Valutazione non invasiva dei cambiamenti nella trasmissione corticomoturonale negli esseri umani

Nei primati, il tratto corticospinale costituisce il principale percorso discendente che controlla le azioni volontarie ¹ . Il percorso cortico-spinale collega le aree motorie corticali agli α-motoneuroni spinali mediante connessioni dirette monocinaptiche corticomotoneuronali e tramite connessioni oligo- e polysynaptiche indirette ^{2 , 3} . Sebbene la corteccia motoria possa essere facilmente eccitata non invasiva dalla stimolazione magnetica transcranica (TMS), la risposta elettromiografica evocata a questa stimolazione è spesso difficile da interpretare. La ragione di questo è che il composto evocato potenziale motore (MEP) può essere influenzato da cambiamenti nell'eccitabilità dei neuroni intracorticali e corticospinali, interneuroni spinali e α-motoneuroni spinali ^{4 , 5 , 6 , 7} . Diversi elettrofisiologi non invasiviTecniche e protocolli di stimolazione mirano a determinare se i cambiamenti nell'eccitabilità e nella trasmissione corticospinale siano causati da cambiamenti a livello corticale o spinale. Di solito, i cambiamenti nell'ampiezza del riflettore H elettricamente evocato vengono utilizzati come "indicativi" delle alterazioni dell'eccitabilità nel pool di motoneuron. Tuttavia, è stato dimostrato in precedenza che il riflesso H dipende non solo dall'eccitabilità del pool di motoneuron, ma è anche modulato da altri fattori quali l'inibizione presinaptica ^{8 , 9} o la depressione post-attivazione omosintetica ^{5 , 10} . Un'altra limitazione nel confronto tra MEP e riflessi H è la disabilità per rilevare i cambiamenti di eccitabilità a livello interneuronale ^{11 , 12} . Oltre a questi inconvenienti, i motoneuroni possono essere attivati ​​in modo diverso dalla stimolazione del nervo periferico rispetto a wiTMS in modo che i cambiamenti nell'eccitabilità motoneuronale influenzino queste risposte in un modo diverso rispetto alle risposte mediate attraverso il percorso corticospinale ^{13 , 14 , 15} .

Un altro metodo utilizzato per separare la spina dallo effetto corticale rappresenta la stimolazione elettrica transcranica (TES) della corteccia motore ¹⁶ . Applicata a basse intensità di stimolazione, TES è stato sostenuto di non essere influenzato dai cambiamenti nell'eccitabilità corticale. Poiché entrambi TES e TMS attivano i α-motoneuroni attraverso il percorso corticospinale, il confronto tra MEPs magneticamente e elettricamente evocati fornisce un metodo più attraente per trarre conclusioni sulla natura corticale dei cambiamenti nella dimensione dei MEP rispetto al confronto tra riflessi H E deputati. Tuttavia, quando l'intensità di stimolazione è aumentata, i MEP evocati da TES sono influenzati anche dai cambiamenti nell'eccitabilità corticale <Sup class = "xref"> 17 ^{, 18} . Questo problema può essere aggirato quando la stimolazione elettrica non è applicata alla corteccia del motore, ma alla giunzione cervicomodulare. Tuttavia, sebbene la stimolazione elettrica possa evocare potenziali evocati motori cervicomodulari (cMEPs) negli arti superiori e nei muscoli dell'arto inferiore, la maggior parte dei soggetti percepisce stimolazioni elettriche al sistema cerebrale (e corteccia) come estremamente sgradevoli e dolorose. Un'alternativa meno dolorosa è quella di attivare il percorso cortico-spinale alla giunzione cervicomodulare usando la stimolazione magnetica all'inione ¹⁹ . È generalmente accettato che la stimolazione magnetica cervicomedulare (CMS) attiva molte delle stesse fibre discendenti come il TMS motorocorticale e che i cambiamenti nell'eccitabilità corticale possono essere rilevati confrontando MEP con cMEP ¹⁹ . Gli aumenti dell'eccitabilità delle cellule intracorticali e delle cellule corticomotoneuronali sono pensati per facilitare la corticaleHa evocato MEP senza un cambiamento concorrente nel MEP evocato nel cervicomodulare.

