Name: TMSの状態 - 依存性の効果：動機の閃光の挙動を見 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-28T18:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: 学ぶTMSによる閃光現象の状態依存性効果と視覚適応を用いた神経応答の変化。視覚刺激が予測可能な閃光挙動を誘導する方法を解説し、神経科学および行動科学における応用可能性を示す。

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1）準備<ol><li>コンピュータ画面の前で快適な椅子で座件名、開始するには。 </li><li>画面と被写体の[後]頭骨が60 cmであるとの距離を確保するために巻き尺を使用してください。 </li><li>最後に、被験者の目の上に遮光マスクを配置します。 </li></ol> 2）V1/V2上の閃光閾値を決定する<ol><li>後でこのプロトコルでphosphenic行動を探索する際に被験者の眼内閃光閾値を知ることが重要となる。このしきい値を決定するために、最初の70％の電源にTMSマシンを設定します。 </li><li>コイルを保持するので、8の字の顔、頭蓋正中線の上。 </li><li>イニオン上記3 cm程度の時点で、シングルパルス刺激を始める。 </li><li>各パルスの後、どんなphosphenic経験を報告する対象を求める。 </li><li>この領域の周囲に小さな検索グリッド（V1/V2）でコイルを動かし始める。 </li><li>刺激は被験者から一貫して明白な閃光レポートを誘発する場所を決めます。それは、TMSは、人口の約40％で閃光を引き出すためにできなくなることが理論化されているので、被験者は何も報告しない可能性があります。このような場合は、残念ながら、この実験では動作しません。被験者は、これを退去を許可する必要があります。 </li><li> phosphenic"ホットスポット"が特定されると、正確に3 6連続パルスのための主題レポートの閃光まで上下TMSの電力出力を調整します。この電力レベルは、サブジェクトのV1/V2しきい値です。利用可能な場合、neuronavigationは検索およびV1/V2ホットスポットをターゲットとする場合に大きな空間的な精度を達成するために使用することができます。 </li></ol> 3）V5/MT +コンプレックスにわたってPhosphenicしきい値の決定<ol><li>同じ前述の手順とパラメータを使用して、我々は今V5/MT以上閃光閾値+複雑なを決定します。この領域を見つけるために、被験者のイニオンに横方向のポイント3センチ背が5 cmの開始。 </li><li>各パルスの後、どんなphosphenic経験を報告する対象を求める。 </li><li>あいまいで一貫性の閃光が誘発されるまで、再び、単一パルスを使用して、小規模な検索のグリッドパターンを開始します。 </li><li>最後に、正確に3 6連続パルスのための主題レポートの閃光まで上下TMSの電力出力を調整します。この電力レベルは、サブジェクトのV5/MT +複雑なしきい値です。再び、可能な場合、neuronavigationはV5/MT +ホットスポットを配置し、ターゲットとする場合に大きな空間的な精度を達成するために使用することができます。 </li></ol> 4）ベースラインの閃光の動作を決定<ol><li>閃光閾値は、両方の視覚野のために決定されると、我々はベースラインphosphenic挙動を測定する必要があります。これを行うには、第一の主題の遮光マスクを削除します。 </li><li>次に、60秒のためのコンピュータの画面の中央に表示される安定した固定のクロスを凝視されることを指示する。 </li><li>マスクを置き換えると、V1/V2のホットスポットを介して、120％で3秒間の単一パルストレインV1/V2しきい値を生成します。 </li><li>五秒間待ってから、別の列車を行う。 </li><li>再び、五秒待ってから、サード列車を行う。 </li><li>サードシングルパルストレインの後、任意の誘発閃光の場所と動機の特性を記述するために主題を求める。これはベースラインとなります。 </li><li> V5/MT +ホットスポット（V5/MTの120％にTMS電源をリセットすることを忘れないでください+しきい値）以上この同じ手順を繰り返します。 </li></ol> 5）条件ナンバーワン<ol><li> phophenicベースラインが決定されると、再び主題の遮光マスクを削除します。 </li><li> 60秒のためのコンピュータの画面の中央に表示される安定した固定のクロスを凝視されることを指示する。この時間は、むしろ空白の画面ではなく、我々はクロスの周りは、いくつかの場所で移動する一連のドットを埋め込むことになります。 <img src="/files/ftp_upload/2273/2273fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図1"> 図1条件いずれかに刺激を適応：単純な並進運動。すべてのドットは左または右にコヒーレントに移動。 すべてのドットが同じ方向に動いていることを確認してください。この刺激が視覚的な適応を生むのに役立つはずです。刺激に長時間暴露によって誘発されるようになる神経興奮性が変化する現象は、バイアスに続いて提示刺激の知覚を提供しています。 </li><li> 60秒後、マスクを置き換えると、V1/V2のホットスポットの上に、120％で3秒間の単一のパルストレインV1/V2しきい値を生成します。 </li><li>五秒間待ってから、さらに2回繰り返す。 </li><li> three列車の後に、任意の誘発閃光の場所と動機の特性を報告するために主題を求める。利用可能な場合は、暗い部屋で目の動きトラッキングシステムの使用は、より高い精度と閃光のelicitations中の被験者による眼球運動の定量的なモニタリングを実現することができます。 </li><li> phospまでこのthree-train/reportシーケンスを継続するHeNeレーザの動作は、ベースラインのアクティビティに戻ります。 </li><li> V5/MT +複雑なホットスポットのためにこの手順を繰り返します。 </li></ol> 6）コンディションナンバートゥー<ol><li>この二番目の条件では、条件いずれかに利用したのと同じ手順を繰り返します。 "スターバースト"のパターンに似て - この時間は、しかし、むしろ特異な方向に移動する一連のドットで主題を提示するよりも、それぞれが離れて中心点からの相対的な基本的な方向に移動する一連のドットで主題を提示。 <img src="/files/ftp_upload/2273/2273fig2.jpg" alt="図2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図2"> 図2条件2のために刺激を適応：。放射状の動き。ドットは、どちらに向かってまたは離れて中央の点から、それぞれの枢機卿の方向に移動する。 </li><li>前と同様に、60秒後、V1/V2分の3以上、120％しきい値の列車のシリーズを行って、マスクを交換し、被験者の報告を求め、そしてベースラインが戻るまで続ける。 </li><li> V5/MT +のために繰り返します。 </li></ol> 7）図<ol><li>オプションとして、各条件の後に（またはすべての条件がすべて完了した後）、グラフ上に地域とphopsphenesの各シリーズの動機の動作を描画する対象を求める。これは不可欠なステップではないが、解釈、データの別のセットをご提供します。 </li></ol> 8）代表の結果単一方向の動機の刺激への視覚的な適応は、V1/V2を介して同一のphosphenic動きを引き出す必要があります。 <img src="/files/ftp_upload/2273/2273fig3.jpg" alt="図3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図3"> 図3。条件最中、右と左半球（被験者の図面に基づいて）で、V1/V2から誘導される閃光の例。 V5/MT +複雑な閃光はまた、閃光が現在適応刺激の運動方向の和とベースラインの閃光のように表示されるように、影響を受ける可能性があります。 しかし、スターバーストパターンの視覚的な適応はV5/MT +複合体から同一のスターバーストphosphenicの動きを引き出す必要がありますが、V1/V2ベースラインを変更しないでください。 <img src="/files/ftp_upload/2273/2273fig4.jpg" alt="図4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図4"> 図4。V5/MTから誘導される閃光の例+条件2（被験者の図面に基づいて）中の右と左半球に複雑。

