מאמר שיטה

גירוי הפרעות זמן מונחית דימות תהודה מגנטית של גרעין הצום המוח בחולי שבץ לשיווי משקל

DOI:

10.3791/70982

⸱

15 במאי 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Rehabilitation Medicine Center and Institute of Rehabilitation Medicine, West China Hospital, Sichuan University, 2Key Laboratory of Rehabilitation Medicine in Sichuan Province, West China Hospital, Sichuan University, 3The Key Laboratory of Biomedical Information Engineering of Ministry of Education, Institute of Health and Rehabilitation Science, School of Life Science and Technology, Xi’an Jiaotong University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מתאר גישה סטנדרטית, מונחית דימות תהודה מגנטית, לגירוי הפרעות זמן, שנועדה למקד באופן סלקטיבי את גרעין הפצטיציאלי המוח בחולי שבץ. על ידי מתן אפשרות לנוירומודולציה אנטומית מדויקת וניתנת לשחזור של המוח העמוק, שיטה זו שואפת לשפר את השליטה ביציבה ושיקום האיזון.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ליקויים בתנועת הגפיים התחתונה ובשיווי המשקל הם ליקויים נפוצים לאחר שבץ. למרות שגירוי מוחי לא פולשני הראה פוטנציאל כתוספת לשיקום נוירולוגי, הוא נשאר מוגבל לאזורים קורטיקליים שטחיים, במקום למטרות מוח עמוקות כמו גרעין המצח המוחני, התורם לשליטה ביציבה ולקואורדינציה מוטורית. גירוי הפרעות זמן מהווה אסטרטגיה מתפתחת לגירוי מוחי לא פולשני למיקוד במבנים עצביים עמוקים. הוא מספק שני שדות חשמליים בתדר גבוה עם תדרי נשא מעט שונים דרך הקרקפת. מודלים חישוביים ומחקרים ניסיוניים מוקדמים מצביעים על כך שגירוי התערבות זמנית עשוי להעדיף לווסת מטרות עמוקות תוך הפחתת גירוי רקמות שטחיות. במחקר זה, אנו מציגים פרוטוקול סטנדרטי מונחה תמונה לגירוי הפרעות טמפורליות בגרעין המוחון בצמצום מוחי אצל חולי שבץ. הפרוטוקול משלב הדמיית תהודה מגנטית מבנית ברזולוציה גבוהה, מידול שדה חשמלי מותאם אישית ואופטימיזציה חישובית לעיצוב מונטאז'ים אלקטרודים ייעודיים לנושא המתמקדים בגרעין הפסטיגיאלי של המוחון. פרוטוקול זה מספק מסגרת ניתנת לשחזור לחקר נוירומודולציה עמוקה במוח ועשוי לתמוך במחקרים מכניים ושיקומיים עתידיים של תפקוד מוטורי ושיווי משקל לאחר שבץ.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ליקויים מוטוריים ושיווי משקל בגפיים התחתונות הם בין הליקויים השכיחים ביותר לאחר שבץ. ליקויים אלו ממשיכים להיות אתגרים מרכזיים לשיקום קליני. למרות ההתקדמות באסטרטגיות שיקום קונבנציונליות, התאוששות השליטה ביציבה ובהליכה לעיתים קרובות אינה שלמה. לכן, גירוי מוחי לא פולשני (NIBS) נחקר כגישה מבטיחה להחלמה משבץ. מחקרים קליניים, כולל ניסויים מבוקרים אקראיים, מצביעים על כך שטכניקות כמו גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר (rTMS) יכולות לשפר את ציוני פוגל-מאייר בגפיים התחתונות ובסולמות האיזון אצל חולי שבץ כרוני על ידי ויסות רשתות עצביות המעורבות בשליטה מוטורית 1,2,3.

המוחון הוא מרכזי לשליטה ואיזון יציבה, כאשר גרעין הפאסטיגיאלי (FN) משמש כגרעין קריטי לעומק הפלט. ה-FN מקבל קלט חושי מהמערכת הוסטיבולרית ומחוט השדרה, ומווסת את פעילות שרירי הגוף והפרוקסימלי דרך מסלולי הווסטיבולוספינל והרטיקולוספינלי4. באמצעות חיבורים אלו, ה-FN תורם ליציבות הגוף הן במצבים סטטיים והן במצבים דינמיים כמו הליכה. ממצאים פרה-קליניים במודלים של בעלי חיים הראו שגירוי FN ישיר יכול לקדם התאוששות נוירולוגית, להפחית פגיעות מוח איסכמיות ולתמוך בנורופלסטיות 5,6,7,8. ממצאים אלו תומכים ב-FN כמטרה ביולוגית רלוונטית, אך אינם מוכיחים יעילות בבני אדם. עם זאת, גישה זו פולשנית ותדרוש ניתוח בבני אדם, עם סיכונים פוטנציאליים כגון דימום, זיהום וסיבוכים הקשורים לחומרה.

