Name: 일차 운동 피질 대사에 양성 반구 경 두개 전기 자극 효과의 측정을위한 도구로 자기 공명 분광학의 사용 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 56 s
Description: 배우세요 경두개 직류자극과 양자기공명분광법을 결합하여 양측 대뇌운동피질 대사 변화를 연구하는 방법입니다. GABA와 GLX 농도 변화를 측정하여 신경조절 메커니즘을 규명할 수 있습니다.

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이 작품은 건강 연구의 캐나다 연구소와 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회에서 보조금에 의해 지원되었다. ST는 건강 연구의 캐나다 연구소에서 그리고 Vanier 캐나다 대학원 장학금에 의해 지원되었다. MM은 생명 공학 연구 센터 (BTRC) 보조금 P41의 RR008079과 P41의 EB015894 (NIBIB) 및 NCC P30 NS076408의 지원을 인정합니다. 우리는 로맹 Valabrègue (센터 드 NeuroImagerie 드 공들인 - CENIR, 파리, 프랑스) 인정하고 싶습니다 브라이스 Tiret (센터 공들인 드 난 문화원 Universiatire 드 Gériatrie (CRIUGM), 몬트리올, 캐나다, 미사리 라모 에네르기 atomique 등 보조 에너지 대안 처리 도구 개발을위한 (CEA), 파리, 프랑스), 에드워드 J. 아워 (자기 공명 연구 및 영상 의학과, 미네소타 대학 센터, 미국). MEGA-PRESS 및 FASTESTMAP 시퀀스 개발되었다에드워드 아우어 바흐와 말고 자타 Marjańska에 의해 C2P 계약에 따라 미네소타 대학에 의해 제공되었다.

이 연구는 단결 드 Neuroimagerie Fonctionnelle 몬트리올 대학의 연구 및 지역 사회 윤리 보드에 의해 승인 및 헬싱키 선언에 명시된 윤리 강령을 준수하여 이루어졌다. 모든 환자는 MRI 호환성을 위해주의 선별 다음의 동의서를 작성주고 재정적으로 참여 보상했다. 1. tDCS 자료 <ol><li> 필요한 모든 재료가 실험을 (목록 그림 1 참조) 시작하기 전에 사용할 수 있는지 확인합니다. 참고 : 다른 전극 크기는 tDCS 사용할 수 있습니다. 이 연구를 위해 두 개의 5 × 7cm 고무 전극이 사용됩니다. 다른 크기의 자극 면적과 자극 (48)의 소망 focality에 따라 선택 될 수있다. </li><li> 장치 충전 또는 플러그 인에 뒤 수 없기 때문에 DC-자극기의 배터리가 충전되어 있는지 확인하여주십시오 주기적를 충전안전을 위해 링 자극. </li></ol> 자극에 대한 조건 2. 계획 <ol><li> 장치에 포함 된 지침에 따라 tDCS 장치를 켭니다. (활성 및 사기) 두 개의 서로 다른 자극 모드에 대한 tDCS 장치를 미리 설정합니다. </li><li> 일부 장치는 미리 설정 모드를 가지고 있지 않기 때문에, 자극을 시작하기 전에 적절한 모의 파라메터를 선택한다. <ol><li> 설정을 로딩하여 파라미터 세트를 사전 정의한다. 2 또는 4 주 메뉴 &quot;시스템&quot;옵션에서 선택할 수있는 버튼을 누릅니다 (그림 2 참조). </li><li> 버튼 3을 눌러 디스플레이의 라인 2 커서를 이동합니다. </li><li> &quot;부하 설정은&quot;디스플레이에 표시 될 때까지 버튼을 2 또는 4를 누릅니다. 버튼 3을 누릅니다. </li><li> 버튼 2를 누름으로써 설정 (A, B, C 또는 D)의 문자를 선택 (4). </li><li> 화면이 자동으로 &quot;매개 변수&quot;옵션을 표시합니다 1. 버튼을 위쪽으로 커서를 이동합니다. </li><l난&gt; 1mA의 전류에 tDCS 장치를 설정합니다. 이렇게하려면, 디스플레이의 &quot;매개 변수&quot;메뉴의 3 행을 선택하기 위해 버튼 1을 누릅니다. 버튼 2를 눌러 라인 4에 도달하고 1000 μA에 강도를 수정하는 버튼 2 또는 4 눌러 버튼 3을 눌러 &quot;현재&quot;옵션을 선택합니다. </li><li> 다시 라인 (3)에 이동 버튼을 3 라인 4로 이동하는 버튼 2 4.를 눌러 장치의 화면 메뉴에서 옵션을 &quot;페이드&quot;를 선택하고 버튼을 눌러 버튼 1을 눌러 2 4 15 초에 지속 시간을 조정합니다. 주 : 기간의 페이드가 수정 될 수 있습니다. </li><li> 다시 라인 (3)에 이동 버튼을 3 라인 4로 이동하는 버튼 2 4.를 눌러 장치의 화면 메뉴에서 &quot;페이드 아웃&quot;옵션을 선택하고 버튼을 눌러 버튼 1을 눌러 2 4 15 초에 지속 시간을 조정합니다. 주 : 기간의 페이드가 수정 될 수 있습니다. </li><li> 라인에 다시 3 대가 이동 버튼 (1)을 눌러&quot;기간&quot;옵션은 디스플레이 메뉴에 표시 될 때까지 버튼을 2 또는 4이야. 4 행으로 이동하여 장치에서 사용할 수있는 최소 기간에 기간 조정 버튼 2와 4를 눌러 버튼 3을 눌러 (본 장치에 대한 15 초를, 그림 3B). 