Esquema del artculoAbstractoAbstracto1. Introduccin2. Materiales y mtodos2,1. Sujetos y arreglos experimentales2,2. Mesh-guante estimulacin2,3. TMS evaluaciones y registros de EMG2,4. Onda F-evaluaciones2,5. Anlisis de datos y estadsticas3. Resultados3,1. Motor umbral3,2. MEP curvas de contratacin3,3. Dos a dos pulsos de estimulacin3,4. Estimulacin adicional sensory/2Hz MG en comparacin con sensory/50Hz estimulacin y estimulacin MG MG motor/2Hz3.4.1. Motor umbral3.4.2. MEP curvas de contratacin3.4.3. Dos a dos pulsos de estimulacin3.4.4. F-ondas4. Discusin4,1. Efecto del nivel de estimulacin4,2. Motor modulacin de la excitabilidad cortical por MG a nivel sensory/50Hz y motor/2HzAgradecimientosReferenciasDerechos de autorReflejos Nuestro objetivo es identificar los parmetros ptimos para la estimulacin elctrica de mano que se utiliza en la neurorrehabilitacin. MG estimulacin sensorial a un nivel de 50 Hz y un nivel de motor de 2 Hz demostrado ser eficaz. El aumento de la excitabilidad cortical inducida del motor tiene una duracin de un periodo de estimulacin despus de 1h.

AbstractoObjetivoEn un anterior estimulacin magntica transcraneal (TMS) estudio hemos demostrado que tener el guante supraumbral (MG) en toda la mano y estimular provoca cambios duraderos en la excitabilidad cortical motora. Actualmente, no hay consenso en cuanto a los parmetros ptimos para la induccin de plasticidad cortical sensoriomotor mediante la estimulacin elctrica perifrica. Por lo tanto, en el presente estudio analizamos los efectos moduladores de la estimulacin MG a diferentes intensidades de estmulo y frecuencias diferentes con el fin de identificar un protocolo de estimulacin ptima.

MtodosMG estimulacin se realiz en 12 sujetos sanos en sesiones separadas en diferentes niveles de estimulacin: sub-sensoriales a 50Hz, 50Hz sensorial y motora a 2 Hz. Para comprobar si la estimulacin a frecuencias ms bajas es menos eficaz, un experimento adicional en el nivel sensorial con 2Hz se realiz. TMS se utiliz para evaluar umbral motor (MT), potenciales evocados motores (MEPs) curva de reclutamiento (RC), latencia corto inhibicin intracortical (SICI) y la facilitacin intracortical (ICF) para TMS pulsos pareados al inicio del estudio (T0), inmediatamente despus ( T1) y 1h (T2) despus de 30 minutos de estimulacin MG. Onda F se realizaron estudios para evaluar la excitabilidad de las motoneuronas espinal.

ResultadosEstimulacin MG a nivel sub-sensory/50Hz y sensory/2Hz determina que no hay cambios significativos excitabilidad cortical, a nivel sensory/50Hz ya nivel motor/2Hz encontramos MT disminuy, aument MEP RC, as como la reduccin de SICI y el aumento de ICF en T1 y T2.

ConclusionesEstimulacin MG a nivel sensory/50Hz y motor/2Hz induce similares duraderos efectos moduladores sobre la excitabilidad cortical motora. Tanto la fuerza de las proyecciones de corticoespinales y las redes intracortical estn influenciados en el mismo de extensin.

SignificadoEl estudio proporciona una prueba ms de que la intensidad de la estimulacin y la frecuencia de forma independiente puede modular la plasticidad cortical motor. La seleccin de los parmetros de estimulacin ptimas tiene implicaciones potencialmente importantes para la rehabilitacin neurolgica de los pacientes despus de dao cerebral (por ejemplo, accidente cerebrovascular, lesin cerebral traumtica) con dficits motores mano.

Palabras clave: estimulacin magntica transcraneal, guante de malla, Motor excitabilidad de la corteza, la estimulacin somatosensorial, Neuroplasticidad

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1. IntroduccinEstimulacin elctrica perifrica fue investigado ampliamente en un intento de encontrar protocolos que inducen cambios duraderos neuromoduladores dentro de la corteza sensitivomotora humano con el fin de mejorar las funciones motoras de la mano en la neurorrehabilitacin. Un estudio fMRI anterior ha mostrado un nivel de oxgeno en sangre mayor dependiente (BOLD) respuesta despus de un perodo de 30 minutos de toda la mano de guante de malla elctrica (MG) en la estimulacin primaria y secundaria corteza sensoriomotora (Golaszewski et al., 2004). En un estudio reciente TMS se pudo demostrar que el mismo perodo de estimulacin MG supraumbral es capaz de modular las propiedades de excitabilidad de las neuronas corticoespinales as como la actividad de intracortical circuitos inhibitorios y excitatorios (Golaszewski et al., 2010). Estos efectos sobrevivi al perodo de estimulacin por 60min. Esta exploracin se ha fortalecido el entendimiento de que la estimulacin elctrica del nervio perifrico es una herramienta poderosa para inducir aumentos sostenidos excitabilidad, as como los cambios neuroplsticos rpida evolucin de la corteza sensitivomotora humano. La cuestin abierta se mantuvo si el conjunto de parmetros de estimulacin aplicada era ptima y lo crtico que los parmetros de estmulo son para la modulacin de la salida corticomotor.

