מיפוי לאחר הלוואי של תטא Burst גירוי בקורטקס השמיעתי האנושי בהדמיה תפקודית

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לשלב דימות מוחי תפקודי עם גרייה מגנטית טרנסקרניאלית על מנת לחקור את קליפת השמיעה (Auditory cortex). דבר זה מושג תחילה על ידי ביצוע Mr.Localizer תפקודי כדי לזהות את הרשת הקשורה למטלה שמיעתית. שנית, נקבע יעד הגרייה על בסיס נתונים מה-Mr.Localizer התפקודי.

בשלב הבא, בצעו סריקת MR פונקציונלית כדי למדוד את הפעילות בקליפת השמיעה לפני הגירוי. לאחר מכן, השתמשו בכלי ניווט עצבי (NEURONAVIGATION) כדי למקם את סליל ה-TMS ביחס לאנטומיה ולתפקוד האישי של המשתתף. פעולה זו מבוצעת בעוד הנבדק שוכב על מיטת הסורק.

על מנת למנוע את העברת המשתתף הלוך ושוב מחדר הסורק, השלב הסופי הוא להחליק את המשתתף חזרה אל תוך פתח הסורק במהירות האפשרית ולהתחיל ברכישת ה-FMRI. בסופו של דבר, FMRI יכולה למפות השפעות המושרות על ידי TMS. הנתונים הראו כי לאחר TMS חלה ארגון מחדש תפקודי ברשת השמיעתית.

TMS הוא כלי ייחודי לחקירת קשרים סיבתיים בין אזורי מוח ספציפיים לבין תפקודים קוגניטיביים. עם זאת, הפרשנות שלו מוגבלת בשל המחסור במידע בנוגע למיקום ולאופי השינויים בפעילות המוח המושרים על ידי TMS. מסיבה זו החלטנו לשלב TMS עם דימות תפקודי כדי לקבוע את השינויים התפקודיים המושרים על ידי TMS.

ההבדל בין המחקר שלנו למחקרים קודמים הוא שבניסוי שלנו אנו מבצעים TMS בתוך חדר הסורק, בעוד שבשיטות הסטנדרטיות של TMS ו-fMRI לא מקוונים (offline), המשתתף נדרש לעזוב את חדר ה-MRI, לעבור לחדר אחר כדי לקבל TMS, ואז לחזור במהירות האפשרית. עבור מפגש ה-fMRI השני, תנועה זו הלוך ושוב עלולה להוסיף שונות לשינויים במוח שנוצרו כתוצאה מה-TMS בפרוטוקול שלנו.

מצב הראש נשאר יציב יחסית, מה שיכול להוביל לדיוק רב יותר כאשר אנו משווים נתוני FM RI לפני ואחרי. בנוסף, השפעות ה-TMS והשימוש ימופו במהירות רבה יותר. פרוטוקול זה מחולק לשני מפגשים שנפרסו על פני יומיים.

היום הראשון כולל סשן FMRI LOCALIZER עם סריקה אנטומית וסריקה תפקודית כדי להגדיר את האזורים שיהיווTargets ל-TMS. היום השני כולל סשני FMRI, הן לפני והן אחרי ה-TMS מהיום הראשון, כאשר המשתתף מתרגל את משימת הבחנה במלודיות מחוץ לסורק. במשימה זו, הנבדק מציין אם שתי מלודיות עוקבות של חמישה תווים הן זהות או שונות.

משימת בקרה שמיעתית ללא אפליה נכללת גם היא, שבה הנבדק שומע תבניות באורך שווה של חמישה תווים, כולם בגובה צליל C5, ולוחץ על כפתור לאחר הצליל השני. לאחר מכן, התחילו את סשן ה-MRI על ידי רכישת תמונה אנטומית ברזולוציה גבוהה. לאחר מכן רכשו תמונות פונקציונליות באמצעות רצף פולסים מסוג gradient echo EPI ופרדיגמה של דגימה דלילה (sparse sampling) כדי למזער כל אפקט BOLD או מיסוך שמיעתי עקב סריקת ה-MRI.

