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Neurociência

द्विपक्षीय Transcranial चुंबकीय उत्तेजना का उपयोग कर टखने की मांसपेशियों के Corticospinal रास्ते का आकलन

Published: February 19, 2019
doi:
10.3791/58944
, , , ,
1Department of Neurology,New York University School of Medicine, 2Department of Health Sciences and Research,Medical University of South Carolina, 3Department of Physical Therapy,University of Nevada Las Vegas, 4Department of Health Professions,Medical University of South Carolina, 5Ralph H. Johnson VA Medical Center, 6Department of Psychiatry,Medical University of South Carolina, 7Division of Physical Therapy,Medical University of South Carolina

Summary

वर्तमान प्रोटोकॉल एक साथ, tibialis पूर्वकाल और soleus के corticomotor प्रतिक्रिया के द्विपक्षीय आकलन के दौरान आराम और टॉनिक स्वैच्छिक सक्रियण का वर्णन एक एकल पल्स transcranial चुंबकीय उत्तेजना और neuronavigation प्रणाली.

Abstract

बाहर पैर की मांसपेशियों corticospinal पथ है, जो मुख्य मानव में मार्ग उतरते मोटर में से एक है और transcranial चुंबकीय उत्तेजना () के उपयोग का आकलन किया जा सकता है के माध्यम से cortical क्षेत्रों से तंत्रिका इनपुट प्राप्त करते हैं । ऐसे चलने के रूप में ईमानदार रुख और गतिशील कार्यों में बाहर पैर की मांसपेशियों की भूमिका को देखते हुए, आकलन और इन मांसपेशियों के समारोह के सापेक्ष corticospinal इलाकों के मॉडुलन में एक बढ़ती अनुसंधान रुचि पिछले दशक में उभरा है । हालांकि, पिछले काम में इस्तेमाल किया methodological मापदंडों के पार अनुभागीय और अनुदैर्ध्य अध्ययन कम मजबूत से परिणामों की व्याख्या करने के अध्ययन के पार अलग है । इसलिए, पैर की मांसपेशियों ‘ corticomotor प्रतिक्रिया (सीएमआर) के आकलन के लिए विशिष्ट एक मानकीकृत पज प्रोटोकॉल का उपयोग अध्ययन और साथियों के पार परिणामों की सीधी तुलना के लिए अनुमति देगा । इस पत्र का उद्देश्य एक प्रोटोकॉल है कि एक साथ दो मुख्य टखने विरोधी मांसपेशियों, tibialis पूर्वकाल और soleus के द्विपक्षीय सीएमआर का आकलन करने के लिए लचीलापन प्रदान करता है पेश करने के लिए है, एक neuronavigation प्रणाली के साथ एकल पल्स एक साथ उपयोग वर्तमान प्रोटोकॉल लागू है, जबकि जांच की मांसपेशी या तो पूरी तरह से आराम या isometrically अधिकतम isometric स्वैच्छिक संकुचन के एक परिभाषित प्रतिशत पर अनुबंधित है । neuronavigation प्रणाली के साथ प्रत्येक विषय संरचनात्मक एमआरआई का उपयोग कर आकलन के दौरान पैर cortical अभ्यावेदन पर तार की सटीक और सटीक स्थिति सुनिश्चित करता है । सीएमआर व्युत्पन्न उपायों में विसंगति को देखते हुए, इस प्रोटोकॉल भी स्वचालित एल्गोरिदम का उपयोग कर इन उपायों का एक मानकीकृत गणना का वर्णन. हालांकि इस प्रोटोकॉल ईमानदार रुख या गतिशील कार्यों के दौरान आयोजित नहीं है, यह द्विपक्षीय रूप से पैर की मांसपेशियों की किसी भी जोड़ी का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, या तो विरोधी या synergistic, दोनों स्नायविक रूप से बरकरार है और बिगड़े विषयों में ।

