Transcranial 자석 자극 온라인 결합 된 접근에 의해 기본 모터 피 질에 Transcranial 교류 전류 자극의 효과

이 절차의 전반적인 목표는 새로운 온라인 결합 접근 방식에서 단일 경로 경두개 자기 경로 자극을 통해 경두개 교류 자극의 지속적인 효과의 조절을 평가하는 것입니다. 경두개 전기 자극은 다양한 전류 파형을 통해 신경 상태에 영향을 미치는 신경 조절 기술입니다. 신경 과학에서 뇌, 운동 및 인지 기능을 조사하는 데 일반적으로 사용됩니다.

가장 많이 사용되는 접근 방식은 직류 자극, 무작위 노이즈 및 교류 자극을 기반으로 하며, 이는 뉴런 활동의 변화를 유도할 수 있습니다. 뉴런 내부와 외부 모두에서 휴지막 전위의 변화를 일으키고 결과적으로 뉴런 시냅스 효율성을 수정합니다. TACS를 사용하면 특정 주파수 범위에서 사인파 외부 진동 전위를 전달할 수 있습니다.

내인성 진동 활성에 대한 소위 동반 효과를 유도함으로써. 여기에서는 1차 운동 피질의 지속적인 자극 동안 TACS와 단일 경로 CMS를 결합하는 새로운 방법을 소개합니다. 이 방법을 사용하면 단일 펄스 TMS 유도 모터 유발 전위를 통해 1차 운동 피질에 대한 온라인 교류 자극 효과를 테스트할 수 있습니다.

우리는 1차 운동 피질의 자극에 의해 온라인 결합 TACS-TMS 프로토콜을 실행하는 데 필요한 전체 장비 세트를 보여줄 것입니다. 장비 목록에는 전기 교류를 생성할 수 있는 전기 자극 장치(예: BrainStim)가 포함됩니다. 식염수에 적신 스폰지 전극의 2면 5-7cm 크기로 연결됩니다.

피부 감각을 최소화하기 위해 전극은 식염수로 완전히 포화되어 전체 자극 세션 동안 임피던스를 10킬로옴 미만으로 유지합니다. 표적 전극은 특정 탄성 스트랩을 사용하여 1차 운동 피질 핫스팟에 해당하는 두피 위에 배치하고, 기준 전극은 소위 모노폴 몽타주에서 접착 테이프를 사용하여 동측 어깨 위에 배치합니다. 인간의 경우, 서로 다른 주파수의 진동은 신경망 활동의 서로 다른 상태의 기초가 되는 서로 다른 행동과 인지 과정을 반영합니다.

일반적으로 뇌파 검사 또는 자기 뇌파 검사로 측정됩니다. 인간 뇌의 진동은 매우 느린 진동에서 매우 빠른 진동에 이르기까지 다양합니다. 일반적으로 동시에 존재하며 서로 변조하고 상호 작용할 수 있습니다.

그러나 진동 활동과 뇌 과정 사이의 연결은 항상 상관 관계 방법에 의해 확립되어 왔습니다. 따라서 뇌의 진동이 대뇌피질 정보 처리의 근본적인 메커니즘을 직접 반영하는 것인지, 아니면 단지 일시적인 현상을 반영하는 것인지에 대한 문제는 여전히 해결되지 않았다. TACS를 사용하면 주파수별 방식으로 뇌 진동을 인과적으로 조절할 수 있으며, 그 결과 휴지 상태, 지각 및 인지 과정과 관련된 생리적 뉴런 활동에 영향을 미칠 수 있습니다.

BrainStim 장치를 사용하여 TCS 프로토콜을 설정하려면 먼저 배터리 상태를 확인하십시오. 그런 다음 자극 매개 변수는 특수 소프트웨어에 의해 조작됩니다. 전류의 주파수, 지속 시간, 모양.

그리고 블루투스 연결을 통해 장치로 전송됩니다. 소프트웨어를 사용하여 새 세션을 열고 새 프로토콜 또는 자극을 관리합니다. 예를 들어, 프로토콜의 이름은 베타로 지정됩니다.

우리의 경우 자극 주파수를 20Hz로 설정하고, 파형을 정현파로 조정하고, 자극 프로토콜의 총 지속 시간을 설정합니다(예: 600초). 마지막으로 자극의 강도를 1밀리암페어로 설정하고 오프셋, 페이드 인, 페이드 아웃 및 페이드를 0으로 설정합니다. 그런 다음 장치에서 Bluetooth 기능이 활성화되면 소프트웨어의 프로토콜을 자극기로 업로드합니다.

그런 다음 프로토콜이 장치로 성공적으로 전송되었는지 확인하여 진행합니다. 이제 TMS 부분으로 이동합니다. 단일 펄스 TMS로 모터 잠금 전위를 측정하기 위한 표면 EMG용 전극을 먼저 배치합니다.

모든 전극 아래의 클리닝 스크럽을 사용하여 피부를 청소하여 10 kiloOhm 미만의 낮은 피부 임피던스를 달성하십시오. 여기서 우리는 첫 번째 등쪽 interressus 근육을 취하여 양극성 복부 힘줄 몽타주를 사용하고 사용했습니다. 활성 전극은 근육에, 참조 전극은 뼈에, 원위 2cm, 접지 전극은 팔에 더 근접하게 놓습니다.

모터 잠금 전위는 커넥터 박스에 의해 BrainAmp DC 증폭기에 연결된 argentum 염화물 전극인 argentum에 의해 측정됩니다. TMS 코일의 적절한 위치를 파악하기 위해 프레임리스 TMS 내비게이션 시스템인 LocalEye TMS 내비게이터를 사용하고 있습니다. 먼저 참가자 전면에 추적 센서를 배치합니다.

