Motorisen vasteen säätely monen paikan transkraniaalisella magneettistimulaatiolla

Neurons can be activated through the application of transcranial magnetic stimulation (TMS). The physical size of TMS transducers has limited the available stimulation parameters. These limitations were overcome with our recently built multi-locus TMS device, which can electronically control the stimulation location. Stimulation of the motor cortex can generate motor evoked potentials (MEPs), whose onset latency may reveal whether the corticospinal neurons were directly or indirectly stimulated. This study was set out to probe the sensitivity of corticocortical modulation within the motor cortex with respect to three types of stimulation parameters, and to find whether there is a relation between efficient stimulation parameters and local gyral anatomy. A paired-pulse TMS experiment was conducted on a single subject by giving conditioning stimuli (CS) to the left dorsal premotor area (PMd) and test stimuli to the left primary motor cortex (M1) with approximately 65% and 120% resting motor threshold stimulation strength, respectively. Using interstimulus intervals of 4, 6, and 8 ms, and varying the location and orientation of the maximum induced electric field of the CS, a randomized block design (20 blocks) was conducted with 36 paired-pulse stimulation types interleaved with the TS alone. The effects of TMS were measured with MEP size and onset latency. Significant evidence for a facilitatory effect of CS on the MEPs was found with three paired-pulse stimulation types, and some evidence with two additional types. Inhibitory effects were not found. Four types of CS significantly reduced the onset latency of the motor response. The facilitatory effect of CS could be abolished by changing the stimulus location within PMd, changing the interstimulus interval by 2 ms or rotating the electric field by approximately 90° or 180°. More data are needed to reliably determine a relation between the efficient CS parameters and the anatomy of the stimulated gyri. The effects of CS on the MEP were likely corticocortical, and PMd may be involved with generation of indirect corticospinal waves.Neuroneita voidaan aktivoida transkraniaalisella magneettistimulaatiolla (TMS). TMS-kelojen fyysinen koko on aiemmin rajoittanut käytettävissä olevia stimulaatioparametrejä. Juuri valmistuneella monipaikka-TMS-laitteellamme, jolla stimulaation paikkaa voidaan sähköisesti kontrolloida, nämä rajoitukset ovat poistuneet. Liikeaivokuoren stimulaatio voi synnyttää motorisen herätepotentiaalin (MEP), jonka viive voi kertoa suorasta tai epäsuorasta kortikospinaalisten neuronien stimulaatiosta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin motorisen vasteen säätelyn herkkyyttä kolmeen käytettyyn stimulaatioparametriin sekä pyrittiin löytämään suhde tehokkaiden stimulaatioparametrien ja aivopoimujen anatomian välillä. Tässä työssä suoritettiin paripulssikoe yhdellä koehenkilöllä antamalla ehdollistavia stimulaatioita (CS) vasempaan dorsaaliseen premotoriseen aivokuoreen (PMd) noin 65 %:n stimulaatiovoimakkuudella ja testistimulaatioita vasempaan primaariseen liikeaivokuoreen (M1) 120 %:n stimulaatiovoimakkuudella lepoherätepotentiaalikynnyksestä. Muuttamalla pulssien välistä viivettä (4, 6 ja 8 ms) sekä CS:n indusoiman sähkökentän paikkaa ja suuntaa saatiin 36 erilaista paripulssistimulaatiotyyppiä, joita annettiin yksittäisen TS:n kanssa 20 satunnaistetussa lohkossa. TMS:n vaikutuksia mitattiin MEP:n koolla sekä sen viiveellä. Kolmen paripulssistimulaatiotyypin kohdalla saatiin merkittävää näyttöä, että CS kasvatti MEP:n kokoa ja jonkin verran näyttöä löydettiin myös kahden muun paripulssistimulaatiotyypin kohdalla. MEP:n pienenemistä ei todettu. Neljä paripulssistimulaatiotyyppiä vähensi merkittävästi motorisen vasteen viivettä. CS:n fasilitoiva vaikutus katosi, kun stimulaation paikkaa PMd:llä vaihdettiin tai kun paripulssien välistä viivettä muutettiin 2 ms:lla tai kun sähkökentän suuntaa käännettiin noin 90°:llä tai 180°:lla. Tarvitaan lisää dataa, jotta tehokkaiden CS-parametrien suhde stimuloitujen aivopoimujen anatomiaan voidaan selvittää. CS:n vaikutukset MEP:iin tulivat todennäköisesti yhteyksistä M1:een, ja PMd saattaa osallistua kortikospinaalisten neuronien stimulaation epäsuorasti