文摘

客观的。行程改变大脑皮层兴奋性损伤和nonlesioned半球。中风康复研究使用经颅磁刺激(TMS)。自发脑振荡和躯体感觉诱发字段(报价标准)来衡量脑磁图描记术(MEG)被修改在中风患者恢复。方法。我们记录的报价标准和梅格自发活动和运动阈值(MT)短皮层抑制(SICI)和皮层便利化与导航(ICF)经颅磁刺激(特种加工),三个月后首次半球缺血性中风。梅格和特种加工参数的变化归因于gamma-aminobutyrate和谷氨酸传输进行了比较。结果。ICF与海基会源区域的强度和范围描述由梅格在三个月。特种加工MT和事件相关去同步(ERD)的β波梅格活动和SICIβ波梅格与事件相关同步(ERS)是相关的,但不强烈。结论。第一个报告使用顺序特种加工和梅格在中风恢复发现内部和两半球间的相关性的特种加工和梅格皮质兴奋性的估计。ICF和海基会参数,MT的ERD进行半球,和SICI nonlesioned半球的人相关的。共变的兴奋性损伤和nonlesioned半球强调的重要性的半球平衡感觉运动系统的兴奋性。

1。介绍

电机系统是一个动态的网络通过兴奋和抑制性皮质和皮质下区域互动的电路,调制的躯体感觉输入。网络平衡是卒中后干扰(1- - - - - -3]。修改的皮质兴奋性使复苏和重组的运动区在动物模型(4,5和人类的1,6]。颅磁刺激(TMS)和脑磁图(MEG)都被应用在中风病人揭示大脑皮层兴奋性的变化。

电动机阈值(MT),最小的经颅磁刺激强度刺激运动诱发电位(议员),与膜兴奋性是受药物影响神经元离子通道的影响。配对脉冲经颅磁刺激(PP-TMS)揭示了短时间间隔皮层抑制(SICI) -受体的激活和皮层便利(ICF)主要归因于glutamatergic NMDA受体激活(引用,请参阅[7])。在急性中风,太增加进行半球(LH)而在nonlesioned (NH)半球是很正常的8)或减少卒中后一个月(9]。两半球卒中后早期SICI却降低了;在NH ICF更强比轻度中风严重[1,6]。

手指动作和正中神经(10[]或手指刺激11)修改梅格自发振荡的感觉运动皮层的β频带(15 - 25 Hz)。他们在100 - 300毫秒后抑制触觉刺激(事件相关去同步化;ERD),反映出兴奋性增加,并增加在500 - 1000毫秒(与事件相关同步;人队),除反映励磁(12,13)或降低兴奋性(14]。抑制β-受体激动剂安定增加梅格活动(15,16]。梅格和核磁共振光谱显示β人力量和GABA浓度之间的线性关系(17]。β人已被证明是比NH LH明显偏弱;强的人振幅与一个更好的影响手功能卒中后3个月(18]。减少β人队,然而,与临床理疗后改善慢性中风患者(19]。刺激βERD显著降低在LH的中风患者(20.]。

手代表的躯体感觉皮质(S1),估计通过躯体感觉诱发字段(报价标准),是最大的一个月后中风和其增幅与影响手功能(21]。TMS映射,手里电动机表示扩展的LH 1个月(22]。在动物模型中,躯体感觉重组后立即被激活的损伤减少GABA-A-related抑制和glutamatergic激活后一个月(5]。

我们记录了特种加工和梅格病人在中风恢复。我们假设之间的相关性ERD和早期皮质兴奋性和相关人队和SICI之间都归因于GABA-A-related流程。此外,我们预期,ICF,反映glutamatergic活动,将在梅格与躯体感觉修改,末谷氨酸与躯体感觉可塑性(5]。

2。方法

梅格和特种加工记录从13例(年龄8年,女性),首次在大脑中动脉缺血性中风领土(T1),三个月后中风(T2)。所有患者手功能受损。6个病人皮层下和七个病人subcorticocortical或皮质中风(表1)。在T1,一个病人使用阿米替林10毫克/天,另一个使用西酞普兰10毫克/天。一个病人zopiclone 7.5毫克用于偶尔失眠。在T2,西酞普兰10毫克/天被一个病人。其他病人没有收到修改皮质兴奋性药物。医院的伦理委员会的赫尔辛基和有所批准该项目。数据从这些患者之前提出了(18,21,23,24]。的病人在经颅磁刺激和梅格录音都是前面的病人组的子集,我们重新计算组级别的电生理参数表明,目前病人组足够类似报道之前(见补充表1和2在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2015/309546)。唯一的解释目前的结果所需的特性。