שיטות NIBS מסורתיות, כגון גירוי זרם ישר טרנס-גולגולתי (tDCS) ו-rTMS, בעיקר מווסתות אזורים שטחיים בקורטקס ומספקות סלקטיביות מרחבית מוגבלת לטרג'ים עמוקיםבמוחון 7. גירוי התערבות זמנית (TI) הוצע כחלופה לא פולשנית לוויסותמבנים עמוקים אלו. שיטה זו, שהוצגה על ידי קבוצת גרוסמן, מפעילה זרמים מרובים של קילוהרץ דרך הקרקפת כדי ליצור שדה חשמלי מודולציה במוח 9,10. חשוב לציין שהמודולציה הזו אינה מוגבלת לאזורים עמוקים אלא מפוזרת בכל הראש, כאשר עוצמתה משתנה בהתאם לתצורת האלקטרודות ולאנטומיה האישית 9,11. מחקרים חישוביים ומחקרים ראשוניים בבני אדם מצביעים על כך שניתן להזיז את שיא המודולציה לעבר מבנים עמוקים יותר ביעילות מאשר גירוי טרנס-גולגולתי קונבנציונלי10,12. בעוד שמודלים מוקדמים של עכברים הציעו הפעלה נוירונית ישירה בהיפוקמפוס9. מחקרים מאוחרים יותר תמכו עוד יותר בפוטנציאל של גירוי TI לווסת תפקוד מוטורי אנושי 13,14,15. העיקרון הבסיסי של טכניקה זו מוצג באיור 1. עם זאת, המנגנונים המדויקים הבסיסיים, רמת הסלקטיביות האפשרית, והיעילות הקלינית הסופית של גירוי הפרעות זמן נותרו נושאים למחקר פעיל. מחקרים בבני אדם מרחיבים יותר ויותר ממצאים אלו גם לסביבות קליניות. במיוחד, גירוי TI הראה פוטנציאל לשפר את הזיכרון על ידי מיקוד בהיפוקמפוס בקרב מבוגרים בריאים וחולים עם הפרעות קוגניטיביות. בתפקוד המוטורי הלקוי דווח גם כי הוא מווסת את הסטריאטום ומשפר את הלמידה והתיאום המוטורי16. למרות שממצאים אלו מעודדים, המנגנונים הבסיסיים, מידת הסלקטיביות והיעילות הקלינית ארוכת הטווח של גירוי TI נותרו בלתי ברורים.

למרות שגירוי TI מספק גישה מבוססת מידול למטרות עמוקות, נותרו מספר אתגרים מרכזיים ליישום האנושי. בפרוטוקול זה, שונות אנטומית בודדת מטופלת באמצעות MRI מבני ברזולוציה גבוהה לבניית מודלים ספציפיים לראש הנבדק. מיקום האלקטרודות מותאם באמצעות מידול שדה חישובי לשיפור המיקוד בגרעין העמוק של המוחון תוך הגבלת חשיפה שטחית. הבטיחות מטופלת באמצעות גירוי סטנדרטי מבוסס הדמיה, פרמטרי גירוי מוגדרים מראש ומעקב שגרתי במהלך הגירוי. לכן, גישה זו מספקת מסגרת ניתנת לשחזור והתאמה אישית לנוירומודולציה עמוקה של המוח המוחני. המטרה היא לספק בסיס למחקר מכני עתידי ולשיקום ממוקד של תפקוד מוטורי ושיווי משקל לאחר שבץ.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

האישור לפרוטוקול המחקר התקבל מוועדת הביקורת המוסדית (IRB) או ועדת האתיקה. כל הליכי המחקר שכללו משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם באופן קפדני לעקרונות האתיים המפורטים בהצהרת הלסינקי.