Introduction

Tibialis पूर्वकाल (टीए) और soleus (सोल) टखने विरोधी मांसपेशियों पूर्वकाल और निचले पैर के पीछे के डिब्बे में स्थित हैं, क्रमशः । दोनों मांसपेशियां uniarticular हैं, जबकि टीए और सोल का मुख्य कार्य talocrural संयुक्त रूप से क्रमशः1dorsiflex और plantarflex करना होता है । इसके अलावा, टा अधिक लंबी मांसपेशी यात्रा और बल उत्पादन के लिए कम महत्वपूर्ण के लिए कार्यात्मक है, जबकि सोल एक antigravity मांसपेशी2के छोटे से भ्रमण के साथ उच्च शक्ति उत्पंन करने के लिए डिज़ाइन किया गया मांसपेशी है । दोनों मांसपेशियों ईमानदार रुख और गतिशील कार्यों के दौरान विशेष रूप से प्रासंगिक है (जैसे, घूमना)3,4। तंत्रिका नियंत्रण के बारे में, दोनों की मांसपेशियों के motorneuron पूल मोटर उतरते रास्ते5,6, संवेदी ड्राइव की डिग्री बदलती के अलावा के माध्यम से मस्तिष्क से तंत्रिका ड्राइव प्राप्त करते हैं ।

मुख्य मोटर अवरोही मार्ग corticospinal पथ है, जो प्राथमिक, मोटर और अनुपूरक मोटर क्षेत्रों से उत्पन्न होता है और रीढ़ की हड्डी में motorneuron7,8ताल में समाप्त होता है । मनुष्यों में, इस पथ के कार्यात्मक राज्य (corticomotor प्रतिक्रिया-सीएमआर) feasibly transcranial चुंबकीय उत्तेजना (ए. ए.), एक गैर इनवेसिव मस्तिष्क उत्तेजना उपकरण9,10का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता है । के बाद से और अधिक ईमानदार रुख काम और चलने के दौरान अपने कार्यात्मक महत्व को देखते हुए, और सीएमआर के शुरू करने के लिए विभिंन साथियों और कार्य में,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28,29,30,31,३२ .

ऊपरी-उग्रवाद की मांसपेशियों३३में सीएमआर के आकलन के विपरीत, कम-उग्रवाद की मांसपेशियों में सीएमआर के आकलन के लिए कोई यूनिवर्सल पज प्रोटोकॉल स्थापित नहीं किया गया है । पिछले अध्ययनों में एक स्थापित प्रोटोकॉल और बड़े methodological परिवर्तनशीलता की कमी के कारण (जैसे, कुंडल के प्रकार, neuronavigation का उपयोग, टॉनिक सक्रियण का स्तर, परीक्षण पक्ष और मांसपेशी, उपयोग और सीएमआर उपायों की गणना, आदि । ), अध्ययन और साथियों के पार परिणामों की व्याख्या बोझिल, जटिल, और गलत हो सकता है । के रूप में उपायों कार्यात्मक विभिंन मोटर कार्यों में प्रासंगिक हैं, एक स्थापित करने के लिए निचले अतिवाद सीएमआर आकलन के विशिष्ट प्रोटोकॉल मोटर neuroscientists और पुनर्वास वैज्ञानिकों को व्यवस्थित करने के लिए इन मांसपेशियों में सीएमआर का आकलन करने की अनुमति देगा पार सत्र और विभिंन साथियों ।