참고 :이 활성 자극과 유사한 따끔 거림 감각을 유도 할 것이다. </li></ol></li><li> 설정의 변경 사항을 저장하는 동시에 버튼 1과 3을 누릅니다. </li><li> 사전 프로그램 활성 자극 매개 변수를 설정합니다. 이렇게 가짜 자극의 설정과 동일한 지침을 따르하지만, 1200 초 동안 프로그래밍하려면 (; 그림 3a 참조 20 분). </li><li> 사전 프로그램 테스트 자극 매개 변수를 설정합니다. 이렇게하려면, 가짜 자극의 설정과 동일한 지침을 따르하지만 45 초 지속 시간을 프로그래밍합니다. 주 : 시험 자극은 실험 전에 임피던스의 측정을 위해 사용될 것이다. </li><li> 의사-RANdomly 참가자들에게 자극의 조건을 지정합니다. </li><li> 1) 양자 : 블라인드 실험의 세 가지 조건 중 각각에 번호를 할당 anodal 오른쪽 cathodal 왼쪽; 2) 양자 : anodal, cathodal 좌우; 3) 가짜 : anodal 오른쪽 cathodal 왼쪽. </li></ol> 3. 참가자 동의 <ol><li> 절차의 참가자를 알리고 동의서에 서명. <ol><li> 참가자 tDCS에 대한 금기 사항이없는 것을 확인합니다 정신과 또는 신경 학적 역사, 페이스 메이커의 존재가, 금속 두개골에 이식, 실신의 역사, 발작의 병력, 약물 남용, 발작의 가족력의 역사, 열성 발작, 앞 밤에 수면 부족, 피부 감도의 역사, 및 알코올 소비 전날의 역사. </li><li> tDCS의 대부분의보고 된 부작용의 참가자 통보 : 가벼운 따끔 거림을; 적당한 피로; 전극에서 가려움증의 빛 감각; 근소한타는듯한 느낌. </li></ol></li><li> 보통 MR의 금기 사항 및 부작용의 참가자를 알립니다. </li></ol> 전극 배치 4. 측정 <ol><li> 참가자 머리에 다음과 같은 랜드 마크를 찾기 위해 10/20 국제 시스템을 사용 nasion 및 inion (그림 4a), preauricular 점, 두 대상 지역 : C3와 C4 (그림 4B). <ol><li> 두 눈 사이의 수준에서 코의 다리에있는 별개의 우울 영역으로 nasion을 찾습니다. 두개골의 아랫 부분에있는 후두골의 가장 눈에 띄는 투사로 inion를 찾습니다. 각각의 귀 근처 preauricular 점을 찾습니다; 그것은 광대뼈 노치 위의 들여 쓰기입니다. 아래에 설명 된대로 측정을 기반으로 C3와 C4를 찾습니다. </li></ol></li><li> 헤드의 정중선을 따라 nasion 및 inion 사이의 거리를 측정하는 측정 테이프를 사용하여 거리 재치의 50 % 마크를 만들하 비 영구적 인 수력 마커. </li><li> 두 preauricular 점 사이의 거리를 측정하고 이전의 표시가있는 라인에서의 거리의 50 %가 아닌 영구적 인 하이드로 마커로 표시를 확인하기 위해 측정 테이프를 사용합니다. 이 점은 Cz에 (정점)에 해당합니다. </li><li> Cz에에서 preauricular 점 사이에 생성 된 라인을 따라, 총 거리의 20 %에 해당하는 비 영구적 인 수력 마커, 두 지점, 각면에 하나를 표시합니다. 이들 마크는 타겟 영역 (C3와 C4,도 4b)에 대응한다. 참고 사항 : TMS 또는 neuronavigation 같은 다른 방법도 M1을 지역화하는데 사용될 수있다. </li></ol> 전극 5. 배치 <ol><li> 자극되는 대상 지역에서 멀리 가능한 한 많은 머리를 이동합니다. 대상 지역을 청소하는 솜 면봉으로 EEG 형 엑스 폴리 에이 팅 젤을 적용합니다. </li><li> 전극 접촉을 향상시키기 위해 70 % 이소 프로필 알코올 경 석 준비하고 패드와 대상 영역을 청소합니다. </li><li> 넉넉한 EEG 형 전도성 페이스트 전체 전극을 커버한다. 붙여 넣기가 전체 표면에 걸쳐 두께 약 5mm 있는지 확인하십시오. 전체 고무 영역 붙여 넣기로 덮여 있는지 확인합니다. 가볍게 대상 지역과 식염수 용액으로 전극에 도전성 페이스트를 젖은. </li><li> 도 4b에 도시 된 바와 같이 전극의 위치를 단단히 타겟 영역 상에 전극을 누른다. 전극의 최적 안정성을 보장하는 참가자의 머리 주위로 고무줄을 놓는다. 참가자가 스캔 세션 중에 통증이나 불편 함을 경험하지 않습니다 같은 방법으로 조정합니다. </li><li> 리드가 잠재적 인 화상을 방지하기 위해 피부에 접촉하지 않도록해야합니다. </li></ol> 스캐너 룸 외부 6. tDCS 테스트 <ol><li> 전극 케이블과 저항의 적절한 기능을 확인하기 위해 멀티 미터를 사용합니다. </li><li> tDCS 장치의 전원을 켜고 테스트 자극 설정을로드합니다. <ol&gt; <li> 2 또는 4 주 메뉴 &quot;시스템&quot;옵션에서 선택 버튼을 누릅니다. &quot;부하 설정은&quot;디스플레이에 표시 될 때까지 버튼 3. 