1. סינון משתתפים

  1. בדוק את ההיסטוריה הרפואית של המשתתף כדי לשלול התוויות נגד, כולל הריון, אפילפסיה, מכשירים מתכתיים או אלקטרוניים מושתלים (למשל, גופים זרים מתכתיים תוך-גולגולתיים, קוצבי לב, שתלים שבלוליים וכו'), יתר לחץ דם תוך-גולגולתי, גידולים תוך-גולגולתיים או נגעים בעור באתרי מיקום האלקטרודות. בנוסף, יש להוציא משתתפים עם מחלות לב, כבד או כליות חמורות שעשויות להגביל את הסבילות לניסוי; אלו עם הפרעות פסיכיאטריות כמו דיכאון מג'ורי או סכיזופרניה; ואנשים עם פגמים בגולגולת יוחרגו 17,18,19.
  2. הערכו גורמי זהירות על ידי מתן שאלון בטיחות סטנדרטי לגירוי מוח לא פולשני לפני המפגש, כולל פגיעות ראש אחרונות, או שימוש בתרופות שעשויות להשפיע על התעוררות עצבית (למשל, תרופות נוגדות פרכוס)19.
  3. קבל הסכמה כתובה מדעת מכל המשתתפים לאחר מתן מידע מקיף על מטרות המחקר, נהלים, סיכונים ויתרונות פוטנציאליים, חלופות וזכויות משתתפים, כולל אופי ההשתתפות הוולונטרי והזכות לפרוש בכל עת ללא השלכות.