Para obtener una mayor comprensin del impacto de la estimulacin MG sobre la excitabilidad corticomotor, se investig si los efectos evocados son dependientes de los parmetros de estimulacin elctrica. Se ha demostrado ya que el nivel de estimulacin es un factor importante en la modulacin de la excitabilidad cortical motor (para una revisin, ver Chipchase et al., 2011). Incluso si la variacin en la intensidad de estimulacin parecan tener la relacin ms fuerte a la excitabilidad cortical motora, las variaciones en las frecuencias han demostrado que modulan amplitudes MEP (Christova et al., 2011). As, en el presente estudio examinamos el efecto de diferentes niveles de estimulacin MG: farsa, subliminal (por debajo del umbral de la percepcin sensorial) / 50Hz, sensorial (por encima del umbral de la percepcin sensorial) 2 Hz / 50 Hz y level/2Hz y motor. Por lo tanto, la hiptesis de que los cambios fuertes neuromoduladores se lograr con la estimulacin de la ms alta intensidad (nivel de motor). Definicin de los parmetros de estimulacin adecuados, en particular en lo que respecta a las intensidades y frecuencias de estimulacin, proporcionar una base importante para una mayor aplicacin teraputica de la estimulacin MG en neurorrehabilitacin.

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2. Materiales y mtodos2,1. Sujetos y arreglos experimentalesDoce voluntarios sanos (4 varones y 8 mujeres, edad media de 27,09 6,79 aos) dieron su consentimiento informado para participar en el estudio, que fue aprobado por el comit de tica local. Uno de los sujetos se excluyeron del anlisis de datos, porque las medidas TMS fueron altamente perifrica (ms de 3 SD) en comparacin con el grupo obtuvo rango de datos. Todos los participantes eran diestros (cociente de lateralidad de inventario que mano Edimburgo; Oldfield, 1971). Los sujetos fueron asentando en un silln reclinable durante TMS y durante la estimulacin MG. La secuencia experimental incluye: una lnea de base TMS evaluacin (T0), la estimulacin MG durante 30 min, una segunda evaluacin de TMS (T1), un 1-hora (1h) y un perodo de reposo final de la evaluacin de TMS (T2). Esta configuracin se realiz en cuatro protocolos separados con diferentes niveles de Mg estimulacin, realizados en un orden aleatorio: (1) la estimulacin simulada MG sin estimulacin elctrica, (2) la estimulacin subliminal MG con 50Hz (subthreshold/50Hz), (3) MG sensorial estimulacin con 50Hz (sensory/50Hz), y (4) la estimulacin MG a nivel motor con 2Hz (motor/2Hz). A nivel de motor con una frecuencia de 2 Hz exclusivamente fue elegido para evitar la contraccin muscular dolorosa titnica. Todos los sujetos se sometieron al protocolo experimental antes mencionado, con un intervalo entre las sesiones de por lo menos cinco das. Adems, el efecto de la frecuencia de estimulacin se evalu adicionalmente en un nivel sensorial con una frecuencia de estimulacin de 2 Hz (sensory/2Hz). El grupo de estudio adicional (n = 12) incluy 3 hombres y 9 mujeres, edad media de 24,25 2,52 aos.

2,2. Mesh-guante estimulacinMG estimulacin se aplic durante 30 minutos a la mano derecha relajada (ver Golaszewski et al., 2010 para una descripcin detallada de MG). La anchura del pulso se establece en 300s para todos los niveles de estimulacin. Durante el nivel subumbral la fuerza estimulacin se redujo desde el umbral individual sensorial (definido por el sujeto como una sensacin de hormigueo en tanto palmar y sitio dorsal de la mano) a un nivel en el que se inform de ningn sentimiento. La frecuencia se estableci a 50Hz. La amplitud media para el estmulo subumbral fue de 2,0 0.09mA. Durante el nivel de la amplitud de estimulacin sensorial fue definido individualmente mediante el aumento de la fuerza del estmulo del umbral sensorial para el nivel en el que se informa de sensacin de hormigueo fuerte de toda la mano sin ningn dolor y sin contracciones musculares. La ausencia de contracciones musculares fue controlado por el investigador y, adems, medido con EMG. Dos frecuencias de estimulacin fueron examinados: 2 y 50Hz. El estmulo de amplitud media para la frecuencia de 2 Hz fue 5,08 1.83mA y para 50Hz 4,92 1.16mA. Para el nivel de la frecuencia del motor se fij a 2 Hz y la intensidad se increment desde el nivel del umbral sensorial hasta que las contracciones leves motor de todos los msculos pequeos de la mano eran visibles. El estmulo de amplitud media fue de 10,33 2.84mA. La estimulacin simulada se llev a cabo de forma idntica, pero la amplitud de estimulacin se fij a 0 mA. Los sujetos no fueron informados sobre el nivel de estimulacin y se les instruy para distraer la atencin de la estimulacin.