<ol><li>Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPascual-Leone%2C+A+%22Handbook+of+Transcranial+Magnetic+Stimulation%22">Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation</a>. , Edward Arnold. London. (2002).</li>
<li>Walsh, V., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWalsh%2C+V+%22Transcranial+Magnetic+Stimulation%3A+A+Neurochronometrics+of+Mind%22">Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind</a>. , MIT Press. Cambridge. (2005).</li>
<li>Silvanto, J., Muggleton, N. G., 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, 1874-1881 (2007).</li>
<li>Silvanto, J., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-Dependency+of+Transcranial+Magnetic+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Topography%22%5BJournal%5D)">State-Dependency of Transcranial Magnetic Stimulation.</a> Brain Topography. 21, 1-10 (2008).</li>
<li>Silvanto, J., Cattaneo, Z., Battelli, L., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Baseline+cortical+excitablility+determines+whether+TMS+disrupts+or+facilitates+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Baseline cortical excitablility determines whether TMS disrupts or facilitates behavior.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 2725-2730 (2008).</li>
<li>Silvanto, J., Muggleton, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Testing+the+validity+of+the+TMS+state-dependency+approach%3A+targeting+functionally+distinct+motion-selective+neural+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Testing the validity of the TMS state-dependency approach: targeting functionally distinct motion-selective neural populations.</a> Neuroimage. 40, 1841-1848 (2008).</li>
<li>Tootell, R. B., Rappas, J. B., Kwong, K. K., Malach, R., Born, R. T., Brady, T. J., Rosen, B. R., Belliveau, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+analysis+of+human+MT+and+related+visual+cortical+areas+using+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional analysis of human MT and related visual cortical areas using magnetic resonance imaging.</a> Journal of Neuroscience. 15, 3215-3230 (1995).</li>
<li>Singh, K. D., Smith, A. T., Greenlee, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+frequency+and+direction+sensitivities+of+human+visual+areas+measured+using+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal frequency and direction sensitivities of human visual areas measured using fMRI.</a> Neuroimage. 12, 550-564 (2000).</li>
<li>Rutchmann, R. M., Schrauf, M., Greenlee, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+activation+during+dichoptic+presentation+of+optic+flow+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Brain activation during dichoptic presentation of optic flow stimuli.</a> Exp Brain Res. 134, 533-537 (2000).</li>
<li>Morrone, M. C., Tosetti, M., Montanaro, D., Fiorentini, A., Cioni, G., Burr, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cortical+area+that+responds+specifically+to+optic+flow+revealed+by+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A cortical area that responds specifically to optic flow revealed by fMRI.</a> Nat. Neuroscience. 3, 1322-1328 (2000).</li>
</ol>

