. L., Perez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+recovery+after+spinal+cord+injury+enhanced+by+strengthening+corticospinal+synaptic+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Motor recovery after spinal cord injury enhanced by strengthening corticospinal synaptic transmission.</a> Current Biology. 22 (24), 2355-2361 (2012).</li>
<li>Schalk, G., McFarland, D., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BCI2000%3A+a+general-purpose+brain-computer+interface+%28BCI%29+system%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">BCI2000: a general-purpose brain-computer interface (BCI) system.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51 (6), 1034-1043 (2004).</li>
<li>Schalk, G., Mellinger, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchalk%2C+G+%22A+Practical+Guide+to+Brain-Computer+Interfacing+with+BCI2000%22">A Practical Guide to Brain-Computer Interfacing with BCI2000</a>. , Springer. London, UK. (2010).</li>
<li>Wolpaw, J. R., Braitman, D. J., Seegal, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+plasticity+in+primate+spinal+stretch+reflex%3A+initial+development%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Adaptive plasticity in primate spinal stretch reflex: initial development.</a> Journal of Neurophysiology. 50 (6), 1296-1311 (1983).</li>
<li>Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+primate+spinal+reflexes%3A+The+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of primate spinal reflexes: The H-reflex.</a> Journal of Neurophysiology. 57 (2), 443-459 (1987).</li>
<li>Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+H-reflex+in+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of H-reflex in freely moving rats.</a> Journal of Neurophysiology. 73 (1), 411-415 (1995).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+H-reflex+can+correct+a+locomotor+abnormality+after+spinal+cord+injury+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of H-reflex can correct a locomotor abnormality after spinal cord injury in rats.</a> Journal of Neuroscience. 26 (48), 12537-12543 (2006).</li>
<li>Chen, X. Y., Chen, L., Chen, Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+reciprocal+inhibition+in+rat+soleus+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of reciprocal inhibition in rat soleus muscle.</a> Journal of Neurophysiology. 96 (4), 2144-2150 (2006).</li>
<li>Thompson, A. K., Pomerantz, F. R., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+a+spinal+reflex+can+improve+locomotion+after+spinal+cord+injury+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of a spinal reflex can improve locomotion after spinal cord injury in humans.</a> Journal of Neuroscience. 33 (6), 2365-2375 (2013).</li>
<li>Thompson, A. K., Favale, B. M., Velez, J., Falivena, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+up-conditioning+of+the+tibialis+anterior+motor-evoked+potential+in+multiple+sclerosis%3A+feasibility+case+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plasticity%22%5BJournal%5D)">Operant up-conditioning of the tibialis anterior motor-evoked potential in multiple sclerosis: feasibility case studies.</a> Neural Plasticity. , 4725393(2018).</li>
<li>Thompson, A. K., Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acquisition+of+a+simple+motor+skill%3A+Task-dependent+adaptation+plus+long-term+change+in+the+human+soleus+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Acquisition of a simple motor skill: Task-dependent adaptation plus long-term change in the human soleus H-reflex.</a> Journal of Neuroscience. 29 (18), 5784-5792 (2009).</li>
<li>Makihara, Y., Segal, R. L., Wolpaw, J. R., Thompson, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+the+soleus+H-reflex+does+not+induce+long-term+changes+in+the+gastrocnemius+H-reflexes+and+does+not+disturb+normal+locomotion+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of the soleus H-reflex does not induce long-term changes in the gastrocnemius H-reflexes and does not disturb normal locomotion in humans.</a> Journal of Neurophysiology. 112 (6), 1439-1446 (2014).</li>
<li>Hoffmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beitrag+zur+Kenntnis+der+menschlichen+Reflexe+mit+besonderer+Ber%C3%BCcksichtigung+der+elektrischen+Erscheinungen%5BTitle%5D)+AND+%22Archiv+f%C3%BCr+Anatomie%2C+Physiologie+und+Wissenschaftliche+Medicin%22%5BJournal%5D)">Beitrag zur Kenntnis der menschlichen Reflexe mit besonderer Berücksichtigung der elektrischen Erscheinungen.</a> Archiv für Anatomie, Physiologie und Wissenschaftliche Medicin. 1, 223-246 (1910).</li>
<li>Magladery, J. W., McDougal, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+studies+of+nerve+and+reflex+activity+in+normal+man%2C+I%3A+Identification+of+certain+reflexes+in+the+electromyogram+and+the+conduction+velocity+of+peripheral+nerve+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+Johns+Hopkins+Hospital%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological studies of nerve and reflex activity in normal man, I: Identification of certain reflexes in the electromyogram and the conduction velocity of peripheral nerve fibers.</a> Bulletin of the Johns Hopkins Hospital. 86, 265-289 (1950).</li>
<li>Zehr, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+for+use+of+the+Hoffmann+reflex+in+exercise+studies%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Considerations for use of the Hoffmann reflex in exercise studies.</a> European Journal of Applied Physiology. 86 (5), 455-468 (2002).</li>