버튼을 눌러 2 또는 4를 눌러 디스플레이의 라인 2 커서를 이동합니다. 버튼을 눌러 사전 프로그래밍 된 테스트 설정 (A, B, C 또는 D)의 문자를 선택하십시오 버튼을 누르면 2 또는 4. </li><li> 자동으로 &quot;매개 변수&quot;옵션이 표시됩니다 표시 1. 버튼을 위쪽으로 커서를 이동합니다. 첫 번째 줄에 버튼 2. 디스플레이됩니다 눌러 &quot;자극을?&quot; 다른 사전 프로그램 매개 변수. </li></ol></li><li> 자극을 시작하는 버튼 1을 누릅니다. 디스플레이는 임피던스 레벨을 표시하고 자동으로 20 kΩ 이상에 도달하면 중지됩니다. 임피던스 레벨 20 kΩ의 위에있는 경우, 내부 상자로부터 전극 와이어를 뽑고 전극의 위치를​​ 확인하기 위해 스캔 룸을 종료. </li><li> 테스트 자극을 다시 실행. 때 impedan의 좋은 수준CE를 달성하여 테스트 자극이 끝나면, 내부 상자로부터 전극을 분리한다. </li></ol> 7. tDCS 설정 <ol><li> 도 5에 도시 된 바와 같이, tDCS 장치와 스캐너 제어실 바깥 상자를 배치했다. 주 : tDCS 장치와 외부 상자 호환 MR 아니며 자석 환경으로 간주되지 않아야한다. </li><li> tDCS 장치에 외부 상자 와이어를 연결 한 다음 외부 상자에 긴 상자 케이블을 연결합니다. </li><li> MRI 실에 스캐너 제어실 tDCS 박스 케이블을 실행. MRI 스캐너의 뒤쪽으로 MRI 실의 벽을 따라, 어떤 단점을 보완 또는 루프를 피하고, 가능한 똑바로이 케이블을 실행해야합니다. 그림 5와 같이, 안정성을 보장하기 위해 케이블에 여러 MR 호환 모래 주머니를 넣어. </li><li> (그림 5) MRI 방으로 내부 상자를 가져오고 그것으로 긴 상자 케이블을 연결합니다. </li></ol> 8. MRI 스캔 홍보eparation <ol><li> 아니 이미의 tDCS 테스트에서 경우, MRI 실을 입력 참가자를 물어 귀마개에 넣어. </li><li> MRI 테이블의 코일 영역 아래 얇은 쿠션을 넣어. 테이블에 누워 참가자를 요청합니다. 필요한 경우에 완벽 함을 기하기 위해 참가자와 담요의 다리 아래에 쿠션을 넣어. 참가자에게 보안을 위해 알람 버튼을 제공합니다. </li><li> MRI 실에서 참여자 스캐너 제어실로부터의 정보의 송신을 허용하도록 양쪽 귀 위에 별도의 헤드폰을 넣어. </li><li> 헤드 코일 (코일이 배치 될 테이블의 상부에 가능한 한 가깝게 정수리)에 위치 될 영역 아래 가능한 한 높은 참가자의 머리를 위치. tDCS 장치 회사에 의해 권장되는 바와 같이, 참가자의 헤드의 우측에 전극 와이어를 넣어. </li><li> 참가자의 머리 주위 32 채널 수신 전용 코일을 놓습니다. 을 통해 전극 케이블을 실행코일의 오른쪽. (내장 된 스캐너의 기능) 빨간색 위치 레이저를 이용하여 가능한 똑바로 참가자의 머리를 놓습니다. </li><li> 손으로 만지지 않도록하면서, 편안한 자세로 팔과 다리를 이동하는 참가자에게 물어보십시오. 전체 세션 동안으로 여전히 가능한 한 유지하기 위해 참가자를 생각 나게해야합니다. 참가자가 준비되면, 스캐너의 뒷면에 전극 와이어를 도달 중간 배관지나 테이블을 이동. </li><li> 코일의 후면의 우측 상에 전극 케이블 안정화 의료용 테이프를 사용한다. tDCS 내부 상자에 스캐너 내부에 전극 와이어를 연결합니다. 최대한의 안정성을 위해 그것에 모래 주머니와 스캐너의 오른쪽에있는 내부 상자를 넣습니다. </li><li> 최종 위치로 테이블을 다시 이동합니다. tDCS 계속 켜져 및 전극 전체 MRI 세션에 대한 외측 상자에 연결. </li></ol> 9. 전 tDCS 1 H-MRS 세션 <ol&gt; <li> 헤드의 적절한 위치를 확인하고 전체적인 움직임을 확인하는 세션이 끝날 때 획득 될 번째 로컬 라이저 비교하는데 필요한 화상을 획득하기 로컬 라이저 시퀀스를 실행. </li><li> M1 복셀 가능한 구조적 이상 검출의 위치에 대한 해부학 T 1 -weighted MPRAGE 이미지를 취득 (T R = 2300 밀리 초, T E = 2.91 밀리 초, FA : 9 °, FOV = 256 X 256mm 256 X 256 매트릭스 ; T I : 900 밀리 초 176 조각; 방향 : 시상, 획득 시간 : 4 분 12 초). </li><li> 분광 볼륨의 관심 (VOI)의 시각화를위한 더 적합 비행기에 이미지의 멀티 플래너 재구성을 수행합니다. <ol><li> 3D 카드에서 MPRAGE RAW 이미지 (시상 방향)을 찾습니다. &quot;창조 병렬 범위&quot;창에서 &quot;축 × 2&quot;를 선택합니다. 평행선의 위치를​​ 조정하고 축 직교 뷰를 생성하려면 저장을 클릭합니다. </li><li> &quot;창조 병렬 범위&quot;창에서 &quot;관상 × 2&quot;를 선택합니다. 