Summary

Mensuração do Período de Silêncio Contralateral Induzido por Estimulação Magnética Transcraniana de Pulso Único para Investigação da Inibição Corticoespinhal M1

Published: August 23, 2022
doi:

Summary

A avaliação do período de silêncio contralateral (PSC) é um biomarcador promissor para indexar a excitabilidade cortical e a resposta ao tratamento. Demonstramos um protocolo de avaliação da CPc destinado ao estudo da inibição corticoespinhal M1 de membros superiores e inferiores.

Abstract

O período de silêncio contralateral (CPc) é um período de supressão da atividade elétrica muscular de fundo captada pela eletromiografia (EMG) após um potencial evocado motor (PEmáx). Para obtê-lo, uma PEmáx é eliciada por um pulso de estimulação magnética transcraniana (EMT) supralimiar entregue ao córtex motor primário (M1) do músculo alvo selecionado, enquanto o participante fornece uma contração voluntária padronizada do músculo alvo. A CPc é resultado de mecanismos inibitórios que ocorrem após a PEmáx; Ele fornece uma avaliação temporal ampla da inibição espinhal em seus ~50 ms iniciais, e inibição cortical depois. Os pesquisadores tentaram compreender melhor o mecanismo neurobiológico por trás do cSP para validá-lo como um potencial diagnóstico, substituto, e biomarker preditivo para diferentes doenças neuropsiquiátricas. Portanto, este artigo descreve um método para medir a CPc M1 de membros inferiores e superiores, incluindo uma seleção do músculo alvo, colocação de eletrodos, posicionamento da bobina, método de medição da estimulação da contração voluntária, configuração da intensidade e análise de dados para obter um resultado representativo. Tem o objetivo educativo de fornecer uma orientação visual na realização de um protocolo de CPc factível, confiável e reprodutível para membros inferiores e superiores e discutir os desafios práticos dessa técnica.

Introduction

O período de silêncio (PS) é um período de silêncio eletromiográfico (EMG) que segue um potencial evocado motor (PEmáx) induzido por estimulação magnética transcraniana (EMT) aplicada durante a contração muscular sustentada. O pulso supralimiar da EMT pode ser aplicado no córtex motor primário (M1) contralateral ou ipsilateral do músculo alvo a partir do qual a atividade EMG está sendo registrada, obtendo-se dois fenômenos: período de silêncio contralateral (CPc) e período de silêncio ipsilateral (iSP).

Embora o iSP e o cSP compartilhem recursos semelhantes, eles podem refletir componentes ligeiramente diferentes. Acredita-se que a primeira reflita a inibição transcalosa e, portanto, seja inteiramente de origem cortical 1,2. Por outro lado, a CSc é investigada como um possível substituto da inibição corticoespinhal, provavelmente mediada por receptores B do ácido gama-aminobutírico (GABA) dentro de M1 3,4,5.

Apoiando o papel da CPc nas vias mediadas por GABA, trabalhos anteriores encontraram um aumento na duração da PSc após a administração oral de componentes potencializadores de GABA 5,6,7,8. Ainda assim, os processos espinhais também estão envolvidos na alteração de sua duração. A fase mais precoce (<50 ms) da CPc está associada à diminuição dos valores do reflexo H3-um reflexo que é produto de circuitos neurológicos periféricos e que quantifica a excitabilidade dos neurônios espinhais9. Acredita-se que o processamento espinhal seja mediado pela ativação das células de Renshaw, pós-hiperpolarização dos motoneurônios e inibição pós-sináptica pelos interneurônios espinhais 10,11,12,13,14.

Apesar da contribuição espinhal, a CPc resulta principalmente da ativação de neurônios inibitórios corticais, que são responsáveis por gerar a parte posterior da CPc (50-200 ms)3,10,13,15,16. Nesse aspecto, a parte precoce da duração da CSP tem sido associada a mecanismos de inibição espinhal, enquanto as CPFs longas requerem mecanismos inibitórios corticais maiores 3,13,17,18.

Portanto, a CPc é uma candidata promissora a biomarcadores para má adaptação corticoespinhal devido a distúrbios neurológicos, enquanto durações mais significativas da PSCc potencialmente refletem um aumento na inibição corticoespinhal e vice-versa 5,11. Nesse sentido, trabalhos anteriores encontraram associação entre a duração da CPc e patologias como distonia, doença de Parkinson, dor crônica, acidente vascular cerebral e outras condições neurodegenerativas e psiquiátricas 19,20,21,22. Para ilustrar, em uma coorte de osteoartrite de joelho, uma maior inibição intracortical (indexada por cSP) foi associada com idade mais jovem, maior degeneração da cartilagem e menor desempenho cognitivo na escala de avaliação cognitiva deMontreal23. Além disso, alterações na CSP também poderiam indexar longitudinalmente a resposta ao tratamento e a recuperação motora 24,25,26,27,28,29,30.