<li>Misiaszek, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+H-reflex+as+a+tool+in+neurophysiology%3A+Its+limitations+and+uses+in+understanding+nervous+system+function%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+%26+Nerve%22%5BJournal%5D)">The H-reflex as a tool in neurophysiology: Its limitations and uses in understanding nervous system function.</a> Muscle & Nerve. 28 (2), 144-160 (2003).</li>
<li>Pierrot Deseilligny, E., Burke, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPierrot+Deseilligny%2C+E+%22The+Circuitry+of+the+Human+Spinal+Cord%3A+Its+Role+in+Motor+Control+and+Movement+Disorders%22">The Circuitry of the Human Spinal Cord: Its Role in Motor Control and Movement Disorders</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2012).</li>
<li>Skinner, B. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkinner%2C+BF+%22The+Behavior+of+Organisms%3A+An+Experimental+Analysis%22">The Behavior of Organisms: An Experimental Analysis</a>. , Appleton-Century-Crofts. New York, USA. (1938).</li>
<li>Eftekhar, A., Norton, J. J. S., McDonough, C. M., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retraining+reflexes%3A+Clinical+translation+of+spinal+reflex+operant+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">Retraining reflexes: Clinical translation of spinal reflex operant conditioning.</a> Neurotherapeutics. 15 (3), 669-683 (2018).</li>
<li>Norton, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+condition+of+the+flexor+carpi+radialis+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Operant condition of the flexor carpi radialis H-reflex.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 101 (12), 145-146 (2020).</li>
<li>Crone, C., Johnsen, L. L., Hultborn, H., Orsnes, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amplitude+of+the+maximum+motor+response+%28Mmax%29+in+human+muscles+typically+decreases+during+the+course+of+an+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Amplitude of the maximum motor response (Mmax) in human muscles typically decreases during the course of an experiment.</a> Experimental Brain Research. 124 (2), 265-270 (1999).</li>
<li>Devetzoglou-Toliou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recursive+PID+controller+for+automatically+adjusting+M-wave+size+during+H-reflex+operant+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22International+IEEE%2FEMBS+Conference+on+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Recursive PID controller for automatically adjusting M-wave size during H-reflex operant conditioning.</a> International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering. 10, 1079-1082 (2021).</li>
<li>Wolpaw, J. R., Seegal, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+rhythm+in+the+spinal+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal rhythm in the spinal stretch reflex.</a> Brain Research. 244 (2), 365-369 (1982).</li>
<li>Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+rhythm+in+rat+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Circadian rhythm in rat H-reflex.</a> Brain Research. 648 (1), 167-170 (1994).</li>
<li>Carp, J. S., Tennissen, A. M., Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+H-reflex+variation+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal H-reflex variation in mice.</a> Experimental Brain Research. 168 (4), 517-528 (2006).</li>
<li>Lagerquist, O., Zehr, E. P., Baldwin, E. R., Klakowicz, P. M., Collins, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+changes+in+the+amplitude+of+the+Hoffmann+reflex+in+the+human+soleus+but+not+in+the+flexor+carpi+radialis+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal changes in the amplitude of the Hoffmann reflex in the human soleus but not in the flexor carpi radialis muscle.</a> Experimental Brain Research. 170, 1-6 (2006).</li>
<li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+spinal+reflexes%3A+From+basic+science+to+clinical+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of spinal reflexes: From basic science to clinical therapy.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 8, 25(2014).</li>
<li>Segal, R. L., Wolf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+spinal+stretch+reflexes+in+patients+with+spinal+cord+injuries%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of spinal stretch reflexes in patients with spinal cord injuries.</a> Experimental Neurology. 130 (2), 202-213 (1994).</li>
<li>Wolf, S. L., Segal, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+human+biceps+brachii+spinal+stretch+reflex+magnitude%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Reducing human biceps brachii spinal stretch reflex magnitude.</a> Journal of Neurophysiology. 75 (4), 1637-1646 (1996).</li>
<li>Mrachacz-Kersting, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acquisition+of+a+simple+motor+skill%3A+Task-dependent+adaptation+and+long-term+changes+in+the+human+soleus+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Acquisition of a simple motor skill: Task-dependent adaptation and long-term changes in the human soleus stretch reflex.</a> Journal of Neurophysiology. 122 (1), 435-446 (2019).</li>
<li>Thompson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+the+motor-evoked+potential+and+locomotion+in+people+with+and+without+chronic+incomplete+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of the motor-evoked potential and locomotion in people with and without chronic incomplete spinal cord injury.</a> Journal of Neurophysiology. 121 (3), 853-866 (2019).</li>
<li>Thompson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+sensorimotor+rhythm+modulation+on+the+human+flexor+carpi+radialis+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of sensorimotor rhythm modulation on the human flexor carpi radialis H-reflex.</a> Frontiers in Neuroscience. 12, 505(2018).</li>
</ol>