평행선의 위치를​​ 조정하고 관상 직교 뷰를 생성하려면 &quot;저장&quot;을 클릭합니다. </li></ol></li><li> 세 방향의 조각에 Yousry에 따라 왼쪽 M1 및 협력자 &#39;49 해부학 적 랜드 마크를 찾습니다. 이어서, 스캐너의 축에 대하여 임의의 각 형성 (도 6)없이 영역 VOI (30 X 30 X 30mm 3) 위치. </li><li> 라인 폭 스캔 (21 S)을 취득. <ol><li> 이 선폭 스캔에서 신호의 실수 부에 물 선폭을 측정하는 분광 카드를 선택한다. 브라우저에서 라인 폭 원시 데이터를로드합니다. 라인 폭 측정 프로토콜 (프로토콜 메뉴 : 프로토콜을 선택)을로드합니다. </li><li> 스캐너 소프트웨어 대화식 후 처리 도구를 사용하여 위상을 조정한다. 위상 보정 섹션을 선택하고 커서 기준에 대한 위상을 조정합니다. </li><li> 선폭을 감소시키기 위하여,FAST (EST) MAP (50) 순서를 세 번 실행합니다. 라인 폭 스캔과 라인 폭 측정 (단계 9.5)을 반복합니다. 최종 물 라인 폭을합니다. </li></ol></li><li> 증기 (51), (51) FIDS의 개별 스토리지를 OVS MEGA-를 순서대로 44, 45,와 함께 사용할 수 있습니다 (인터리브 32 &quot;편집 OFF&quot;및 32 &quot;편집 ON&quot;) (64) 대사 스캔의 4 블록을 시작합니다 (T R = 3 S, T E = 68 밀리 초, 총 수집 시간 : 12 분) </li><li> 증기 억제 ( &quot;만 RF OFF&quot;)와 0 ppm에서 델타 측정과 MEGA 물 억제하지 않고 MEGA-를 순서대로 사용하여 물 참조를 취득. (42 초 획득 시간) 대신에 64의 4 대사 산물 검사의 단일 블록을 획득. </li></ol> 10 tDCS 절차 <ol><li> tDCS 자극이 시작되고 스캐너가 전체 자극에 대한 침묵 것을 참가자에게 알리십시오. </li><li> 두 이전에 음식물의 하나를 선택자극 조건과 시작에 따라 매개 변수를 받힌. 자극의 20 분 동안 임피던스 및 전압을 추적합니다. 자극이 종료되면, 이후의 MRS tDCS 세션이 시작될 것이라는 참가자 통지. tDCS 장치를 끄지 마십시오. </li></ol> 11. 사후 tDCS 1 H-MRS 세션 <ol><li> 사전 tDCS 스캔하지만 인수의 더블 블록으로 MEGA-를 순서와 같은 대사 산물 검사를 실행합니다 (64 스캔 8 블록 (32 &quot;EDIT OFF&quot;및 32 &quot;편집 ON&quot;, 인터리브)) 두 가지에 대사를 취득 다른 시간 후 tDCS를 가리 킵니다. </li><li> 사전 tDCS 세션과 마찬가지로 동일한 매개 변수를 사용하여 물 기준 스캔을 획득. 로컬 라이저 순서로 세션을 마칩니다. </li><li> 시각적 머리 움직임의 지표로 스캐닝 세션의 시작과 끝에서 취득한 로컬 라이저 이미지를 비교한다. </li><li> 보기 카드에 액세스하고 브라우저 메뉴로 이동합니다. 첫 번째 지역 두 번째를 선택izer RAW 이미지. 보기 카드에서 이미지를로드하고 두 이미지를 비교. 서버를 통해 DICOM 형식으로 데이터를 내 보냅니다. </li></ol> 1 H-MRS 12. 데이터 분석 <ol><li> 프로그래밍 및 처리 소프트웨어를 사용하여 데이터 가져 오기, 그리고 PPM 2.85 사이 3.40 TCR과 TCHO 신호를 사용하여 개별적으로 저장 FIDS의 주파수와 위상을 조정합니다. 이를 위해, 세션의 평균 스펙트럼을 주파수 및 개별 푸리에 변환 FIDS (스펙트럼)의 위상에 맞게 소프트웨어의 lsqnonlin 함수를 사용한다. 참고 :이 사이트 별 접근과 반드시​​ 데이터 품질에 영향을주지 않습니다 데이터를 가져 오기 및 분석을위한 다른 방법이다. </li><li> 4.7 ppm으로 7.5 ppm으로 ( &quot;OFF 편집&quot;)에 적용 및 1.9 ppm으로 4.7 ppm으로 ( &quot;EDIT ON&quot;) (그림 7에서 한 선택적 이중 줄무늬 펄스 대체 검사에서 신호를 빼기, 최종 스펙트럼을 얻으려면 ). </li><li> 사용 LCModel (52)모두 차이의 분석과 &quot;편집 OFF&quot;스펙트럼합니다. 기본 시뮬레이션과 기본 모델링을 비활성화합니다. </li><li> 어깨 밑 지질 신호로부터 오염과 세션을 배제하는 스펙트럼의 육안 검사를 수행 (F의 igure 9 참조). </li><li> 품질 관리의 일환으로, TCR-CH 3 Hz에서 10 위의 선폭과 스펙트럼을 제외 할 수 있습니다. 35 %보다 낮은 크레이머 - 라오 하한 (CRLB)으로 정량화 된 분석 대사 물질 (GABA, GLX, TCR, tNAA)에 포함. 참고 : CRLB는 대사 산물의 정량화 예상 오류를 제공합니다. CRLB&gt; 50 %는 신뢰할 수 없습니다 및 LCModel 설명서에 의해 추천 차단합니다. 결과를 해석 할 때 필드에 많은 표준 CRLB보다 낮은 35 %를 사용했다. 53-55을 또한 CRLB 명심해야한다. </li><li> &quot;EDIT OFF&quot;와 &quot;모두에서&quot;OFF 편집 &quot;스펙트럼과 tNAA에서&quot;DIFF &quot;스펙트럼, TCR에서 GABA 및 GLX 정량화를 얻습니다; DIFF &quot;TCR 위에 비 같은 관심 상이한 대사 익스프레스 농도 GABA와 GLX 들어에서 분자와 분모 (tNAA 사용 상이한 기저 집합을 고려하여 다음 기 평균 된 보정 계수에 의한 비율을 곱한다..&quot; DIFF &quot;스펙트럼&quot;의 스펙트럼 / tNAA &quot;EDIT OFF). 참고 : 참고 : GABA 및 GLX 농도는 물이나 NAA 신호를 사용하여 정량화 할 수있다. </li></ol>