TMS 자극을 위해 우리는 bi-phasic regime의 자기 자극기와 H 자형 75mm 스윙 적색 자극 코일을 사용하고 있습니다. 그런 다음 참가자의 구조적 T-one MRI 비디오를 사용하여 내비게이션 시스템에 의한 3D MRI 머리 모델에서 참가자의 머리에 대한 현재 그림을 수행합니다. 그런 다음 헤드의 기본 모터 영역, 소위 모터 노브 영역 위에 코일을 정확하게 배치하십시오.

그런 다음 단일 패스 TMS 모터 잠금 전위 테스트를 시작합니다. 연구된 손 모델 피질 표현에 대한 최적의 핫스팟이 발견되면 이 위치는 후속 TCS 표적 전극 배치를 위해 표시됩니다. 머리 중앙의 위치에 따라 머리의 첫 번째 탄성 스트랩을 조심스럽게 조정합니다.

그런 다음 두 번째 스트라이프로 대상 전극 위치를 취합니다. TCS 전극이 두개골과 동측 어깨 모두에 배치되면 자극기에 연결을 진행합니다. 자극 세션을 시작하기 전에 육안 검사를 통해 대상 전극의 위치가 표시된 핫스팟의 중앙에 있는지 확인하십시오.

그런 다음 핫스팟을 다시 찾기 위해 신경 탐색을 사용하여 강도와 방향을 재조정하여 TMS 코일을 TCS 전극 위에 놓습니다. 이 단계에서, 타겟 전극의 두께를 고려하여 이 새로운 결합된 TCS-TMS 몽타주에 대한 휴지 모델 임계값의 방법. 실험에 따른 자극 강도를 휴지 운동 역치의 110%로 설정합니다.

대부분의 TCS 연구는 두드러진 온라인 효과를 보여주었지만, 동시에 자극 중단 후 TCS의 장기적인 효과에 대한 명확한 증거는 아직 없습니다. 온라인 TCS를 사용한 사람들에 비해 후유증이 약하고 불분명한 것으로 나타난 연구는 문헌 중 소수에 불과했다. 예: TCS 후유증에 대한 근거도 명확하지 않다.

생체 내에서 활동의 급증이 다른 구동 주파수와 동기화되는 것으로 나타났으며, 이는 뉴런 발화가 전기적으로 적용된 장에 의해 동반될 수 있음을 시사합니다. 따라서 동물 모델에서 약한 정현파 TCS는 널리 퍼진 피질-신경 펄스의 방전 주파수를 동반합니다. 최근 증거에 따르면 인간에서 온라인 TCS가 EG 서명에 동반 효과를 유도할 수 있습니다.

그러나 TCS EG 접근법은 첫째로 AC에 의한 아티팩트 때문이고 둘째로 자극된 영역의 EG 신호를 직접 캡처하는 것이 실질적으로 불가능하기 때문에 여전히 의심스럽습니다. 이러한 결합된 TCS-TMS 몽타주를 통해 특히 감각 운동 시스템에 대해 1차 운동 피질의 단일 통과 TMS를 프로브로 사용하여 피질 척추 출력에 대한 온라인 주파수 특정 TCS 효과를 관찰할 수 있습니다. 따라서 20Hz 전기 자극 프로토콜을 시작하면서 3초에서 5초까지 무작위 간격으로 산재된 온라인 TMS 단일 펄스를 제공합니다.

예를 들어, 10Hz 또는 가짜 자극에 대해 온라인 20Hz TCS 동안 모터 잠금 전위 진폭의 증가를 보여줄 수 있습니다. 이 그림에서 TMS 코일이 대상 TCS 전극 위에 배치되는 실험 설계의 예를 볼 수 있습니다. 이 실험은 적색 전극을 대상으로 왼쪽 운동 피질과 오른쪽 두정엽 피질에 배치합니다.

파란색 기준 전극은 1020 International EG 시스템의 PZ 위치에 해당하는 정중선에 배치됩니다. 코일은 왼쪽 모터 피질 위에 놓인 스폰지 전극에 고정됩니다. 언급된 인간 운동 피질은 약 20Hz에서 활동을 합니다.

빈번한 공동 연구자들은 20Hz에서 자극이 가해지는 동안 피질-척추 흥분성의 온라인 증가를 보여줌으로써 인간의 휴식 상태에서 20Hz 활동의 중요한 증거를 제공했습니다. 그래프에서 Y축은 TCS 자극이 진행되는 동안 TMS 단일 펄스로 측정된 평균 MEP 진폭을 나타냅니다. X축은 서로 다른 자극 주파수를 나타냅니다.

운동 피질에서 20Hz로 전달되는 TCS만이 피질 척수 출력을 증가시켰습니다. 반면에 다른 주파수나 두정엽 피질의 다른 자극에 대한 자극의 영향은 없었습니다. 이것은 TACS와 TMS 결합 접근법으로 측정한 운동 피질에 대한 TCS의 온라인 주파수별 효과에 대한 첫 번째 증거였습니다.

TMS와 TACS를 결합하는 이유는 TMS가 전달하는 서로 다른 정보에 있습니다. 1차 운동 피질의 반대쪽 손에서 모터 유발 전위를 기록함으로써 진행 중인 TCS의 아티팩트 없는 효과를 확인할 수 있습니다. 이를 통해 인공물 없는 방식으로 다양한 주파수로 전달되는 전기 자극 동안 모터 유발 전위에 의한 피질 흥분성의 변화를 정확하게 모니터링할 수 있습니다.

이 새로운 접근 방식은 다른 형태의 경두개 전기 자극의 온라인 효과를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다.