Por mais promissor que seja o papel da CPC no campo da neuropsiquiatria, um aspecto desafiador de sua avaliação é que ela pode ser muito sensível a variações de protocolo. Por exemplo, a duração do CSP (~100-300 ms)11 é distinguível entre membros superiores e inferiores. Salerno e col. encontraram tempo médio de cPS de 121,2 ms (± 32,5) para o primeiro músculo interósseo dorsal (IDF) e 75,5 ms (± 21) para o músculo tibial anterior (TA), em uma amostra de fibromiálgicos31. Assim, a literatura veicula uma miríade de divergências nos parâmetros utilizados para eliciar CPs, o que, por sua vez, compromete a comparabilidade entre os estudos e retarda a tradução para a prática clínica. Em uma população semelhante, os protocolos têm sido heterogêneos em relação ao ajuste do pulso TMS supralimiar usado para estimular M1 e o músculo alvo, por exemplo. Além disso, os pesquisadores não conseguiram relatar adequadamente os parâmetros usados em seus protocolos.

Portanto, o objetivo é fornecer uma diretriz visual sobre como aplicar um protocolo de CSPc factível, confiável e facilmente reprodutível para avaliar a excitabilidade corticoespinhal M1 de membros superiores e inferiores e discutir os desafios metodológicos práticos desse procedimento. Além disso, para ajudar a ilustrar o raciocínio para a escolha dos parâmetros, realizamos uma revisão não exaustiva da literatura no Pubmed/MEDLINE para identificar artigos publicados sobre cSP em populações de dor crônica e reabilitação, usando o termo de busca: Reabilitação (Mesh) ou reabilitação ou dor crônica ou acidente vascular cerebral e termos como estimulação magnética transcraniana e pulso único ou período de silêncio cortical. Nenhum critério de inclusão foi definido para a extração, e os resultados agrupados são apresentados na Tabela 1 apenas para fins ilustrativos.

Protocol

Este protocolo envolve pesquisas com seres humanos e está em aliança com as diretrizes institucionais e éticas dos comitês de ética locais e com a Declaração de Helsinque. Consentimento informado foi obtido dos sujeitos para a utilização de seus dados no estudo. 1. Procedimentos pré-experimentais Triagem do sujeito. Rastreie o indivíduo para implantes intracranianos, epilepsia, história de convulsões e gravidez. Use as diretrizes do questionário para ga…

Representative Results

Após o procedimento passo a passo, a entrega de um pulso de EMT supralimiar (120% do TMT) provocará uma PEmáx observável no registro EMG do músculo alvo e um período subsequente de supressão da atividade EMG de fundo de aproximadamente 150 ms a 300 ms (Figura 2). A partir desse padrão EMG, é possível calcular as métricas do cSP. Os desfechos mais relatados são a duração (na faixa de ms) do PE relativo e absoluto. A PS relativa é medida desde o início da PEmáx até o reaparec…

Discussion

O SI padrão para eliciar PEs e PEs pode variar de acordo com a população. Demonstrou-se que intensidades tão baixas quanto 80% de TMR provocam CS em indivíduos saudáveis39, mas estudos em populações saudáveis e doentes têm utilizado intensidades tão altas quanto 150% de TMR 49,50,51. Embora essa fonte de heterogeneidade possa ser inerente à natureza da população-alvo, ela não deve ser negli…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Sem reconhecimentos.

Materials

Alcohol pads Medline Preparation with 70% isopropyl alcohol
Conductive gel Weaver and Company Used on the electrode
Echo Pinch JTECH medical 0902A302 Digital dynamometer.
Mega-EMG Soterix Medical NS006201 Digital multiple channel EMG with built in software.
MEGA-TMS coil Soterix Medical NS063201 8 shaped TMS coil
Mega-TMS stimulator Soterix Medical 6990061 Single Pulse TMS
Neuro-MEP.NET Soterix Medical EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.
Swim cap Kiefer

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Rebello-Sanchez, I., Parente, J., Pacheco-Barrios, K., Marduy, A., Pimenta, D. C., Lima, D., Slawka, E., Cardenas-Rojas, A., Rosa, G. R., Nazim, K., Datta, A., Fregni, F. Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition. J. Vis. Exp. (186), e64231, doi:10.3791/64231 (2022).

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