저자가 공개하는 게 없다.

목표 본 논문은 3 T 스캐너를 사용하여 결합 tDCS 1 H-MRS위한 표준 프로토콜을 설명합니다. 다음 섹션에서는 방법 론적 요인이 논의 될 것이다. 중요한 단계 금기 상영 실험에 이전, 그것은 tDCS 1 H-MRS의 사용에 관한 금기에 대한 스크린 참가자들에게 매우 중요하다. 다음의 제외 기준의 사용은 tDCS 권장 : 정신과 또는 신경 학적 역사, 심장 박동의 존재, 두개골에 이식 금속 조각, 실신의 역사, 발작의 병력이나 약물 남용의 역사를. 왼쪽 M1 만 대사가 획득되기 때문에,이 연구에서 왼손잡이 참가자를 배제하는 것이 좋습니다. 사실, 최근의 연구는 손 선호도에 따라 우세 및 비 우세 반구 사이의 차동 반구 억제를 보여 주었다자극 (15)의 효과를 조절할 수있다. 또한, 실험을 시작하기 전에, 두피에 어떤 병변의 유무를 확인하여, ...

그것의 활성을 조절하는 인간의 뇌에 전기를인가하는 아이디어는 옛날부터 연구되고있다. 사실, 일찍이 11 세기 등의 글은 간질 발작 1의 치료에 어뢰 전기 물고기의 사용을 설명하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 그것은 최근이인지 기능과 운동 응답 2 조절 성 효과를 나타났다으로 비 침습적 뇌 자극은 과학계에 널리 관심을 받았다고 할 때까지이 아니다. 경 두개 자기 자극 (TMS)이 광범위하게 1980 년대 초 3 년부터 연구되었지만 그것이 지금 neuropathologies의 광범위한 실행 가능한 치료 옵션으로 간주되는 한, 경 두개 직류 자극 (tDCS)의 최근 관심은, 뇌졸중 4로 증가 알코올 중독 5, 만성 통증 (6). tDCS 예를 들어, TMS 같은 신경 자극 기술에 비해 많은 장점을 가지고,비교적 저렴 고통 때문에, 잘 따라서 맡 7에 투여하는 것을 가능하게, 환자 용인 및 휴대용. 사실, 환자의 작은 비율을 자극 8시 가벼운 따끔 거림 감각을 경험한다. 그러나,이 감각은 일반적으로 몇 초 9 후 사라집니다. 따라서, tDCS는 실제 자극 9,10에서 가짜 자극을 구별 할 수 없습니다 참가자의 대다수 이후 강력한 이중 맹검, 가짜 제어 연구를 할 수 있습니다. tDCS 일정한 낮은 암페어의 전류 (1-2 석사)의 유도가 피사체의 두피에 위치하는 표면 전극을 통하여인가 피질 포함한다. 전극은 일반적으로 생리 식염수를 적신 스폰지에 직접 EEG 형 페이스트와 두피에 배치됩니다. tDCS 연구를 수행하기 위해 네 개의 주요 파라미터는 실험에 의해 제어 될 필요 : 자극 1) 지속 기간; 2) 자극의 세기; 3) 전극의 크기; 4) 전극 몽타주. 기준 전극은 보통 supraorbital 영역 위에 배치되는 동안 표준 프로토콜에있어서, &quot;활성&quot;전극은 관심 영역 위에 위치된다. 전류는 음으로 하전 된 음극을 향해 양전하 양극으로부터 흐른다. anodal 자극이 신경 세포 집단의 흥분성을 향상시키고 cathodal 자극이 (11)를 감소 여기서 일차 운동 피질 (M1)에 tDCS의 효과는 자극의 극성에 의해 결정된다. TMS는 달리, 유도 전류는 피질 뉴런에서 활동 전위를 생성하기에 불충분하다. 피질 흥분성의 변화는 막 전위의 과분극 또는 8,11의 전류 흐름 방향에 따라 신경 세포의 탈분극 촉진 어느 선도 임계 막 신경의 조절에 의한 것으로 여겨진다. 오프셋 후 흥분성 변경 기간은 최대 90 분 동안 지속될 수자극의 자극 기간 (11, 12)에 따라 다릅니다. tDCS와 모터 재활 모터가 단일 펄스 TMS (3)에 의해 유도 된 전위 (MEP들)를 통해 유발 tDCS 의해 유발 흥분성 변화 정량 할 수 있기 때문에 M1 광범위 자극의 대상으로 사용되어왔다. tDCS 의해 유도 극성 특정 흥분성 변화를 측정 가능성을 나타내는 초기 연구는 자극 (11, 12)의 타겟으로서 M1을 사용했다. 그 이후로, M1은 임상 인구 때문에 운동 기능, 기억 형성의 중요성의 건강한 피험자 및 모터 기술 (12)의 통합을 모두 포함하는 연구에 tDCS의 주요 목표 중 하나를 유지하고있다. 뇌는 운동 (14)을 수행 할 수있는 두 반구의 운동 영역 사이의 복잡한 상호 작용에 의존한다. 하나의 영역이 손상되는 경우, 예를 들면 뇌졸중을 앓고 후, 인터반구의 상호 작용이 변경된다. 