Name: La combinación de Estimulación Magnética Transcraneal y fMRI para examinar la red en modo por defecto (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-28T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: Aprende a combinar estimulación magnética transcraneal y fMRI para examinar la red en modo por defecto. Este método permite evaluar cambios en la activación cerebral y la excitabilidad cortical.

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1. Preparación <ol class="lalpha"><li> Para comenzar, obtener una imagen anatómica de referencia del sujeto. Esto se debe hacer varios días antes del experimento real. </li><li> A continuación, carga la exploración en su paquete de software sin marco estereotáxico. </li><li> Por último, localizar y orientar sus coordenadas estimulación. En este caso, vamos a tener como objetivo el lóbulo parietal inferior izquierdo. </li></ol> 2. La exploración inicial <ol class="lalpha"><li> En el día del experimento, el sujeto, una vez más, comience en la máquina de resonancia magnética. </li><li> Comience con una exploración anatómica. </li><li> A continuación, llevar a cabo tres carreras experimentación funcional. Para este experimento, la tarea es muy sencilla: un punto de fijación se presenta en el campo central del sujeto de la visión, y él / ella es simplemente mirar en forma pasiva. </li></ol> 3. Preparación TMS <ol class="lalpha"><li> Debido a los efectos de la EMT son transitorios, el tiempo es esencial cuando la combinación de TMS y fMRI. Es imprescindible obtener el nuevo objeto en el escáner tan pronto como sea posible tras el cese la estimulación. Debido a esto, tendrá que utilizar un dispositivo de TMS portátil colocado en una habitación adyacente o lo más cerca posible a la exploración-bay como sea posible. En este caso, estamos usando un portátil de puesta a punto en una sala de observación junto al escáner. </li><li> De carga del sujeto pre-dirigidos de referencia MRI en el paquete de software estereotáctica. </li><li> Por último, vincule y calibrar su bobina de estimulación con el equipo de estereotaxia - en este caso, vamos a alinear un conjunto de sensores infrarrojos para registrar la centralidad de la bobina. </li></ol> 4. La determinación de los parámetros de TMS <ol class="lalpha"><li> Cuando el sujeto llega, que se siente / ella cómodamente en una silla. </li><li> A continuación, calibrar la cabeza del sujeto con el equipo sterotaxy. En este caso, vamos a utilizar sensores de infrarrojos para registrar varias anclas de posicionamiento: las dos orejas, la nariz, y el nasion. </li><li> Determinar el umbral de su tema de motor en reposo. </li><li> Si se quiere excitar la corteza del sujeto, vamos a configurar la máquina de TMS a 20 Hz con una potencia de estimulación motoras de 110%. Si queremos inhibir la corteza del sujeto, vamos a configurar la máquina TMS de 1 Hz a 110% del umbral motor. A pesar de que usted querrá explorar ambos parámetros en el transcurso de un estudio completo, sólo nos fijaremos en una cadena de 20 Hz rTMS excitatorios en este artículo. </li><li> Por último, establecer un patrón de estimulación de dos trenes en segundo lugar con 28 segundos de descanso. </li></ol> 5. TMS estimulación <ol class="lalpha"><li> Antes de la estimulación, preparar el tema para ir directamente en el TMS siguiente escáner. Esto incluye la eliminación de los metales y la garantía de que el sujeto ha usado el baño. </li><li> La celebración de la bobina tangencial en el cuero cabelludo, utilizar el equipo de estereotaxia para localizar y objetivo del sitio el tema de la estimulación. </li><li> Encienda el sistema de la máquina serpentín de refrigeración. </li><li> Empezar la estimulación! Para este protocolo, que llevará a cabo 45 trenes de estimulación total. En dos segundos un tren con 28 segundos se rompe, vamos a tener un tiempo de estimulación total de 23 minutos. </li></ol> 6. Volver al escáner <ol class="lalpha"><li> Una vez que la estimulación es completa, es importante para obtener el objeto en el escáner tan pronto como sea posible. Para hacer esta transición lo más fluida posible, asegurarse de que su escáner está preparado y listo para funcionar. Nuestro consejo es para elevar la plataforma del cuerpo, y reducir el número y la duración de las exploraciones localizador a su mínima expresión. </li></ol> 7. Final de exploración <ol class="lalpha"><li> Debido a los efectos de la EMT son transitorios, la sesión de exploración final debe comenzar con las carreras funcionales. Una vez más, llevaremos a cabo tres, seis minutos de carreras de fijación pasiva. </li><li> Después de las corridas experimentales se han completado, terminar con una exploración anatómica. </li></ol> 8. Resultados representante <img src="/files/ftp_upload/2271/2271fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Los datos sugieren que la estimulación 20 Hz rTMS con el lóbulo parietal inferior izquierdo, a pesar de facilitar la excitabilidad local, actúa para disminuir la conectividad funcional dentro de la red por defecto.

