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La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) génère des interférences momentanée de l'activité neuronale normale dans les zones cibles du cerveau. En créant cette interférence neurale transitoire et la mesure d'un changement de comportement ou physiologique, nous pouvons établir un lien de causalité entre la zone cible et l'effet expérimental mesurée (pour une revue voir Pascual-Leone et al. Et Taylor et al. 1,2). Un tel effet expérimental peut être, par exemple, une performance sur une tâche cognitive ou un changement de (EEG) activité électrophysiologique. En effet, au cours des dernières années, les chercheurs ont commencé à utiliser TMS en combinaison avec EEG de relier directement les aires corticales avec les potentiels évoqués (ERP) ou les modèles d'activité oscillatoires (par exemple 2-7). Dans ce document méthodologique, nous allons décrire un cadre particulier et utile pour combiner des TMS et l'EEG: TMS IRMf guidée lors d'une expérience de l'ERP. Tout d'abord, nous allons détailler comment appliquer TMS dans les zones prédéfinies par fMRI, lors de l'enregistrement des données de l'EEG. Nous décrirons ensuite un modèle expérimental qui permet l'extraction de l'ERP fiable. L'objectif d'une telle expérience est de causalité zones du cerveau de liaison révélées par l'IRM fonctionnelle des composants ERP d'intérêt. Enfin, nous allons donner un exemple précis d'une étude relative visage et le corps ERP sélective avec le visage et le corps des zones sélectives qui sont révélées par l'IRMf.
Quel est l'avantage de relier les signaux EEG avec activations IRMf? EEG et IRMf sont couramment utilisés des outils pour mesurer les réponses corticales à l'entrée visuelle. Par exemple, la catégorie-sélectivité dans la voie visuelle a été évaluée pour les différentes catégories d'objets visuels tels que des visages, parties du corps, et les mots écrits, à la fois au moyen d'ERP extraites de 8,9 EEG de données, et l'IRM fonctionnelle 10-12. Les signaux mesurés par ces deux outils de recherche communs sont, cependant, de nature fondamentalement différente. EEG comporte des informations sur l'activité électrique de neurones avec une grande temporelleprécision, mais très faible résolution spatiale et peuvent refléter un mélange de plusieurs sources sous-jacentes distinctes. L'IRM permet une mesure indirecte de l'activité neuronale se basant sur les changements hémodynamiques lentes qui se produisent au cours de la présentation du stimulus ou / et de l'exécution de la tâche, mais présente cette activité avec une résolution spatiale plus élevée. Établir une corrélation entre les deux mesures peut donc être d'un grand intérêt, mais est limité en ce qu'il n'implique pas un lien de causalité entre la réponse électrophysiologique cuir chevelu enregistrées et les zones révélées par l'IRM fonctionnelle. Même lorsqu'elle est mesurée simultanément (par exemple 13-15), une relation de causalité bidirectionnelle entre l'EEG et l'activité dans les zones corticales fonctionnellement définis ne peut être déterminée. TMS est un outil qui peut aider la réalisation de la mise en place d'un tel lien de causalité.