JRW e AKT são inventores de três patentes relacionadas ao condicionamento do reflexo H. Os outros autores não têm interesses financeiros concorrentes ou conflitos de interesse para relatar.

O protocolo descrito acima é adequado para demonstrar o condicionamento descendente do reflexo H do sóleo em um adulto típico sem comprometimento neurológico. Os valores precisos dos parâmetros podem variar de pessoa para pessoa e, particularmente, em função da deficiência. Enquanto a curva de recrutamento do participante atingiu Mmax a uma corrente estimulante de cerca de 25 mA no vídeo, outra pessoa pode exigir 50 mA ou mais, de modo que a corrente seria aumentada em etapas maiores durante a medição da curva de recrutamento. Eles também podem exigir uma duração de pulso mais longa. Uma terceira pessoa pode ser mais sensível e exigir configurações atuais menores. O protocolo também precisa ser adaptado de acordo com o músculo que está sendo condicionado. Por exemplo, ao atingir o músculo flexor radial do carpo24,25, uma configuração de corrente mais baixa é geralmente usada; o modo de Contração Voluntária deve ser usado para estabelecer uma escala para os limites de EMG de fundo; e maior cuidado deve ser tomado tanto durante a otimização da colocação do eletrodo quanto durante a otimização da postura, que deve ser mantida constante em todos os ensaios.
O protocolo é sensível a variações na relação entre a configuração da corrente do estimulador e a quantidade de corrente realmente entregue ao nervo – isso pode ser afetado por pequenas variações na postura, hidratação do participante e secagem do gel do eletrodo adesivo. No condicionamento do reflexo H, esse problema pode ser mitigado usando o tamanho da onda M como um indicador da intensidade efetiva da estimulação. Reflete o número de axônios eferentes do motoneurônio sóleo excitados pelo estímulo. Assim, se o tamanho da onda M é mantido constante, isso implica que o número de axônios aferentes primários excitados pelo estímulo, ou seja, os axônios que provocam o reflexo H, também é mantido constante (ver também Crone et al.26). Assim, essa onda M é referida como a resposta de referência no software. Por esse motivo, etapa 4.5.12. menciona que o tamanho da onda M alvo deve ser registrado. Na verdade, é mais importante manter esse tamanho de resposta aproximadamente constante do que manter a corrente nominal estritamente constante. A guia Sequência da janela de análise permite a verificação retrospectiva da constância da onda M ao longo de cada execução; para o condicionamento do reflexo H do sóleo, isso geralmente é suficiente para corrigir quaisquer problemas. Para maior controle, um segundo monitor pode ser conectado ao computador para exibir análises de ondas M em tempo real que orientam o ajuste manual de teste a teste. A automação dessa tarefa de controle é um projeto em andamento27.
A variação diurna também pode afetar as respostas eletrofisiológicas de uma pessoa 28,29,30,31. Por esse motivo, recomenda-se que todas as sessões sejam realizadas no mesmo horário do dia, ou seja, dentro da mesma janela de tempo de 3 h.
O sucesso do condicionamento operante pode ser sensível à precisão do intervalo de tempo escolhido pelo operador para definir o reflexo H; em particular, o intervalo não deve ser demasiado grande. Diretrizes detalhadas para a definição correta do intervalo estão além do escopo do artigo atual. Esta também é uma função que será automatizada em versões futuras do software.
Uma etapa crítica no protocolo é a etapa 4.5.6., na qual o operador aumenta manualmente a corrente do estimulador repetidamente após cada número fixo de ensaios. A contagem incorreta dos ensaios aqui ou o ajuste incorreto do mostrador atual podem levar à distorção da curva de recrutamento resultante. Essa possibilidade de erro do usuário pode ser mitigada habilitando a opção Digitimer Link, que permite a automação do ajuste atual para um determinado modelo de estimulador.
Este artigo enfocou o condicionamento do reflexo H, pois é a mais desenvolvida das potenciais aplicações clínicas do EPOCS. O software existente auxilia os pesquisadores nos esforços contínuos para aprimorar esse protocolo em direção a uma ampla disseminação clínica32. Além do condicionamento do reflexo H, o EPOCS também pode ser aplicado em sua forma atual a uma variedade maior de métodos de estimulação e respostas evocadas. Por exemplo, pode igualmente acionar um dispositivo mecânico que provoca um reflexo de estiramento, que também pode ser condicionado33,34,35. A abordagem é adaptável às deficiências de um indivíduo; em uma pessoa, o condicionamento descendente do reflexo H do sóleo melhora a locomoção, reduzindo a hiperreflexia espástica14; em outro, o condicionamento ascendente da PEmáx tibial anterior melhora a locomoção, aliviando a queda do pé36.
Enquanto os esforços estão em andamento para produzir uma implementação comercial do protocolo, o software original será mantido em paralelo como uma ferramenta de pesquisa para fornecer a flexibilidade necessária para expandir o campo da neuroplasticidade direcionada. Essa flexibilidade é possibilitada pela modularidade e extensibilidade da plataforma de software BCI2000 generalizada e bem estabelecida, na qual o EPOCS se baseia. Isso significa que, com o mínimo de intervenção de um engenheiro de software, o sistema é reconfigurável para uma variedade ainda maior de propósitos de pesquisa. Por exemplo, ele pode ser configurado para gravar canais de biossinal adicionais ou sensores adicionais para análise posterior (por exemplo, pedestres e sensores de rastreamento de movimento) para condicionamento durante a locomoção. Também pode ser programado para considerar critérios adicionais de desencadeamento para estimulação (por exemplo, desencadear estimulação apenas em uma parte específica do ciclo da marcha) ou para desencadear estímulos de reforço adicionais em ensaios bem-sucedidos ou malsucedidos. Exemplos de arquivos de personalização são fornecidos.
A neuroplasticidade direcionada ainda está em sua infância. Espera-se que seus caminhos ainda inexplorados proporcionem grandes benefícios tanto para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas (como discutido acima) quanto para elucidar a história natural da doença e os mecanismos de função do sistema nervoso central tanto na saúde quanto na doença 2,32,37. Estamos, portanto, empenhados em manter e apoiar o EPOCS como uma ferramenta fundamental para a realização deste potencial terapêutico e científico.