2. איסוף ועיבוד נתוני MRI למטרות מיקוד

  1. מקם את המשתתף במצב שכיבה בתוך סורק ה-MRI, תוך הבטחת ייצוב הראש באמצעות רפידות קצף למזעור תנועה.
    אזהרה: סיכון ל-MRI. ודא שכל החפצים המתכתיים מוסרים מהמשתתף לפני הכניסה לחדר ה-MRI כדי למנוע סכנות קליעים. יש לסקר את הקלסטרופוביה ולספק הגנה מספקת על השמיעה להפחתת רעש הסורק.
  2. לצלם תמונות מבניות ברזולוציה גבוהה עם משקל T1 המכסות את כל הראש, כולל הקרקפת. שדה הראייה צריך להגיע לפחות 10 מ"מ מעבר לגבולות הראש במישורים הסגיטליים, הקורונליים והציריים20. רזולוציית התמונה צריכה להיות מוגדרת ל-1 מ"מ איזוטרופית, עם יחס אות לרעש של לא פחות מ-20.
    הערה: MRI משוקלל ל-T1 הוא חובה לכל המשתתפים. יש לקבל הדמיה משלימים עם משקל T2 כאשר MRI משוקלל T1 אינו מספיק לוויזואליזציה אמינה של ממשקי רקמת החור האחוריים, מרחבי נוזל מוח-שדרה או גבולות נגע/חלל. יש לבצע CT משלים רק כאשר סגמנטציה מבוססת MRI של גולגולת אינה מספקת לבניית מודל מדויקת.
  3. הכינו את נתוני ה-MRI המשוקלים ב-T1 על ידי הבטחת שהקבצים בפורמט NIfTI הסטנדרטי (.nii) והייבוא לפלטפורמת מודולציה חישובית של המוח דרך ממשק ההעלאה המיועד. השתמשנו בפלטפורמת ויסות המוח (כפי שמפורט בטבלת החומרים) כדי לבצע מידול רקמות מוח שלמות ולקבוע אוטומטית פרוטוקולי גירוי מתמונות MRI של המשתתפים.
  4. יצירת מודלים אישיים של ראש ומוח
    1. ראשית, בחר את פונקציית "Build Model" מתוך תפריט המידול בפלטפורמת החישוב. השתמשו בזרימת העבודה המוקדמת כברירת מחדל של התוכנה כדי לתקן אוטומטית אי-אחידות בעוצמה ולבצע טרנספורמציות קואורדינטות מרחביות על נתוני ה-MRI21.
    2. שנית, חלק את תמונות ה-MRI המשקללות T1 של המשתתפים לשישה סוגי רקמות מובחנים (קרקפת, גולגולת, נוזל מוח-שדרה, חומר לבן, חומר אפור וחלל) באמצעות מפות הסתברות רקמות ברירת מחדל בתוכנת ניתוח הנוירו-דימות הסטנדרטית22.
    3. בדקו ויזואלית את התמונות המקוטעות פרוסה אחר פרוסה כדי לוודא את דיוק הגבולות של הרקמה. לאחר מכן, הקצו ערכי מוליכות הבאים לכל סוג רקמה עבור חישובי האלמנטים הסופיים: קרקפת (0.0002 S/m), גולגולת (0.0202 S/m), נוזל מוח-שדרה (2 S/m), חומר לבן (0.064 S/m), חומר אפור (0.103 S/m) וחלל (2.5e-14 S/m)23.
    4. שלישית, מערכת האלקטרודות EEG 10-10 נרשמה על דגמי הקרקפת. רביעית, נוצרה רשת אלמנטים סופיים טטרהדרלית באמצעות iso2mesh24.
    5. לבסוף, פותר האלמנטים הסופיים GetDP שימש לחישוב עוצמת השדה החשמלי בכל אלקטרודת גירוי תחת עוצמת יחידה, והניב את מטריצת השדה החשמלי הקודמת Leadfield25. תוצאה צפויה: מודל ראש תלת-ממדי ייעודי למשתתף עם רקמות מחולקות, מיקומי אלקטרודות ורשת סופית אלמנט.
  5. הגדרת קואורדינטות המטרה ורישום מרחבי
    1. נווט לשדות קלט הקואורדינטות בממשק כלי המיקוד של פלטפורמת החישוב. הקלדו ידנית את קואורדינטות המרחב הסטנדרטיות הספציפיות של MNI לגרעין הצידיאלי המוחוני (FN) לתיבות הטקסט X, Y ו-Z המתאימות (למשל, קלט [2, -55, -29] עבור ה-FN הימני ו-[-5, -55, -30] עבור ה-FN השמאלי).
    2. הרצו את מודול הרישום המרחבי האוטומטי של הפלטפורמה. אלגוריתם זה רושם תחילה באופן לא ליניארי את תמונת ה-MRI המשוקללת T1 של המשתתף למודל הראש הסטנדרטי של ICBM 152 Atlases Nonlinear (2009).
    3. אפשר לתוכנה להחיל אוטומטית טרנספורמציה מרחבית לא-ליניארית הפוכה. שלב זה ממפה את קואורדינטות מטרות ה-MNI המוגדרות מראש חזרה למרחב T1 המקורי של המשתתף, ויוצר בהצלחה קואורדינטות יעד FN מותאמות אישית בתוך מודל המוח המותאם אישית לסימולציות השדה החשמלי הבאות.
  6. מונטאז' אלקטרודות ואופטימיזציה של זרם
    1. הערך את תוצאת המודלים הסופית שנוצרה על ידי אלגוריתם האופטימיזציה. קבל את תוצאת המידול רק אם התוכנה מחזירה מונטאז' אלקטרודות תקף, משרעת מעטפת FN החזויה חורגת מרמת ההתייחסות המוגדרת מראש, ונקודת החום ממוקמת ויזואלית על או מיד סמוך ליעד ה-FN המותאם.
    2. סווג את התוצאה כלא אופטימלית (ומתאים פרמטרים לחישוב מחדש במידת הצורך) אם עוצמת ה-FN נשארת מתחת לרמת ייחוס זו, אם המעטפת נראית מפוזרת מרחבית, או אם נקודת החום מוזזת לכיוון אזורים שטחיים של המוחון או השחור26.
    3. הגדר את פרמטרי האופטימיזציה של TI, כולל קואורדינטות יעד FN מוגדרות מראש, מגבלות זרם ומצב אופטימיזציה של פוקליטי. קבל את תוצאת האופטימיזציה רק אם התוכנה מחזירה מונטאז' תקף עם מיקומי אלקטרודות, אמפליטודות זרם ספציפיות לערוץ, ומפת שדה מדומה המציגה את עוצמת המעטפת החזויה המקסימלית בנקודת ה-FN או בסמוך. בכתב היד הנוכחי מוצגת דוגמה מייצגת של מודל ראש תקן להמחשת זרימת עבודה (איור 2).
    4. הערך את תוצאת המודלים הסופית שנוצרה על ידי אלגוריתם האופטימיזציה. קבל את תוצאת המידול רק אם התוכנה מחזירה מונטאז' אלקטרודות תקף, משרעת מעטפת FN החזויה חורגת מרמת ההתייחסות המוגדרת מראש, ונקודת החום ממוקמת ויזואלית על או מיד סמוך ליעד ה-FN המותאם.
    5. סווגו את התוצאה כלא אופטימלית (והתאימו פרמטרים לחישוב מחדש במידת הצורך) אם עוצמת ה-FN נשארת מתחת לרמת ייחוס זו, אם המעטפת נראית מפוזרת מרחבית, או אם נקודת החום מוזזת לכיוון אזורים שטחיים של המוחון או העורף.