利害の衝突は宣言されません。

この実験では、状態依存の中心で取得します。 。V1/V2でのニューロンは、単純な、方向性に対応すると考えられているため7,8、単方向動機の刺激への適応は、この動きを登録するニューロンの興奮性を増加した-などとして、彼らは、TMSに対応する最初のはずですパルス。 V5/MT +複雑なもので、この領域から誘導される閃光にも適応刺激によって影響されるか、単純な並進運動に同調するニューロンが含まれています。しかし、V5/MT +複合体はまた、半径方向の移動を登録する別個の神経細胞を含むと考えられている。9,10はこのため、星形のパターンは、V5の状態ではなく、V1/V2を変更する必要があります。単純な並進または複雑な放射状の動きに適応することによって、我々は効果的に複合体がTMSパルスに最も早く反応するV5/MTの神経集団+制御することができます。 特定の神経集団がニューロンの人口を周辺よりもTMSに迅速に対応プライミングすることができること知っていると認知神経科学と治療の両方のフィールドの信じられないほどの可能性を秘めています。状態依存効果を悪...

<table><tbody><tr><td>遮光アイマスク</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>耳栓</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>スイムキャップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>マーカー</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>巻尺</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>白紙グラフ用紙</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>作製した刺激 &amp;Adobe Photoshopを用いてコンピュータ上で提示</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>単一パルス出力可能なあらゆるTMS装置</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>任意の8字型コイル</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

tmsの状態 - 依存性の効果：動機の閃光の挙動を見

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

経頭蓋磁気刺激（TMS）は、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（増加またはそれを下げるのどちらか）を変調できる非侵襲的neurostimulatoryと神経調節技術です。TMSのフィールド内では1,2、長期的状態依存性は、刺激を対象とした特定の神経領域の初期、ベースライン状態を指す。推測することができるように、TMSの効果は、（観光）ターゲット皮質領域のこの主要な感受性と反応性に応じて変えることができます。3,4,5 この実験では、動機の閃光の誘発と主観的な経験を通して状態の依存関係のこの概念を検討する。閃光は、視覚的に視覚野への電磁パルスによって引き起こされる小さな光の点滅を認識されている。これらの小さなライトは、視覚野の種類が刺激されているかに応じて様々な特性を想定することができます。 V1/V2の刺激とV5/MT +複雑な視覚的な領域を介して惹起さとしてこの特定の研究では、動機の閃光を目標とする。6