<ol><li>Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., Shulman, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 98 (2), 676-682 (2001).</li>
<li>Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+brain%27s+default+network%3A+anatomy%2C+function+and+relevance+to+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">The brain's default network: anatomy, function and relevance to disease.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1124, 1-38 (2008).</li>
<li>Raichle, M. E., Snyder, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%3A+a+brief+history+of+an+evolving+idea%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function: a brief history of an evolving idea.</a> Neuroimage. 37 (4), 1083-1090 (2007).</li>
<li>Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., Green, A. I., Nieto-Castanon, A., LaViolette, P., Wojcik, J., Gabrieli, J. D., Sidman, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperactivity+and+hyperconnectivity+of+the+default+network+in+schizophrenia+and+in+first-degreerelatives+of+persons+with+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degreerelatives of persons with schizophrenia.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 106 (4), 1279-1284 (2009).</li>
<li>Pomarol-Clotet, E., Salvardor, R., Sarro, S., Gomar, J., Vila, F., Martinez, A., Guerrrero, A., Ortiz-Gil, J., Sans-Sansa, B., Capdevila, A., Cebamanos, J. M., McKenna, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failure+to+deactivate+the+prefrontal+cortex+in+schizophrenia%3A+dysfunction+of+the+default+mode+network%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Med%22%5BJournal%5D)">Failure to deactivate the prefrontal cortex in schizophrenia: dysfunction of the default mode network?</a> Psychol Med. 38 (8), 1185-1193 (2008).</li>
<li>Garrity, A. G., Pearlson, G. D., McKiernan, K., Lloyd, D., Kiehl, K. A., Calhoun, V. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aberrant+%22default+mode%22+functional+connectivity+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Aberrant "default mode" functional connectivity in schizophrenia.</a> American Journal of Psychiatry. 164, 450-457 (2007).</li>
<li>Kennedy, D. P., Redcay, E., Courchesne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failing+to+deactivate%3A+Resting+functional+abnormalities+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Failing to deactivate: Resting functional abnormalities in autism.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 103 (21), 8275-8280 (2007).</li>
<li>c Buckner, R. L., Snyder, A. Z., Shannon, B. J., LaRossa, G., Sachs, R., Fotenos, A. F., Sheline, Y. I., Klunk, W. E., Mathis, C. A., Morris, J. C., Mintun, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular%2C+structural%2C+and+functional+characterizations+of+Alzheimer%27s+disease%3A+evidence+for+a+relationship+between+default+activity%2C+amyloid%2C+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Molecular, structural, and functional characterizations of Alzheimer's disease: evidence for a relationship between default activity, amyloid, and memory.</a> Journal of Neuroscience. 34, 7709-7717 (2005).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Handbook+of+Transcranial+Magnetic+Stimulation%22">Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation</a>. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).</li>
</ol>

<p class="jove_content"&gt; Cuando se realiza un TMS en línea / MRI experimento, sin duda el aspecto más importante consiste en la transición rápida y sin esfuerzo desde el sitio de la estimulación de la bahía de resonancia magnética. Por lo tanto, valdría la pena revisar algunas de las ideas mencionadas sugieren para ayudar en esta transición. En primer lugar: el uso de una máquina TMS portátil instalado en una ubicación tan cerca de la bahía de resonancia magnética como sea posible. Dos: evitar cualquier mecanismo automático de stand-by o equ...

