脳卒中と経頭蓋磁気刺激を使用した脳卒中における因果回路のダイナミクスのマッピング

背景：脳卒中後の運動障害は、直接組織の損失だけでなく、モーターネットワーク内の接続性を破壊することによるものです。経頭蓋磁気刺激（TMS）を使用して運動回復を強化しようとする研究の混合結果は、脳卒中後の接続性とTMSがこの接続に与える影響の両方をよりよく理解する必要性を強調しています。この研究では、TMS-EEGを使用して、健康な成人被験者の運動ネットワークの因果情報の流れをマッピングし、脳卒中がこれらの回路をどのように変えるかを定義しました。 方法：14人の脳卒中患者と12人のコントロールが、2つの運動課題（麻痺/支配的な手の動きと安静）中に2つの部位（両側原発性運動皮質）にTMSを受け取り、EEGはTMSパルスに対する皮質反応を測定しました。TMS-EEGベースの接続性測定は、各半球に対して導き出され、2つのモータータスク間の接続の変化（ΔC）が計算されました。各半球のΔCが、脳卒中群と対照群またはTMS部位間で異なるかどうか、およびΔCが脳卒中患者のARM機能と相関しているかどうかを分析しました。 結果：右手の動きは、コントロールの右半球と比較して左の接続性を増加させましたが、手の動きは、脳卒中のどちらの半球の接続性を有意に変化させませんでした。麻痺した手の動き中に健康な半球接続性が最大に増加した脳卒中患者は、最高の腕機能を備えていました。 結論：TMS-EEG測定は、脳のつながりの動き誘発性の変化に敏感です。これらの測定値は、脳卒中後の回路ダイナミクスの臨床的に意味のある変化を特徴付ける可能性があり、したがって、脳卒中後のリハビリテーションにおけるTMSの試験のための特定のターゲットを提供します。

BACKGROUND: Motor impairment after stroke is due not only to direct tissue loss but also to disrupted connectivity within the motor network. Mixed results from studies attempting to enhance motor recovery with Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) highlight the need for a better understanding of both connectivity after stroke and the impact of TMS on this connectivity. This study used TMS-EEG to map the causal information flow in the motor network of healthy adult subjects and define how stroke alters these circuits. METHODS: Fourteen stroke patients and 12 controls received TMS to two sites (bilateral primary motor cortices) during two motor tasks (paretic/dominant hand movement vs. rest) while EEG measured the cortical response to TMS pulses. TMS-EEG based connectivity measurements were derived for each hemisphere and the change in connectivity (ΔC) between the two motor tasks was calculated. We analyzed if ΔC for each hemisphere differed between the stroke and control groups or across TMS sites, and whether ΔC correlated with arm function in stroke patients. RESULTS: Right hand movement increased connectivity in the left compared to the right hemisphere in controls, while hand movement did not significantly change connectivity in either hemisphere in stroke. Stroke patients with the largest increase in healthy hemisphere connectivity during paretic hand movement had the best arm function. CONCLUSIONS: TMS-EEG measurements are sensitive to movement-induced changes in brain connectivity. These measurements may characterize clinically meaningful changes in circuit dynamics after stroke, thus providing specific targets for trials of TMS in post-stroke rehabilitation.