Na última década, estratégias de neuroplasticidade direcionadas emergiram como uma nova abordagem para a reabilitação de comprometimentos neurológicos 1,2. Uma dessas estratégias é o condicionamento operante de um potencial evocado. Isso implica provocar repetidamente respostas eletrofisiológicas que podem ser medidas de forma não invasiva - por exemplo, por eletroencefalografia (EEG) ou eletromiografia de superfície (EMG) - e dar à pessoa feedback imediato sobre o tamanho de cada resposta em relação a um nível de critério definido pelo terapeuta ou investigador. Com o tempo, esse protocolo treina a pessoa para aumentar ou diminuir sua resposta e pode, consequentemente, direcionar uma mudança benéfica para um local do sistema nervoso central que é importante em um comportamento como locomoção ou alcance e preensão. A mudança direcionada beneficia o desempenho e, além disso, permite melhores práticas que levam a uma mudança benéfica generalizada que melhora todo o comportamento. Por exemplo, em pessoas com lesão medular incompleta (ICi) nas quais o clônus prejudica a locomoção, o condicionamento operante que reduz o reflexo de Hoffmann no músculo sóleo de uma perna melhora a atividade do músculo locomotor em ambas as pernas, aumentando a velocidade de caminhada e restaurando a simetria do passo direito/esquerdo 1,3,4,5 . Outro exemplo é o da estimulação de pulso pareado, que pode aumentar de forma duradoura o tamanho do potencial evocado motor (PEmáx) para a estimulação magnética transcraniana, melhorando assim a função de alcance e preensão em pessoas com comprometimento crônico da mão e do braço após a iSCI6.
A implementação de tais protocolos exige software de propósito especial que deve executar várias funções. Especificamente, ele deve continuamente adquirir, processar e salvar sinais eletrofisiológicos; deve monitorizar continuamente o estado do sistema nervoso e desencadear adequadamente a estimulação sob fortes restrições em tempo real; deve fornecer feedback contínuo momento a momento, feedback de avaliação a avaliação e feedback sessão a sessão; deve fornecer uma interface de utilizador para orientar a configuração e o ajustamento pelo investigador ou terapeuta; e, por fim, deve armazenar e organizar dados de sinal e meta-informação em um formato padronizado.
O sistema de condicionamento operante de potencial evocado (EPOCS) é a nossa resposta a esta necessidade excepcional. Sob o capô, o software é baseado no BCI2000, uma plataforma de neurotecnologia de código aberto que é usada em centenas de laboratórios em todo o mundo 7,8. No EPOCS, a interface de usuário usual do BCI2000 é oculta e substituída por uma interface simplificada que é otimizada para protocolos de condicionamento operante potenciais evocados.
O presente artigo e o vídeo que o acompanha ilustram o uso do EPOCS em um protocolo particular: o condicionamento operante para reduzir o tamanho do reflexo de Hoffmann (H-) no músculo sóleo. Esta resposta é o análogo eletricamente provocado do reflexo de alongamento instintivo. Demonstrou-se que o down-conditioning, do reflexo-H reduz o impacto do clônus e, assim, melhora a locomoção em animais com iSCI 9,10,11,12,13 e em humanos com ICi, esclerose múltipla ou acidente vascular cerebral 5,14,15. Pode ser aplicado sem efeitos colaterais adversos em animais e pessoas com ou sem lesão neurológica16,17.
O protocolo de condicionamento operante funciona executando vários ensaios, cada um com duração de vários segundos. A sequência de eventos de uma tentativa é mostrada esquematicamente na Figura 1, com números denotando as seguintes funções:
1. A EMG de fundo contínua é registrada a partir de eletrodos de superfície bipolar sobre o músculo alvo (sóleo) e seu antagonista (tibial anterior). O nível de fundo é avaliado como o valor médio retificado do sinal filtrado por passagem alta em uma janela deslizante.
2. O nível de EMG de fundo no músculo alvo é mostrado como a altura de uma barra, continuamente atualizada na tela do participante. Isso ajuda o participante a manter a atividade dentro de um intervalo especificado (região de eclosão).
3. O software julga o momento apropriado para a estimulação elétrica e aciona o estimulador de acordo. Os principais critérios são que pelo menos 5 s devem ter decorrido desde a estimulação anterior e que o nível EMG de fundo deve ter permanecido na faixa especificada continuamente por 2 s.
4. Um estimulador de corrente constante fornece um pulso elétrico transcutaneamente para o nervo tibial (tipicamente monofásico, com duração de 1 ms).
5. A resposta resultante do bloqueio de estímulo é registrada. O software calcula os tamanhos de dois componentes de particular interesse: a onda M anterior, que reflete a ativação muscular resultante da estimulação direta do axônio motor; e o reflexo H posterior, que reflete o sinal retransmitido através de um arco reflexo na medula espinhal 18,19,20,21,22. O EPOCS refere-se a estes como a resposta de referência e a resposta alvo, respetivamente.
6. O tamanho do reflexo H para o ensaio atual é exibido como a altura de uma segunda barra, em relação a um nível de critério desejado que define um ensaio bem-sucedido ou malsucedido. Para o condicionamento para baixo, a barra é verde escura se o tamanho do reflexo H caiu abaixo do critério, ou vermelho brilhante se não o fez (vice-versa para o condicionamento para cima). Simultaneamente, a exibição numérica da taxa de sucesso cumulativa é atualizada de acordo. Juntos, esses elementos gráficos de exibição fornecem o reforço positivo ou negativo imediato do qual o condicionamento operante depende23.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63736/63736fig01.jpg"> Figura 1: Ilustração esquemática da funcionalidade central do EPOCS durante o condicionamento descendente do reflexo H do sóleo. O participante visualiza uma tela de monitor grande que mostra o nível de EMG de fundo, o tamanho mais recente do reflexo H, o número de ensaios concluídos até agora na execução atual de 75 e a proporção de ensaios bem-sucedidos para a corrida. A sequência de eventos em um ensaio é denotada pelos números 1-6, conforme descrito na Introdução. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63736/63736fig01large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Um protocolo de condicionamento do reflexo H humano geralmente consiste em 6 sessões basais, seguidas por 24-30 sessões de condicionamento espalhadas por 10 semanas a uma taxa de 3 sessões/semana e várias sessões de acompanhamento nos 3-6 meses subsequentes14,16. Cada sessão dura de 60 a 90 minutos.
Para apoiar este protocolo, bem como outros protocolos relacionados, o EPOCS possui cinco modos distintos de operação, cada um servido por uma das guias de sua janela principal, intitulada Teste de Estímulo, Contração Voluntária, Curva de Recrutamento, Ensaios de Controle e Ensaios de Treinamento.
No modo Teste de Estímulo, o software aciona um estímulo a cada poucos segundos, não necessariamente contingente ao estado do músculo alvo. Os sinais de resposta são mostrados na tela após cada estímulo. Isso permite que o operador verifique a qualidade das conexões do eletrodo e do sinal EMG; otimizar a posição dos eletrodos estimulantes e de gravação; e estabelecer a morfologia da resposta do indivíduo.
No modo de Contração Voluntária, o software mede e mostra o nível EMG de fundo, enquanto o participante é encorajado a contrair o músculo, tanto quanto possível, na ausência de estimulação elétrica. Em alguns protocolos, o nível de EMG na contração voluntária máxima (MVC) é uma referência útil para definir os critérios de EMG de fundo. No protocolo aqui demonstrado, isso não é necessário, pois uma postura estável em pé padroniza suficientemente a atividade do músculo sóleo.
No modo Curva de Recrutamento, a estimulação depende do nível EMG de fundo (mostrado continuamente na tela) permanecer na faixa correta; os sinais de resposta são mostrados na tela após cada estímulo; e a sequência de respostas pode ser analisada ao final de uma corrida. Isso permite que o operador determine o início e o fim dos intervalos de tempo em que as respostas de interesse aparecem; determinar a relação entre a intensidade da estimulação e o tamanho da resposta, antes e depois das corridas de condicionamento; e determinar a intensidade de estimulação a ser usada para condicionamento.
No modo Ensaios de Controle, a estimulação depende do nível EMG de fundo (mostrado continuamente na tela), mas nenhum feedback é dado sobre o tamanho da resposta alvo. A sequência e a distribuição dos tamanhos de resposta podem ser analisadas. Esse modo pode ser usado para coletar medidas basais do tamanho da resposta ou como condição de controle para comparação com o condicionamento operante em um delineamento experimental cruzado ou entre sujeitos. Pode servir de base para definir o critério de desempenho para o condicionamento operante no início de cada sessão.
Finalmente, no modo Training Trials, a estimulação depende do nível EMG de fundo (mostrado continuamente na tela), e o reforço de ensaio por ensaio também é fornecido mostrando o tamanho da resposta alvo, conforme descrito acima e mostrado na Figura 1. Este é o modo em que o condicionamento operante é realizado.
A próxima seção guiará o leitor através dos cinco modos, demonstrando o protocolo para o condicionamento descendente do reflexo H do sóleo em um participante adulto sem lesão neurológica.