この記事では、我々は、動機のphosphenicプレゼンテーションを誘導TMSで視覚的に関連する状態依存性の影響を調べる。

TMSの状態 - 依存性の効果：動機の閃光の挙動を見

経頭蓋磁気刺激法（TMS）は、非侵襲的な神経刺激および神経調節技術であり、一時的または持続的に...を調節することができる。

この手順の全体的な目的は、経頭蓋磁気刺激によって誘発されるフォスフェン（光視覚）挙動に対する状態依存性効果を調査することです。まず、V1、V2、およびV5 MT+のすべてにおいて、ベースラインのフォスフェン閾値および挙動を決定します。次に、特定の視覚刺激の提示による視覚適応を通じて、特定の神経反応をプライミングします。手順の3番目のステップは、V1、V2、およびV5 MT+における新たな燐光挙動を決定することです。手順の最終ステップは、2組目の誘発燐光をチャート化し、元のベースラインの燐光セットと比較することです。最終的に、固有の視覚刺激への視覚適応を通じて、特定の予測可能な燐光挙動を誘発できることを示す結果が得られます。この手法が示唆するところは、現在TMSで治療されている多くの神経学的または身体的な疾患の治療にまで及びます。軽い理学療法や心理療法など、治療的処置の前に行われる誘導活動が、TMSとその結果に重要かつ予測可能な影響を及ぼす可能性があります。まず、被験者をTMS装置に隣接したコンピュータ画面の前の快適な椅子に座らせます。時間をかけて実験の詳細を説明し、現時点でTMSの禁忌事項がないことを確認するために被験者のスクリーニングを必ず行ってください。被験者と研究者の両者が、聴覚保護のために耳栓を装着してください。次に、数回のパルスを放出してクリック音を再度聞かせ、被験者にTMS装置に慣れてもらいます。これで完了です。刺激部位を後続のステップでマークできるよう、タッピング感を確認してください。スイムキャップを患者の頭に被せ、適切にフィットしており、実験中にずれないことを確認します。次に、巻尺を使用して、コンピュータ画面と被験者の鼻根（nasion）との距離が60 centimetersであることを確認します。この距離が変化しないよう、被験者が実験の残りの時間、快適に座り続けられることを確認してください。最後に、被験者の目に遮光マスクを装着します。マスクは、実験の残りの時間において被験者がホスフィンを容易に検出し報告できるよう、光漏れがないように適切に調整してください。次に、プロトコルの後の段階でリン挙動を調査する際に重要となるため、被験者のホスフィン閾値を決定する必要があります。この閾値を決定するために、まずTMS装置を70%powerに設定します。次に、コイルの8の字の上部が頭蓋正中線を向き、外後頭隆起から約3cm上の点を指すように保持し、単一パルス刺激を開始します。ここでは左半球を刺激しています。この領域の周囲でコイルを小さなサーチグリッド状に移動させ、被験者から一貫した明確なリン光報告が得られる位置を決定します。おや、何か見えましたか？ええ、こちらのあたりに、塊のようなものが見えますね。ただし、TMSでは人口の約40%においてリン光（phosphenes）を誘発できない可能性があるため、被験者が何も報告しない可能性があることに留意してください。その場合は、残念ながらこの実験を継続することはできず、被験者は退出させてください。フォスフェン（光視症）のホットスポットが見つかった場合は、必ず被験者の頭皮上のその位置に印を付けてください。次に、被験者が6回連続したパルスのうちちょうど3回でフォスフィンを報告するまで、TMSの出力電力を上下に調整します。この電力レベルを被験者のV1V2閾値として記録してください。次に、前ステップと同じ手順とパラメータを用いて、V5MT+複合体のフォスフィン閾値を決定し、この領域を特定します。まず、コイルを被験者のin Ianから背側に0.3 centimeters、外側に5 centimeters移動させます。ここで単発パルス刺激を開始します。何か見えますか？そして、各パルスの後、被験者に光視感（phostic experience）があったかどうかを報告させてください。それを指し示して説明していただけますか。ちょうどここにあります。Whoopという音と共に動くボールです。再び、シングルパルスを用いて、小さなサーチグリッドパターンを開始してください。明確かつ一貫したホスフィン（皮膚感覚）が誘発されるまでコイルを移動させます。この位置を被験者のV5 MT+ホットスポットとしてマークします。最後に、6回連続のパルスのうち、正確に3回で被験者がホスフィンを報告するまで、TMSの出力強度を上下に調整します。このパワーレベルを、被験者のV5 MT+複合閾値として記録します。