Name: 経頭蓋磁気刺激による閃光を文書化するための斬新なアプローチ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-04-01T16:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 29 s
Description: 学ぶ経頭蓋磁気刺激による閃光閾値測定法と閃光の大きさ・位置を記録するマッピング手法。非侵襲的な神経刺激技術を用いて視覚処理と大脳皮質の興奮性を研究する標準プロトコルです。

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1。右後頭葉への刺激と閃光を誘発<ol class="lalpha"><li>薄暗い部屋で、座席の快適なポジションで参加。 、参加者は、水泳のキャップに入れている聴力保護とそれらを提供し、快適さのためにキャップや耳栓を調整する。検索し、刺激の初期点をマークするには、まず吻方〜2センチメートルと横方向に〜2センチメートル（図1）に移動しイニオンを識別する、と。また、フレームレス定位システムは、標的の皮質領域でのTMSコイルを配置するために使用することができます。 </li><li>標準的な8の字（ダブル）TMSコイル（70ミリメートル）を使用して、直接前の手順で決定した場所の上コイルの中心を置く。コイルは、正中線（図2）から遠ざけて、ハンドルを持つ横方向へ内側に頭皮の表面に接線方向と指向保持する必要があります。 </li><li>参加者の準備が整うと、60％の強度の出力で単一パルスを適用する。彼らは認識している可能性のある視覚的な感覚を記述するために参加者に依頼してください。閃光のナイーブな参加者が目隠しを着ての恩恵を受ける可能性があります。ない閃光が報告されていない場合は、コイルの位置を変更し、パルスを再配信。参加者はまだ閃光を報告しない場合、100％の強度に達するまで、毎5回試行した後、5％の強度を増加させる、7日毎〜10秒（〜0.1 Hzの）パルスを提供し続ける。 </li><li>参加者は、閃光が彼に尋ねるか、彼女は彼らは色、形状と位置を含む感知したものを詳細に記述するために報告したとき。注：閃光が刺激されている半球に対側視野に表示する。 TMSは、右の視覚皮質上に塗布されている場合例えば、閃光は左視野で認識されるべきである。 </li><li>閃光が確実に報告された場合、スイムキャップのコイルの位置をマーク。 </li></ol> 2。右後頭葉のための閃光しきい値の取得<ol class="lalpha"><li>上記と同じコイルの位置と向きに一連のパルスを実現。誘導閃光の存在を確認するために参加者に依頼してください。 </li><li>パルスごとに7〜10秒（〜0.1 Hz）を実現。閃光は、以下の基準を用いて知覚されたかどうか、各パルスの後、報告するよう参加者に指示します："はい"明確に知覚される閃光で、"いいえ"いずれかの視覚認識の欠如、"かもしれない"彼らがわからない場合。しきい値を決定する際に"多分"の応答が肯定的な反応としてカウントすべきではない 。 </li><li>閃光閾値が決定されるまで、各強度レベルで10パルスを提供する刺激強度を、調整する。しきい値は、 参加者が納入パルスの少なくとも50パーセントのための一義的な閃光をレポートされる刺激の最も低い強度として定義されています。 </li></ol> 3。様々な固定点での閃光のサイズと場所を決定するLTaPシステム（図3）を使用して<ol class="lalpha"><li>座席ナジオンが（両目の間の領域）の投影画面の中心から約30cmになるように参加者を。 </li><li> LTaPシステムへの参加者を慣らして、それらにレーザーポインターを与えると知覚される閃光に似た図形をトレースする練習するように指示。参加者がより多くの練習が必要な場合には、投影画面上に指定された場所にレーザーポイントを指示するために参加者に依頼することがあります。参加者は、LTaPシステムに精通されており、正確に可視閃光を誘導するのに十分な前のステップでマークされた場所にTMS一連のパルスを提供する、画面上の図形を描画できます。