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Anatomical measurements and field modeling to assess transcranial magnetic stimulation motor and non-motor effects - 08/09/24

Doi : 10.1016/j.neucli.2024.103011 
Francis Houde a, b, Russell Butler b, Etienne St-Onge c, Marylie Martel a, Véronique Thivierge a, Maxime Descoteaux d, Kevin Whittingstall b, Guillaume Leonard a, e,
a Research Centre on Aging, CIUSSS de l'Estrie-CHUS, Sherbrooke, QC, Canada, J1H 5N4 
b Centre de Recherche du Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada, J1H 5N4 
c Department of Computer Science and Engineering, Université du Québec en Outaouais, Saint-Jérôme, QC, Canada, J7Z 0B7 
d Sherbrooke Connectivity Imaging Laboratory (SCIL), Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada, J1K 0A5 
e School of Rehabilitation, Faculty of Medicine and Health Sciences, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada 

Corresponding author at: Research Centre on Aging, CIUSSS de l'Estrie CHUS, 1036, rue Belvedere Sud, Sherbrooke (Quebec) J1H 4C4.Research Centre on Aging, CIUSSS de l'Estrie CHUS1036, rue Belvedere SudSherbrookeQuebecJ1H 4C4

Abstract

Objective

Explore how anatomical measurements and field modeling can be leveraged to improve investigations of transcranial magnetic stimulation (TMS) effects on both motor and non-motor TMS targets.

Methods

TMS motor effects (targeting the primary motor cortex [M1]) were evaluated using the resting motor threshold (rMT), while TMS non-motor effects (targeting the superior temporal gyrus [STG]) were assessed using a pain memory task. Anatomical measurements included scalp-cortex distance (SCD) and cortical thickness (CT), whereas field modeling encompassed the magnitude of the electric field (E) induced by TMS.

Results

Anatomical measurements and field modeling values differed significantly between M1 and STG. For TMS motor effects, rMT was correlated with SCD, CT, and E values at M1 (p < 0.05). No correlations were found between these metrics for the STG and TMS non-motor effects (pain memory; all p-values > 0.05).

Conclusion

Although anatomical measurements and field modeling are closely related to TMS motor effects, their relationship to non-motor effects – such as pain memory – appear to be much more tenuous and complex, highlighting the need for further advancement in our use of TMS and virtual lesion paradigms.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Anatomy, Cortical thickness, Field modeling, Scalp-cortex distance, Transcranial magnetic stimulation, Virtual lesion


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Vol 54 - N° 6

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