2.1。特种加工测量

一个eXimia导航磁刺激器的共面8字形线圈70毫米翼半径(Nexstim有限公司,芬兰赫尔辛基)是用于特种加工。病人所需导航,核磁共振成像扫描,使用T1和T2。

网站最大的MEP波幅诱发第一背侧骨间的肌肉。休息太决心从这个站点中描述(25]。这个网站然后由单一TMS刺激脉冲在110%的MT和调节PP-TMS在90%和110%的测试脉冲。15单脉冲或双调节和测试脉冲是在每个刺激会话交付。刺激的间隔是3.3年代intersession间隔1到3分钟之间的不同。三军情报局paired-pulse刺激的选择是2女士为ICF SICI和12 ms。PP-TMS引发的欧洲议会议员的峰振幅归一化他们除以相应的单脉冲议员振幅来简化subject-to-subject比较(6]。

2.2。梅格录音

梅格在休息和触觉刺激的拇指(D1)指数(D2)和小指(D5)记录306 -传感器neuromagnetometer (Elekta Neuromag,赫尔辛基芬兰)在BioMag实验室,在特种加工测量。干扰信号被抑制Maxfilter软件(26]。是透过0.03 -308赫兹和数字化的信号在941赫兹。

时频表示(总和生育率27])在10 - 30 Hz带计算定义β调制的频率范围,量化的时间谱演化方法(TSE (10)从2到4梅格传感器的信号显示最强烈的反应。只有侧β修改(LH的影响手的刺激和影响手NH)进行了分析。发病和偏移量的ERD和人被定义为一个时间点,当信号2不同SDs的基线。绝对ERD和人的优势从峰值振幅计算,转化为相对价值与300 ms prestimulus基线(18]。

报价标准,平均约120反应刺激D2 (ISI 3005 ms), D1和D5 (ISI 1005 ms)在单独的会话。手的大小表示如果是由计算欧氏距离讨论之间的等效电流偶极子(本研究)最早的D1和D5刺激反应(21]。报价标准D2刺激的振幅23)被用于分析。

采用SPSS 14.0软件进行统计分析(SPSS Inc .,芝加哥,伊利诺斯州,美国)。斯皮尔曼相关系数的计算之间的特种加工和梅格参数。多重比较校正是根据数量的测试()之前建议的四个假设(T1和T2分别进行了测试;LH和NH变化导致四个测试在每种情况下;)。显著性水平是设定在。我们也存在意义相关的价值观没有多重比较和提供所有相关系数和相应的人值(cf。1,9,28]类似的方法和29日)统计方面)。特种加工和梅格值之间的差异得到T1和T2与学生的测试t以及。

3所示。结果

3.1。导航经颅磁刺激

LH,议员在11个患者被发现在T1和T2和在所有的病人出现在北半球。组之间的平均MTs并未改变测量或半球。个人太值补充表1中给出。太比NH 9例高LH T1 (二项测试)和10位病人在T2 (二项测试)。MTs LH和强烈T1 (NH相关,在T2)和(,)。

PP2ms LH的刺激抑制议员7例在T1和T2。NH PP2ms刺激不抑制议员(抑制解除;减少SICI) 5例在3例在T1和T2。SICI值没有显著关联的半球之间的T1或T2。

PP12ms LH的刺激促进议员(ICF) 10的11例在所有患者在T1和T2。在北半球,ICF诱导在T1下的所有病人。T2, ICF不是4例患者中观察到。议员振幅PP12ms刺激引起的LH和NH T1(之间的相关;),但不是在T2(补充表2)。

3.2。梅格

ERD开始触觉刺激和达到峰值后女士ms。随后的人开始女士和达到峰值ms。在T1, ERD没有一个病人LH和人在两个病人;人失踪了北半球的一个病人。在T2,每个LH的ERD在场而人是在两个缺席。两人都是存在于所有的NHs。erd半球之间没有差别。人队的LH是小于NH T1 (%与%;);在T2,区别是无意义的。报价标准从两个半球被发现在12例在所有患者在T1和T2。他们在T1的LH小于NH(25南和32不结盟运动;),但不是在T2。如果手表示区域的LH比NH T1 (毫米和毫米),但不是在T2(补充表3)。

