Die Verwendung von magnetischen Resonanzspektroskopie als Werkzeug für die Messung der Bi-hemisphärische transkranielle elektrische Stimulation Auswirkungen auf primären motorischen Kortex Metabolism

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die transkranielle Gleichstromstimulation mit Protonen-MRS-Messungen zu kombinieren, um die Auswirkungen der bilateralen Stimulation auf den primären motorischen Kortexstoffwechsel zu untersuchen. Dazu werden die Stimulationselektroden zunächst vorsichtig über dem Zielbereich positioniert und auf der Kopfhaut des Teilnehmers befestigt, während sich der Teilnehmer außerhalb des Scanners befindet. Nach der Bestimmung der Position des MRS-Voxels mittels eines anatomischen Scans des Gehirns der Teilnehmer werden vier Blöcke von 64 Metabolitenscans mit einer MRS-Megapressensequenz durchgeführt.

Als nächstes wird mit den Teilnehmern noch im MRT-Scanner eine 20-minütige bilaterale Stimulation des primären motorischen Kortex mit einer Intensität von einem Milliampere durchgeführt. Hier besteht der letzte Schritt darin, die gleichen Metaboliten-Scans durchzuführen wie bei der prätranskraniellen Gleichstromstimulation oder dem Pre-TDCS-Scan. Letztendlich wird die Kombination der transkraniellen Gleichstromstimulation mit der Magnetresonanzspektroskopie verwendet, um Modulationen der GABA- und GLX-Konzentrationen zu zeigen, die mit einer bilateralen Stimulation des primären motorischen Kortex verbunden sind.

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im Bereich der Neuromodulation zu beantworten, z. B. welche Neurotransmitter von bestimmten Stimulationsprotokollen beeinflusst werden. Wie fokussiert sind die Effekte der Stimulation? Führt die bilaterale Stimulation zu größeren Effekten als die einseitige Stimulation?

Und wie lange dauert die Wirkung von TDCS? Die Auswirkungen dieser Technik sind auch klinisch, da gezeigt wurde, dass TDCS die Symptome einer Depression lindern kann. Ein besseres Verständnis der Funktionsweise von TDCS könnte helfen, Stimulationsparameter besser zu definieren, und könnte auch zu einer individualisierten Therapie führen.

Es könnte auch dazu dienen, besser vorherzusagen, welche Patienten auf die Technik ansprechen werden und welche nicht. Beginnen Sie dieses Protokoll mit vorbereitenden Schritten, wie im Textprotokoll beschrieben, und verwenden Sie ein Multimeter, um die ordnungsgemäße Funktion des Elektrodenkabels und des Widerstands zu überprüfen. Nachdem Sie die Positionen der Elektroden bestimmt haben, bewegen Sie so viele Haare wie möglich von den Zielbereichen weg, die stimuliert werden sollen.

Tragen Sie ein EEG-artiges Peeling-Gel mit einem Wattestäbchen auf, um die Zielbereiche zu reinigen. Reinigen Sie die Zielbereiche weiter mit einem 70%igen Isopropylalkohol- und Bimsstein-Vorbereitungspad, um den Elektrodenkontakt zu verbessern. Bedecken Sie dann die gesamte Elektrode großzügig mit einer leitfähigen Paste vom EEG-Typ.

Achten Sie darauf, dass die Paste über die gesamte Oberfläche etwa fünf Millimeter dick ist. Stellen Sie sicher, dass die gesamte Gummifläche mit Paste bedeckt ist. Befeuchten Sie die Zielbereiche und die leitfähige Paste auf den Elektroden leicht mit der Kochsalzlösung.

Positionieren Sie die Elektroden wie hier gezeigt und drücken Sie die Elektroden fest auf die Zielbereiche. Legen Sie ein Gummiband um den Kopf des Teilnehmers, um eine optimale Stabilität der Elektroden zu gewährleisten. Stellen Sie es so ein, dass der Teilnehmer während der Scansitzung keine Schmerzen oder Beschwerden verspürt.

Schalten Sie dann das transkranielle Gleichstrom-Stimulationsgerät ein und laden Sie die Teststimulationseinstellungen, wie im Textprotokoll beschrieben. Drücken Sie die erste Taste, um die Stimulation zu starten. Das Display zeigt den Impedanzpegel an und stoppt automatisch, wenn er mehr als 20 Kiloohm erreicht.