<ul><li> MRI Equipamiento para fMRI (en la foto en el vídeo es un Philips) </li><li> Dispositivo TMS Capaz de estimulación repetitiva (en la foto en el vídeo es un Magstim) </li><li> Equipo de Estereotaxia sin marco (en la foto en el video es Brainsight) </li><li> Tapones para los oídos </li><li> Presidente por tema durante la estimulación </li><li> Volver pantalla de proyección o una resonancia magnética gafas compatibles </li><li> Los estímulos de la pantalla en blanco </li></ul>

la combinación de estimulación magnética transcraneal y fmri para examinar la red en modo por defecto

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

La red de modo por defecto es un grupo de regiones del cerebro que se activan cuando un individuo no se centra en el mundo exterior y el cerebro está en &quot;el resto de vigilia.&quot; 1,2,3 Se cree que el modo por defecto de la red corresponde a la auto-referencial o &quot;ción interna&quot;. 2,3 Se ha hipotetizado que, en los seres humanos, la actividad de la red de modo por defecto está relacionado con determinadas patologías (por ejemplo, la hiper-activación se ha relacionado con la esquizofrenia 4,5,6 y trastornos del espectro autista 7, dentro del hipo-activación de la red ha ha relacionado con la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas 8). Como tal, la modulación no invasivo de esta red puede representar una potencial intervención terapéutica para un número de patologías neurológicas y psiquiátricas relacionadas con la activación anormal de la red. Una posible herramienta para llevar a cabo esta modulación es la Estimulación Magnética Transcraneal: una neurostimulatory no invasiva y la técnica neuromoduladores que transitoria o duradera modular la excitabilidad cortical (aumento o disminución de la misma) a través de la aplicación de pulsos localizados campo magnético 9. Con el fin de explorar la propensión de la red de modo por defecto hacia la tolerancia y de la modulación, que será la combinación de TMS (en el lóbulo parietal inferior izquierda) con la resonancia magnética funcional (fMRI). A través de este artículo, vamos a examinar el protocolo y las consideraciones necesarias para combinar con éxito estas dos herramientas de la neurociencia.

En este artículo, analizamos la metodología y las consideraciones relacionadas con la combinación de la EMT y la resonancia magnética funcional para examinar los efectos de la estimulación cerebral en la red por defecto.

La combinación de Estimulación Magnética Transcraneal y fMRI para examinar la red en modo por defecto

La red neuronal por defecto es un grupo de regiones cerebrales que se activan cuando un individuo no está centrado en el mundo exterior y el cerebro se encuentra en un estado de "vigilia...

