Die Sol-Flechtmethode für den Umgang mit dickem Haar während der transkraniellen Magnetstimulation: eine Adresse für mögliche Verzerrungen bei der Hirnstimulation

Summary

Der Haartyp, der häufig bei historisch unterrepräsentierten Minderheiten auftritt, scheint die transkranielle Magnetstimulation (TMS) zu beeinträchtigen. Hier beschreiben wir eine Haarflechtmethode (The Sol Braiding Technique), die die TMS verbessert.

Abstract

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine Technik, die in den Neurowissenschaften häufig sowohl zu therapeutischen als auch zu Forschungszwecken eingesetzt wird. TMS bietet wichtige medizinische Dienstleistungen wie die Behandlung schwerer Depressionen und ist in fast jeder Forschungseinrichtung von entscheidender Bedeutung. Da die TMS auf der Platzierung der Kopfhaut beruht, wird angenommen, dass das Haar die Wirksamkeit beeinflusst, da es die Entfernung zur Zielstelle variiert. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass die Haartexturen und -längen, die überwiegend bei minorisierten Personen zu sehen sind, eine erhebliche Herausforderung für die Erhebung qualitativ hochwertiger Daten darstellen könnten. Hier präsentieren wir vorläufige Daten, die zeigen, dass TMS durch Haare beeinflusst werden kann, insbesondere in historisch unterrepräsentierten Minderheitengruppen.

Der Sol-Flechtansatz wird hier als leicht zu erlernende und schnell zu implementierende Technik vorgestellt, die die Variabilität in TMS reduziert. Im Vergleich von neun Teilnehmern wurde festgestellt, dass die Sol-Methode die Stärke und Konsistenz des motorisch evozierten Potentials (MEP) signifikant erhöhte (p < 0,05). Durch die Beseitigung der physischen Haarbarriere, die den direkten Kontakt zwischen Spirale und Kopfhaut behindert, verbessert der Sol-Ansatz die TMS-Verabreichung. Es wurde gezeigt, dass die MEP-Spitzenamplitude und die MEP-Fläche unter der Kurve (AUC) dadurch zunahmen. Obwohl diese Daten vorläufig sind, sind sie ein wichtiger Schritt, um die Vielfalt in den Neurowissenschaften anzugehen. Diese Vorgehensweisen werden für Nicht-Flechtexperten erklärt.

Introduction

Die neurowissenschaftliche Forschung beinhaltet naturgemäß Paradigmenwechsel und Innovationen zum Verständnis der Gehirnfunktion, neurologischer Behinderungen und psychiatrischer Störungen¹. Trotz vieler Fortschritte ist die Disziplin der Neurowissenschaften in einigen Aspekten zu kurz gekommen. Zum Beispiel gibt es rassistische Ungleichheiten, sowohl in der Anzahl der Forscher, als auch in der Repräsentation von Probanden und Patienten in der Forschung. Zahlreiche unterrepräsentierte Personen aus Minderheitengruppen fehlen in Experimenten und klinischen Studien². Nur 5 von 81 von Experten begutachteten kopfhautbasierten EEG-Artikeln von September bis Oktober 2019 gaben ausdrücklich an, dass eine Stichprobe minorisierte Personen umfasste. Darüber hinaus zeigten neuere Studien, dass Personen aus unterrepräsentierten Minderheitengruppen oft falsch diagnostiziert wurden oder den Forschern nicht vertrauten. Assari et al. fanden heraus, dass das Gesundheitswesen, insbesondere die Hälfte der weißen Medizinstudenten und Assistenzärzte, glaubte, dass Afroamerikaner eine dickere Haut haben als Weiße, was ihr medizinisches Urteilsvermögen und ihre Behandlungsstrategien beeinflusste ^3,4. Aufgrund des Fehlens von Daten von Minderheitenteilnehmern sind die Forschungsergebnisse weniger verallgemeinerbar und zeigen Unterschiede zwischen Minderheiten. Um sicherzustellen, dass die Studienpopulation repräsentativ für die Patienten ist, die das Medikament oder Arzneimittel einnehmen werden, und dass die Ergebnisse verallgemeinerbar sind, müssen klinische Studien eine vielfältige Gruppe von Teilnehmern umfassen⁵.