Tuttavia, nella maggior parte dei soggetti è impossibile ottenere cMEP magneticamente evocati nell'estremità inferiore al resto ^{20 , 21} . Un approccio per superare questo problema è quello di elevare l'eccitabilità dei motoneuroni spinali mediante volontario preconfezionamento del muscolo bersaglio. Tuttavia, è noto che piccoli cambiamenti nella forza di contrazione influenzano la dimensione del cMEP. Pertanto, è difficile confrontare i diversi compiti. Inoltre, i cambiamenti nell'eccitabilità motoneuronale dovuti alla pre-contrazione influenzeranno gli eurodeputati ei cMEP ma non necessariamente nella stessa misura. Infine, confrontando i MEP composti con i cMEP composti, alcune informazioni contenute nei volle discendenti vengono perse. Ciò è stato rivelato dagli studi che hanno coinvolto il condizionamento del riflesso H del muscolo soleus, tibiale anteriore e del muscolo radiale con stimoli motori magnetici corticaliIl ^{12 , 22} . Combinando la stimolazione del nervo periferico e la TMS sulla corteccia motoria con intervalli di interstimulazione specifici (ISI), è possibile studiare effetti facilitatori e inibitori dei diversi volle discendenti sul riflesso H. Questa tecnica è notevolmente ispirata dalla tecnica di facilitazione spaziale utilizzata per determinare la trasmissione nelle vie neurali in esperimenti animali e può essere considerata come una versione non invasiva e indiretta di tale tecnica ²³ . Mentre il riflesso H non è solo importante distinguere fra diverse frazioni del percorso corticospinale (proiezioni corticospinali veloci rispetto a quelle più lente), è anche essenziale elevare l'eccitabilità spinale in modo controllato e comparabile. Quindi, a riposo e durante l'attività, questa combinazione di tecniche di stimolazione consente di valutare le variazioni delle diverse frazioni del percorso cortico-spinale con una elevata risoluzione temporale, cioè in tÈ il più veloce, presumibilmente connessioni corticomotoneuronali monosynaptiche e in più lento percorso oligo- e polisintetico ^{12 , 22 , 24 , 25} . Recentemente, questa tecnica è stata estesa non solo condizionando il riflesso H con TMS sulla corteccia del motore (M1-condizionamento) ma anche tramite stimolazione aggiuntiva di condizionamento alla giunzione cervicomodulare (CMS-conditioning) ²⁶ . Confrontando gli effetti tra il condizionamento M1 e CMS, questa tecnica consente la differenziazione specifica del percorso con una elevata risoluzione temporale e consente di interpretare i meccanismi corticali e spinali. Inoltre, e soprattutto per quanto riguarda l'attuale studio, questa tecnica consente di valutare la trasmissione alla sinapsi corticomotoneurale quando si considera la facilitazione anticipata. L'agevolazione anticipata del riflesso H è probabilmente causata dall'attivazioneDi proiezioni corticomotoneurali dirette e monosintettive ai motoneuroni spinali ^{12 , 26} . Per testare i percorsi corticospinali più veloci e quindi la facilitazione precoce, il riflesso H deve essere lanciato da 2 a 4 ms prima del TMS. La ragione di questa è la latenza leggermente più breve del MEP (circa 32 ms; vedi ²⁷ ) rispetto al riflesso H (circa 34 ms; vedi ²⁵ ). Elicitando il riflesso H prima di applicare TMS, conduce alla convergenza delle eccitazioni ascendenti e più veloci che scendono a livello dei motoneuronali spinali. Quando il TMS viene applicato sulla giunzione cervicomodulare, il volley discendente arriverà intorno ai 3 – 4 ms prima nella piscina del motoneuron spinale che dopo la stimolazione su M1. Per la CMS, la stimolazione del nervo periferico dovrebbe essere evocata 6 – 8 ms prima dell'impulso magnetico. Un cambiamento della facilitazione precoce dopo il condizionamento del CMS indica il differenziale trL'ansmazione alla sinapsi tra il tratto corticospinale e l'α-motoneuron ²⁸ . Nello studio attuale, questa tecnica recentemente sviluppata è stata utilizzata per differenziare la spina dallo effetto corticale a seguito di TMS ripetitivo a bassa frequenza (rTMS). Più in particolare, abbiamo ipotizzato che se la facilitazione iniziale con M1-condizionamento è ridotta a seguito dell'intervento rTMS, ma la facilitazione iniziale dopo il condizionamento del CMS non è, l'effetto dovrebbe essere puramente corticale in origine. Al contrario, se si modifica anche la facilitazione precoce con il condizionamento del CMS, questa alterazione dovrebbe essere correlata a meccanismi che si svolgono a livello spinale. Più in particolare, in quanto l'anticipazione precoce del riflesso H si pensa che sia causata dall'attivazione di proiezioni dirette corticomoturoniche ai motoneuroni spinali ^{12 , 29} , un cambiamento del riflesso H-CMS e M1 condizionato all'epoca del L'agevolazione anticipata dovrebbe indicareE una trasmissione alterata di corticomotoneuronale, vale a dire l' efficacia sinaptica ²⁸ .