3. הכנת ומיקום מכסה האלקטרודה

  1. מדדו את היקף הראש של המשתתף מהרכס של הגבה ועד לבליטה העורפית באמצעות סרט מדידה גמיש.
  2. התקינו אלקטרודות גומי עגולות בתוך מכסה האלקטרודות בעל 72 מיקומים במיקומים שנקבעו על ידי תוצאות מידול שדה חשמלי מותאם אישית27.
  3. הושב את המשתתף בנוחות במצב זקוף עם תמיכה נכונה בראש כדי למזער תנועה בזמן הגירוי.
  4. מיקום מכסה האלקטרודה לפי מערכת ה-EEG הבינלאומית 10–20, תוך הבטחת יישור מדויק עם קו נסיון–איניון ועם נקודות ציון דו-אוזניות דו-צדדיות. כוון את מתח הפקק כדי להשיג התאמה בטוחה ללא דחיסה מופרזת28.
  5. זהה את אתרי האלקטרודות הממוקדים דרך מחזיקי האלקטרודות הריקים של המכסה. הפרדו את השיער בכל מקום ספציפי באמצעות קצה עץ של מטוש כותנה כדי לחשוף במלואו את הקרקפת שמתחת. מרחו כמות קטנה של משחה שוחקת על קצה הכותנה, הכניסו אותה דרך המחזיק הריק, ושפשפו בעדינות את העור החשוף בתנועה מעגלית כדי להסיר עור מת שטחי ולהפחית התנגדות.
    אזהרה: סיכון להכנת הקרקפת. מרחו משחה שוחקת בזהירות כדי למנוע שפשוף עור מופרז, שעלול להגדיל את הסיכון לכאב, כוויות עור או זיהום במהלך הגירוי.
  6. הזריק ג'ל מוליך לכל אלקטרודה עד להשגת מגע מספק עם הקרקפת.
  7. המשתתפים מחולקים באקראי לקבוצות ביקורת פעילה של גירוי TI או קבוצות ביקורת מדומות באמצעות אקראיות בלוקים. מיושם כפיל-עיוורון: המשתתפים מקבלים גירוי מזויף המדמה את הפרוטוקול הפעיל, והניסויים המבצעים הערכות עיוורים להקצאת קבוצות.

4. הגדרת מערכת גירוי TI והתאמת פרמטרים

  1. חבר את מכסה האלקטרודה למכשיר גירוי TI, שחייב לתמוך במינימום שני ערוצי גירוי עצמאיים29.
  2. פתח את ממשק הבקרה של המכשיר ונווט לתפריט הגדרות פרמטר הגירוי. הקליד ידנית את תדרי הנשא בשדות הקלט שלהם: הגדר את ערוץ 1 ל-2.000 קילוהרץ ואת ערוץ 2 ל-2.005 קילוהרץ כדי לקבל תדר מעטפת של 5 הרץ.
    1. אתר את שדות הקלט של המשרעת הנוכחית בתוך הממשק. השתמש בבקרות הממשק כדי להזין את אמפליטודות הזרם המותאמות הספציפיות עבור ערוץ 1 וערוץ 2 בדיוק כפי שנוצרו על ידי פלטפורמת החישוב.
    2. בדוק ויזואלית את מסך הממשק מול דוח האופטימיזציה המיוצא כדי לאמת את כל ההגדרות. וודא ששני הערוצים מופיעים כ"פעילים" וכל פרמטרי הקלט מופיעים נכון בלוח הבקרה הראשי לפני שאתה ממשיך.
  3. הפעל ניטור התנגדות במכשיר הגירוי וכיוון מגעי אלקטרודות עד שכל התנגדות הערוצים יורדת מתחת ל-8kΩ 30. אם ההתנגדות נשארת מעל 8 kΩ, חזור על הכנת הקרקפת והתאם את מגע האלקטרודה לפני ההמשך.
  4. העבירו שלב קדם-גירוי קצר להערכת סבילות המשתתפים.
    אזהרה: סיכון לגירוי חשמלי. תמיד התחילו גירוי בעוצמה נמוכה והגבירו בהדרגה כדי למנוע הלם או מצוקה פתאומיים.
  5. במידת הצורך, כוונן באופן פרופורציונלי את אמפליטודת הזרם תוך שמירה על האיזון היחסי בין הערוצים. המשך למפגש הרשמי רק אם המשתתף מדווח שאין אי נוחות בלתי נסבלת. אם מתרחשת אי נוחות בינונית או חמורה, יש להוריד את הזרם באופן יחסי בין הערוצים או להפסיק את הגירוי. הגדרות הגירוי לתנאים הפעילים והמזויפים מסוכמים בטבלה 1.

