Mappatura delle postumi di Theta Burst stimolazione sulla corteccia uditiva umana con imaging funzionale

L'obiettivo generale di questa procedura è combinare l'imaging cerebrale funzionale con la stimolazione magnetica transcranica per indagare la corteccia uditiva. Ciò si ottiene eseguendo prima un Mr.Localizer funzionale al fine di identificare la rete associata a un'attività uditiva. In secondo luogo, definire l'obiettivo di stimolazione in base ai dati del Mr.Localizer funzionale.

Successivamente, eseguire una risonanza magnetica funzionale per misurare l'attività nella corteccia uditiva prima della stimolazione. Quindi utilizzare gli strumenti di NEURONAVIGAZIONE per posizionare la bobina TMS rispetto all'anatomia e alla funzione individuale del partecipante. Questa operazione viene eseguita mentre il soggetto è sdraiato sul piano dello scanner.

Per evitare di spostare il partecipante avanti e indietro dalla sala scanner, il passaggio finale consiste nel far scorrere il partecipante nel foro dello scanner il più rapidamente possibile e avviare l'acquisizione FMRI. In definitiva, l'FMRI può mappare gli effetti indotti dalla TMS. I dati hanno mostrato che dopo la TMS c'è una riorganizzazione funzionale nella rete uditiva.

La TMS è uno strumento unico per indagare le relazioni causali tra specifiche aree cerebrali e funzioni cognitive. Tuttavia, la sua interpretazione è limitata, ma mancano informazioni sulla posizione e la natura dei cambiamenti nell'attività cerebrale indotti dalla TMS. Questo è il motivo per cui abbiamo deciso di combinare la TMS con l'imaging funzionale al fine di determinare i cambiamenti funzionali indotti dalla TMS.

La differenza tra il nostro studio e gli studi precedenti è che eseguiamo la TMS all'interno della sala scanner nel TMS e nell'FMI offline standard. Il partecipante deve lasciare la sala di risonanza magnetica, andare in un'altra stanza per ricevere la TMS e poi tornare il più velocemente possibile. Per la seconda sessione FMRI, questo avanti e indietro può aggiungere vitalità ai cambiamenti cerebrali e viene utilizzato dalla TMS nel nostro protocollo.

La posizione della testa rimane relativamente stabile, il che può portare a una maggiore precisione quando confrontiamo i dati RI pre e post FM. Inoltre, il TMS e gli effetti utilizzati verranno mappati più rapidamente. Questo protocollo è suddiviso in una sessione di due giorni.

Il primo giorno consiste in una sessione di FMRI LOCALIZER con una scansione anatomica e una funzionale per definire le aree da mirare con la TMS. Il secondo giorno consiste in sessioni FMRI, sia pre che post TMS, il primo giorno il partecipante si esercita nel compito di discriminazione della melodia al di fuori dello scanner. In questa attività, il soggetto indica se due melodie consecutive di cinque note sono uguali o diverse.

È incluso anche un compito di controllo uditivo di non discriminazione in cui il soggetto sente schemi di uguale lunghezza di cinque note tutte alla stessa altezza di Do cinque e preme un pulsante dopo il secondo tono. Successivamente, inizia la sessione di risonanza magnetica acquisendo una risonanza magnetica ad alta risoluzione. Immagine anatomica. Quindi acquisisci immagini funzionali utilizzando una sequenza di impulsi EPI a gradiente eco e un paradigma di campionamento sparso per ridurre al minimo qualsiasi effetto audace o mascheramento uditivo dovuto alla scansione MRI.

Rumore al termine della scansione. Definisci il sito di stimolazione del soggetto utilizzando punti di riferimento sia anatomici che funzionali. Tieni presente che la TMS è limitata per quanto riguarda la profondità del sito di stimolazione a causa dell'attenuazione dell'intensità e della profondità del campo elettrico e non può aspettarti di raggiungere aree più profonde di tre centimetri.

È fondamentale utilizzare punti di riferimento simili per ogni partecipante, nonostante le differenze di anatomia e funzione tra gli individui. Pertanto, utilizzare punti di riferimento anatomici per localizzare il giro di Heschel come definito dalle maschere strutturali Atlas di Harvard Oxford. La maschera è mostrata qui in verde, quindi ha definito il bersaglio TMS trovando il picco di attivazione all'interno del giro di Heschel, che è mostrato qui dal punto blu.

Localizzare anche il vertice come sito per controllare gli effetti non specifici della TMS, come gli artefatti acustici e somatosensoriali. Questo è definito anatomicamente come un punto a metà strada tra l'inione e il ponte del naso ed equidistante dalle tacche interne destra e sinistra. Si noti che l'ordine di visione della stimolazione dovrebbe essere controbilanciato tra gli individui.

Il giorno dell'esperimento TMS. Configura tutte le apparecchiature. A partire dal sistema di taxi stereo Frameless.

Il sistema informatico deve essere posizionato all'esterno della sala scanner adiacente alla porta, che sarà aperta durante l'applicazione del TMS. Gli strumenti di registrazione dei sistemi e i tracker sono compatibili con la risonanza magnetica, così come un braccio multi-articolare. La telecamera a infrarossi utilizzata qui non è compatibile con la risonanza magnetica e quindi deve essere posizionata a due metri di distanza dal piano dello scanner all'interno della stanza dello scanner vicino allo sportello dello scanner.