רעש לאחר השלמת הסריקה. הגדירו את אתר הגירוי של הנבדק באמצעות נקודות ציון אנטומיות ופונקציונליות. שימו לב ש-TMS מוגבלת מבחינת עומק אתר הגירוי עקב הניחות של עוצמת השדה החשמלי והעומק, ולא ניתן לצפות להגיע לאזורים העמוקים יותר משלושה סנטימטרים.

חיוני להשתמש בנקודות ציון דומות עבור כל משתתף, למרות הבדלים באנטומיה ובתפקוד בין אנשים. לכן, השתמשו בנקודות ציון אנטומיות כדי לאתר את heschel's gyrus כפי שהוגדר במסכות של Harvard Oxford structural Atlas. המסכה מוצגת כאן בירוק, ולאחר מכן הגדירו את יעד ה-TMS על ידי מציאת שיא ההפעלה בתוך heschel's gyrus, המוצג כאן על ידי הנקודה הכחולה.

אתר גם את קודקוד הראש (vertex) כאתר לבקרה עבור השפעות לא ספציפיות של TMS, כגון ארטיפקטים אקוסטיים וסומטוסנסוריים. נקודה זו מוגדרת אנטומית כנקודה שנמצאת במרכז בין ה-inion לבין גשר האף, ובמרחק שווה מהשקעים הבי-פריאטליים (interparietal notches) הימני והשמאלי. שימו לב שיש לאזן את סדר אתרי הגירוי בין הנבדקים השונים.

ביום ניסוי ה-TMS. הגדירו את כל הציוד. התחילו עם מערכת הסטריאוטקסי ללא מסגרת (Frameless stereo taxi system).

יש למקם את מערכת המחשב מחוץ לחדר הסורק, בסמוך לדלת, שתישאר פתוחה במהלך יישום ה-TMS. כלי הרישום והמעקבים של המערכת תואמים ל-MR, כמו גם זרוע רב-מפרקית. המצלמה האינפרא-אדומה המשמשת כאן אינה תואמת ל-MR, ולכן יש למקמה במרחק של שני מטרים ממיטת הסורק, בתוך חדר הסורק ובסמוך לדלת הסורק.

מערכת מעורר ה-TMS צריכה להיות ממוקמת בחדר סמוך לחדר סורק ה-MRI. בסורק ייעשה שימוש בסליל TMS תואם MRI, המחובר למערכת ה-TMS באמצעות כבל באורך שבעה מטרים דרך צינור סינון RF; התמונות האנטומיות והפונקציונליות של המשתתף ומטרות הגירוי יוכנסו לחבילת התוכנה הסטריאוטקטית. בשלב זה, נכוון ל-heschel's gyrus הימני של המשתתף לפני תחילת הסריקה.

הנח את הנבדק למלא טופס סינון ל-MR ולהסיר את כל פריטי המתכת. לאחר מכן, התחל ברכישת MR עם סריקות אנטומיות ופונקציונליות זהות לאלו שבוצעו במפגש המאתר (localizer). לאחר מכן, החלק החוצה את מיטת הסורק והשאר את פלטפורמת הגוף מורמת לאורך כל מפגש ה-TMS.

הסר את סליל Mr.Head העליון וקבע את רצועת הראש ואת מערכת העוקבים על ראש המשתתף; התקן את הזרוע הרב-מפרקית על מיטת הסורק. לאחר מכן, קבע את סליל ה-TMS התואם ל-MR על הזרוע. ודא שכל העוקבים והסליל נמצאים בשדה הראייה של המצלמה כאן.

המצלמה ממוקמת מעט מימין למשתתף כדי לאפשר מעקב קל יותר אחר תזוזת הסליל. כאשר המטרה היא ההמיספרה הימנית, יש לכייל את ראש הנבדק באמצעות כלי הסטריאוטקסי, ולבצע רישום משותף (coregistration) של קצה האף, ה-nas והטרגוס של שתי האוזניים עם אותן נקודות ציון בנתונים האנטומיים. לשם כך נדרשים שני נסיינים.

