قياس ومعالجة المسارات العصبية المحددة وظيفيا في نظام المحرك البشري مع التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة

تحفيز الدماغ غير الباضع هو أداة تقييم واعدة وعلاج للعديد من الاضطرابات العصبية ، مثل مرض باركنسون ، ومرض الزهايمر ، والسكتة الدماغية^1،2،3،4. هناك أدلة متراكمة تثبت العلاقة بين المظاهر السلوكية للأمراض العصبية وتشوهات الابتهاج القشري ، والمرونة العصبية ، والقشرية القشرية والقشرية – القشرية الاتصال^5،6. لذلك ، يمكن أن توفر المعرفة الأساسية حول ديناميكيات شبكة الدماغ واللدونة في الحالات العصبية رؤية لا تقدر بثمن في تشخيص المرض ، والتقدم ، والاستجابة للعلاج. التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي(وMRI) هو أداة مفيدة لفهم العلاقات المعقدة بين الدماغ والسلوك في كل من شبكات الدماغ الصحية والمريضة ولديه القدرة على تحسين العلاج على أساس منظور الشبكة^7،8،9. ومع ذلك ، والتصوير بالرنين المغناطيسي هو علاقة في الطبيعة ولا يمكن أن توفر علاقة سببية بين وظيفة الدماغ والسلوك ، ولا التلاعب الاتصال الوظيفي لاستعادة الدوائر العصبية غير طبيعية المرتبطة العاهات السلوكية في المرضى^10،11،12. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) يمكن قياس سببية وتعدل وظيفة الدماغ البشري والسلوك في الصحة والمرض^{3،13،14،15.}

TMS هو وسيلة آمنة وغير باضعة لتحفيز الدماغ البشري^16,17ويمكن استخدامها للحث وقياس اللدونة¹⁸. يمكن لهذه الطريقة أن تعزز فهمنا للعلاقات السببية بين مناطق الدماغ الفردية والسلوك^10,11,12,19وتفاعلاتها الوظيفية المحددة مع العقد الأخرى لشبكة الدماغ^20,21,22,23. حتى الآن ، ركزت معظم الدراسات على نظام المحرك البشري ، بالنظر إلى أن TMS إلى منطقة اليد من قشرة المحرك (M1) يمكن أن تنتج إمكانات المحرك أثار (أعضاء البرلمان العربي) والقراءة الفسيولوجية للتغييرات المرتبطة السلوك الحركي²⁴، مما يسمح بفحص مختلف الدوائر المثبطة والمثيرة على مستوى النظام في الدماغ البشري²⁵. تظهر التطورات الأخيرة باستخدام نهج اختبار التكييف TMS مع ملفين أنه من الممكن قياس التفاعلات الوظيفية بين المناطق القشرية المختلفة. في النظام الحركي، تظهر تجارب TMS ذات الموقع المزدوج أن المدخلات من المناطق القشرية المترابطة مع M1 يمكن أن تتغير مع متطلبات المهمة أو العمر أو المرض^14,26. وقد وجد العمل المنوي من قبل فيربرت وزملاؤه أن تطبيق حافز تكييف لM1 قبل اختبار التحفيز من M1 الأخرى يمكن أن يؤدي إلى تثبيط السعة MEP، وهي ظاهرة تعرف باسم تثبيط الفاصل الزمني القصير بين الغلاف الجوي (SIHI)²⁸. وقد أظهرت عدد من دراسات TMS باستخدام هذا النهج أيضًا أن M1 يرتبط بقوة مع M1 ، القشرة قبل الحركية البطنية (PMv) ، القشرة قبل الحركية الظهرية (PMd) ، منطقة المحرك التكميلية (SMA) ، ما قبل SMA ، القشرة الحسية الأولية (S1) ، قشرة الفص الجبهي الظهري (DLPFC)، والقشرة الجدارية الخلفية (PPC) في بقية^{27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42}. ومن المثير للاهتمام أن تأثير التحفيز من هذه المناطق القشرية على الإثارة القشرية الحركية هي محددة تشريحياً وزمنياً ووظيفياً لنشاط الدماغ المستمر أثناء إعداد حركة (تعتمد على الدولة والسياق^{43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,69}). ومع ذلك ، فإن عددقليل جدا من الدراسات التي تستخدم TMS مزدوجة الموقع قد ميزت أنماط الاتصال القشرية القشرية الوظيفية مع الإعاقات الحركية والإدراكية في المرضى الذين يعانون من اضطرابات الدماغ^70,71,72. وهذا يتيح فرصا لتطوير أساليب جديدة لتقييم وعلاج الاضطرابات الحركية والمعرفية.