ときはレーザーポインターを使用して投影画面上で認識閃光をトレースまたはアウトラインに参加を求める。 </li><li> 3つのテスト条件では刺激の強度が決定されたしきい値の120％でなければなりません。決定したしきい値は65％である場合例えば、、刺激強度の値は78％に設定する必要があります。コイルの位置と向きは、上記の手順で決定したと説明したのと同じです。 </li><li> 3つのテスト条件の最初に、参加者が中央の注視点に向かって彼らの視線を向ける必要があります。パルスを配信したあとで、レーザーポインターを使用して知覚される閃光をトレースまたはアウトラインに参加者に指示する。 ten閃光を誘導するのに十分な一連のパルスを実現。 </li><li>二回目の試験条件では、参加者が中央の注視点から45 °に上昇している固定点に向かって彼らの視線を向ける必要があります。最初の条件で説明したようにプロトコルを繰り返します。 </li><li> 3つ目のテスト条件では、参加者が中央の凝視点の右側に45 °を置かれている固定点に向かって彼らの視線を向ける必要があります。最初の条件で説明したようにプロトコルを繰り返します。 </li></ol> 4。データalysis <ol class="lalpha"><li> LTaPシステムから得られた試​​験データの終了を分析することができます後。 LTAPのシステムの出力は、トレースレコードごとにタイムスタンプ付きのXY座標をカラーコードを含む。xmlファイルで構成されています。視線のシフトへの参照の閃光位置のずれを検出するためにデータを分析する。 </li></ol> 5。代表的な結果 TMSコイルは、すべての閃光は、左視野で観察する必要がある右半球の上に配置されている場合。参加者はまっすぐに見えると指示されている場合、閃光は、典型的には左下視野に配置されています。閃光は、視覚的な視線のシフト（どちらか45 °、垂直方向または水平方向に中央固定から）（図4）にしたがって移動する必要があります。 <img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図1"> 図1。初期刺激部位の位置特定とマーキング。後頭部視覚野では、最初の刺激部位（）は通常、〜2センチメートル背側に位置しており、イニオン（B）から2cm横方向に〜です。 <img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig2.jpg" alt="図2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図2"> 図2。刺激用コイルを配置します。コイルの中心は刺激部位の頭皮への接線方向に保持される。離れて正中線から東洋、コイルのハンドルを刺激の意図しない拡散を最小限に。 <img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig3.jpg" alt="図3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図3"> 図3。 LTaP（レーザートラッキングと絵画）システム。参加者は（）リアプロジェクションスクリーン（B）の前に座っている。 TMSコイル（C）で刺激した後、参加者は、画面（D）で認識されている閃光を描画するためにレーザーポインター（d）を使用しています。後ろ向きウェブカメラ（e）は、レーザーを記録し、LTaPのソフトウェアを実行しているコンピュータ（F）に供給する。その後、データは後ろ向きプロジェクター（g）を経由して画面上に投影される。 <img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig4.jpg" alt="図4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図4"> 図4。 LTaPデータの後処理 。知覚閃光（白形）の位置とサイズは十字で示される、固定の場所を基準とした相対表示されます。