뇌 가소성에 대한 연구는 뇌의 운동 영역이 다른 방법 (15)이 변형에 적응하는 것을 보여 주었다. 내 반구 억제라는 프로세스 - 먼저, 손상된 영역의 손상, 주변 지역은 손상된 영역의 억제로 이어지는 overactived 될 수 있습니다. 둘째, 손상된 영역의 상동 지역은 overactivated되고 부상 반구에 억제를 발휘할 수있다 - 간 반구 억제라는 프로세스. 영향을받는 M1 따라서 두 번 처벌 할 수있다 : 먼저 병변에 의해 두 번째 영향을받지 M1과 영향을받는 M1 (16)의 주변 지역 모두에서 오는 억제에 의해. 최근의 한 연구는 부적응 간 반구 경쟁 (18)로 설명 된 느린 재활 (17)에 연결되어 영향을받지 반구에 흥분을 증가 것으로 나타났습니다. 이후에 발생하는 소성 이해뇌졸중은 반구의 상호 작용 (19)을 복원 할 수 있습니다 신경 수식 프로토콜의 발전으로 이어질 수 있습니다. 세 가지 주요 tDCS 치료는 뇌졸중 (20, 21) 다음과 같은 모터 적자 환자에서 제안되었다. 첫 번째 치료는 일방적 anodal 자극 (A-tDCS)에 의해 부상당한 운동 피질을 활성화하는 것을 목표로하고있다. 이 경우, 자극은 직접 복구에 필수적인 것으로 생각된다 perilesional 영역의 활성을 증가시키는 것을 목적으로한다. 사실, 연구는이 치료 22-26 다음 마비 상부 또는 하부 사지의 향상을 보여 주었다. 두 번째 처리는 그대로 M1 통해 일방적 cathodal의 tDCS (c-tDCS)을인가하여 contralesional 반구의 과도한 활성화를 감소시키는 목적으로 개발되었다. 여기에, 자극은 간접적으로 interhemispehric 상호 작용을 통해 perilesional 분야에서 활동을 증가 목표로하고있다. 이러한 연구 결과는 모터를 functi의 향상을 보여 주었다에 C-tDCS 4,27-29 후. 마지막으로, 세 번째 치료는 양자 tDCS를 사용하여 영향을받지 M1을 통해 C-tDCS의 억제 효과와 함께 부상 M1을 통해-tDCS의 흥분성 효과를 결합하는 것을 목적으로한다. 결과는 양자 tDCS 27,30,31 후 운동 기능의 향상을 보여 주었다. 또한, 한 연구는 모두 일방적 인 방법 (32)에 비해 양자 tDCS를 다음 큰 개선을 보여 주었다. tDCS의 생리 학적 메커니즘 뇌졸중의 치료에서 tDCS 사용의 증가에도 불구하고, 그 효과의 기초가되는 생리적 메커니즘은 알려지지 33 남아있다. 생리적 효과의 더 나은 이해는 더 나은 치료 방법을 개발하는 데 도움이 수 및 표준화 된 프로토콜 발생할 수 있습니다. 앞서 언급 한 바와 같이 자극 (11, 12)의 오프셋 후 tDCS의 효과는 90 분 동안 지속될 수있다. 따라서, 과분극 / 탈분극프로세스는 완전히 긴 지속 효과 (33, 34)을 설명 할 수 없다. 다른 가설 후유증 M1은 신경 전달 물질 방출, 단백질 합성, 이온 채널 기능, 수용체 활성 변화 (34, 35)을 포함 tDCS에 기초가 생리기구에 관한 제안되어왔다. 반대의 효과가 도시 된 반면,이 문제에 대한 통찰력은 제 글루탐산 N 메틸 D 아스파 테이트 (NMDA) 수용체 길항제 덱스 (36, 37)에 의해 M1 흥분성에 anodal 및 cathodal 자극 효과 이후의 억제를 나타내는 약리 연구를 통해 취득한 NMDA 수용체 효능 제 (38)를 사용. NMDA 수용체는 장기간 상승 작용 (LTP) 및 장기 억제 (LTD), 글루타메이트 및 GABA 성 뉴런 39,40 의해 중재 모두를 통해 학습 및 기억 기능에 관여하는 것으로 생각된다. 그들이-tDCS는 LTP 13 유도함을 나타낸 것처럼 동물 실험이 가설과 일치한다. &lt;조치가 tDCS 효과, 약물 프로토콜 현재 중요한 제한을 기본의 메커니즘에 대한 우리의 이해에 만든 중요한 진전에도 불구하고 P 클래스 = &quot;jove_content&quot;&gt;. 실제로, 약물 작용, 특히 인간의 실험 문맥에서, tDCS만큼 공간적으로 특정 할 수없고, 그 효과의 작용 기전은 시냅스 후 수용체 (34)에 대부분 기인한다. 따라서,보다 직접적으로 인간의 두뇌에 tDCS의 영향을 조사 할 필요가있다. 그것이 특정 관심 영역에서 신경 전달 물질의 농도의 생체 검출의 비 침습적 허용하는 양성자 자기 공명 분광법 (H-1은 MRS) 좋은 후보이다. 이 방법은 뇌의 모든 양성자 - 함유 신경 화학적 특정 분자 구조를 가지고 있으며, 따라서, 1 H-MRS (41)에 의해 검출 될 수있는 특정 화학적 공명을 생성한다는 원리에 기초한다. 에서의 뇌의 볼륨에서 획득 한 신호관심 대상은 1과 5 ppm의 사이에 끌어 들여 모든 양성자에서 생성됩니다. 인수 신경 화학은 스펙트럼에 표시하고 일부 명확하게 구별 피크와 화학적 변화의 함수로 그려하지만, 다른 신경 화학 물질의 많은 공명 겹쳐진된다. 각 피크의 신호 강도가 neurometabolite (41)의 농도에 비례한다. 정량화 될 수있는 신경 화학 물질의 양은 42,43 자계의 강도에 따라 달라진다. 