Name: デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfMRIを組み合わせ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-28T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: 学ぶ経頭蓋磁気刺激とfMRIの併用法によるデフォルトモードネットワークの検査手法。皮質興奮性の変化と脳活動の関連を解析し、神経科学におけるネットワーク動態の理解に貢献する。

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1。準備<ol class="lalpha"><li>開始するには、被写体のベースラインの解剖学的スキャンを取得する。これは、実際の実験で数日前に行われる必要があります。 </li><li>次に、あなたのフレームレス定位のソフトウェアパッケージにスキャンをロードする。 </li><li>最後に、刺激の座標を使用してターゲット。このケースでは、我々は左の下頭頂小葉をターゲットにされます。 </li></ol> 2。初回スキャン<ol class="lalpha"><li>実験日に、あなたの主題は、もう一度、MRIマシンで起動します。 </li><li>解剖学的スキャンで始まります。 </li><li>次に、3つの機能的な実験の実行を行う。固定ポイントは、ビジョンの被験者の中心的なフィールドに表示され、そして彼/彼女は単に受動的にそれを凝視することです：この実験では、タスクは非常に簡単です。 </li></ol> 3。 TMSの準備<ol class="lalpha"><li> rTMSの効果は一過性であるため、TMSとfMRIを組み合わせるときに、時間が非常に重要である。それはあなたが刺激中止後、できるだけ早くスキャナに主題を取り戻す必要不可欠です。このためには、隣接するまたはできるだけ近いスキャンベイに、できるだけ部屋に駐留ポータブルTMSデバイスを使うことになるでしょう。このケースでは、スキャナのドアの横に観測スイートのポータブルアップセットを使用している。 </li><li>定位ソフトウェアパッケージにMRI被写体のプレターゲットベースラインをロードする。 </li><li>最後に、リンクや定位脳手術装置とのあなたの刺激的なコイルのキャリブレーションを行うには - このケースでは、我々は、コイルの中心的役割を登録するには赤外線センサーのセットをそろえます。 </li></ol> 4。 TMSパラメータの判別<ol class="lalpha"><li>被験者が到着すると、椅子で快適に彼/彼女を座っている。 </li><li>次に、sterotaxy装置と、被写体の頭を校正する。両耳、鼻、および[後]：このケースでは、我々はいくつかの位置のアンカーを登録するには赤外線センサーを使用します。 </li><li>あなたの主題の安静時のモーターのしきい値を決定します。 </li><li>我々は被験者の皮質を励起する場合、我々は110％モーターの閾値の刺激のパワーを20 HzにTMSマシンを設定します。我々は被験者の皮質を抑制したい場合、我々は110％モーターのしきい値で1 HzにTMSマシンを設定します。あなたが完全な研究の過程を通して両方のパラメータを探検したいと思うが、我々は、この記事では20 Hzの興奮rTMSのチェーンを見ていきます。 </li><li>最後に、28第二休憩時間に2秒の列車の刺激のパターンを設定します。 </li></ol> 5。 TMSの刺激<ol class="lalpha"><li>刺激前に、スキャナの以下のTMSに直接移動する被写体を準備。これは金属の除去が含まれており、被験者がトイレを使用している確実に。 </li><li>頭皮への接線コイル保持、被験者の刺激部位を特定し、ターゲットとするように定位脳手術装置を使用してください。 </li><li>マシンのコイルの冷却システムの電源を入れます。 </li><li>刺激を始める！このプロトコルのために、我々は45の合計刺激パルス列を実施します。 2秒28第二休憩と電車では、我々は23分の合計といった刺激の時間を持つことになります。 </li></ol> 6。戻るスキャナへ<ol class="lalpha"><li>刺激が完了したら、それはできるだけ早くスキャナに主題を取り戻すことが重要です。可能な限りシームレスにこの移行を行うには、お使いのスキャナが準備して行く準備ができていることを確認してください。私たちのアドバイスは、身体のプラットフォームを高め、そして最小限にローカライザースキャンの回数と期間を削減することです。 </li></ol> 7。最後のスキャン<ol class="lalpha"><li> rTMSの効果は一時的なので、最終的なスキャンセッションでは、機能の実行を開始する必要があります。再び、我々は受動的な固定の3つ、6分の走行を行うでしょう。 </li><li>実験的な実行が完了した後、解剖学的スキャンで終了。 </li></ol> 8。代表的な結果<img src="/files/ftp_upload/2271/2271fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図1"> 図1：データは、左の下頭頂小葉から20 HzのrTMSの刺激は、地元の興奮性を促進するが、デフォルトのネットワーク内で機能的結合を減少させるために働くことを示唆している。