<table><tbody><tr><td>Cotonetes com álcool</td><td>qualquer</td><td></td><td>Para aplicação na pele do</td></tr><tr><td>cabo BNC (longo) x 1</td><td>qualquer</td><td></td><td>BNC macho para BNC macho, longo o suficiente para alcançar do digitalizador ao estimulador</td></tr><tr><td>Cabo BNC (médio) x 2</td><td>qualquer</td><td></td><td>BNC macho para BNC macho, longo o suficiente para alcançar do amplificador ao digitalizador</td></tr><tr><td>Cabo BNC (curto) x 1</td><td>qualquer</td><td></td><td>BNC macho para BNC macho, curto (para patch entre duas portas digitalizadoras)</td></tr><tr><td>Conector BNC tee</td><td>qualquer</td><td></td><td>Divisor BNC fêmea-macho-fêmea</td></tr><tr><td>Computador</td><td>Lenovo</td><td>ThinkStation P340</td><td>Uma ampla gama de hardware de computação é adequada, especialmente se estiver usando um digitalizador USB (não são necessários slots PCI).&nbsp; Deve executar o Windows 7+. Inclui teclado padrão e rato.</td></tr><tr><td>Estimulador de corrente constante</td><td>Digitimer Ltd.</td><td>DS8R</td><td>O DS8R conta com suporte de automação EPOCS. Se controlado manualmente,&nbsp; outros estimuladores de corrente constante podem ser usados desde que tenham um gatilho TTL externo e possam atingir uma duração de pulso de 1&nbsp; ms ou mais.</td></tr><tr><td>Digitalizador (opção A)</td>Digitalizador USB <td>USB-6212</td> <td>da National Instruments</td><td>com conectores BNC integrados.</td></tr><tr><td>Digitalizador (opção B)</td>Digitalizador <td>PCIe PCIe-6321</td> <td>da National Instruments</td><td>&mdash; requer computador de mesa com um slot PCI livre, também cabo e bloco de terminais BNC (abaixo)</td></tr><tr><td>Cabo digitalizador (apenas para a opção B)</td><td>National Instruments</td><td>SHC68-68-EPM</td><td>Conecta o digitalizador PCIe ao bloco de terminais BNC</td></tr><tr><td>Bloco de terminais do digitalizador (apenas para a opção B)</td><td>Bloco de terminais BNC montável em rack de 19 polegadas</td> <td>da National Instruments</td><td>BNC-2090A</td></tr><tr><td>Sistema amplificador EMG</td><td>Bortec Biomedical Ltd.</td><td>AMT-8</td><td>Amplificador analógico + unidade portátil + cabo de transmissão longo + bateria + dois eletrodos ativos de 500 ganhos (1 bipolar, 1 bipolar com terra)</td></tr> <tr><td>Monitore</td><td>qualquer</td><td></td><td>Grande o suficiente para que o participante veja claramente a partir da distância de visualização pretendida.</td></tr><tr><td>Eletrodos NeuroPlus (22&nbsp; x&nbsp; 22&nbsp; mm) x 6</td><td>Vermont Medical Inc.</td><td>A10040-60</td><td>Prata autoadesiva descartável/cloreto de prata 22&nbsp; x&nbsp; 22&nbsp; mm&nbsp; eletrodos EMG de superfície. 6 necessários por sessão (11 na primeira sessão do participante)</td></tr><tr><td>Eletrodo NeuroPlus (22&nbsp; x&nbsp; 35&nbsp; mm) x 1</td><td>Vermont Medical Inc.</td><td>A10041-60</td><td>Eletrodo EMG de superfície autoadesivo descartável de prata/cloreto de prata 22 x 35 mm. 1 necessário por sessão.</td></tr><tr><td>Cabo de encaixe x 2</td><td>qualquer</td><td>EDR1220</td><td>Cabos para eletrodos estimulantes: 1.5mm DIN para botão de encaixe</td></tr><tr><td>Fio</td><td>qualquer</td><td></td><td>8- 10 cm de comprimento de fio isolado de núcleo único</td></tr></tbody></table>

o sistema de condicionamento operante de potencial evocado (epocs): uma ferramenta de pesquisa e uma terapia emergente para distúrbios neuromusculares crônicos

The Evoked Potential Operant Conditioning System (EPOCS): A Research Tool and an Emerging Therapy for Chronic Neuromuscular Disorders

O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado (EPOCS) é uma ferramenta de software que implementa protocolos para condicionar operacionalmente as respostas musculares desencadeadas por estímulos em pessoas com distúrbios neuromusculares, o que, por sua vez, pode melhorar a função sensório-motora quando aplicado adequadamente. O EPOCS monitora o estado de músculos-alvo específicos – por exemplo, da eletromiografia de superfície (EMG) em pé ou de medições do ciclo de marcha ao caminhar em uma esteira – e aciona automaticamente a estimulação calibrada quando condições pré-definidas são atendidas. Ele fornece duas formas de feedback que permitem que uma pessoa aprenda a modular a excitabilidade do caminho alvo. Primeiro, ele monitora continuamente a atividade EMG contínua no músculo alvo, orientando a pessoa a produzir um nível consistente de atividade adequado para o condicionamento. Em segundo lugar, ele fornece feedback imediato do tamanho da resposta após cada estimulação e indica se atingiu o valor alvo.
Para ilustrar seu uso, este artigo descreve um protocolo através do qual uma pessoa pode aprender a diminuir o tamanho do reflexo de Hoffmann - o análogo eletricamente provocado do reflexo de estiramento espinhal - no músculo sóleo. O condicionamento descendente da excitabilidade desta via pode melhorar a caminhada em pessoas com marcha espástica devido a lesão incompleta da medula espinhal. O artigo demonstra como configurar o equipamento; como colocar eletrodos estimulantes e de gravação; e como usar o software livre para otimizar a colocação de eletrodos, medir a curva de recrutamento de respostas motoras e reflexas diretas, medir a resposta sem condicionamento operante, condicionar o reflexo e analisar os dados resultantes. Ele ilustra como o reflexo muda ao longo de várias sessões e como a caminhada melhora. Também discute como o sistema pode ser aplicado a outros tipos de respostas evocadas e a outros tipos de estimulação, por exemplo, potenciais evocados motores à estimulação magnética transcraniana; como pode resolver vários problemas clínicos; e como pode subsidiar pesquisas sobre a função sensório-motora na saúde e na doença.

