تعيين آثار ما بعد من ثيتا انفجار تحفيز على القشرة السمعية الإنسان مع التصوير الوظيفي

الهدف العام من هذا الإجراء هو الجمع بين التصوير الوظيفي للدماغ والتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة لاستقصاء القشرة السمعية. ويتم تحقيق ذلك أولاً من خلال إجراء تصوير رنين مغناطيسي وظيفي لتحديد الموقع (functional Mr.Localizer) بهدف تحديد الشبكة المرتبطة بمهمة سمعية. ثانياً، يتم تحديد هدف التحفيز بناءً على البيانات المستمدة من التصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحديد الموقع.

بعد ذلك، أجْرِ مسحاً بالرنين المغناطيسي الوظيفي (functional MR scan) لقياس النشاط في القشرة السمعية قبل التحفيز. ثم استخدم أدوات الملاحة العصبية (NEURONAVIGATION) لتحديد موضع ملف التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS coil) بالنسبة للتشريح والوظيفة الفردية للمشارك. يتم تنفيذ ذلك أثناء استلقاء الشخص على سرير الماسح الضوئي.

لتجنب نقل المشارك ذهاباً وإياباً من غرفة الماسح الضوئي، تتمثل الخطوة النهائية في سحب المشارك مرة أخرى إلى داخل تجويف الماسح الضوئي بأسرع ما يمكن وبدء عملية الحصول على صور الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI). وفي النهاية، يمكن للرنين المغناطيسي الوظيفي رسم خرائط للتأثيرات الناتجة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). وقد أظهرت البيانات أنه بعد التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، يحدث إعادة تنظيم وظيفي في الشبكة السمعية.

تُعد تقنية التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) أداة فريدة لاستقصاء العلاقات السببية بين مناطق محددة في الدماغ والوظائف المعرفية. ومع ذلك، فإن تفسير نتائجها محدود بسبب نقص المعلومات المتعلقة بموقع وطبيعة التغيرات في نشاط الدماغ التي يسببها التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة. لهذا السبب، قررنا دمج تقنية TMS مع التصوير الوظيفي من أجل تحديد التغيرات الوظيفية الناتجة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة.

يكمن الفرق بين دراستنا والدراسات السابقة في أننا نُجري التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) داخل غرفة الماسح الضوئي في بروتوكولات TMS وfMRI التقليدية غير المتزامنة (offline). حيث يتعين على المشارك مغادرة غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والذهاب إلى غرفة أخرى لتلقي التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، ثم العودة بأسرع وقت ممكن. وبالنسبة لجلسة fMRI الثانية، فإن عملية الذهاب والإياب هذه قد تضفي متغيراً على التغيرات الدماغية الناتجة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة في البروتوكول الخاص بنا.

يظل وضع الرأس مستقراً نسبياً، مما قد يؤدي إلى دقة أكبر عند مقارنة بيانات FM RI قبل وبعد الإجراء. وبالإضافة إلى ذلك، سيتم رسم خرائط TMS والتأثيرات المستخدمة بشكل أسرع. ينقسم هذا البروتوكول إلى جلسة تمتد على مدار يومين.

يتكون اليوم الأول من جلسة تحديد مواقع باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI LOCALIZER)، تتضمن مسحاً تشريحياً وآخر وظيفياً لتحديد المناطق المستهدفة بالتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). أما اليوم الثاني فيتكون من جلسات الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI)، على أن يقوم المشارك، قبل وبعد جلسة التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) في اليوم الأول، بالتدرب على مهمة تمييز الألحان خارج الماسح الضوئي. وفي هذه المهمة، يحدد المفحوص ما إذا كان لحنان متتاليان يتكون كل منهما من خمس نغمات متماثلان أم مختلفان.

تتضمن التجربة أيضاً مهمة تحكم سمعي غير تمييزية، حيث يستمع المشارك إلى أنماط متساوية الطول من خمس ملاحظات موسيقية، جميعها بنفس درجة الصوت C five، ويضغط على زر بعد النغمة الثانية. بعد ذلك، ابدأ جلسة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) عن طريق الحصول على صورة تشريحية (MR.Anatomical) عالية الدقة. ثم قم بالحصول على صور وظيفية باستخدام تتابع نبضي من نوع gradient echo EPI ونموذج أخذ عينات متباعدة لتقليل أي تأثير bold أو حجب سمعي ناتج عن عملية المسح بالرنين المغناطيسي.

