Karakterisering av DELPhI-systemet vid bedömning av hjärnans funktionalitet vid olika neurologiska störningar

Hjärnnätverks plasticitetsutvärdering har visat sig vara väsentligt för förståelse och övervakning av hjärnfunktionsförändringar och hjärnstörningar. Befintliga kliniskt använda avbildningsmetoder kan dock inte på ett robust sätt indikera plasticitets- eller plasticitetsförändringar. Därför finns det ett stort behov av att utveckla ett sådant avbildningsverktyg för utvärdering av hjärnans funktion. Inom grundläggande neurovetenskaplig forskning utförs plasticitetsutvärdering genom att utföra elektrofysiologiska mätningar in vivo. Genom att använda EEG - kombinerat med TMS-stimulering kan denna metodik omvandlas till kliniskt använd plasticitets- och anslutningsbedömning för utvärdering av funktionell hjärnstatus. Denna studie kan därför introducera en ny, icke-invasiv och effektiv metod för hjärnfunktionell avbildning. DELPhI-utvärdering kommer att erbjuda en äkta multimodalitetsavbildning genom att kombinera EEG och TMS som möjliggör ett kvantativt objektiv och direkt identifiering av sjukdomsbedömning. Det finns ett verkligt otillfredsställt behov av en noggrann och objektiv utvärdering som tillsammans med den vanliga kliniska praxisen kommer att ge neurologer och psykiatriker en mer bestämd och personlig behandlingsrecept.

Studier som integrerar TMS med EEG (TMS-EEG) har visat att TMS producerar vågor av aktivitet som återklangar i hela cortex och som är reproducerbara och pålitliga, vilket ger direkt information om kortikal excitabilitet och anslutning med utmärkt tidsupplösning. Genom att utvärdera spridningen av framkallad aktivitet i olika beteendetillstånd och i olika uppgifter har TMS-EEG använts för att kausalt undersöka den dynamiska effektiva anslutningen av mänskliga hjärnans nätverk. När TMS-spolen appliceras ovanför motorbarken initieras en kaskadeffekt som kallas motor-evoked potential (MEP). MEP är mätbar vid perifera muskler. Motorisk cortex är en hjärnstruktur belägen mellan frontal- och parietalbarken. Pyramidala neuroner i motorisk cortex, övre motorneuron som går genom hjärnstammen, skickar signaler till nedre motorneuron i ryggmärgen som stimulerar muskelfibrer. TMS-stimulans till den motoriska cortexen framkallar ett hjärnsvar som fortplantar sig till olika hjärnregioner utöver de perifera lemmusklerna [20]. En viktig egenskap hos TEP-topografi är att även om endast en kortikal hemisfär stimuleras, framkallas bihemisfäriska EEG-framkallade svar med olika egenskaper. TMS-framkallad aktivitet fortplantar sig från stimuleringsplatsen ipsilateralt via associationsfibrer och kontralateralt via transcallosala fibrer och till subkortikala strukturer via projektionsfibrer. Dessa TMS-framkallade kortikala potentialer (TEPs) varar i upp till 300 ms både i närheten av stimuleringen och i avlägsna sammankopplade hjärnområden återspeglar långsiktiga förändringar i kortikala nätverks excitations-hämningsbalans som återspeglas som hjärnnätverks plasticitet. En enda TMS-puls levererad över den primära motoriska cortexen (M1) resulterar i en sekvens av positiva och negativa EEG-toppar vid specifika latenser (dvs P25, N45, P70, N100 och P180).

I denna studie kommer en bred population av försökspersoner att rekryteras. denna population kommer att omfatta olika neurologiska tillstånd och friska försökspersoner, som anländer till Hyperbaric-centret på Asaf-Harophe sjukhus. Varje patient kommer att testas en gång innan behandlingen påbörjas och efterföljande tester kommer att utföras även efter avslutad behandling eller vid uppföljningstidpunkter. Varje utvärdering kommer att pågå i upp till 90 minuter och kommer att inkludera påsatt stimuleringsprotokoll som sträcker sig upp till 1000 TMS-pulser, med intensiteter mellan 60-130 % av motortröskeln (MT). Frekvensen mellan stimuli kommer att ändras från 0,01 upp till 20 Hz. Befintliga kliniska data såsom MRI-skanningar, neurokognitiva bedömningar och kliniska utvärderingar kommer att samlas in från patientjournaler. EEG-data som registreras kommer att analyseras och korrelationer till kliniska data kommer att testas.