<ol><li>Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., Shulman, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 98 (2), 676-682 (2001).</li>
<li>Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+brain%27s+default+network%3A+anatomy%2C+function+and+relevance+to+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">The brain's default network: anatomy, function and relevance to disease.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1124, 1-38 (2008).</li>
<li>Raichle, M. E., Snyder, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%3A+a+brief+history+of+an+evolving+idea%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function: a brief history of an evolving idea.</a> Neuroimage. 37 (4), 1083-1090 (2007).</li>
<li>Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., Green, A. I., Nieto-Castanon, A., LaViolette, P., Wojcik, J., Gabrieli, J. D., Sidman, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperactivity+and+hyperconnectivity+of+the+default+network+in+schizophrenia+and+in+first-degreerelatives+of+persons+with+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degreerelatives of persons with schizophrenia.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 106 (4), 1279-1284 (2009).</li>
<li>Pomarol-Clotet, E., Salvardor, R., Sarro, S., Gomar, J., Vila, F., Martinez, A., Guerrrero, A., Ortiz-Gil, J., Sans-Sansa, B., Capdevila, A., Cebamanos, J. M., McKenna, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failure+to+deactivate+the+prefrontal+cortex+in+schizophrenia%3A+dysfunction+of+the+default+mode+network%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Med%22%5BJournal%5D)">Failure to deactivate the prefrontal cortex in schizophrenia: dysfunction of the default mode network?</a> Psychol Med. 38 (8), 1185-1193 (2008).</li>
<li>Garrity, A. G., Pearlson, G. D., McKiernan, K., Lloyd, D., Kiehl, K. A., Calhoun, V. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aberrant+%22default+mode%22+functional+connectivity+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Aberrant "default mode" functional connectivity in schizophrenia.</a> American Journal of Psychiatry. 164, 450-457 (2007).</li>
<li>Kennedy, D. P., Redcay, E., Courchesne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failing+to+deactivate%3A+Resting+functional+abnormalities+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Failing to deactivate: Resting functional abnormalities in autism.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 103 (21), 8275-8280 (2007).</li>
<li>c Buckner, R. L., Snyder, A. Z., Shannon, B. J., LaRossa, G., Sachs, R., Fotenos, A. F., Sheline, Y. I., Klunk, W. E., Mathis, C. A., Morris, J. C., Mintun, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular%2C+structural%2C+and+functional+characterizations+of+Alzheimer%27s+disease%3A+evidence+for+a+relationship+between+default+activity%2C+amyloid%2C+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Molecular, structural, and functional characterizations of Alzheimer's disease: evidence for a relationship between default activity, amyloid, and memory.</a> Journal of Neuroscience. 34, 7709-7717 (2005).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Handbook+of+Transcranial+Magnetic+Stimulation%22">Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation</a>. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).</li>
</ol>

利害の衝突は宣言されません。

<p class="jove_content"&gt;オフラインTMS / MRI実験を行うときは、おそらく最も重要な考慮事項は、MRIベイへの刺激のサイトから迅速かつ簡単に移行が含まれます。そのため、この移行を支援するために提案された前述のアイデアのいくつかを見直すものとなるでしょう。最初に：できるだけMRI湾の近くに場所に設定ポータブルTMSのマシンを使用。 2：MRI装置にプログラムされた任意の自動スタンバイまたは同等のメカニズムを回避する。 3：プラットフォームが発生していることを確認し、被験者がTMSを完了する前に刺激がロードされている。そして、最後に、4つは：一人ですべてこれを行うにはしないでください。常に利用可能な2つのアクティブな研究者の最低を持っており、各実験セッションに関与して - TMSの部分、MRI部分を担当する他の担当つを。</p