5. הליך גירוי

  1. לפני תחילת הגירוי, הנחו את המשתתף להישאר יושב בשקט, למזער תנועות ראש וגוף. לאחר אישור כל פרמטרי הגירוי, התחל את סשן הגירוי הרשמי על ידי בחירת "התחל" בממשק המכשיר. גלים סינוסואידיים מועברים דרך שני הערוצים כדי ליצור הפרעות זמניות ב-FN של המוחון.
  2. מעקב רציף אחר התנגדות האלקטרודות דרך ממשק המכשיר כדי לוודא שהן נשארות בגבולות תפעול בטוחים. לפני תחילת המפגש, הנחו את המשתתף לדווח באופן ספונטני על תופעות לוואי או אי נוחות, כמו תחושות עקצוץ או כאב ראש בלתי צפויים, בכל שלב במהלך הגירוי.
    אזהרה: סיכון לגירוי חשמלי. גירוי חשמלי טומן בחובו סיכון לכוויות בקרקפת או לכאב מופרז.
  3. עצרו או סיימו מיד את הגירוי אם התנגדות האלקטרודה עולה על 8 kΩ או אם המשתתף מדווח על אי נוחות חמורה31.
  4. בסיום סשן הגירוי, סיימו את הגירוי בלחיצה על "עצור", הסרו בזהירות את פקק האלקטרודה, נקו את הקרקפת במים ובדקו את העור לסימני גירוי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

דוגמה למידול שדה חשמלי
כדי להעריך האם תהליך העבודה המונחה על ידי MRI מותאם אישית יכול להשיג את מטרת המחקר של הכוונת גירוי ההפרעות הזמנית לעבר גרעין המצבך המוחוני (FN), נותחו תוצאות מייצגות ברצף לוגי מיצירת מודל ועד מיקום שדה. נתוני MRI עם משקל T1 ברזולוציה גבוהה חולקו בהצלחה לשישה תאי רקמה, מה שאפשר מידול שדה חשמלי מותאם אישית לאופטימיזציה של מונטאז'32.

התוצאה העיקרית של המודלים הייתה שאופטימיזציה חישובית יצרה מונטאז...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

סקירה מתודולוגית ושיקולים מרכזיים ליישום
מחקר זה מציג פרוטוקול סטנדרטי למודולציה לא פולשנית של ה-FN המוחי באמצעות גירוי TI אישי. על ידי שילוב MRI מבני ברזולוציה גבוהה, מידול שדה חשמלי חישובי וממשק גירוי רב-ערוצי, הפרוטוקול המוצע מאפשר מיקוד מדויק ומבוסס אנטומית על ה-FN. גישה זו יוצרת מסגרת מתודולוגית חדשנית לחקירת התרומות הפונקציונליות של גרעיני מוחון עמוקים לשליטה ואיזון מוטורי, ללא הסיכונים הטמונים בפרוצדורות נוירוכירורגיות פולשניות. בניגוד לתיאורים כלליים של TI המתמקדים בעקרונות רח...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לכותבים אין הכרות.

תוכנית תמיכה מרכזית במחקר ופיתוח של לשכת המדע והטכנולוגיה של צ'נגדו (2024-YF05-00988-SN)

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
כובע אלקטרודות 72 ערוציםסוז'ואו נוירודום לטכנולוגיה רפואית בע"מסוז'ואו, סיןמכסה אלקטרודות בעל 72 נקודות לגירוי מוח
ג'ל מוליךלא רלוונטילא רלוונטיג'ל לחיזוק מגע בין אלקטרודות לעור
סרט מדידה גמישלא רלוונטילא רלוונטימשמש למדידת היקף ראש לחיבור פקק אלקטרודות 
פלטפורמת התוכנה NervioWebסוז'ואו נוירודום לטכנולוגיה רפואית בע"מסוז'ואו, סיןפלטפורמת ניסוי מקוונת למודולציית מוח
מגרה NervioX-1000סוז'ואו נוירודום לטכנולוגיה רפואית בע"מסוז'ואו, סיןמערכת גירוי מוח עמוק לא פולשנית
ג'ל Nuprep Skin Prepוויבר וחבריואורורה, קולורדו, ארה"במשחה שוחקת לניקוי עור לשיפור המוליכות