Il sistema di stimolazione TMS deve essere posizionato in una stanza adiacente alla sala scanner MRI. Nella sala scanner verrà utilizzata una bobina TMS compatibile con la risonanza magnetica collegata al sistema TMS tramite un cavo di sette metri attraverso un carico di tubo filtrante RF, le immagini anatomiche e funzionali del partecipante e i bersagli di stimolazione nel pacchetto software stereotassico. Qui prenderemo di mira il giro di Heschel destro del partecipante prima di iniziare la scansione.

Chiedi al soggetto di compilare un modulo di screening RM e rimuovere tutto il metallo. Successivamente si avvia l'Acquisizione RM con scansioni anatomiche e funzionali identiche a quella effettuata nella seduta di localizzatore. Quindi, far scorrere il piano dello scanner verso l'esterno e mantenere la piattaforma del corpo sollevata durante l'intera sessione TMS.

Rimuovere la bobina superiore di Mr.Head e fissare l'archetto e il tracker sulla testa del partecipante, montare il braccio multi-giunto sul piano dello scanner. Quindi fissare la bobina TMS compatibile con MR sul braccio. Verificare che tutti i tracker e la bobina siano nel campo visivo della fotocamera qui.

La telecamera si trova leggermente sul lato destro del partecipante per consentire un più facile tracciamento dello spostamento della bobina. Quando si mira all'emisfero destro, calibrare la testa del soggetto con gli strumenti di taxi stereo, coregistrare la punta del naso, il nas e il trago di entrambe le orecchie con gli stessi punti di riferimento sui dati anatomici. Per questo sono necessari due sperimentatori.

Primo passo alla testa del partecipante e al computer per eseguire la registrazione sul computer. Posizione successiva, la bobina TMS compatibile con la risonanza magnetica tangenziale al cuoio capelluto con i tracker della bobina diretti verso la telecamera a infrarossi. La bobina deve essere orientata con l'impugnatura rivolta all'indietro e parallela alla linea mediana.

Fissare la posizione della bobina utilizzando le viti sul braccio multisnodo. Ora accendi il sistema TMS e inizia la stimolazione. La TMS deve essere applicata seguendo un protocollo schematico come la stimolazione continua della nascita theta che consiste in tre impulsi a 50 hertz, ripetuti a cinque hertz per 40 secondi.

Questo protocollo ha dimostrato di modulare la plasticità corticale per una durata fino a 30 minuti dopo la cessazione della stimolazione in popolazioni sane. Una volta completata la stimolazione, è importante riposizionare il soggetto nello scanner il più rapidamente possibile. Rimuovere tutte le apparecchiature TMS e far scorrere la testa del partecipante nella bobina Mr.Head.

Assicurati che le sequenze di scansione siano preparate e pronte all'uso, riducendo al minimo il numero e la durata delle scansioni del localizzatore. Poiché gli effetti dell'RTMS sono transitori, la sessione di scansione finale dovrebbe iniziare con la scansione funzionale. Ancora una volta, condurre FMRI durante i 12 minuti dell'attività melodica.

Al termine della scansione funzionale, terminare con una scansione anatomica Dopo l'esperimento. Condurre analisi dei dati FMRI separatamente sia per la sessione pre che per quella post T-M-S-F-M-R-I per ogni sessione FMRI. Contrasto tra le melodie e il compito di controllo uditivo.

Quindi, per valutare le differenze tra le sessioni pre e post T-M-S-F-M-R-I, eseguire un'analisi degli effetti casuali utilizzando il T-test accoppiato di uno studente. Qui vediamo i risultati della discriminazione della melodia di contrasto meno le prove di controllo uditivo per un singolo partecipante nella sessione pre T-M-S-F-M-R-I e nella sessione post T-M-S-F-M-R-I sia per le sessioni pre che post T-M-S-F-M-R-I le coordinate vengono visualizzate nello spazio standard MNI 1 52 per mostrare i cambiamenti nell'emisfero sinistro controlaterale al sito di stimolazione, compreso il giro di Heschel. Qui possiamo vedere i risultati delle sessioni di contrasto post meno pre T-M-S-F-M-R-I utilizzando il T-test accoppiato di uno studente.

I dati suggeriscono che le CTBS che prendono di mira il giro di Heschel destro inducono un aumento del segnale nella corteccia uditiva controlaterale e anche in altre aree controlaterali. Inoltre, osserviamo anche cambiamenti nella connettività funzionale tra le cortecce uditive nei due emisferi. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare le apparecchiature di neuronavigazione TMS per mirare a specifiche aree cerebrali e di come eseguire la TMS all'interno di un ambiente ML.

Questa procedura consente ai ricercatori di mappare gli effetti indotti dalla TMS sulla corteccia uditiva utilizzando l'FMRI. Tuttavia, la procedura può essere utilizzata anche per individuare altre regioni di interesse, come le aree frontali o parietali.