<ul><li> MRIは、fMRI（フィリップスはビデオに描かれている）のために装備</li><li>反復刺激の可能TMSデバイス（Magstimであるビデオに描かれている） </li><li>フレームレス定位脳手術装置（Brainsightであるビデオに描かれている） </li><li>耳栓</li><li>刺激時の件名のための椅子</li><li>投影画面またはMRI対応ゴーグル戻る</li><li>ブランク刺激画面</li></ul>

デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfmriを組み合わせ

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

デフォルトモードのネットワークは、個々が外の世界に焦点を当て、脳がでているされていない場合にアクティブになっている脳領域のグループであり、&quot;目が覚めている残り。&quot;1,2,3これは、デフォルトモードのネットワークは、自己参照型に対応すると考えられているまたは&quot;内部メンテーション&quot;。2,3 それが人間で、デフォルトのモードのネットワーク内のアクティビティが特定の病態（例えばと相関する、という仮説が立てられている、超活性化は、統合失調症4,5,6とネットワークの7ながら、低刺激活性化が持つ自閉症スペクトラム障害にリンクされていますアルツハイマー病や他の神経変性疾患8）にリンクされて。このように、このネットワークの非侵襲的変調は、異常なネットワークの活性化にリンクされている神経精神病理の数の潜在的な治療介入を表すことができる。この変調を行うための一つの可能なツールは、経頭蓋磁気刺激です：一過性または不変にローカライズされた磁場パルスのアプリケーションを介して皮質の興奮性を（どちらかの増加や、それを小さくする）調節することができる非侵襲的neurostimulatoryと神経調節のテクニック9。 デフォルトモードのネットワークの傾向に向かって、変調の許容範囲を探るために、我々は機能的磁気共鳴画像（fMRI）で（左の下頭頂葉へ）TMSを組み合わせることになります。この記事を通じ、我々は、これら2つの神経科学のツールを正しく結合するために必要なプロトコルおよび考慮事項を検討する。

この記事では、デフォルトのネットワーク上の脳刺激の効果を調べるためにTMSとfMRIの組み合わせに関連する方法論と考慮事項を検討する。

デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfMRIを組み合わせ

デフォルトモードネットワークは、個人が外部の世界に集中しておらず、脳が「覚醒した...」状態にあるときに活動する脳領域のグループです。

本手順の目的は、反復経頭蓋磁気刺激を用いて皮質興奮性を変化させ、機能的MRIを用いてデフォルトモードネットワークの脳活性化への影響を調べることです。まず、皮質刺激部位のターゲット決定に使用する被験者のベースライン解剖学的スキャンを取得します。次に、刺激前に安静時fMRIを数回走査します。手順の3番目のステップは、変調効果が得られるように選択した刺激パラメータを用いて、選択した皮質ターゲットにTMSを適用することです。手順の最終ステップは、再び機能イメージングを数回にわたって取得することです。最終的に、血液酸素レベル依存性（BOLD）イメージング解析を通じて、TMSによって誘発されたデフォルトネットワーク活性化の変化を示す結果を得ることができます。fMRI単独の場合と比較して本手法の主な利点は、TMSを用いることで、ある領域を調節してネットワークダイナミクスを観察できる点にあります。この方法は、認知神経科学分野における重要な問いへの解答に寄与します。デフォルトモードネットワークなどの特定の安静時ネットワーク内の相互作用をより明確に解明できるだけでなく、デフォルトモードネットワークと他の安静時ネットワークとの間の相互作用をより深く理解することにも役立ちます。実際のTMSおよび機能的イメージング実験の数日前に、被験者をスキャナーへ案内し、TMS処置中のニューロナビゲーションに使用するベースライン解剖学的スキャンを実施します。まず、被験者に以下を完了させてください。研究同意書やその他の研究関連書類を含む、必要なすべての書類を用意します。標準的なMRIスクリーニングフォームを含め、ステントや動脈瘤クリップなどのMRIの禁忌事項がないことを確認するためにこれを検討してください。また、この機会に被験者のTMSに関する事前スクリーニングを行い、実験の詳細について説明してください。次に、被験者をスキャナーまで案内し、スキャナーベッドの上に配置します。耳、鼻、頭皮を含む頭部全体を視野に収め、T1強調3D SPGR MP RAGEまたは同様のスキャンを取得してください。スライス厚は約1 mmを推奨します。このスキャンデータを、TMS procedure中のニューロナビゲーションに使用するフレームレス定位手術ソフトウェアパッケージに読み込み、このソフトウェアを用いて刺激座標を特定および設定します。本実験では、実験当日にここで確認される左下頭頂小葉をターゲットにします。rTMSの神経変調効果は一時的なものであるため、TMSとfMRIを組み合わせた実験を行う際は、タイミングが極めて重要であることに留意してください。したがって、実験ステップ間の移行を適時に行うために、以下の手順を講じる必要があります。まず、ポータブルTMS装置をスキャニングベイに隣接した部屋、または可能な限り近い場所に配