2,3. TMS evaluaciones y registros de EMGTMS se realiz utilizando dos Magstim 200 estimuladores magnticos conectados a travs del mdulo de Bistim (La Compaa Magstim, Whitland, Dyfed, Reino Unido). Pulsos magnticos se entrega a travs de una bobina de la figura en forma de ocho con forma. La bobina se coloca en el cuero cabelludo sobre la corteza motora izquierda en el sitio ptimo para la estimulacin de la contralateral derecho interseo dorsal primero (IED) del msculo. Los parmetros de TMS se examinaron los siguientes: reposo umbral motor (MT), curva de reclutamiento MEP (RC), de corta latencia intracortical inhibicin (SICI) y la facilitacin intracortical a legumbres de dos a dos TMS. MT se defini como la menor intensidad de estmulo en el que cinco de cada diez aplicaciones TMS consecutivos provocada MEP de al menos 0.05mV en la IED relajado. Las intensidades de la solo pulso en las intensidades de estmulo crecientes (MEP RC) se realizaron con intensidades de 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, y 160% de la MT, determina para cada sujeto y se administraron en un orden aleatorio. Ocho pulsos fueron entregados para cada intensidad de estmulo. SICI e ICF se evaluaron utilizando el paradigma de dos a dos pulsos de Kujirai et al. (1993) con intervalos interestmulo (ISIS) de 3 y 13ms. El acondicionamiento y estmulos de prueba fueron 80% y el 120% de intensidad de la MT correspondiente a la evaluacin actual (en T0, T1 y T2), por lo que los incondicionados amplitudes del MEP para cada tema fueron comparables entre las evaluaciones post-estimulacin.

Los eurodiputados se registraron en los msculos de IED de la mano derecha con Ag-AgCl electrodos de la superficie del disco. Un electrodo se coloca sobre el vientre del msculo y la segunda en el tendn distal en la base dedo ndice. Seales EMG se amplifica, filtra de paso de banda (8-2000Hz), digitalizadas (frecuencia de muestreo 10 kHz) y se graban en disco (DASYLab 8,0 paquete de software). La seal de EMG durante las evaluaciones de TMS se muestra continuamente para garantizar la ausencia de cualquier actividad motora.

2,4. Onda F-evaluacionesOnda F-evaluaciones se emplea en una sesin separada en los 12 temas para las intensidades de estimulacin que indujeron cambios en la excitabilidad cortical motora. Las grabaciones se realizaron con un equipo porttil Keypoint (Dantec Dynamics Ltd., Inglaterra) utilizando el programa F-onda. La estimulacin elctrica supramximos sobre el nervio cubital en la mueca se aplic transcutnea usando electrodos de superficie. La intensidad del estmulo se ajust para producir un mximo de la onda M en el msculo relajado IED. La amplitud de pico a pico y la persistencia de F-ondas (promedio, 20 ensayos) se determinaron al inicio del estudio, despus de la estimulacin MG y 1h despus de la estimulacin MG.

2,5. Anlisis de datos y estadsticasAmplitudes MEP se midieron off-line. Slo los ensayos obtenidos en ausencia de cualquier actividad EMG pre-se incluyeron en el conjunto de datos para el anlisis. Para el MT (expresado como porcentaje de salida del estimulador mximo) las medidas de dos factoriales repetidas ANOVA (anlisis de varianza) se llev a cabo con el tiempo en un mismo paciente factores (3 niveles: antes, inmediatamente despus y 1 hora despus de MG) y la intensidad MG ( 4 niveles: farsa, sub-sensory/50Hz, sensory/50Hz y motor/2Hz). Seguimiento ANOVAs para cada intensidad MG por separado con el factor tiempo intra-sujeto se llevaron a cabo cuando una interaccin significativa con la intensidad de MG en el ANOVA de dos factorial fue encontrado. Post-hoc de comparaciones por pares se llevaron a cabo cuando el ANOVA de seguimiento revelaron un efecto principal significativo de tiempo.