A Figura 2 mostra a eficácia do protocolo acima na mensuração das curvas de recrutamento das ondas M e do reflexo H e na mensuração da distribuição dos tamanhos dos reflexos H na intensidade constante da estimulação. Também ilustra a eficácia geral do protocolo multi-sessão na alteração do tamanho do reflexo H em participantes neurologicamente não prejudicados e na melhoria da função locomotora em participantes com lesão medular incompleta.
A Figura 2A mostra uma captura de tela da janela de análise após uma execução executada no modo Curva de Recrutamento durante o condicionamento operante do reflexo H (consulte a etapa 4.5 do protocolo). Na metade inferior da janela (o painel Sequência ), o eixo horizontal mostra o número do teste – portanto, a intensidade do estímulo aumenta da esquerda para a direita. O tamanho do reflexo H (círculos verdes) sobe e depois cai em função da intensidade do estímulo, enquanto o tamanho da onda M (triângulos marrons) sobe e satura. A Figura 2B mostra uma captura de tela da janela de análise após uma execução executada no modo Control Trials ou Training Trials durante o condicionamento operante do reflexo H (consulte a etapa 4.6. e a etapa 4.7 do protocolo). No painel inferior (o painel "Distribuição"), o histograma de tamanhos de reflexo H facilita a seleção de um nível de critério apropriado para o subsequente condicionamento para cima ou para baixo. Na Figura 2C, o tamanho do reflexo H em participantes neurologicamente não prejudicados é plotado em função do número da sessão em 6 sessões de linha de base, 24 sessões de condicionamento e 4 sessões de acompanhamento. Os dados foram coletados de 15 participantes (8 do sexo masculino, 7 do sexo feminino), dos quais 2 participaram de braços de condicionamento para cima e para baixo. Os participantes tinham entre 21 e 55 anos. Todos os participantes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. O protocolo foi aprovado pelo comitê de revisão institucional (IRB) do Departamento de Saúde do Estado de Nova York (número de aprovação 05-058). Thompson et al.16 fornecem mais detalhes. A Figura 2D mostra o efeito benéfico do condicionamento descendente do reflexo H do sóleo em participantes com comprometimento crônico dos membros inferiores após lesão incompleta da medula espinhal. O condicionamento bem-sucedido foi associado a uma melhora na simetria da marcha e na velocidade de caminhada em relação à linha de base. Os dados foram coletados de 13 participantes (9 do sexo masculino, 4 do sexo feminino) com idades entre 28 e 68 anos, que assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. O protocolo foi aprovado pelo IRB do Hospital Helen Hayes (aprovação número 07-07). Thompson et al.14 fornecem mais detalhes.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63736/63736fig02.jpg"> Figura 2: Resultados representativos . (A) Captura de tela da janela de análise da curva de recrutamento. (B) Captura de tela da janela de análise Ensaios de Controle ou Ensaios de Treinamento. (C) Efeitos contrastantes do condicionamento para cima e para baixo do reflexo H do sóleo em participantes não lesionados. Triângulos vermelhos para cima mostram o tamanho médio do reflexo H de N = 6 participantes com sucesso condicionados para cima (de 8); triângulos azuis para baixo mostram respostas médias de N = 8 participantes com sucesso condicionados para baixo (de 9). As barras de erro denotam erro padrão. Esta imagem foi modificada de Thompson et al.16. (D) Efeito terapêutico do condicionamento descendente do reflexo H do sóleo na velocidade de caminhada e simetria da marcha em pessoas com comprometimento crônico após lesão medular incompleta. Os resultados de contraste de barras para N = 6 participantes cujos reflexos H foram condicionados com sucesso contra N = 4 participantes da condição de controle (sem condicionamento operante) e N = 3 participantes nos quais o protocolo de condicionamento descendente não conseguiu reduzir o tamanho do reflexo. As barras de erro denotam erro padrão. Cada asterisco indica um valor de p abaixo de 0,05 em um teste t pareado comparando medidas pré versus pós-condicionamento. Esta imagem foi modificada de Thompson et al.14. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63736/63736fig02large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado auxilia na investigação científica da função sensório-motora e pode administrar treinamento neurocomportamental direcionado que pode afetar a reabilitação sensório-motora em distúrbios neuromusculares. Este artigo descreve suas capacidades e ilustra sua aplicação na modificação de um reflexo espinhal simples para alcançar uma melhora duradoura na função motora.

O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado (EPOCS): Uma Ferramenta de Pesquisa e uma Terapia Emergente para Distúrbios Neuromusculares Crônicos

The Evoked Potential Operant Conditioning System (EPOCS) is a software tool that implements protocols for operantly conditioning stimulus-triggered muscle ...

