リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

この方法は、脳脳とTMSを組み合わせて、リアルタイムの脳状態依存性脳刺激を行う。これにより、TMS パーセルを、進行中の内因性脳振動の特定のフェーズと同期させることができます。脳刺激は、脳の特定の脳の状態を定義した特定のTMSパルスを同期させることによって脳を調節するための技術です。

刺激の効果は最大限に活用することができる。標準TMSは、脳卒中やうつ病などの神経疾患や精神疾患の治療に既に使用されています。EEG同期TMSは、個別の刺激プロトコルを使用して治療結果を改善する可能性を秘めています。

また、脳科学同期TMSを用いて、刺激が同一であるが、異なる脳状態に適用される効果を比較することによって、ヒトの脳振動の基本的な神経生理学を調べる。効果は微妙であり、実験的な変動の他のソースによって簡単に洗い流されます。低刺激強度は、感覚運動リズムが皮質脊髄興奮性に及ぼす影響を観察するのに最も適していることがわかりました。

閉ループ実験を行うために脳活動は、脳脳増幅器によってデジタル化された頭皮表面からの脳電位を介して記録される。その後、信号は脳脳の本体に渡され、そこから刺激器を制御するリアルタイムデバイスに渡され、それによって脳活動の測定と調節の間の信号ループを閉じる。リアルタイムデバイスは、EEG振動を分析し、所定のトリガ条件が満たされたときにトリガ信号をTMS刺激装置に送信し、頭部に配置されたTMSコイルを通して短い電流パルスを通過させます。

実験中に頭部のコイルの位置は、神経ナビゲーション装置で監視される。EEGシステムのリアルタイム出力をリアルタイムデバイス入力に接続し、リアルタイムデバイスの出力をTMS刺激装置のトリガ入力に接続します。研究参加者をシステムに登録し、プロトコルが EEG 上限のレイアウトと一致すること、および関連するチャネルがリアルタイム出力に送信されることを確認します。

リアルタイムデバイスを制御するコンピュータ上でリアルタイムデバイスを制御し、リアルタイム入力チャンネルがEEGシステムの構成と一致することを確認するためにソフトウェアをロードします。次に、TMS刺激装置をオンにして、外部トリガに設定します。コイルの位置を監視し、セッション内およびセッション間で正確かつ一貫したTMSターゲティングを達成するために、各参加者の実験を開始する前に、個々の構造MRIデータをナビゲーションシステムソフトウェアにロードします。

次に、刺激コイルにコイルトラッカーを取り付け、コイルをキャリブレーションします。システムの準備ができたら、研究参加者の頭の上に適切なサイズのEEGキャップを置き、測定テープを使用してキャップを正しく配置します。頭皮が見えるように髪を脇に押し、研磨剤のゲル塗布で頭皮を準備します。

次に、電極に導電性ゲルを塗布し、EEG電極インピーダンスが5キロオーム以下であることを確認します。EEGキャップをラップで覆い、プラスチックラップの上にメッシュキャップをフィットさせ、ケーブルを固定された位置に保ち、EEGアーティファクトの変動を減らします。次に粘着テープを塗布して複数の層の安定性を高め、反射ヘッドトラッカーを被験者の頭にテープで貼り付け、実験全体の安定性を確保します。

表面EMG電極を洗浄およびすりガラス化されたターゲット筋肉に取り付け、進行中のEEGおよびEMG信号の不良電極を視覚的に検査します。バイポーラ EMG ケーブルを近くに置き、研究参加者の体に近づけて、ラインノイズのピックアップを減らします。次に、ポインタツールを使用して、頭部モデルを関連する解剖学的ランドマークと共に登録し、EEGセンサーの位置を特定して、EEG活動の個々のソースの後続の推定を可能にします。

リアルタイムの脳体同期TMS実験を行うためには、まず、運動皮質のTMSが手の筋肉からの最も強い運動応答を呼び起こす正確な位置を決定する。次に、このホットスポットとコイルの位置をニューロナビゲーションソフトウェアでマークします。次に、被検者の頭部を真空枕で固定し、機械式アームでホットスポットの位置にコイルを固定します。

閾値刺激強度を決定するために、TMSパルスの50%が運動応答をもたらすまで刺激強度を徐々に調整する。ここで強度は、しきい値強度の110%に設定されています。複数のEEGチャンネルを組み合わせて特定の振動を抽出するようにリアルタイムシステムを構成するには、電極C3を中心とした5チャンネルラプラシアン容量フィルタを使用して感覚運動リズムを抽出します。

この振動の正または負のピークでTMSをトリガするには、リアルタイムデバイスを武装し、2秒ごとにループで繰り返されるシーケンスを設定する前に、フェーズトリガ条件を各試行に対してランダムにフェーズゼロまたはフェーズパイに設定します。その後、約10分間実験を実行し、十分な数の試験を取得して、位相特異的刺激効果を区別します。実験中に、コイル位置をニューロナビゲーションシステムで監視し、脳脳システムで脳脳とEMGの信号を監視します。

また、各条件の生データや刺激前のEEGと刺激後の筋肉応答も、EEGシステムに表示されます。リアルタイムデバイスは、関心のある脳領域をターゲットとする空間フィルタリングと、関心のある振動を分離するバンドパスフィルタリングを実行し、自己回帰的前方予測とヒルベルト変換を使用して瞬間振幅と位相を推定します。この信号は、トリガー条件と比較されます。

電力しきい値と位相条件が満たされると、刺激装置がトリガーされます。表示されたオンライン走行平均を使用して、位相ターゲティングの精度と、筋肉応答に対する位相の影響を実験中に推定することができます。これらの図では、3つの事前定義された条件および右手の筋肉から記録された平均誘起された運動誘発電位に対するTMSパルスの前の400ミリ秒における平均事前刺激EEG信号が示されている。

これらの結果をまとめて、マイクロリズムの負の脳波偏向は、指摘されたコルチコ脊髄興奮性効果の低い試験間変動性を有する陽性脳波偏差と比較して、より大きな運動誘発電位振幅につながる高い皮質興奮状態に対応することを示している。安定したクリーンなEEG信号が必要です。鍵は、リラックスして快適で、じっと座ることができる、十分に準備された研究参加者です。

これは、大規模な皮質接続状態が摂動ベースの実験で因果関係を持っているかどうかを調べるのに簡単にプラグアンドプレイ法を使用します。1つの局所振動を見ると、それは最初のステップに過ぎません。この技術の知見を用いて、繰り返しTMSが進行中の感覚運動振動結果の負のピークと可塑性のような長期的な増強を有することを示すことができた。

TMSは安全で痛みのない手順です。非常にまれな副作用は、脆弱な人のてんかん発作であり、時には軽度の一時的な頭痛が発生する可能性があります。