Von Interesse für die kopfhautbasierte Neurowissenschaft ist die ausgeprägte Form, Dicke, das Styling und die Dichte, die oft bei unterrepräsentiertem Minderheitenhaar zu sehen ist. Die Follikelform zum Beispiel ist ein Merkmal, das afrikanisches Haar unverwechselbar macht. Afrikanisches Haar stammt von kleineren, elliptischeren und flacheren Follikeln, während kaukasisches und asiatisches Haarfollikel kreisförmiger und größer sind⁶. Wenn Minderheiten ihre Haare waschen, kräuseln sie sich, was den Forschern bei ihren Experimenten Schwierigkeiten bereitet. Minderheitengruppen wird manchmal geraten, ihre Haare mit Haarprodukten zu waschen und zu glätten, bevor sie zur Kopfhautbildgebung kommen, aber dies kann sich auf die Genauigkeit der Daten auswirken. Die Daten sind verzerrt, weil sich weniger Teilnehmer von Minderheiten freiwillig melden würden und die Daten von ihnen als minderwertig verworfen werden könnten. Darüber hinaus werden minorisierte Personen aufgrund ihrer typischen Frisuren (wie Cornrows und Zöpfe) manchmal als schwierig angesehen, sie zu rekrutieren und zu halten². Rosen et al. untersuchten einen Mann afrikanischer Abstammung, der Dreadlocks trug, ein Stil, der von unterrepräsentierten Minderheiten getragen wird und sich mit Unregelmäßigkeit in der Spontansprache^{präsentierte 7}. Er wollte sich mit kopfhautbasierter Bildgebung behandeln lassen, da es immer mehr Beweise für die Wirksamkeit gab und diese tolerierbar war.

Eines der auf der Kopfhaut basierenden Bildgebungsverfahren, das weit verbreitet ist, ist die transkranielle Magnetstimulation (TMS). TMS ist ein oberflächenbasiertes Bildgebungsverfahren, das auf nicht-invasive Weise eingesetzt wird, um eine lokalisierte Steigerung der Gehirnaktivität zu induzieren. Die Fähigkeit, die neuronale Aktivität im menschlichen Gehirn zu kontrollieren, macht TMS zu einem entscheidenden Werkzeug sowohl für die experimentelle als auch für die therapeutische Neurowissenschaft⁸. Um Standard-Sicherheitsempfehlungen festzulegen, stellt die TMS-Intensität, wenn sie als Prozentsatz der motorischen Schwelle (MT) dargestellt wird, einen verallgemeinerbaren Indikator für die angewendete Stimulation dar, der mit jeder Spulenform oder Art von^{Stimulator 9} verwendet werden kann. Das motorisch evozierte Potential (MEPs), das zur Bestimmung der MT verwendet wird, kann auch ein Maß für die Kortikoerregbarkeit sein, die durch TMS über den menschlichen motorischen Kortex 10,11,12,1,3,14,15,16 hervorgerufen wird. TMS wird an den motorischen Kortex abgegeben, der eine Aktivierung in den kontralateralen Regionen bewirkt. In der Regel werden Regionen der Hand anvisiert, da das stimulierende Ziel auf dem motorischen Kortex nicht schwer zu finden ist und das Anbringen von Elektroden oder das visuelle Überwachen von Hand-/Fingerreaktionen einfach ist. Die Mechanismen, die die Motorleistung steuern, können mit Hilfe von MEPs besser verstanden werden. Da MEPs zur Messung individueller Unterschiede in der MÜ verwendet werden, sind sie heute Teil praktisch jeder TMS-Anwendung. Im Allgemeinen ist es gefährlich, TMS zu verwenden, ohne einen Aspekt der MT zu messen. Wenn TMS über der entsprechenden MT verabreicht wird, kann es zu Krampfanfällen kommen. Wenn TMS unterhalb der MT verabreicht wird, können die Ergebnisse reduziert sein oder fehlen (d. h. die Zielneuronen können nicht depolarisiert sein). Eine genaue MT-Berichterstattung ist auch beim Vergleich von Studien von entscheidender Bedeutung. Zum Beispiel verwenden viele der Studien in unserem Labor einen 90 %-Wert, was anderen Forschern sagt, dass eine Anwendung von 110 % zu einer größeren Wirkung führen kann.