שלב ראשון בראש המשתתף ובמחשב לצורך ביצוע הרישום במחשב. במיקום הבא, יש להניח את סליל ה-TMS התואם ל-MR במצב משיק לקרקפת, כאשר עוקבי הסליל מופנים לעבר מצלמת האינפרא-אדום. יש להכוון את הסליל כך שהידית תפנה לאחור ובמקביל לקו האמצע.

קבעו את מיקום הסליל באמצעות הברגים שעל הזרוע הרב-מפרקית. כעת הדליקו את מערכת ה-TMS והתחילו בגירוי. יש להחיל את ה-TMS על פי פרוטוקול תבניתי, כגון גירוי theta burst רציף המורכב משלושה פולסים בתדר של 50 hertz, החוזרים על עצמם בתדר של 5 hertz למשך 40 שניות.

פרוטוקול זה הוכיח יכולת לווסת פלסטיות קורטיקלית למשך זמן של עד 30 דקות לאחר הפסקת הגירוי באוכלוסיות בריאות. עם השלמת הגירוי, חשוב להחזיר את הנבדק לסורק במהירות המרבית. הסירו את כל ציוד ה-TMS והחליקו את ראשו של המשתתף אל תוך סליל ה-Mr.Head.

וודאו שרצפי הסריקה שלכם מוכנים לביצוע, וכי מספרם ומשכם של סריקות הלוקלייזר (localizer scans) הופחתו למינימום. מכיוון שהשפעות ה-RTMS הן חולפות, יש להתחיל את סבב הסריקה הסופי בסריקה הפונקציונלית. שוב, בצעו fMRI במהלך הריצה בת 12 הדקות של משימת המלודיה.

לאחר השלמת הסריקה הפונקציונלית, בצע סריקה אנטומית בסיום הניסוי. בצע ניתוח של נתוני ה-FMRI בנפרד עבור המפגשים לפני ואחרי ה-T-M-S-F-M-R-I עבור כל סשן FMRI. השווה בין המנגינות לבין משיבת הבקרה השמעית.

לאחר מכן, כדי להעריך הבדלים בין מפגשי ה-T-M-S-F-M-R-I לפני ואחרי הטיפול, בצעו ניתוח אפקטים אקראיים באמצעות מבחן T למדגמים מזווגים (Student's paired T-test). כאן אנו רואים את תוצאות הניגוד בין ניסויי הבחנה במלודיה לבין ניסויי בקרה שמיעתיים עבור משתתף בודד במפגש ה-T-M-S-F-M-R-I לפני הטיפול ובמפגש ה-T-M-S-F-M-R-I לאחר הטיפול; עבור שני המפגשים, לפני ואחרי ה-T-M-S-F-M-R-I, הקואורדינטות מוצגות במרחב סטנדרטי MNI 1 52 כדי להראות שינויים בהמיספרה השמאלית, המנוגדת לאתר הגירוי, כולל ה-heschel's gyrus. כאן ניתן לראות את תוצאות הניגוד בין מפגשי ה-T-M-S-F-M-R-I לאחר הטיפול לעומת לפני הטיפול, באמצעות מבחן T למדגמים מזווגים (Student's paired T-test).

הנתונים מצביעים על כך ש-CTBS המכוון ל-heschel's gyrus הימני גורם לעלייה באות בקליפה השמעית הנגדית וכן באזורים נגדיים אחרים. בנוסף, אנו מבחינים בשינויים בקישוריות התפקודית בין הקליפות השמעיות בשתי ההמיספרות. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי אופן השימוש בציוד לנויגציה עצבית של TMS למיקוד באזורי מוח ספציפיים, וכיצד לבצע TMS בתוך סביבת ML.

נוהל זה מאפשר לחוקרים למפות את ההשפעות המושרות על ידי TMS על קליפת השמיעה באמצעות FMRI. עם זאת, ניתן להשתמש בנוהל גם כדי להתמקד באזורי עניין אחרים, כגון אזורים פרונטליים או פריאטליים.