<ol><li>How transcranial magnetic stimulation works. Lindsay M. Oberman, Beth israel Deaconess Medical Center [Internet]. , The Boston Globe. Boston, MA. Available from:
 
 <a target="_blank" href="http://www.boston.com/interactive/graphics/200906_tms/">http://www.boston.com/interactive/graphics/200906_tms/</a> (2009).</li>
<li>Kammer, T., Puls, K., Strasburger, H., Hill, N. J., Wichmann, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+Magnetic+Stimulation+in+the+Visual+System.+I.+the+Psychophysics+of+Visual+Suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Transcranial Magnetic Stimulation in the Visual System. I. the Psychophysics of Visual Suppression.</a> Experimental Brain Research. 160, 118-128 (2005).</li>
<li>Afra, J., Mascia, A., Gérard, P., Maertens de Noordhout, A., Schoenen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interictal+cortical+excitability+in+migraine%3A+a+study+using+transcranial+magnetic+stimulation+of+motor+and+visual+cortices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Interictal cortical excitability in migraine: a study using transcranial magnetic stimulation of motor and visual cortices.</a> Ann. Neurol. 44, 209-215 (1998).</li>
<li>Aurora, S. K., Ahmad, B. K., Welch, K. M., Bhardhwaj, P., Ramadan, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+magnetic+stimulation+confirms+hyperexcitability+of+occipital+cortex+in+migraine%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Transcranial magnetic stimulation confirms hyperexcitability of occipital cortex in migraine.</a> Neurology. 50, 1111-1114 (1998).</li>
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<li>Silvanto, J., Muggleton, N., Cowey, A., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+adaptation+reveals+state-dependent+effects+of+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural adaptation reveals state-dependent effects of transcranial magnetic stimulation.</a> European Journal of Neuroscience. 25, (2007).</li>
<li>Kammer, T., Beck, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphene+thresholds+evoked+by+transcranial+magnetic+stimulation+are+insensitive+to+short-lasting+variations+in+ambient+light%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Phosphene thresholds evoked by transcranial magnetic stimulation are insensitive to short-lasting variations in ambient light.</a> Exp Brain Res. 145, 407-4010 (2002).</li>
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<li>Gothe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+visual+cortex+excitability+in+blind+subjects+as+demonstrated+by+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Changes in visual cortex excitability in blind subjects as demonstrated by transcranial magnetic stimulation.</a> Brain. 125, 479-490 (2002).</li>
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<li>Kammer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphenes+and+transient+scotomas+induced+by+magnetic+stimulation+of+the+occipital+lobe%3A+their+topographic+relationship%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Phosphenes and transient scotomas induced by magnetic stimulation of the occipital lobe: their topographic relationship.</a> Neuropsychologia. 37, 191-198 (1998).</li>
<li>Stewart, L., Ellison, A., Walsh, V., Cowey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+transcranial+magnetic+stimulation+%28TMS%29+in+studies+of+vision%2C+attention+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Psychol+%28Amst%29%22%5BJournal%5D)">The role of transcranial magnetic stimulation (TMS) in studies of vision, attention and cognition.</a> Acta Psychol (Amst). , 107-275 (2001).</li>
</ol>

このビデオでは、我々は閃光のしきい値を取得するための標準プロトコルを示し、閃光sizeと視野の位置を記録するための新しい方法を導入している。閃光は後頭極に隣接して右後頭葉皮質にTMSの個々のパルスを提供することによって誘発された。閃光のしきい値は、相対的な皮質興奮性の貴重な指標を提供する、とアウトカム指標として、また人間の視覚8-12様々な研究で、TMSの適切な強度を決定する手段としても使用されている。 TMSによって誘発される閃光は、視覚系を調査するための本質的な非侵襲的な測定を提供する。しかし、固有の問題は一貫してデータを記録し、定量化しています。 LTaPシステムはこの課題に立ち向かうために開発され、客観的で定量化できるデータとして閃光を記録するための方法を提供した。ウェブカメラを使用して、LTaPはレーザーによって生成された投影画面上のポイントを登録します。これらの点は、即座にフィードバックを参加者に提供、リアルタイムで記録されたと同時に画面上に投影されるXY座標の系列に変換されます。 薄暗い部...

<table><tbody><tr><td>TMS</td><td>Magstim</td><td>Magstim 200</td><td></td></tr><tr><td>ウェブカメラ</td><td>Logitech</td><td>QuickCam Orbit MP</td><td></td></tr><tr><td>プロジェクター</td><td>Epson</td><td>Epson PowerLite 7900p</td><td></td></tr><tr><td>プロジェクタースクリーン</td><td>DA LITE</td><td>Da-View fast-fold deluxe screen</td><td></td></tr><tr><td>レーザーポインター</td><td>汎用品</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