Para la curva de reclutamiento MEP las amplitudes se calculan como un porcentaje de la media mxima de MEP al inicio del estudio (T0) - que era por lo general a 160% de la intensidad de MT - para cada sujeto individualmente. El MEP amplitudes fueron analizados mediante un ANOVA de medidas repetidas con la intensidad sujeto dentro de factores estmulo TMS (8 niveles: a partir de 90% a 160%), el tiempo (3 niveles: antes, inmediatamente despus y 1 hora despus de MG) y la intensidad MG (4 niveles: farsa, sub-sensory/50Hz, sensory/50Hz y motor/2Hz). Seguimiento ANOVAs para cada intensidad MG separado con factores intra-sujeto y la intensidad del estmulo TMS tiempo se llevaron a cabo cuando una interaccin significativa con la intensidad de MG en el ANOVA de tres factorial fue encontrado. Cuando el ANOVA de seguimiento revelaron un efecto principal significativo de tiempo post-hoc de comparaciones por pares entre el valor inicial y las mediciones posteriores al tratamiento se llevaron a cabo para cada nivel de intensidad TMS estmulo.

Para las respuestas MEP acondicionado (SICI y ICF) las amplitudes se calculan como porcentaje de la MEP pulso nico para cada sujeto individualmente. A continuacin, un ANOVA de medidas repetidas se utiliz para evaluar el efecto de la estimulacin en MG acondicionado amplitudes MEP con los factores intra-sujetos ISI (2 niveles: inhibitory/3ms y facilitatory/13ms), tiempo (3 niveles: antes, durante y hasta 1 hora despus de MG estimulacin) y MG intensidad (4 niveles: Sham, sub-sensory/50Hz, sensory/50Hz y motor/2Hz). Seguimiento ANOVAs para cada intensidad de MG separado con factores intra-sujeto ISI y el tiempo se llevaron a cabo cuando una interaccin significativa con la intensidad de MG en el ANOVA de tres factorial fue encontrado. Cuando el ANOVA de seguimiento revelaron un efecto principal significativo de comparaciones en el tiempo post-hoc par de sabios entre el valor inicial y las mediciones posteriores al tratamiento se llevaron a cabo para cada nivel de ISI. En todas las pruebas estadsticas un nivel de significacin de 0,05 se utiliz. Por lo general, slo los efectos ANOVA incluyendo la intensidad MG se inform.

En un experimento adicional, una estimulacin sensory/2Hz se aplic, y los datos fueron comparados con los de sensory/50Hz y nivel motor/2Hz. Desde que hicimos el experimento adicional en un grupo diferente, se utilizaron dos mixtos de diseo repetidas ANOVAs de medidas para analizar estadsticamente los datos. Un ANOVA se utiliz para comparar con el nivel de estimulacin MG sensory/50Hz y el otro ANOVA para comparar con el nivel de estimulacin MG motor/2Hz.

Al igual que en el anlisis principal, se utiliz intrasujeto factor tiempo (3 niveles: antes, durante y hasta 1 hora despus de la estimulacin MG), pero diferente en el anlisis principal que aqu se usa el factor de entre-sujeto MG grupo (2 niveles: sensorial / 2 Hz estimulacin MG y estimulacin sensory/50Hz o motor/2Hz MG). Adicional sujeto dentro de factor de intensidad de estmulo TMS (8 niveles: a partir de 90% a 160%) se utiliz para el anlisis de MEP RC y adicional sujeto dentro de factor de ISI (2 niveles: inhibitory/3ms y facilitatory/13ms) se utiliz para el anlisis de las respuestas del MEP acondicionado (SICI y ICF).

De nuevo, como en el anlisis principal, el efecto ms interesante era un efecto de interaccin con el grupo MG, lo que indica un efecto diferencial de la estimulacin MG. Por lo tanto, slo los efectos de la interaccin con el grupo MG se inform. Un ANOVA de seguimiento para la estimulacin MG sensory/2Hz se llev a cabo cuando una interaccin significativa con el grupo MG ya sea en el sensory/50Hz o el ANOVA motor/2Hz fue encontrado. Cuando el ANOVA de seguimiento revelaron un efecto principal significativo o interaccin de pares de comparaciones en el tiempo post-hoc sabios entre las mediciones iniciales y el tratamiento posterior se llev a cabo. Un nivel de significacin de 0,05 se aplic.

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3. Resultados3,1. Motor umbralMT medido al inicio del estudio vari entre el 31% y el 50% de la produccin estimulador mximo entre los sujetos. Intensidad de la estimulacin MG tuvo un efecto significativo sobre la MT, como se muestra por el efecto de interaccin significativa entre la intensidad de ANOVA MG y el tiempo (F6, 60 = 7,77, p