그러나 매우 강한 공명에 의해 가려 저농도 대사 산물, 3 T. 같은 중첩 신호에 대한 정보를 획득하는 한 가지 방법은 스펙트럼 편집 통해 강한 공진을 제거하는 것 같은 낮은 전계 강도로 정량화하기 어렵다. 그러한 기술 중 하나는 γ - 아미노 부티르산 (GABA) 신호 44,45 검출을 허용 MEGA-PRESS 시퀀스이다. 불과 몇 연구에 tDCS의 효과를 조사 하였다모터 (34, 46) 및 비 모터 영역 1 H-MRS를 사용하여 뇌 대사 스태그 (47)과 공동 (34) - tDCS, C-tDCS 및 M1 대사 가짜 자극의 효과를 평가 하였다. 그들은-tDCS 다음 GABA 농도의 현저한 감소 및 c-tDCS 다음 글루타민산 + 글루타민 (GLX)와 GABA의 상당한 감소를 발견했다. 또 다른 연구에서, M1 위에-tDCS 의해 유도 GABA 농도 변화량이 운동 학습 (46)에 관련이 있다고보고 하였다. 이들 연구는 운동 기능에 tDCS의 효과의 기초가되는 생리적 메커니즘에 대한 이해를 높이기 위해 tDCS와 1 H-MRS 결합의 가능성을 강조. 그들의 행동 효과는 잘 연구되어 있고 직접 생리적 결과에 관련 될 수 있기 때문에, 그러한 M1 위에-tDCS 및 C-tDCS 임상 프로토콜의 사용은 유용하다. 따라서, 양자 TDC를 결합하기위한 표준 프로토콜S 및 1 H-MRS는 3 T MRI 시스템을 사용하여 건강한 참가자에서 입증된다. Bihemispheric tDCS는 일방적 cathodal 또는 일방적 anodal의 tDCS가 운동 피질 (34)에 걸쳐 적용되었다 이전 MRS 연구 데이터를 대조 표시됩니다. 이 프로토콜은 MEGA-PRESS 1 H-MRS를 수행하는 지멘스 3 T 스캐너에서 NeuroConn 자극기로 자극에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

<table><tbody><tr><td>DC 자극기 플러스</td><td>NeuroConn</td><td>30DCS01E</td><td>MR 호환 장치</td></tr><tr><td>NuPrep 준비 젤</td><td>Weaver and Co.</td><td>#10-61</td><td></td></tr><tr><td>Ten20 도전성 페이스트</td><td>Weaver and Co.</td><td>#10-20-4</td><td></td></tr><tr><td>전극 준비 패드</td><td>Grass Technologies</td><td>MD0017</td><td>70% 이소프로필 알코올 및 경석</td></tr><tr><td>식염수 지역</td><td>약국 샘플</td><td></td><td>0.9% 염화나트륨</td></tr><tr><td>비영구 하이드로 마커</td><td>Sharpie</td><td>SHPE20WH</td><td></td></tr><tr><td>SYNGO MR VB17</td><td>Siemens AG</td><td></td><td>MRI 소프트웨어</td></tr><tr><td>MAGNETOM Trio A Tim 시스템</td><td>Siemens </td><td></td> AG <td>MRI 스캐너 버전</td></tr><tr><td>Matlab 2013a (버전 8.1)</td><td>MathWorks Inc</td><td></td><td>처리 및 분석 소프트웨어</td></tr><tr><td>LCModel 6.3</td><td>LC MODEL inc</td><td></td><td>참조: s-provencher.com</td></tr></tbody></table>

일차 운동 피질 대사에 양성 반구 경 두개 전기 자극 효과의 측정을위한 도구로 자기 공명 분광학의 사용

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

경 두개 직류 자극 (tDCS)는 점점 뇌졸중과 우울증 등의 신경 및 정신 장애의 치료에 지난 10 년 동안 사용 된 신경 수식 기술이다. 그러나, 임상 증상을 개선하기 위해 뇌의 흥분성을 조절하는 능력을 기본 메커니즘이 제대로 이해 33 남아. 그러한 영역 별 방식 (41) γ - 아미노 부티르산 (GABA) 및 글루타메이트와 같은 뇌 대사 생체 정량 허용하는이 이해를 돕기 위해, 양성자 자기 공명 분광법 (1 H-MRS)이 사용될 수있다. 사실, 최근의 연구는 1 H-MRS가 실제로 더 신경 전달 물질의 농도가 34 tDCS의 효과를 이해하는 강력한 방법임을 보여 주었다. 이 문서에서는 MEGA-PRESS 서열을 사용하여 3 T에서 1 H-MRS와 tDCS에게 (NeuroConn MR 호환 자극을) 결합의 전체 프로토콜을 설명하는 것을 목표로영향력. 우리는 일차 운동 피질 27,30,31의 양자 자극으로 구성되어 뇌졸중 후 운동 기능 장애의 치료에 대한 큰 약속을 보여 주었다 프로토콜의 영향을 설명 할 것이다. 방법 론적 고려해야 할 요인 및 프로토콜에 대한 가능한 수정도 논의된다.

