Karakterisering av DELPhI-systemet i å vurdere hjernens funksjonalitet ved forskjellige nevrologiske lidelser

Plassitetsevaluering av hjernenettverk har vist seg mye viktig for forståelse og overvåking av hjernefunksjonelle endringer og hjernesykdommer. Imidlertid er eksisterende klinisk brukte avbildningsmetoder ikke i stand til å tydelig indikere plastisitets- eller plastisitetsendringer. Derfor er det et stort behov for å utvikle et slikt avbildningsverktøy for hjernefunksjonsevaluering. I grunnleggende nevrovitenskapelig forskning utføres plastisitetsevaluering ved å utføre elektrofysiologiske målinger in vivo. Ved å bruke EEG - kombinert med TMS-stimulering kan denne metodikken transformeres til klinisk brukt plastisitet og tilkoblingsvurdering for evaluering av funksjonell hjernestatus. Denne studien kan dermed introdusere en ny, ikke-invasiv og effektiv metode for hjernefunksjonell avbildning. DELPhI-evaluering vil tilby en ekte multimodalitetsavbildning ved å kombinere EEG og TMS som tillater en kvantativ objektiv og direkte identifikasjon av sykdomsvurdering. Det er et reelt udekket behov for en nøyaktig og objektiv evaluering som sammen med vanlig klinisk praksis vil gi nevrologer og psykiatere en mer bestemt og personlig behandlingsresept.

Studier som integrerer TMS med EEG (TMS-EEG) har vist at TMS produserer aktivitetsbølger som gir gjenlyd i hele cortex og som er reproduserbare og pålitelige, og gir dermed direkte informasjon om kortikal eksitabilitet og tilkobling med utmerket tidsoppløsning. Ved å evaluere forplantningen av fremkalt aktivitet i forskjellige atferdstilstander og i forskjellige oppgaver, har TMS-EEG blitt brukt til å undersøke den dynamiske effektive tilkoblingen til menneskelige hjernenettverk. Når TMS-spolen påføres over den motoriske cortex, initieres en kaskadeeffekt kalt motor-evoked potential (MEP). MEP er målbar ved perifere muskler. Motorisk cortex er en hjernestruktur plassert mellom frontale og parietale cortex. Pyramidale nevroner i motorisk cortex, øvre motorneuron som går gjennom hjernestammen, sender signaler til nedre motorneuron i ryggmargen som stimulerer muskelfibre. TMS-stimulus til den motoriske cortex fremkaller en hjernerespons som forplanter seg til forskjellige hjerneregioner i tillegg til de perifere lemmusklene [20]. Et viktig trekk ved TEP-topografi er at selv om bare én kortikal hemisfære blir stimulert, fremkalles bihemisfæriske EEG-fremkalte responser med forskjellige egenskaper. TMS-fremkalt aktivitet forplanter seg fra stimuleringsstedet ipsilateralt via assosiasjonsfibre og kontralateralt via transcallosale fibre og til subkortikale strukturer via projeksjonsfibre. Disse TMS-fremkalte kortikale potensialene (TEPs) varer i opptil 300 ms både i nærheten av stimuleringen så vel som i fjerntliggende sammenkoblede hjerneområder reflekterer langsiktige endringer i kortikale nettverks eksitasjons-hemmingsbalanse referert til som hjernenettverksplastisitet. En enkelt TMS-puls levert over den primære motoriske cortex (M1) resulterer i en sekvens av positive og negative EEG-topper ved spesifikke latenstider (dvs. P25, N45, P70, N100 og P180).

I denne studien vil en bred populasjon av forsøkspersoner bli rekruttert. denne populasjonen vil inkludere ulike nevrologiske tilstander og friske forsøkspersoner, som kommer til Hyperbaric-senteret ved Asaf-Harophe sykehus. Hvert individ vil bli testet én gang før behandlingsstart, og påfølgende tester vil bli utført også etter avsluttet behandling eller ved oppfølgingstidspunkter. Hver evaluering vil vare i opptil 90 minutter og vil inkludere påsatt stimuleringsprotokoll som varierer opptil 1000 TMS-pulser, med intensiteter mellom 60-130 % av motorterskel (MT). Frekvensen mellom stimuli vil endres fra 0,01 til 20 Hz. Eksisterende kliniske data som MR-skanninger, nevrokognitive vurderinger og kliniske evalueringer vil bli samlet inn fra pasientfiler. Registrerte EEG-data vil bli analysert og korrelasjoner til de kliniske dataene vil bli testet.