3.3。特种加工和梅格之间的相关性

我们测试的相关性显示选中的假设。最相关的相关性的情节是描绘在图1表明他们不受异常值。所有的相关性都显示在表中2使评价意义的假设对损伤的影响。

ERD和太相关的LH T1 (,),表明小ERD高MT(图1(一))。在T2,这种相关性较弱(,)。然而,LH的MT与NH的ERD (,),NH的MT与LH的ERD (,),这表明高MT与一个小ERD相反的半球T2(表2)。

SICI和人没有关联在T1或LH在T2。在北半球,高的人与一个强大SICI (,;图1 (b))。除了假设相关性,SICI NH和LH的ERD T2相关(,),这表明强劲ERD LH与NH SICI强。SICI LH是相关的SI振幅LH (,),表明小SI振幅与弱SICI有关(表2)。

ICF和海基会参数没有在T1相关联。在T2, ICF的LH与LH的S1幅值(,);如果ICF强劲,如果振幅很小。此外,ICF NH相关(,)如果LH的手指表示区域;这种相关性Bonferroni调整(表后也依然重要2)。此外,ICF的LH T1相关(;)如果手指表示LH T2的区域;高ICF T1导致T2小手表示区域(图1 (c))。

4所示。讨论

我们的研究是第一个比较梅格和特种加工在中风恢复兴奋性参数。导航经颅磁刺激,而不是应用先前在中风患者的纵向研究,使刺激站点之间的精确复制单独测量,后续增加可靠性。我们发现大脑皮层兴奋性之间的相关性估计来自特种加工和梅格。

正如预期的那样,我们发现MT和ERD之间的相关性,但在只有一个的四个可能的intrahemispheric和两个四两半球间的条件。SICI和β人队,归因于gaba ergic机制,在他们的一个相关的四种可能intrahemispheric条件(NH T2)。两半球间的相关性的SICI并不局限于人。其中一个原因可能是不同的-受体亚型为SICI作出贡献。非选择性-活化剂修改SICI而GABA-A1受体特定唑吡坦没有(7]。非选择性-受体激动剂zopiclone梅格β活动而唑吡坦抑制β活动增加中风损伤[附近的30.]。此外,在健康受试者,安定增加梅格ERD但并不影响人当基线测试活动的增加是考虑16]。这种非特异性可能导致SICI ERD和MT的相关性。

特种加工参数之间的相关性和梅格ERD / ERS在T2比T1还强。类似地,大部分经颅磁刺激皮层兴奋性措施并未与手功能强烈但这样做卒中后3个月(1]。刺激复苏的感觉运动功能磁共振成像激活数字从1到3个月是最后与运动机能31日),强调的重要性,这个时期中风的复苏。

ICF T2与SI手部大小。谷氨酸是ICF将主要归因于glutaminergic机制,可能导致stroke-induced可塑性。有点令人惊讶的是,高ICF T1与小如果手部T2(图1 (c));因此,缩小对正常大小的手表示glutaminergic可以支持活动。ICF并没有与梅格ERD / ERS,和如果手部和βERD /人(没有联系18];这表明SICI不同机制和ICF(见[7详细讨论)。

几个相关性强调两半球间的连接(见图2和表2)。例如,高MT与一个小ERD相反的半球,和强大的ERD LH与强劲SICI北半球。这表明半球中风的兴奋性是重要的平衡复苏。双手灵巧受损后单方面皮层下大脑中动脉中风。在影响运动皮质兴奋性的增加可能导致不平衡相应的大脑皮层运动区和恶化的ipsilesional手协调(引用,请参阅[32])。MTs半球之间有紧密的关联T1和T2。因此,一些功能相关性可能涉及修改的一般运动系统的兴奋性属性,而不是影响附近的中风(28]。