経頭蓋磁気刺激による閃光を文書化するための斬新なアプローチ

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

人間の視覚野の刺激は、閃光と呼ばれる光の一時的な知覚を生成します。閃光は、後頭部皮質の侵襲的な電気刺激によって、だけでなく、非侵襲的な経頭蓋磁気刺激（TMS）により誘発される<sup&gt; 1</sup&gt;同じ皮質領域の。閃光が誘導される強度（閃光閾値）は視覚野興奮性の十分に確立された指標であり、皮質 - 皮質の相互作用、機能的な組織を研究するために使用されます<sup&gt; 2</sup病理へ&gt;、感受性<sup&gt; 3,4</sup&gt;と視覚処理<sup&gt; 5月7日</sup&gt;。被験者の目が開いているか閉じているときに彼らが誘導され、視線の方向との空間的位置の変更は、それらが刺激に対側半側視野で観察されています：閃光は、通常、次の3つの特性によって定義されます。<sup&gt; 2</sup&gt;。様々な方法が閃光を文書化するために使用されているが、標準化された方法論が欠如している。我々は閃光閾値の値を取得し、閃光のドキュメントと分析のための新しいシステムを導入する信頼性の高い手順を示しています。我々は、簡単にリアルタイムで認識閃光の位置とサイズを記録するシステムを構築運用システムを追跡し、絵画レーザー（LTaP）、低コストを、開発した。 LTaPシステムは、閃光の定量化と分析のための安定的かつカスタマイズ可能な環境を提供しています。

閃光は、大脳皮質の視覚的に敏感な領域に経頭蓋磁気刺激（TMS）を適用することによって誘導することができる光の一時的な知覚です。我々は、閃光のしきい値を決定するための標準プロトコルを示し、知覚閃光を定量化し、分析するための新規な方法を紹介。

ヒトの視覚皮質の刺激は、フォスフェン（光視覚）として知られる一過性の光の知覚を引き起こします。フォスフェンは、侵襲的な電気的な...