그림 6은 모든 MRS 대책되었다 M1 손의 표현에 위치한 VOI의 위치를 보여줍니다. 그림 6D에서 3D 시각화 추정 일차 운동 피질을 통해 두피에 위치 tDCS 전극의 명확한 표현을 보여줍니다. 7은 담당자 &quot;EDIT OFF&quot;와 차이가 M1에서 획득 ( &quot;DIFF&quot;) 스펙트럼을 그림. GLX, GABA + MM뿐만 아니라 NAA에 대응하는 피크가 명확하게 알 수있다. 그림 8은 단일 참가자의 세 가지 조건에 대한 MRS 획득 사전 tDCS 및 사후 tDCS 사이의 변화의 비율을 보여줍니다. 포스트 tDCS 세션의 결과는도 8a. 시간이 지남에 따라 변화의 진화를 설명하기 위해 두 개의 시점으로 분리 GLX에 대한 변화의 비율을 보여줍니다된다. 가짜 자극, G...

이 기사는 양측 자극이 1차 운동 피질 대사에 미치는 영향을 조사하기 위해 경두개 직류 자극(tDCS)과 양성자 자기 공명 분광법(1H-MRS) 측정을 결합하기 위한 기본 프로토콜을 설명하는 것을 목표로 합니다.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

이 절차의 전반적인 목표는 경두개 직류 자극과 양성자 MRS 측정을 결합하여 일차 운동 피질 대사에 미치는 양측 자극의 영향을 조사하는 것입니다. 이는 먼저 참여자가 스캐너 외부에 있을 때 자극 전극을 표적 영역 위에 주의 깊게 배치하고 참여자의 두피에 고정함으로써 수행됩니다. 참여자 뇌의 해부학적 스캔을 통해 MRS 복셀의 위치를 결정한 후, MRS mega press 시퀀스를 사용하여 64회의 대사물질 스캔을 4개 블록으로 나누어 실행합니다.다음으로, 참가자들이 MRI 스캐너 내에 있는 상태에서 1 mA의 강도로 20분 동안 일차 운동 피질에 양측 자극을 가합니다. 마지막 단계는 경두개 직류 자극(transcranial direct current stimulation) 또는 pre TDCS 스캔 전과 동일한 대사물질 스캔을 수행하는 것입니다. 최종적으로 경두개 직류 자극과 자기공명분광법을 결합하여 일차 운동 피질의 양측 자극과 관련된 GABA 및 GLX 농도의 조절 양상을 보여주는 데 사용됩니다.이 방법은 특정 자극 프로토콜에 의해 어떤 신경전달물질이 영향을 받는지와 같이 신경 조절 분야의 핵심적인 질문들에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 자극의 효과는 얼마나 국소적인가? 양측 자극이 단측 자극보다 더 큰 효과를 나타내는가?그리고 tDCS의 효과는 얼마나 지속될까요? tDCS가 우울증 증상을 완화할 수 있다는 것이 밝혀졌기 때문에 이 기술의 시사점은 임상적으로도 매우 큽니다. tDCS의 작동 기전을 더 명확히 이해한다면 자극 파라미터를 더 정밀하게 정의할 수 있으며, 이는 곧 개인별 맞춤형 치료로 이어질 수 있을 것입니다.또한 이는 어떤 환자가 해당 기술에 반응하고 어떤 환자가 반응하지 않을지를 더 정확하게 예측하는 방법이 될 수 있습니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 준비 단계로 이 프로토콜을 시작하고, 멀티미터를 사용하여 전극 케이블의 적절한 작동 여부와 저항을 확인하십시오. 전극의 위치를 결정한 후, 자극 대상 영역에서 머리카락을 가능한 한 많이 치워주십시오.면봉을 사용하여 EEG 전용 각질 제거 젤을 도포해 대상 부위를 세척합니다. 전극 접촉을 향상시키기 위해 70% isopropyl alcohol과 부석 가루가 포함된 프레핑 패드로 대상 부위를 추가로 세척합니다. 그런 다음 EEG 전용 전도성 페이스트를 전극 전체에 충분히 바릅니다.전체 표면의 페이스트 두께가 약 5mm가 되도록 하십시오. 고무 영

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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