梅格和经颅磁刺激参数之间的相关性的皮质兴奋性相对宽松。几个因素可以解释这个特性。经颅磁刺激的结果提供直接的信息改变电动机的输出和经颅磁刺激的直接影响相对当地。然而,皮层下和脊髓过程影响议员们用来评估经颅磁刺激的效果。梅格揭示了整个皮质地幔的活动产生的网络效应,使映射中风。梅格源分析表明主要运动皮层的起源β人队(13,33,34]。然而,在electrocorticography,直接从大脑皮层记录,βERD和人出现在预处理和中央后回的35),在辅助运动皮层(36),或从预处理和中央后广泛脑回,frontolateral和内侧皮质(37,38]。广泛的皮质一代的ERD和人可能使他们适应皮质小中风。大量的发电机可能导致相当大的可变性的源的位置在中风患者βERD (cf。20.])。多个源的潜在梅格信号也可以解释弹性小中风后的听觉诱发字段(39]。ICF和SI参数之间的强相关性太SICI和人/ ERD可能在某种程度上,由于空间有限的来源地区比ERD / ERS S1的反应。可以预期,梅格和特种加工生产互补信息中风皮质网络的影响。此外,梅格参数影响半球和特种加工指标不受影响半球是与发动机性能受影响的手(cf。18,21,24])。这强调了这两种方法相结合的重要性。

ERD 8-22赫兹的乐队的差别可能反映了对这些在人类的运动皮层,皮层抑制期间TMS交付ERD与增加议员振幅和减少SICI [40]。然而,1 Hz重复经颅磁刺激对运动皮层减少议员后续单经颅磁刺激脉冲,表明抑制,但是减少postmovementβ人队(41],间歇θ破裂经颅磁刺激促进欧洲议会议员增加postmovementβ人队(42]。β肌阵挛癫痫患者的人减少,表明增加皮质兴奋性(43]。肌阵挛癫痫患者排队,SICI却降低了;然而,太增加(44,45),静止期经颅磁刺激脉冲后,反映运动皮质突触后抑制(7),是长时间,表明现行抑制皮质强直性痉挛(45]。因此,只有某些方面的皮质兴奋性可能是共享的兴奋性估计通过经颅磁刺激和梅格。

我们的研究结果表明,一些经颅磁刺激和梅格兴奋性措施反映了相同的发射机系统的活动。然而,高MT和缺乏ERD / ERS也可能相关,因为严重影响感觉运动边缘和皮质之间的连接。我们发现报价标准在12/13 11/13患者患者和议员们已经在T1,表明两个躯体感觉和运动路径传递信号。运动机能可以维持,尽管重要的皮质脊髓束损伤,从太中风患者的估计1]。此外,我们观察到更少的相关性在T1,感觉运动通路可能影响更大时,比在T2。大病变可能会产生虚假的LH内兴奋性参数之间的相关性。然而,这样的伪相关康复期间应保持稳定或减少T1到T2但不增加,如我们的数据。

我们研究的局限性包括病人组的体积小,结构和功能变化的精确特征患者中可能有所不同。大脑皮层兴奋性不同的修改在皮层和皮层下中风(46,47]。然而,这不能改变我们的经颅磁刺激和梅格之间的相关性,同时记录相同的病人。可能的药物对兴奋性的影响应该并行梅格和特种加工作为患者测试顺序在同一天。患者没有进行经颅磁刺激的急性期,梅格录音显示,最引人注目的ERD和人修改在急性期和T1 (18]。尽管在LH与太轻瘫的手功能在急性中风,这种相关性,然而,削弱经济复苏期间,和经颅磁刺激皮层兴奋性参数与临床表现最好的3个月(1]。长,后续可以产生额外的相关性。2或12伊希斯女士,女士选择paired-pulse刺激,产生清晰的SICI和ICF在健康受试者48),在中风患者28),但我们没有测试其他参数,从而产生较强的特种加工之间的相关性和梅格。

5。结论

ICF和SI响应振幅和面积大小,太的ERD半球窝藏中风损伤和SICI nonlesioned半球的人相关的中风患者。许多相关性之间的兴奋性参数LH和NH强调的半球平衡的重要性excitatory-inhibitory属性感觉运动系统的分析中风恢复期间中风相关的功能障碍。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢海柯拉Suvi Jari Kainulainen记录他们的帮助,总裁Nurminen帮助的数据分析,因此,和物理治疗师的神经学、HUCH,帮助病人的临床试验。关于统计博士Ilkka Nissila提供宝贵的建议。芬兰支持的研究是经济学院(国家中心卓越计划2006 - 2011),赫尔辛基大学中央医院研究基金,和身心SalWe研究项目(芬兰资助机构泰克科技和创新格兰特1104/10)。

补充材料