Este protocolo único visa a mudança benéfica para lugares-chave no sistema nervoso. Isso desencadeia uma mudança benéfica muito mais ampla. Melhora muito o comportamento, como a caminhada, que foi prejudicada pela medula espinhal ou lesão cerebral.A principal vantagem do software EPOCS é que ele orienta o experimentador ou terapeuta através da complexa série de etapas analíticas processuais que o protocolo requer. O condicionamento operante do reflexo H pode ser capaz de melhorar a recuperação da locomoção e outros comportamentos importantes para pessoas com lesão medular, acidente vascular cerebral, esclerose múltipla e outros distúrbios neurológicos crônicos. O protocolo pode ser estendido aos reflexos H de outros músculos das pernas ou braços para outras vias reflexas, como as responsáveis pelos reflexos cutâneos e para as vias que conectam o cérebro à medula espinhal.Se você nunca fez medições do reflexo H antes, entre em contato com o Centro Nacional de Neuromodulação para Reabilitação para oportunidades básicas de treinamento prático. Materiais tutoriais também estão disponíveis em seu site. Para começar, verifique se o participante está configurado com eletrodos estimulantes, eletrodos EMG bipolares no músculo sóleo e tibial anterior em um eletrodo terra.Inicie o aplicativo EPOCS, insira o ID do assunto e inicie uma sessão. Peça ao participante que fique de pé naturalmente. Ative o estimulador e defina a intensidade da estimulação para o seu valor mínimo e, em seguida, pressione Iniciar.Avise o participante para esperar estimulação e aumentar gradualmente a intensidade para 10 miliamperes ou mais até que um reflexo H claro seja visto. Encontre o local estimulante que provoca o maior reflexo H movendo o cátodo uma largura total do eletrodo medialmente e, em seguida, lateralmente, depois uma largura de meio eletrodo medial e lateralmente e, finalmente, uma largura total do eletrodo para cima e depois para baixo. Marque, anote e fotografe a posição dos eletrodos para ajudar no reposicionamento.Alterne para a guia Curva de Recrutamento. Vá para Configurações e, em seguida, EMG e configure os intervalos para os níveis de atividade de fundo do alvo e antagonista que permitirão a estimulação. Defina a duração de retenção de fundo para 2 segundos para especificar por quanto tempo o participante deve manter continuamente o EMG no intervalo para acionar cada estímulo, ativar o estimulador e definir a intensidade para um valor mínimo de, digamos, 5 miliamperes.Com o participante em pé, pressione Iniciar. Demonstrar o nível de EMG de fundo em tempo real no músculo alvo para o participante. A atividade de ambos os músculos deve estar dentro de seus intervalos necessários para transformar a barra de um vermelho brilhante para um tom verde mais escuro e deve permanecer lá por 2 segundos para desencadear a estimulação.Pressione Stop no final da corrida de treino. Com o participante em pé, pressione Iniciar para medir a curva de recrutamento. Se o reflexo H já estiver visível na intensidade inicial escolhida, diminua gradualmente a corrente até que o reflexo H não seja mais visto e, em seguida, clique em Parar e novamente em Iniciar para iniciar a execução.Verifique o contador Avaliações concluídas. Após cada 4 tentativas, aumente manualmente a intensidade da estimulação em 2 miliamperes e anote a intensidade. Continue até que o tamanho da onda M atinja um platô.Pressione Parar quando terminar e peça ao participante para se sentar para descansar. Associe todos os registros escritos aos números de execução mostrados no canto superior direito da janela. No final da execução, abra a guia Log e insira todas as informações relevantes manualmente.Pressione o botão Análise para abrir a janela Análise. No painel superior da janela de análise, examine a sobreposição bloqueada por estímulo dos sinais musculares alvo de cada ensaio na execução anterior. Ajuste o início e o fim do intervalo de destino verde e do intervalo de referência marrom e clique no botão Usar intervalos marcados para salvar essas configurações.No painel Sequência na metade inferior da janela de análise, avalie a curva de recrutamento resultante. Ajuste as configurações para exibir a amplitude retificada de pico a pico ou média e para agrupar os resultados de ensaios consecutivos. Especifique as tentativas a serem agrupadas em 4 e registre as M-max e H-max resultantes.Se esta for a primeira sessão do participante, procure o local ideal de gravação EMG do músculo alvo. Primeiro, mova os eletrodos sóleo medialmente por meio eletrodo de largura, depois reúna uma curva de recrutamento completa e registre o M-max e o H-max resultantes. Em seguida, mova os eletrodos de sóleo a mesma distância lateralmente de sua posição original e, novamente, realize uma medição da curva de recrutamento.Marque, observe e fotografe a posição do eletrodo que maximiza o H-max. Escolha uma intensidade de estímulo que provoque um reflexo H próximo ao máximo, mas com uma onda M visível. Idealmente, aponte para o lado ascendente da curva.Escolha uma intensidade de estímulo mais alta somente se necessário para garantir uma onda M distinguível, como neste caso. Defina esse valor de intensidade de estímulo no estimulador e observe este e o tamanho da onda M correspondente para sessões futuras. Para medir a distribuição dos tamanhos do reflexo H sem fornecer feedback de resposta, alterne para a guia Ensaios de Controle.Com o participante em pé, pressione Iniciar e instrua o participante a manter o nível necessário de atividade muscular de fundo. Para uma sessão de linha de base ou de acompanhamento, realize 75 ensaios sucessivos, enquanto para uma sessão de condicionamento, realize 20 ensaios. Após as avaliações, pressione Parar para encerrar a execução e pressione Análise.Avalie a sobreposição de formas de onda de resposta de ensaio a ensaio no painel superior e, se necessário, a sequência de tamanhos de resposta abaixo. Uma nova distribuição de guia é ativada por padrão na parte superior da guia Sequência. Clique em Resultados do Log para anexar as estatísticas de resumo ao log da sessão.Para uma sessão de linha de base, repita essas etapas para um total de três execuções de 75 ensaios cada e pule para a medição da curva de recrutamento de fechamento. Para uma sessão de condicionamento, defina o Percentil de Destino como 66. Selecione o critério correspondente para o condicionamento para baixo pressionando o botão Condição para baixo.Essa ação será registrada automaticamente e a janela Análise será fechada. Alterne para a guia Avaliações de Treinamento e pressione Iniciar com o participante em pé. Explique ao participante a nova barra de feedback no meio da tela mostrando o tamanho mais recente do reflexo H em relação ao intervalo de destino sombreado.Se a resposta estiver dentro do intervalo alvo, a barra será verde escura e o teste será contado como bem-sucedido. Se ele ficar fora do intervalo, a barra será um vermelho mais brilhante e o teste será contado como malsucedido. Motive o participante a realizar o maior número possível de ensaios bem-sucedidos.Após 75 tentativas, pressione Stop para encerrar a execução, pressione o botão Análise e use a guia Sequência para verificar se as ondas M permaneceram constantes no tamanho desejado. Com a guia Distribuição selecionada, use o botão Condição Negativa para atualizar o critério de condicionamento operante para a próxima execução. Repita este procedimento duas vezes para 75 ensaios cada.No final da sessão, realize outra medição da curva de recrutamento. A análise foi realizada seguindo um modo de Curva de Recrutamento durante o condicionamento operante do reflexo H. No painel Sequência, a intensidade do estímulo aumenta da esquerda para a direita com o número do ensaio.O tamanho do reflexo H aumenta e depois cai em função da intensidade do estímulo, enquanto o tamanho da onda M aumenta, depois satura. A análise foi feita após uma execução realizada no modo Control Trials ou Training Trials durante o condicionamento operante do reflexo H. O painel de distribuição mostrou um histograma de tamanhos de reflexo H que facilitou a seleção de um nível de critério apropriado para o subsequente condicionamento para cima ou para baixo.O tamanho do reflexo H e os participantes neurologicamente não prejudicados plotados em função dos números das sessões mostraram efeitos contrastantes do condicionamento para cima e para baixo. O efeito benéfico do condicionamento para baixo do reflexo H do sóleo foi observado em participantes com comprometimento crônico dos membros inferiores após lesão incompleta da medula espinhal. O condicionamento bem-sucedido foi associado a uma melhora na velocidade de caminhada e simetria da marcha em relação à linha de base.A efetividade desse protocolo depende da motivação e do quanto o sujeito se preocupa com o feedback. É importante incentivar o sujeito a ter sucesso em cada teste da melhor maneira possível, aproveitando o feedback que o software fornece. Absolutamente, como terapeuta, você pode considerar a adição de alguns exercícios de controle funcional ou motor apropriados em conjunto com o condicionamento operante.Por exemplo, você pode querer que seu paciente faça alguma prática de caminhada simples imediatamente após o condicionamento para baixo do reflexo H do sóleo para obter melhores resultados. O desenvolvimento do EPOCS nos permitiu ampliar a gama de aplicações de condicionamento operante no tratamento de diferentes vibrações do paciente e comprometimento sensório-motor e acelerou nossos esforços para aproveitar ao máximo a neuroplasticidade para expandir as possibilidades de neurorreabilitação.