इसलिए इस प्रोटोकॉल का मकसद सिंगल पल्स सीएमआर और neuronavigation सिस्टम का इस्तेमाल करते हुए टीए और एसओएल के द्विपक्षीय आकलन का विवरण देना है । पिछले काम के विपरीत, इस प्रोटोकॉल के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं की कठोरता को अधिकतम करने के लिए करना है, डेटा अधिग्रहण, और डेटा विश्लेषण methodological कारकों को रोजगार कि वैधता और प्रयोग की अवधि का अनुकूलन द्वारा, और सीएमआर मानकीकरण इन दो निचले अतिवादी मांसपेशियों का आकलन । यह देखते हुए कि एक मांसपेशी के सीएमआर कि मांसपेशी पूरी तरह से आराम है या आंशिक रूप से सक्रिय है पर निर्भर करता है, इस प्रोटोकॉल का वर्णन कैसे टा और सोल सीएमआर आराम और टॉनिक स्वैच्छिक सक्रियण (TVA) के दौरान मूल्यांकन किया जा सकता है । निंन अनुभाग अच्छी तरह से वर्तमान प्रोटोकॉल का वर्णन करेंगे । अंत में, प्रतिनिधि डेटा प्रस्तुत किया जाएगा और चर्चा की । प्रोटोकॉल यहां वर्णित है कि Charalambous एट अल. २०१८३२में से व्युत्पंन है ।

Protocol

इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत सभी प्रायोगिक प्रक्रियाओं को स्थानीय संस्थागत समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया है और वे हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार हैं. 1. सहमति प्रक्रिया और सुरक्षा प्रश्?…

Representative Results

आंकड़े 2-4 एक प्रतिनिधि से वर्तमान डेटा तंत्रिका विज्ञान की ऊंचाई और वजन के साथ 31 वर्ष पुराने पुरुष बरकरार १७८ सेमी और ८३ किग्रा, क्रमशः । चित्रा 2 द्विपक्षीय गर्म स्थानों और प्रत्?…

Discussion

कैसे मोटर प्रांतस्था विभिन्न साथियों में गतिशील कार्यों के दौरान पैर की मांसपेशियों के मोटर नियंत्रण के लिए योगदान में उभरती हुई रुचि को देखते हुए, एक मानकीकृत पज प्रोटोकॉल है कि इन मांसपेशियों के गह?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखकों methodological विकास के साथ मदद करने और पांडुलिपि के मसौदे पर प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए डॉ जेसी सी डीन धंयवाद । यह काम एक VA कैरियर विकास पुरस्कार-2 आरआर & डी N0787-डब्ल्यू (एमजीबी), अनुदान संख्या P20-GM109040 (SAK) और P2CHD086844 (SAK) के तहत NIH के राष्ट्रीय जनरल चिकित्सा विज्ञान संस्थान से एक संस्थागत विकास पुरस्कार द्वारा समर्थित किया गया था । सामग्री के दिग्गजों मामलों या संयुक्त राज्य अमेरिका सरकार के विभाग के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है ।

Materials

2 Magstim stimulators (Bistim module) The Magstim Company Limited; Whitland, UK Used to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
Adaptive parameter estimation by sequential testing (PEST) for TMS http://www.clinicalresearcher.org/software.htm Used to determine motor thresholds.
Amplifier Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA MA-300 Used to amplify EMG data.
Data Aqcuisition Unit Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA Micro 1401 Used to aqcuire EMG data.
Double cone coil The Magstim Company Limited; Whitland, UK PN: 9902AP Used to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
Polaris Northen Digital Inc.; Waterloo, Ontario, Canada Used to track the reflectiive markers located on subject tracker and coil tracker.
Signal Cambridge Electronics Design Limited; Cambridge, UK version 6 Used to collect motor evoked potentials during rest and TVA.
Single double differential surface EMG electrodes Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA MA-411 Used to record EMG signals.
TMS Frameless Stereotaxy Neuronavigation Sytem Brainsight 3, Rouge Research,
Montreal, Canada		 Used to navigate coil position during TMS assessment.
Walker boot Mountainside Medical Equipment, Marcy, NY Used to stabilize ankle joint.
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Charalambous, C. C., Liang, J. N., Kautz, S. A., George, M. S., Bowden, M. G. Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation. J. Vis. Exp. (144), e58944, doi:10.3791/58944 (2019).
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