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zeng, Y., Ye, Z., Zheng, W., Wang, J. Efficacy of cerebellar transcranial magnetic stimulation for post-stroke balance and limb motor function impairments: meta-analyses of random controlled trials and resting-state fMRI studies. The Cerebellum. 23 (4), 1678-1696 (2024).
  2. Feng, L., Xiang, L., Fang, L., Li-Ping, O., Xiao, B. High-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for stroke patients lower extremity function: primary motor cortex versus cerebellar stimulation. A randomized controlled trial. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine. 61 (6), 798(2025).
  3. Koch, G., et al. Effect of cerebellar stimulation on gait and balance recovery in patients with hemiparetic stroke: a randomized clinical trial. JAMA neurology. 76 (2), 170-178 (2019).
  4. Blumenfeld, H. Neuroanatomy through clinical cases. , Sinauer Associates. Sunderland (MA). (2002).
  5. Reis, D. J., Berger, S. B., Underwood, M. D., Khayata, M. Electrical stimulation of cerebellar fastigial nucleus reduces ischemic infarction elicited by middle cerebral artery occlusion in rat. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 11 (5), 810-818 (1991).
  6. Wang, J., Dong, W. W., Zhang, W. H., Zheng, J., Wang, X. Electrical stimulation of cerebellar fastigial nucleus: mechanism of neuroprotection and prospects for clinical application against cerebral ischemia. CNS neuroscience & therapeutics. 20 (8), 710-716 (2014).
  7. Udupa, K., Chen, R. The mechanisms of action of deep brain stimulation and ideas for the future development. Progress in neurobiology. 133, 27-49 (2015).
  8. Boyden, E. S., Katoh, A., Raymond, J. L. Cerebellum-dependent learning: the role of multiple plasticity mechanisms. Annu. Rev. Neurosci. 27 (1), 581-609 (2004).
  9. Grossman, N., et al. Noninvasive deep brain stimulation via temporally interfering electric fields. Cell. 169 (6), 1029-1041.e16 (2017).
  10. Mirzakhalili, E., Barra, B., Capogrosso, M., Lempka, S. F. Biophysics of temporal interference stimulation. Cell Systems. 11 (6), 557-572.e5 (2020).
  11. Lee, S., Lee, C., Park, J., Im, C. H. Individually customized transcranial temporal interference stimulation for focused modulation of deep brain structures: a simulation study with different head models. Scientific reports. 10 (1), 11730(2020).
  12. Rampersad, S., et al. Prospects for transcranial temporal interference stimulation in humans: a computational study. NeuroImage. 202, 116124(2019).
  13. Violante, I. R., et al. Non-invasive temporal interference electrical stimulation of the human hippocampus. Nature neuroscience. 26 (11), 1994-2004 (2023).
  14. Lozano, A. M., et al. Deep brain stimulation: current challenges and future directions. Nature Reviews Neurology. 15 (3), 148-160 (2019).
  15. Zheng, S., et al. Repetitive temporal interference stimulation improves jump performance but not the postural stability in young healthy males: a randomized controlled trial. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 21 (1), 38(2024).
  16. D'Angelo, E. Physiology of the cerebellum. Handbook of clinical neurology. 154, 85-108 (2018).
  17. Missey, F., et al. Non-invasive temporal interference stimulation of the hippocampus suppresses epileptic biomarkers in patients with epilepsy: Biophysical differences between kilohertz and amplitude modulated stimulation. Brain Stimulation. , (2025).
  18. Zhou, H., et al. Transcranial temporal interference stimulation for treating bipolar disorder with depressive episodes: a feasibility Study. Molecular Psychiatry. , 1-8 (2025).
  19. Wang, S., et al. Individualized transcranial temporal interference stimulation (tTIS) for cognitive impairments and negative symptoms in patients with schizophrenia: a study protocol for a randomized controlled trial. BMC psychiatry. 25 (1), 714(2025).
  20. Zhao, H., Zhao, B., He, J., Liu, M. Distinctive roles of left and right entorhinal cortex in path integration via a non-invasive stimulation study. Nature Communications. 16 (1), 10214(2025).
  21. Yatsuda, K., Fernández-Corazza, M., Yu, W., Gomez-Tames, J. Population-optimized electrode montage approximates individualized optimization in transcranial temporal interference stimulation. Computers in Biology and Medicine. 192, 110223(2025).
  22. Penny, W. D., Friston, K. J., Ashburner, J. T., Kiebel, S. J., Nichols, T. E. Statistical parametric mapping: the analysis of functional brain images. , Elsevier. (2011).
  23. Gabriel, C. Compilation of the dielectric properties of body tissues at RF and microwave frequencies. , (1996).