يظهر الضجيج بعد اكتمال المسح. حدد موقع تحفيز المفحوص باستخدام المعالم التشريحية والوظيفية معاً. يرجى الانتباه إلى أن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) محدود فيما يتعلق بعمق موقع التحفيز بسبب تضاؤل قوة المجال الكهربائي والعمق، ولا يمكن توقع وصوله إلى مناطق يزيد عمقها عن ثلاثة سنتيمترات.

من الضروري استخدام علامات مرجعية مماثلة لكل مشارك على الرغم من الاختلافات في التشريح والوظيفة بين الأفراد. لذا، استخدم العلامات التشريحية لتحديد موقع التلفيف الهيشلي (heschel's gyrus) كما هو محدد في أقنعة أطلس هارفارد أكسفورد الهيكلي. يظهر القناع هنا باللون الأخضر، ثم يتم تحديد هدف التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) من خلال العثور على ذروة التنشيط داخل التلفيف الهيشلي، والتي يظهر مكانها هنا بالنقطة الزرقاء.

حدد أيضاً موقع قمة الرأس (vertex) كموقع للضبط للآثار غير النوعية للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)، مثل الشوائب الصوتية والحسية الجسدية. ويُعرَّف هذا الموقع تشريحياً بأنه نقطة منتصف المسافة بين المنحط (inion) وجسر الأنف، وتكون متساوية البعد عن الثلمتين بين الأذنين اليمنى واليسرى. يرجى ملاحظة وجوب موازنة ترتيب مواقع التحفيز بين الأفراد.

في يوم تجربة الـ TMS، قم بتجهيز جميع المعدات، بدءاً من نظام التوجيه المجسم عديم الإطار (Frameless stereo taxi system).

يجب وضع نظام الكمبيوتر خارج غرفة الماسح الضوئي بجوار الباب، والذي سيظل مفتوحاً أثناء تطبيق التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). وتعتبر أدوات تسجيل النظام وأجهزة التتبع متوافقة مع الرنين المغناطيسي (MR)، وكذلك الذراع متعدد المفاصل. أما الكاميرا التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء والمستخدمة هنا فهي غير متوافقة مع الرنين المغناطيسي، ولذلك يجب وضعها على بعد مترين من سرير الماسح الضوئي داخل غرفة الماسح بالقرب من الباب.

يجب وضع نظام محفز TMS في غرفة مجاورة لغرفة ماسح MRI. وسيتم استخدام ملف TMS متوافق مع MRI في غرفة الماسح، متصلاً بنظام TMS عبر كبل بطول سبعة أمتار من خلال أنبوب تحميل مرشح RF، مع إدراج الصور التشريحية والوظيفية للمشارك وأهداف التحفيز في حزمة برمجيات التوجيه التجسيمي. سنقوم هنا باستهداف تلافيف هيشل (heschel's gyrus) اليمنى للمشارك قبل البدء في عملية المسح.

اطلب من الشخص الخاضع للفحص تعبئة نموذج فحص الرنين المغناطيسي (MR) وإزالة جميع القطع المعدنية. بعد ذلك، ابدأ عملية الحصول على صور الرنين المغناطيسي (MR Acquisition) باستخدام المسوحات التشريحية والوظيفية المتطابقة مع تلك التي أجريت في جلسة تحديد الموقع (localizer session). ثم، قم بسحب سرير الماسح للخارج مع الحفاظ على منصة الجسم مرفوعة طوال جلسة التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS).

قم بإزالة ملف Mr.Head العلوي وثبّت عصابة الرأس ومجموعة أجهزة التتبع على رأس المشارك، ثم قم بتركيب الذراع متعدد المفاصل على سرير الماسح الضوئي. بعد ذلك، ثبّت ملف TMS المتوافق مع الرنين المغناطيسي على الذراع. تحقق من أن جميع أجهزة التتبع والملف تقع ضمن مجال رؤية الكاميرا هنا.