Wenn die Impedanz über 20 Kiloohm liegt, ziehen Sie die Elektrodendrähte aus der inneren Box und überprüfen Sie die Platzierung der Elektroden. Wiederholen Sie die Teststimulation, wenn eine gute Impedanz erreicht ist, und wenn die Teststimulation beendet ist, ziehen Sie die Elektroden aus der inneren Box. Platzieren Sie das TDCS-Gerät und die äußere Box im Kontrollraum des Scanners.

Stecken Sie die Drähte der äußeren Box in das TDCS-Gerät und dann das lange Box-Kabel in die äußere Box. Führen Sie das Kabel der TDCS-Box vom Kontrollraum des Scanners in den Magnetresonanztomographie- oder MRT-Raum. Achten Sie darauf, dieses Kabel so gerade wie möglich zu verlegen und Knicke oder Schleifen entlang der Wand des MRT-Raums zu vermeiden.

Im hinteren Bereich des MRT-Scanners. Legen Sie mehrere MRT-kompatible Sandsäcke auf das Kabel, um die Stabilität zu gewährleisten. Bringen Sie die innere Box in den MRT-Raum und stecken Sie das lange Box-Kabel hinein.

Beginnen Sie die Vorbereitung des MRT-Scans mit Anweisungen an den Teilnehmer sowie der Positionierung des Teilnehmers im Scanner, wie im Textprotokoll beschrieben, und verwenden Sie medizinisches Klebeband, um das Elektrodenkabel auf der rechten Seite der Rückseite der Spule zu stabilisieren. Stecken Sie die Elektrodendrähte im Inneren des Scanners in die innere TDCS-Box. Platzieren Sie die innere Box auf der rechten Seite des Scanners mit dem Sandsack darauf, um maximale Stabilität zu gewährleisten.

Schieben Sie den Tisch wieder in seine endgültige Position. Lassen Sie das TDCS eingeschaltet und die Elektroden während der gesamten MRT-Sitzung in die äußere Box eingesteckt. Führen Sie für die Pre-T-D-C-S-M-R-S-Sitzung eine Lokalisierungssequenz aus, um Bilder zu erfassen, die zur Überprüfung der korrekten Positionierung des Kopfes erforderlich sind, und um sie mit einem zweiten Lokalisierer zu vergleichen, der am Ende der Sitzung erfasst wird, um die Gesamtbewegung zu überprüfen.

Anschließend werden anatomische, T-one-gewichtete MP-Bilder für die Positionierung des M1-Voxels und die Erkennung möglicher struktureller Anomalien aufgenommen. Führen Sie als Nächstes eine multiplanare Rekonstruktion der Bilder in Ebenen durch, die für die Visualisierung des interessierenden Spektroskopievolumens besser geeignet sind, oder durchsuchen Sie zuerst auf der 3D-Karte die MP rage raw-Bilder. Wählen Sie dann im Fenster "Parallelbereiche erstellen" die Option "Axial zwei mal zwei" aus.

Passen Sie die Position der parallelen Linien an und klicken Sie auf Speichern, um die axiale orthogonale Ansicht aus dem Fenster "Parallele Bereiche erstellen" zu erstellen, wählen Sie "Koronal zwei mal zwei". Passen Sie die Position der parallelen Linien an und klicken Sie auf Speichern, um die koronale orthogonale Ansicht zu erstellen. Lokalisieren Sie die linken anatomischen M1-Orientierungspunkte auf den drei Orientierungsstreifen.

Positionieren Sie dann den VOI auf dem Bereich ohne Winkelung relativ zur Scannerachse. Erfassen Sie den Linienbreitenscan Öffnen Sie dann die Spektroskopiekarte, um die Wasserlinienbreite am realen Teil des Signals aus diesem Linienbreitenscan zu messen.

Laden Sie die Zeile mit Rohdaten aus dem Browser. Laden Sie dann das Protokoll zur Linienbreitenmessung. Passen Sie anschließend die Phase mit den interaktiven Nachbearbeitungswerkzeugen der Scannersoftware an.

Wählen Sie den Abschnitt Phasenkorrektur aus und passen Sie die Phase für die Grundlinie mit dem Cursor an. Um die Linienbreite zu reduzieren, führen Sie die schnellste Kartensequenz dreimal aus. Wiederholen Sie den Strichstärkenscan und die Strichstärkenmessung.