  24. Fang, Q., Boas, D. A. Tetrahedral mesh generation from volumetric binary and gray-scale images. IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2009. ISBI '09, , 1142-1145 (2009).
  25. Amunts, K., Mohlberg, H., Bludau, S., Zilles, K. Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture. Science. 369 (6506), 988-992 (2020).
  26. Geng, C., et al. Optimized Temporal Interference Stimulation Based on Convex Optimization: A Computational Study. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 33, 1400-1410 (2025).
  27. Brahma, T., Guillen, A., Moreno, J., Datta, A., Huang, Y. On the need of individually optimizing temporal interference stimulation of human brains due to inter-individual variability. Brain stimulation. 18 (5), 1373-1388 (2025).
  28. Chen, X., et al. Reinforcement Learning-Based Focality Optimization for Multi-Electrode Temporal Interference Stimulation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. , (2025).
  29. Mansourinezhad, P., et al. Systematic review of experimental studies in humans on transcranial temporal interference stimulation. Journal of Neural Engineering. 22 (5), 051001(2025).
  30. Demchenko, I., et al. Human Applications of Transcranial Temporal Interference Stimulation: A Systematic Review. Brain Stimul. 18 (6), 2054-2066 (2025).
  31. Xu, S., et al. Precision at Deep Brain: Noninvasive Temporal Interference Stimulation. ACS nano. 19 (46), 39589-39614 (2025).
  32. Yatsuda, K., Fukunaga, M., Yu, W., Gomez-Tames, J. Impact of brain anisotropy on transcranial temporal interference stimulation: numerical analysis toward reliable montage optimization. Biomedical Engineering Letters. , 1-12 (2026).
  33. Inoue, T., Otsuru, N., Hirata, A. Group-level and personalized optimization for the insula and hippocampus focal electric field in transcranial temporal interferential stimulation: A computational study. Computers in Biology and Medicine. 200, 111374(2026).
  34. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  35. Thair, H., Holloway, A., Newport, R., Smith, A. Transcranial direct current stimulation (tDCS): a beginner’s guide for design and implementation. Front Neurosci. 11, 641(2017).
  36. Cassarà, A. M., et al. Recommendations for the safe application of temporal interference stimulation in the human brain part II: Biophysics, dosimetry, and safety recommendations. Bioelectromagnetics. 46 (1), e22536(2025).
  37. Cassarà, A. M., et al. Recommendations for the safe application of Temporal interference stimulation in the human brain part I: principles of electrical neuromodulation and adverse effects. Bioelectromagnetics. 46 (2), e22542(2025).
  38. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clinical neurophysiology. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  39. Rezaee, Z., Dutta, A. Cerebellar lobules optimal stimulation (CLOS): a computational pipeline to optimize cerebellar lobule-specific electric field distribution. Frontiers in Neuroscience. 13, 266(2019).
  40. Esmaeilpour, Z., Kronberg, G., Reato, D., Parra, L. C., Bikson, M. Temporal interference stimulation targets deep brain regions by modulating neural oscillations. Brain Stimulation. 14 (1), 55-65 (2021).
  41. Missey, F., et al. Temporal Interference Stimulation Can Enhance or Disrupt Human Memory Encoding as a Function of Brain Location and Frequency. bioRxiv. , (2025).
  42. Wessel, M. J., et al. Noninvasive theta-burst stimulation of the human striatum enhances striatal activity and motor skill learning. Nature neuroscience. 26 (11), 2005-2016 (2023).
  43. Liu, R., et al. Temporal interference stimulation targets deep primate brain. Neuroimage. 291, 120581(2024).
  44. Vissani, M., Isaias, I. U., Mazzoni, A. Deep brain stimulation: a review of the open neural engineering challenges. Journal of Neural Engineering. 17 (5), 051002(2020).
  45. Peng, J., et al. Advances in the application of temporal interference stimulation: a scoping review. Frontiers in Human Neuroscience. 19, 1536906(2025).
  46. Botzanowski, B., et al. Focal control of non-invasive deep brain stimulation using multipolar temporal interference. Bioelectronic medicine. 11 (1), 7(2025).
  47. Wang, H. E., et al. Virtual brain twins for stimulation in epilepsy. Nature computational science. 5 (9), 754-768 (2025).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Temporal Interference StimulationCerebellar Fastigial NucleusMagnetic Resonance ImagingStroke RehabilitationDeep Brain StimulationBalance ImpairmentMotor CoordinationElectric Field ModellingElectrode MontageNeurorehabilitation

מאמרים קשורים