Stokes et al. untersuchten unterschiedliche Abstände zwischen der Zielregion und der stimulierenden Spirale und fanden anschließend eine direkte lineare Beziehung zwischen der Entfernung und dem MT ^8,17 der Individuen. Daher können Minderheitengruppen, von denen einige dickeres natürliches Haar haben, weniger genaue MTs/MEP-Messungen aufweisen. In einer Umfrage, die sich an die TMS-Community veröffentlichter Autoren richtete, stellten wir fest, dass Experten auf diesem Gebiet auf offene Fragen wie “Spielt das Haar eine Rolle bei der Impedanz?” antworteten: “Es erhöht die Schwellenwerte. Haare beiseite schieben, zusammendrücken usw.« Wir versuchen, Gel zu verwenden, um diesen Kontakt zu überbrücken, aber nicht viel, was getan werden kann.” ” Dickes Haar erschwert auch den Kontakt; wie oben”; ” Mehr Haare erschweren die Stimulation – vor allem, wenn sie einen guten Kontakt der Kopfhaut mit der Spirale^{verhindern 18}. Dichter Haarwuchs macht es schwierig, einen Kontakt zwischen der TMS-Spule und der Kopfhaut herzustellen, so dass der Kontakt minimal bis gar nicht vorhanden ist und das Signal behindert wird. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass das Flechten von dickem, grobem Haar die Impedanzen in der kopfhautbasierten Bildgebung reduziert⁶. Anhand der Eigenschaften von grobem oder lockigem Haar fanden Etienne et al. heraus, dass das Flechten der Haare eines Teilnehmers zu Cornrows die Signalintegrität bei der Verwendung von EEG beibehält.

Wir führen die Sol “Sun”-Methode ein, um eine Lösung für das Haarmanagement bei unterrepräsentierten Minderheiten anzubieten. Aufgrund der Dicke und Rauheit ihres Haares haben wir vorhergesagt, dass Haare, die typischerweise bei unterrepräsentierten Minderheiten zu sehen sind, besser auf dieses Verfahren ansprechen, da es das Haar erhält (d. h. keine Rasur) und eine langfristige Messung ermöglicht. Diese Methoden sind einfach zu lehren, zu erlernen und durchzuführen. keine zusätzliche Ausrüstung erfordern; erhöhen nicht die Sicherheitsrisiken; das natürliche Haar der Teilnehmer zu ehren und zu respektieren; und fördern den Stolz der Teilnehmer (und Forscher), die sich zuvor möglicherweise durch kopfhautbasierte Techniken entmutigt gefühlt haben.

Protocol

Die hier vorgestellte Studie wurde vom Ausschuss des Institutional Review Board (IRB) der Montclair State University genehmigt, der 2001 ins Leben gerufen und bis 2023 jährlich aktualisiert wurde. Alle Teilnehmer wurden nach den ethischen Richtlinien der American Psychological Association behandelt. Es wurden typische Sicherheitsverfahren befolgt. Zum Beispiel rekrutierten wir neun Erwachsene aus der allgemeinen Bevölkerung der Montclair State University mithilfe von Flyern und Mundpropaganda. Alle Probanden wurden per…

Representative Results

Für alle Stimulationssitzungen wurde ein TMS-Einzelpulsgerät mit einer 70-mm-Spule verwendet. MEPs wurden mit Standardverstärkern und Software erfasst, die auf einem lokalen Computer installiert war. Alle MEPs wurden durch Anbringen von drei Elektroden gewonnen, die auf den Abductor Pollicis Brevis (APB) abzielen. Die wichtigste getestete Hypothese war, dass die Sol-Methode im Vergleich zu ungeflochtenem Haar größere Amplituden und AUC erzeugen würde. Zu diesem Zweck haben wir ANOVA…

Discussion

Cornrows sollten den Winkel (z. B. 45°) der TMS-Spule nicht beeinträchtigen. Wenn dies der Fall ist, muss möglicherweise eine der Cornrows erneuert werden, um dieses Problem zu beheben. Wenn es richtig gemacht wird, sollten die Abgeordneten konsistent sein (Abbildung 6).

Durch die Nutzung der Eigenschaften von lockigem oder grobem Haar behält diese Flechtmethode die Integrität des TMS-Signals bei. In dieser Studie konnten wir die MEP-Größe signifikant erhö…

Materials

Android Samsung Tablet (for MEPs)
Cloth Measuring Tape
COVID Appropriate Sanitizers and Safety Masks/Gloves
Figure of 8 Copper TMS Coil
Lenovo T490 Laptop
Magstim 200 Single Pulse
Magstim Standard Coil Holder
Speedo Swim Caps
Testable.Org Account and Software
Trigno 2 Lead Sensor (for MEPs)
Trigno Base and Plot Software (for MEPs)