両方の視覚領域でホスフィン閾値が決定したら、次に被験者のベースラインのホスフィン反応を測定する必要があります。測定を行うには、室内の照明を暗くし、被験者の遮光マスクを外してください。次に、被験者にコンピュータ画面の中央に表示された固定十字を60秒間注視するように指示します。視線を十字の中央に維持させることが重要です。マスクを交換し、V1 V2ホットスポットの上に配置します。V1・V2閾値の120%で、3秒間の単一パルストレインを生成します。その後5秒間待機し、別のトレインを実施します。再び5秒間待機した後、3回目のトレインを実施します。3回目のシングルパルス列の後、被験者に、誘発されたフォスフェン（光視覚）の部位と運動特性について説明するよう求めてください。はい、先ほど話していたのと同じものが、ちょうどここにありました。これが、刺激を行うたびに測定される被験者のベースラインのホスフィン反応となります。次に、TMS出力をV5'プラス閾値の120%にリセットし、コイルをV5'プラスのホットスポット上に移動させます。この部位で同様の手順を繰り返し、3回のパルス列を投与し、誘発されたホスフィン反応をここでも記録してください。リン酸基のベースラインが決定したら、被験者の遮光マスクを取り外し、コンピュータ画面の中央に表示される安定した固定十字を60秒間凝視するように指示します。ただし、今回は空白の画面ではなく、十字の周囲のいくつかの位置に、すべて同じ方向に移動する一連の点（移動ドット）を配置します。この刺激は視覚適応を誘発することを目的としており、刺激に長時間さらされることで、その後に提示される刺激の知覚にバイアスをかける役割を果たします。60秒後、マスクを交換し、V1-V2ホットスポットの上に配置します。V1-V2閾値の120%で、3秒間のシングルパルストレインを発生させます。5秒間待機し、この操作をさらに2回繰り返します。これら3回の提示後、被験者に誘発されたホスフィンの位置と動機付け特性を報告させる。ホスフィンの挙動がベースライン活性に戻るまで、この3回1組の報告シーケンスを継続する。V1、V2でホスフィンの挙動がベースラインに戻った後、被験者のマスクを外し、再度刺激を観察させる。60秒後、マスクを再装着させる。最後に、刺激コイルをV5空想複合ホットスポットに移動させ、この部位に対してプロトコルのこのステップを繰り返します。V5 MT閾値刺激の120%において、2番目の条件では条件1と同じ手順を用います。ただし、被験者に単一方向に移動する一連の点を示すのではなく、ここに見られるように、中心点からそれぞれの基本方位に向かって放射状に広がる（スターバーストパターンのような）一連の点を示します。60秒後、マスクを交換します。V1およびV2に対して、閾値の120%の刺激を3回連続して提示します。被験者に光視症（フォスフェン）の報告を求め、ベースラインに戻るまで継続します。もう一度マスクを外し、被験者にスターバースト刺激を60秒間見るように指示します。次に、前のステップと同じ刺激パラメータを用いて、V5mtプラスホットスポットに対してこの手順を繰り返します。それでは、何が見えたか説明していただけますか？そうです。ここにある花火のような、スターバースト状のものが広がっていく感じでした。オプションとして、各条件または両方の条件が完了した後に、各ホスフィンの領域の感情的挙動をグラフに描くよう被験者に依頼してください。これは必須のステップではありませんが、もう一つの解釈可能なデータセットを得ることができます。ここでは、条件に応じた適応刺激を再度確認します。単純な並進運動であり、すべての点が左または右にコヒーレントに移動します。右半球および左半球のV1およびV2から誘導されたフォスフェンです。条件1では、ここで見られるように、V1およびV2において同一のフォスフェン移動が誘発されるはずです。ここでは条件2の適応刺激である放射状運動の点（中心点に向かう、または中心点から離れる各基本方向へ移動するもの）を示しており、また、条件2における右半球および左半球のV5/MT+複合体から誘導されたフォスフェンの例図を示しています。スターバーストパターンの視覚適応により、V5mt+複合体から同一のスターバースト型ホスホ移動が誘発されるはずですが、V1およびV2のベースラインは変化しないはずです。このビデオを視聴することで、TMS刺激の前に視覚適応を用いて、どのように特異的で予測可能な球状挙動を誘発させるかについて、十分な理解が得られたはずです。これが状態依存性の本質です。同一の刺激や同一の神経領域であっても、各被験者の初期の神経状態によって、異なる反応が誘発される可能性があります。

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