このビデオでは、経頭蓋磁気刺激法（TMS）を用いて光視症（フォスフェン）の閾値を求める標準的な手順と、知覚された光視症の大きさおよび位置をマッピングして記録する方法を実演します。TMSは、短時間の磁気パルスを印加することで神経活動を変化させる非侵襲的な神経刺激技術です。TMSの適用により、高い空間的および時間的特異性を持って神経活動を阻害する、安全かつ非侵襲的な手段が提供されます。皮質の視覚感受性領域を刺激すると、フォスフェンとして知られる短時間の視覚的な異所性感覚が誘発されます。まず、刺激の開始点を特定します。TMSコイルの中心を刺激点の上に配置し、ハンドルが頭皮の表面に対して接線方向になるようにします。閾値が決定するまで刺激強度を調整します。観察されたTMS誘発ホスフィンを記録するため、被験者をレーザートラッキング・ペインティングシステム（lt. A-P-A-T-M-S）の前に座らせます。右後頭皮質にパルスを照射すると、対側視野にホスフィンが生じます。参加者は、レーザーポインターを使用して、知覚したホスフィンを縁取りするように指示されます。レーザーポインターの経路は標準的なウェブカメラで追跡され、ltapソフトウェアを使用して記録されます。レーザーの経路を投影スクリーン上に投影することで、参加者はltapシステムの精度結果を判断することができます。知覚されたホスフェンの位置が、後頭皮質の小さな受容野サイズと組織化を反映して依存していることを確認します。こんにちは、私はボストン大学医学部解剖・神経生物学部門、脳力学研究室のSeth Kin Frankstonです。こんにちは、同じく脳力学研究室のPeter Freeです。本日は、TMSを用いてホスフィン閾値を求める手順と、知覚されたホスフィンを記録する方法について説明します。当研究室では、ヒト被験者を対象とした視覚処理および皮質興奮性の研究にこの手順を用いています。それでは始めていきましょう。まず、参加者を薄暗い部屋の椅子に心地よく座らせます。スイムキャップを頭に被せ、快適なように調整し、耳栓を渡します。次に、刺激の開始点を特定してマークします。まず外後頭結節（inion）を確認し、そこから上方に約2 cm、側方に約2 cm移動します。標準的な8字型TMSコイルを使用し、コイルの中心を刺激の開始点に直接配置します。コイルは頭皮の表面に対して接するように保持し、正中線から外側に向かう方向に向け、ハンドルが正中線から離れるようにします。出力強度の60%で単一パルスを印加してください。フットペダルを使用して、遠隔でTMSパルスを誘発します。視覚的な感覚があったかどうかを被験者に確認してください。「何か見えましたか？」いいえ。ホスフェン（燐光）が報告されない場合は、コイルを reposition し、パルスを再照射します。それでも参加者がホスフェンを報告しない場合は、7〜10秒ごとにパルスの照射を続け、参加者がホスフェンを報告するか強度が100%に達するまで、5回ごとの試行後に強度を5%ずつ上げます。何か感じましたか？はい。参加者がホスフェンを報告した際は、色、形状、位置を含め、何が見えたかを詳しく説明するように指示してください。「何が見えたか説明していただけますか？」 「はい、左の視野だけにあります。三角形で、頂点の一つが視野の中心にちょうど位置しています」フォスフィンは、刺激を与えている半球とは対側の視野に現れることに注意してください。フォスフィンが安定して報告される位置が見つかったら、スイムキャップに印を付けます。これでフォスフィンの誘導に成功したので、同じコイル、位置、および方向で一連のパルスを照射し始めるための閾値を求める方法を確認しましょう。前節と同様に、被験者に誘発されたフォスフェンの存在を確認させます。確認後、7〜10秒ごとにパルスを提示します。各パルスの後、以下の基準を用いてフォスフェンが知覚されたかどうかを報告するように被験者に指示してください。明確にフォスフェンを経験した場合は「はい」、視覚的知覚が全くなかった場合は「いいえ」、確信が持てない場合は「おそらく」と回答させます。「おそらく」という回答は、陽性反応としてカウントしないでください。閾値を決定する際は、ホスフィン閾値が定まるまで刺激強度を調整し続けます。閾値は、ある特定の強度値において、通常10回のパルス刺激を行い、そのうち少なくとも50%のパルスで参加者が明確なホスフィンを報告したときの最低刺激強度と定義されます。それでは、ltapシステムを用いてホスフィンの大きさと思いの位置を特定する方法を確認しましょう。レーザートラッキング・ペインティングシステム（ltap）は、認識されたホスフィン（phosphines）の位置とサイズをリアルタイムで記録するシステムです。ltapシステムは、ホスフィンの定量化および解析のための安定したカスタマイズ可能な環境を提供します。ltapソフトウェアを搭載したコンピューターが、ウェブカメラを使用してレーザーを記録します。位置が記録され、そのデータは背面プロジェクターを介してスクリーンに再投影されます。まず、被験者の鼻根（両目の間の点）が投影スクリーンの中心から約 30 centimeters になるように座らせます。被験者に ltap システムに慣れてもらうため、レーザーポインターを渡し、知覚されたフォスフェンに似た図形をなぞる練習をするように指示してください。被験者が ltap システムに習熟したら、前述のステップと同じ位置に一連の TMS パルスを照射します。参加者にそれぞれのホスフィンをトレースさせます。結果はプロジェクションスクリーンに報告されます。レーザーポインターを使用してホスフィンをさらに特性評価し、以前に決定した閾値の120%でTMSパルスを照射します。参加者がさまざまな注視点に視線を向けている間に、報告された燐光（フォスフィン）をなぞらせ、定量化および分析を行います。ここでは、輪郭が描かれ記録された代表的な燐光をいくつか示します。レーザートラッキングおよびペインティングシステムを用いて、参加者に中央上方の注視点および右上の注視点に視線を向けるよう指示した際に知覚された燐光の位置と大きさを表示しています。各条件で10個の燐光を誘発するのに十分な一連のパルスが照射されました。ご覧の通り、知覚されるフォスフェンの位置は、注視方向によって異なります。これは、後頭葉皮質の受容野の大きさが小さいことおよびその組織化と整合しています。以上で、フォスフェンの閾値を求め、知覚されたフォスフェンを記録する方法について説明しました。この手順を行う際は、第一にコイルの位置を一定に保つこと、そして第二に被験者の安全と快適さが最優先であることを忘れないでください。以上です。ご視聴ありがとうございました。皆様の実験の成功をお祈りいたします。

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