El objetivo general de este procedimiento es modificar la excitabilidad cortical mediante estimulación magnética transcraneal repetitiva y luego examinar estos efectos sobre la activación cerebral de la red predeterminada utilizando resonancia magnética funcional. Esto se logra primero obteniendo una exploración anatómica basal del sujeto que puede utilizarse para dirigir un sitio de estimulación cortical. El segundo paso del procedimiento consiste en adquirir varias series de RMf en estado de reposo antes de la estimulación.El tercer paso del procedimiento consiste en aplicar la EMT al objetivo cortical seleccionado utilizando parámetros de estimulación elegidos por sus efectos moduladores. El paso final del procedimiento es adquirir nuevamente varias series de imágenes funcionales. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestren cambios inducidos por la EMT en la activación de la red predeterminada mediante el análisis de imágenes dependientes del nivel de oxígeno en sangre.La principal ventaja de esta técnica frente a la IRMf sola es que, con la EMT, podemos modular una zona para observar la dinámica de la red. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia cognitiva. No solo puede elucidar mejor las interacciones dentro de una red en reposo determinada, como la red predeterminada, sino que también puede ayudarnos a comprender mejor las interacciones entre la red predeterminada y otras redes de estado de reposo.Varios días antes de los experimentos reales de estimulación magnética transcraneal (TMS) y de imágenes funcionales, haga que su sujeto acuda al escáner para obtener un escaneo anatómico basal que se utilizará para la navegación neurológica durante el procedimiento de TMS. Comience haciendo que su sujeto complete.Toda la documentación necesaria, incluyendo un formulario de consentimiento informado y cualquier otro documento del estudio. Incluya un formulario estándar de cribado para resonancia magnética y revíselo para asegurarse de que no existan contraindicaciones para la resonancia magnética, como stents o clips de aneurisma. Asimismo, aproveche esta oportunidad para realizar un cribado previo del sujeto para la estimulación magnética transcraneal (TMS) y explique los detalles del experimento.A continuación, lleve al sujeto al escáner y colóquelo sobre la camilla del escáner. Debe adquirirse una secuencia ponderada en T1 en 3D SPGR MP rage o un escaneo similar con un campo de visión que incluya toda la cabeza, incluyendo las orejas, la nariz y el cuero cabelludo. Se recomienda un grosor de corte de aproximadamente un milímetro.Cargue esta exploración en su paquete de software estereotáctico sin marco que se utilizará para la neuro-navegación durante el procedimiento de TMS y use este software para localizar y definir las coordenadas de estimulación. Para este experimento, se apuntará al lóbulo parietal inferior izquierdo que se observa aquí el día del experimento. Tenga en cuenta que los efectos neuromoduladores del RTMS son transitorios y que el tiempo es esencial al realizar experimentos combinados de TMS y FMRI.Por lo tanto, deben seguirse los siguientes pasos para asegurar una transición oportuna entre las etapas experimentales. En primer lugar, coloque un dispositivo portátil de estimulación magnética transcraneal en una habitación adyacente o lo más cercana posible al área de escaneo. En este experimento, el sistema se instala en la sala de observación contigua al escáner.Asegúrese, sin embargo, de que todo equipo no compatible con MRI permanezca fuera de la línea cinco en todo momento. En segundo lugar, verifique que la MRI anatómica previamente adquirida y predeterminada del sujeto esté cargada en el paquete de software estereotáctico y lista para usarse durante el procedimiento de TMS. Finalmente, conecte el equipo estereotáctico a la bobina estimuladora y calibre la bobina con el paquete de software elegido.Aquí, un conjunto de sensores infrarrojos se alinean para registrar la centralidad de la bobina. Una vez que la configuración experimental esté completa, prepare al sujeto para la resonancia magnética, vuelva a verificar la seguridad para la resonancia magnética y pida al sujeto que retire todo objeto metálico y que asegure haber usado el baño. Lleve al sujeto a la sala del escáner y colóquelo cómodamente sobre la camilla del escáner, proporcionando soporte lumbar y cervical según sea necesario para garantizar su comodidad.Durante las exploraciones, conecte la bobina de cabeza y utilice relleno de espuma alrededor de la cabeza del sujeto para reducir los artefactos por movimiento. Adquiera sus exploraciones de LOCALIZADOR y una exploración anatómica inicial. A continuación, realice tres series experimentales funcionales de seis minutos cada una.Sugerimos los siguientes parámetros: imagen por eco de plano con un TR de 2,5 segundos, un tamaño de vóxel de tres milímetros y un campo de visión de cerebro completo. Durante cada adquisición, se presenta un punto de fijación en el campo visual central del sujeto, y se instruye al sujeto para que se relaje y lo observe pasivamente. Una tarea de fijación simple como esta es adecuada para examinar la activación de la red predeterminada.Una vez finalizada la sesión inicial de escaneo funcional, ayude al sujeto a salir del escáner y hágale sentar cómodamente en una silla adyacente al equipo de TMS. Proporcione tapones para los oídos para la protección auditiva durante la estimulación.A continuación, presente al sujeto la máquina de estimulación magnética transcraneal (TMS) y la bobina de estimulación. Descargue