Une étude EEG-TMS simultanée est méthodologiquement difficile, principalement en raison de l'artefact à haute tension introduite au signal EEG by la stimulation magnétique (voir la figure 1, pour une revue voir Ilmoniemi et al. 16). Cet artefact est constitué d'une perturbation liée à l'impulsion transitoire courte vie, souvent suivi par un artefact secondaire (ou résiduelle) plus lente qui peut durer de quelques centaines de millisecondes après l'impulsion est livré Figure 2A, remplaçant ainsi la plupart des composants ERP d'intérêt. Cet artefact secondaire peut comprendre des sources mécaniques tels que des courants induits par l'impulsion magnétique dans le câblage et la décroissance lente de ces courants dans la peau, et les sources physiologiques tels que l'activité musculaire sur le cuir chevelu et auditif ou les potentiels évoqués somesthésiques provoquée par l'opération de la bobine 17-20. Bien que les sources d'interférences mécaniques produisent probablement plus grande amplitude des artefacts que ceux physiologiques, ces différents artefacts ne peuvent pas être séparés, et l'existence de l'un d'eux dans le signal peuvent brouiller les résultats. Un possible afinlution est l'application d'impulsions de TMS répétitives avant EEG enregistrement («hors ligne TMS"), par opposition aux simultané EEG-TMS. L'effet inhibiteur d'un tel protocole sur l'activité corticale persiste pendant plusieurs minutes (et jusqu'à une demi-heure), après la stimulation, et l'EEG peut être mesurée au cours de ce laps de temps efficace et par rapport à la ligne de base, de pré-TMS, des données EEG. Stimulation répétitive, cependant, est, par définition, manque la haute résolution temporelle que TMS en ligne peut offrir, où des impulsions peuvent être administrés à un moment précis par rapport à un procès début à la résolution d'une milliseconde. L'effet de la stimulation répétitive peut aussi se propager via des connexions corticales dans une zone plus large que souhaité et donc de réduire de manière significative la résolution spatiale ainsi.
Pour profiter à la fois la résolution spatiale et temporelle qui TMS peut fournir une combinaison simultanée EEG-TMS peut être appliquée. Cependant, cela nécessite des procédés pour l'élimination d'artefactsgénérée par la stimulation magnétique sur le signal EEG. Très peu de solutions mathématiques hors ligne pour artefact enlèvement TMS ont été proposées 16,21,22, même si aucune méthode n'est convenu, et aucune méthode ne peut être optimale pour tous les modèles expérimentaux. Un système de «clipping», constitué d'un circuit d'échantillonnage et de maintien, a également été développé pour arrêter momentanément acquisition EEG pendant TMS livraison d'impulsions 20. Cette technique ne nécessite pas de matériel spécialisé, mais ne peut pas supprimer complètement l'artefact TMS résiduelle. Dans cet article, nous allons décrire une adaptation d'une méthodologie EEG-TMS développé par Thut et ses collègues 19, particulièrement adapté pour les études ERP. Cette technique permet l'extraction fiable de l'ERP tout en éliminant toutes les composantes de bruit résiduels causés par l'impulsion de TMS Figure 2. Nous allons continuer à fournir une orientation générale vers un dispositif expérimental EEG-TMS succès.
Un autre défi dans les études de TMS adressée in ce document méthodologique est de trouver la meilleure position de la bobine et de l'angle pour un ciblage précis de la zone corticale souhaitée. Nous allons décrire l'utilisation d'un système de navigation stéréotactique COREGISTER à la tête du sujet avec les images IRM fonctionnelle pré-acquises. Bien que le système de navigation peut être utilisé pour localiser les structures du cerveau anatomiquement définies, un ciblage IRMf guidée est particulièrement utile, car pour de nombreuses fonctions et effets expérimentaux l'emplacement précis de l'activation ne peut être déduite de la seule marqueurs anatomiques. Pour ces régions fonctionnelles d'intérêt (ROI), la définition d'une zone est faite pour chaque participant individuellement.
Pour illustrer ce qui précède, nous allons donner un exemple d'une étude que nous avons effectué précédemment, dans lequel EEG a été enregistré simultanément avec TMS guidée par activations IRMf 7. Dans cette étude, une double dissociation a été faite entre les ERP visage sélectifs et corps sélectif: bien que le visage et le corps ERP de poisk autour des mêmes latence et électrodes des sites, en ciblant les zones visage sélectifs et corps sélective définis individuellement dans le lobe occipital latéral nous a permis de dissocier les réseaux neuronaux qui sous-tendent chaque réponse ERP. Enfin, nous allons essayer de donner plus de conseils général pour optimiser l'enregistrement EEG lors de l'application de TMS.