توضع الكاميرا إلى يمين المشارك قليلاً للسماح بتتبع أسهل لإزاحة الملف. عند استهداف نصف الكرة المخي الأيمن، قم بمعايرة رأس الخاضع للتجربة باستخدام أدوات الموجه المجسم (stereo taxi)، ثم قم بالتسجيل المشترك لرأس الأنف، والـ nas، وصيوان كل من الأذنين مع المعالم المماثلة في البيانات التشريحية. يتطلب هذا الإجراء وجود اثنين من التجريبيين.

تتم الخطوة الأولى عند رأس المشارك وعند جهاز الكمبيوتر لإجراء عملية التسجيل على الكمبيوتر. بعد ذلك، يتم وضع ملف التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) المتوافق مع الرنين المغناطيسي بشكل مماس لفروة الرأس، مع توجيه متتبعات الملف نحو الكاميرا التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء. يجب توجيه الملف بحيث يكون المقبض متجهًا للخلف وموازيًا لخط المنتصف.

ثبّت موضع الملف باستخدام البراغي الموجودة على الذراع متعدد المفاصل. الآن، قم بتشغيل نظام TMS وابدأ التحفيز. يجب تطبيق TMS وفقاً لبروتوكول نمطي مثل تحفيز ثيتا المتواصل (continuous theta burst stimulation) الذي يتكون من ثلاث نبضات بتردد 50 hertz، وتتكرر بتردد 5 hertz لمدة 40 seconds.

لقد ثبت أن هذا البروتوكول يعمل على تعديل اللدونة القشرية لمدة تصل إلى 30 دقيقة بعد توقف التحفيز لدى المجموعات السليمة. وبمجرد اكتمال التحفيز، من المهم إعادة الشخص إلى الماسح الضوئي في أسرع وقت ممكن. قم بإزالة جميع معدات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) وحرك رأس المشارك داخل ملف Mr.Head.

تأكد من إعداد تسلسلات المسح وجاهزيتها، مع تقليل عدد ومدة مسوحات التحديد (localizer scans) إلى الحد الأدنى. ونظراً لأن تأثيرات التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (RTMS) تكون مؤقتة، يجب أن تبدأ جلسة المسح النهائية بالمسح الوظيفي. ومرة أخرى، يتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) خلال فترة تنفيذ مهمة اللحن التي تستغرق 12 دقيقة.

بعد اكتمال المسح الوظيفي، قم بإجراء مسح تشريحي في نهاية التجربة. قم بتحليل بيانات FMRI بشكل منفصل لكل من جلسة ما قبل وما بعد T-M-S-F-M-R-I لكل جلسة FMRI. قارن بين الألحان ومهمة التحكم السمعي.

بعد ذلك، ولتقييم الاختلافات بين جلسات T-M-S-F-M-R-I القبلية والبعدية، يتم إجراء تحليل التأثير العشوائي باستخدام اختبار T المزدوج لـ student. نرى هنا نتائج تباين تمييز اللحن ناقص تجارب التحكم السمعي لمشارك واحد في جلسة T-M-S-F-M-R-I القبلية وفي جلسة T-M-S-F-M-R-I البعدية؛ وبالنسبة لكل من جلسات T-M-S-F-M-R-I القبلية والبعدية، يتم عرض الإحداثيات في الفضاء القياسي MNI 1 52 لإظهار التغيرات في نصف الكرة المخي الأيسر المقابل لموقع التحفيز، بما في ذلك التلفيف الهيشلي (heschel's gyrus). ويمكننا هنا رؤية نتائج تباين جلسات T-M-S-F-M-R-I البعدية ناقص القبلية باستخدام اختبار T المزدوج لـ student.

تشير البيانات إلى أن تحفيز الـ CTBS الذي يستهدف التلفيف الهيشلي الأيمن يؤدي إلى زيادة في الإشارة في القشرة السمعية المقابلة وأيضاً في مناطق أخرى مقابلة. بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا تغيرات في الاتصال الوظيفي بين القشور السمعية في نصفي الكرة المخية. بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام معدات الملاحة العصبية لـ TMS لاستهداف مناطق محددة من الدماغ وكيفية إجراء TMS داخل بيئة ML.

يُمكِّن هذا الإجراء الباحثين من رسم خرائط للتأثيرات الناجمة عن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) على القشرة السمعية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI). ومع ذلك، يمكن استخدام هذا الإجراء أيضاً لاستهداف مناطق أخرى ذات أهمية، مثل المناطق الجبهية أو الجدارية.