the-evoked-potential-operant-conditioning-system-epocs-research-tool

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Fonte: Shirozu, K., et al. Resposta pupilar como avaliação da indução eficaz de convulsões por eletroconvulsoterapia. J. Vis. Exp. (2019)Este vídeo demonstra o procedimento para realizar a eletroconvulsoterapia em um paciente humano, destacando o processo de estimulação e avaliando a atividade convulsiva por meio da resposta pupilar.

Realização de eletroconvulsoterapia e avaliação da eficácia das convulsões por meio da resposta pupilar

Fonte: Curado, M. et. al., Montagens de estimulação elétrica cerebral não invasivas para modulação da função motora humana. J. Vis. Exp. (2016)Este vídeo demonstra a configuração e o mecanismo da estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) para modular a função motora humana. Ao colocar o ânodo sobre o córtex motor primário e o cátodo sobre a área supraorbital contralateral, a estimulação elétrica direcionada aumenta a excitabilidade cortical, aumentando a atividade do neurônio motor...

Estimulação Elétrica Cerebral Não Invasiva para Modular a Atividade do Neurônio Motor Humano

O vídeo demonstra a análise eletrofisiológica de neurônios derivados de células-tronco embrionárias após exposição a neurotoxinas. O tratamento desses neurônios com neurotoxinas botulínicas reduz a frequência de correntes pós-sinápticas excitatórias espontâneas em miniatura, confirmando a inibição da transmissão sináptica.

Uma técnica para avaliar o efeito inibitório da exposição a toxinas em correntes pós-sinápticas excitatórias em miniatura (mEPSCs)

O objetivo é apresentar um novo método, a respiração de controle de estimulação elétrica (BreEStim) para a gestão da dor neuropática e espasticidade.

Respiração controlada Estimulação Elétrica (BreEStim) para tratamento de dor neuropática e espasticidade

A estimulação magnética transcraniana de pulso único sobre o córtex motor primário, a neuronavigação e o registro de atividade eletromiográfica dos músculos das mãos foram utilizadas neste estudo para explorar a excitabilidade corticospinal enquanto os participantes observavam sequências de ação.

Modulação de excitabilidade corticospinal durante a observação de ação

Várias crianças com Paralisia Cerebral unilateral parecem desconsiderar a capacidade preservada do membro superior afetado. Este desrespeito ao desenvolvimento é amplamente descrito na literatura, mas os processos cognitivos envolvidos não foram estudados. Para estudar os fatores cognitivos subjacentes ao controle do membro superior, foi desenvolvido um protocolo de potencial relacionado a eventos.

Potenciais relacionados a eventos durante tarefas Alvo de resposta para estudar processos cognitivos de Membro Superior uso em crianças com paralisia cerebral unilateral

Respostas da pupila (reflexo) foram medidas para avaliação da indução de apreensão adequada pela eletroconvulsoterapia usando um automatizado pupillometer infravermelho imediatamente após a estimulação elétrica. Relação de constrição foi calculada e comparada com a qualidade de apreensão.

Resposta pupilar como avaliação de indução de apreensão eficaz pela eletroconvulsoterapia

Apresentado aqui é um protocolo para a fabricação de um sistema implantável para registro cronológico in vivo de potenciais eletromiográficos evocados e espontâneos. O sistema é aplicado à investigação da reinervação dos músculos laríngeos após lesão nervosa.

Um sistema implantável para eletromiografia crônica in vivo

Este artigo descreve novas abordagens para medir e fortalecer vias neurais funcionalmente específicas com estimulação magnética transcraniana. Essas metodologias avançadas de estimulação cerebral não invasiva podem fornecer novas oportunidades para a compreensão das relações de comportamento cerebral e desenvolvimento de novas terapias para tratar distúrbios cerebrais.

Medir e manipular vias neurais funcionalmente específicas no sistema motor humano com estimulação magnética transcraniana

Este protocolo é projetado para explorar as mudanças eletrofisiológicas subjacentes relacionadas à aprendizagem em indivíduos com surdez profunda após um curto período de treinamento em substituição sensorial audiotátil, aplicando a técnica potencial relacionada ao evento.

Avaliação do Treinamento de Substituição Sensorial Áudio-Tátil em Participantes com Surdez Profunda Utilizando a Técnica de Potencial Relacionado a Eventos

Crianças com paralisia cerebral espástica (SCP) apresentam espasticidade nos membros, distúrbios do movimento e postura anormal devido a lesões na área motora do córtex cerebral, resultando em incapacidade de ficar em pé e andar normalmente. Portanto, aliviar a espasticidade dos membros e melhorar a função motora grossa em crianças com SCP tornaram-se importantes objetivos terapêuticos.

Estimulação Magnética Transcraniana Repetida Combinada com Treinamento de Observação de Ação em Crianças com Paralisia Cerebral Espástica

Aprenda o condicionamento operante do reflexo H com o sistema EPOCS para reabilitação neuromuscular em pacientes com lesão medular ou acidente vascular cerebral. Este método melhora a função motora e a marcha.

O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado (EPOCS): Uma Ferramenta de Pesquisa e uma Terapia Emergente para Distúrbios Neuromusculares Crônicos (Vídeo) | JoVE Journal

O Sistema de Condicionamento Operante de Potencial Evocado (EPOCS): Uma Ferramenta de Pesquisa e uma Terapia Emergente para Distúrbios Neuromusculares Crônicos

Explorar mais vídeos