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

聴覚処理は、音声や音楽関連の処理の基礎となっています。経頭蓋磁気刺激（TMS）を認知、感覚と運動のシステムを研究するために正常に使用されているが、まれにオーディションを受けるために適用されていません。ここでは、聴覚皮質の機能的な組織を理解することは機能的磁気共鳴画像法と組み合わせるTMSを検討した。...

機能イメージングによるヒト聴覚皮質上のシータバースト刺激の後遺症のマッピング

出典: Lioumis, P. et al.背外側前頭前野の経頭蓋磁気刺激と脳波検査の併用 J. Vis.

背外側前頭前野の経頭蓋磁気刺激と脳波検査の組み合わせ

出典: Shafi, M. M., et al. てんかん患者における接続性関連の脳興奮性を評価するためのマルチモーダルイメージングおよび刺激ベースの方法。J. Vis. 経験。 (2016年)このビデオでは、経頭蓋磁気刺激 (TMS) と脳波検査 (EEG)...

経頭蓋磁気刺激と脳波検査による脳の過興奮性の評価

本稿では、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いて明らかにした活性化によって案内同時経頭蓋磁気刺激（TMS）中に（EEG）データを収集し、脳波を分析するための方法が記載されている。事象関連電位のTMSアーチファクト除去や抽出のための方法は、パラダイムの設計と実験で説明しただけでなく、配慮されている。...

fMRIのガイド下経頭蓋磁気刺激中に記録された脳波データからの視覚誘発電位を抽出する

側頭葉てんかん（TLE）でのデフォルトモードネットワーク（DMN）は、シードベースの機能的結合、MRI（fcMRI）を用いて脳の静止状態で分析されている。...

側頭葉てんかんにおける機能的結合MRIを用いてデフォルトモードネットワークのネットワーク解析

このプロトコルは、心的外傷後ストレス障害のデフォルトネットワークを調べるための、安静状態の構造的接続性、タスク誘発性非アクティブ化、および構造的接続性分析の補完的な神経イメージング技術を説明しています。相乗効果のある方法を使用することで、重症度、転帰、およびその他の関連する臨床要因の診断と評価の改善につながる可能性があります。...

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経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

経頭蓋交流刺激（tACS）は、その効果が完全には理解されていないが、脳振動の非侵襲的調査のための有望なツールである。この記事では、機能的磁気共鳴イメージングと同時にtACSを適用するための安全で信頼性の高いセットアップについて説明します。これにより、振動性脳機能とtACSの影響を理解することができます。...

同時経頭蓋交流刺激および機能的磁気共鳴イメージング

ここで提示されたプロトコルは、皮質内興奮性再テスト設計パラダイムを利用した TMS...

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

この記事では、経頭蓋磁気刺激を用いて機能的に特異的な神経経路を測定し、強化するための新しいアプローチについて説明します。これらの高度な非侵襲的な脳刺激方法論は、脳と行動の関係を理解し、脳障害を治療するための新しい治療法の開発のための新しい機会を提供することができます。...

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

このプロトコルは、機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) 中に投与される局所経頭蓋直流刺激 (tDCS) のための神経ナビゲート電極配置の方法を説明しています。...

機能的磁気共鳴画像法中に投与される神経ナビゲートされた焦点化経頭蓋直流刺激

学ぶ経頭蓋磁気刺激とfMRIの併用法によるデフォルトモードネットワークの検査手法。皮質興奮性の変化と脳活動の関連を解析し、神経科学におけるネットワーク動態の理解に貢献する。

デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfMRIを組み合わせ

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