algunos pulsos cerca de la cabeza del sujeto para que este se familiarice con el ruido fuerte de clic y descargue un pulso sobre la mano para que pueda sentir la sensación de golpeteo que produce. Ahora está listo para calibrar la cabeza del sujeto con el equipo estereotáxico.Primero coloque un rastreador infrarrojo en la cabeza del sujeto aquí. Los sensores infrarrojos se utilizan para registrar varios puntos anatómicos de referencia, incluidos ambos oídos, la nariz y el nasión. Estos puntos de referencia son registrados por el paquete de software estereotáctico para que la exploración anatómica adquirida previamente se coregistre con la cabeza del sujeto.A continuación, determine el umbral motor en reposo de su sujeto. Para este protocolo, utilice pulsos únicos sobre la corteza motora primaria como se muestra aquí, mueva la bobina y ajuste la intensidad de la estimulación hasta encontrar la zona que provoque cuatro sacudidas musculares de ocho en la mano contralateral. Finalmente, configure la intensidad y los parámetros del equipo de estimulación magnética transcraneal a los que se utilizarán durante la estimulación.Para este experimento, se utiliza una estimulación de 20 hercios al 110 % del umbral motor con un patrón de estimulación de trenes de dos segundos y periodos de descanso de 28 segundos, lo cual ha demostrado aumentar la excitabilidad cortical. En experimentos futuros, puede utilizarse una estimulación de un hercio para explorar efectos inhibitorios. Ahora estamos listos para comenzar la parte de estimulación magnética transcraneal (TMS) del experimento; por lo tanto, verifique nuevamente que el sujeto esté cómodo y preparado para regresar directamente al escáner.Después de la sesión de TMS. Antes de la estimulación, sostenga la bobina tangencial al cuero cabelludo y utilice el equipo de estereotaxia y la pantalla del software para localizar y apuntar al sitio cortical de estimulación previamente determinado del sujeto; active el sistema de enfriamiento de la máquina. Sosteniendo ahora la bobina sobre el objetivo cortical, comience la estimulación.Realizar 45 trenes de estimulación con los parámetros previamente definidos, a dos segundos por tren. Con pausas de 28 segundos, el tiempo total de estimulación debe ser de 23 minutos. Inmediatamente después de la EMT, asegúrese de que el sujeto regrese lo más rápido posible a la camilla del escáner y comience con la sesión final de imágenes funcionales para garantizar que los efectos transitorios de la EMT fuera de línea se evalúen. Reduzca al mínimo absoluto el número y la duración de las exploraciones de localización, de modo que las adquisiciones funcionales puedan iniciarse rápidamente. Utilice con rapidez los mismos parámetros de imagen que en las exploraciones iniciales: tres adquisiciones de seis minutos de fijación pasiva, empleando el mismo paradigma de fijación.Una vez finalizada toda la adquisición funcional de imágenes, obtenga una exploración anatómica final de alta resolución con los mismos parámetros de imagen utilizados en las sesiones previas. Y finalmente, ayude al sujeto a salir del escáner. Asegúrese de transferir y archivar todos los datos de imagen y de agradecer al sujeto su participación.Una vez que se hayan obtenido datos de al menos 15 sujetos, utilice el paquete de procesamiento de IRMF de su elección para el postprocesamiento de imágenes y el análisis posterior de múltiples sujetos. Aquí se muestran resultados representativos para una estimulación de 20 hercios al lóbulo parietal inferior izquierdo. Aunque la estimulación TMS de 20 hercios facilita la excitabilidad local según muestran los datos, disminuye la conectividad funcional dentro de la red predeterminada. Al intentar este procedimiento, es importante recordar trasladar al sujeto lo más rápidamente posible tras la estimulación al escáner, para que puedan visualizarse los efectos transitorios del RTMS.También podemos modificar los parámetros de estimulación del TMS. Por ejemplo, podemos aumentar la intensidad del equipo de TMS para evaluar si el efecto sobre la red predeterminada es paramétrico. También podemos intentar utilizar la estimulación de ráfagas theta.Finalmente, podemos observar los efectos de la EMT mediante diferentes tipos de diseños de IRM posteriores a la EMT, como diseños por bloques o diseños relacionados con eventos. Durante una tarea cognitiva.

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Neurociencia

El procesamiento auditivo es la base de la expresión y el procesamiento relacionado con la música. Estimulación Magnética Transcraneal (TMS) se ha utilizado con éxito para estudiar los sistemas cognitivos, sensoriales y motoras, pero rara vez se ha aplicado a la audición. Aquí investigamos TMS combinado con resonancia magnética funcional para comprender la organización funcional de la corteza auditiva.

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Fuente: Shafi, M. M., et al. Un método multimodal basado en imágenes y estimulación para evaluar la excitabilidad cerebral relacionada con la conectividad en pacientes con epilepsia. J. Vis. Exp. (2016)El video demuestra el procedimiento para usar la estimulación magnética transcraneal (TMS) y la electroencefalografía (EEG) para evaluar la excitabilidad neuronal en pacientes con epilepsia. Detalla los pasos para alinear la cabeza del paciente con un escáner cerebral pregrabado, colocar la...

Evaluación de la hiperexcitabilidad cerebral con estimulación magnética transcraneal y electroencefalografía

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