Notieren Sie sich die endgültige Breite der Wasserlinie. Als nächstes starten Sie vier Blöcke mit 64 Metaboliten-Scans mit der Mega-Press-Sequenz, in der Dampf-OVS und die individuelle Speicherung von FIS aktiviert sind. Erfassen Sie eine Wasserreferenz nur mit der Mega-Press-Sequenz ohne Mega-Wasserunterdrückung, wobei die Dampfunterdrückung nur auf RF aus eingestellt ist und mit einer Delta-Messung bei null ppm.

Der Wasserreferenzscan sollte einen einzigen Block von vier Metabolitenscans anstelle von 64 enthalten. Informieren Sie den Teilnehmer zu Beginn darüber, dass die TDCS-Stimulation beginnt und dass der Scanner während der gesamten Stimulation stumm bleibt. Wählen Sie dann je nach Bedingung einen der beiden zuvor programmierten Parameter aus und starten Sie die Stimulation.

Behalten Sie die Impedanz und die Spannung während der 20-minütigen Stimulation im Auge. Wenn die Stimulation beendet ist, benachrichtigen Sie den Teilnehmer, dass die Post-T-D-C-S-M-R-S-Sitzung beginnen wird. Schalten Sie das TDCS-Gerät für die Post-T-D-C-S-M-R-S-Sitzung nicht aus.

Führen Sie die gleichen Metaboliten-Scans wie vor dem TDCS-Scan durch, verdoppeln Sie jedoch die Anzahl der Akquisitionsblöcke, um die Metaboliten zu zwei verschiedenen Zeitpunkten zu erfassen. Erfassen Sie nach der TDCS-Sitzung wie bei der Pre-TDCS-Sitzung einen Wasserreferenzscan mit den gleichen Parametern. Beenden Sie die Sitzung mit einer Lokalisierungssequenz.

Rufen Sie die Ansichtskarte auf und gehen Sie zum Browsermenü. Wählen Sie das erste und zweite Lokalisierungs-Rohbild aus. Laden Sie die Bilder in die Anzeigekarte, um beide Bilder zu vergleichen.

Vergleichen Sie dann die Bilder visuell mit dem Localizer, der zu Beginn der Scansitzung als Index für die Kopfbewegung erfasst wurde. Exportieren Sie abschließend Daten im DICOM-Format über den Server. Siehe das Textprotokoll für die Datenanalyse, das hier gezeigt wird, ist die Position des interessierenden Volumens im primären motorischen Kortex, wo alle MRS-Messungen durchgeführt wurden.

Eine 3D zeigt eine klare Darstellung der TDCS-Elektroden, die auf der Kopfhaut über dem mutmaßlichen primären motorischen Kortex positioniert sind, und es werden verschiedene Spektren gezeigt, die in M1 aufgenommen wurden, Peaks, die GLX GABA plus Makromolekülen sowie NAA entsprechen, sind deutlich zu sehen. Die prozentuale Veränderung zwischen der MRS-Akquisition, vor dem TDCS und nach dem TDCS für die drei verschiedenen Erkrankungen bei einem einzelnen Teilnehmer wird angezeigt. Die Ergebnisse der Post-TDCS-Sitzung sind in zwei Zeitpunkte unterteilt.

Um die Entwicklung der Veränderung im Laufe der Zeit zu veranschaulichen, gibt es keine nennenswerte Modulation für den prozentualen Anteil der GLX-Änderung bei Scheinstimulation und bilateraler Stimulation. Eins. Eine leichte Verringerung der GLX-Konzentration wird im zweiten Zeitpunkt nach der Stimulation bei bilateraler Stimulation beobachtet. Zwei. Die GABA-Konzentration zeigt keine nennenswerte Modulation bei Scheinstimulation oder bilateraler Stimulation. Zwei.

Im Gegensatz dazu ist ein bemerkenswerter Anstieg der GABA-Konzentration im zweiten Zeitpunkt nach der bilateralen Stimulation zu beobachten, die man einmal gemeistert hat. Diese Technik kann in zwei Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Auswirkungen von TTC S auf bestimmte Gehirnmetaboliten wie GABA und Glutamat messen können.