باستخدام هذه التقنية، كما تم العثور على أن أزواج متكررة من TMS القشرية تطبيقها على المناطق القشرية مترابطة مع M1 مثل M1 contralateral^68،69،70، PMv^76،77^،78، SMA⁷¹، وPPC^80،81،82 يمكن أن تحفز تغييرات في كفاءة متشابك في مسارات عصبية محددة على أساس مبدأ اللدونة الهبية^{83 ،84،85،86} وتعزيز الأداء السلوكي^72،73،74. ومع ذلك ، فقد استخدمت دراسات قليلة هذا النهج لدراسة الدائرة واللدونة الخلل في الاضطرابات العصبية^{2،75،76،77،78،79،80،81،82،83،84،90،91،92، 93،94،95،96.} يبقى أن يظهر ما إذا كان تعزيز مسارات عصبية محددة وظيفيا مع TMS يمكن استعادة النشاط في الدوائر المختلة، أو ما إذا كان تعزيز المحتملين للدائرة سليمة يمكن أن تزيد من المرونة⁹⁷ في شبكات الدماغ دعم الوظائف الحركية والمعرفية على مدى الحياة وفي المرض. عدم وجود فهم أساسي للآليات العصبية الكامنة وراء الاضطرابات العصبية وآثار التحفيز على شبكات الدماغ المختلة المترابطة يحد من العلاج الحالي.

على الرغم من قدرتها، TMS لم تصبح بعد جزءا قياسيا من التسلح من علم الأعصاب والأدوات السريرية لفهم العلاقات بين الدماغ والسلوك، والفيزيولوجيا المرضية من اضطرابات الدماغ، وفعالية العلاج. ولذلك، ولتحقيق إمكاناتها ودعم تطبيقها على نطاق واسع، فإن توحيد أساليب نظام إدارة الاتصالات أمر مهم لأنه من الأرجح أن يزيد من صرامة تجارب نظام إدارة الاتصالات في المستقبل وقابلية الاستنساخ عبر مختبرات مستقلة. توضح هذه المقالة كيف يمكن استخدام TMS لقياس التفاعلات الوظيفية ومعالجتها. هنا، نصف هذه التقنية في نظام المحركات (على سبيل المثال، المسار الحركي الباريتي⁴⁴⁾عن طريق قياس مقاييس الإخراج المستندة إلى TMS (على سبيل المثال، أعضاء البرلمان المتعدد المؤشرات)، حيث يتم فهم الطريقة بشكل أفضل. ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ أن هذا البروتوكول يمكن أيضا أن تتكيف مع اقتران وظيفية الهدف من⁸⁵تحت القشرية الأخرى ، المخيخ86^،87، والمناطق القشرية. ^73،74،88 بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام تقنيات التصوير العصبي مثل EEG^89و90و91 و fMRI^92،93 لتقييم التغيرات الناجمة عن TMS في النشاط والاتصال^26،94. نخلص إلى اقتراح أن دراسة المشاركة الوظيفية للاتصال القشري على مستوى الدائرة مع هذه الأساليب TMS في كل من الصحة والمرض يجعل من الممكن لتطوير التشخيصات المستهدفة والعلاجات المبتكرة على أساس نماذج شبكة أكثر تطورا من العلاقات بين الدماغ والسلوك.