Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) is een niet-invasieve hersenstimulatie techniek. Het is met succes gebruikt in fundamenteel onderzoek en klinische instellingen hersenfunctie bij mensen moduleren. Dit artikel beschrijft de uitvoering van tDCS en gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging (fMRI), om de neurale basis van tDCS effecten te onderzoeken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Transcraniële Direct Current Stimulatie en Gelijktijdige Functional Magnetic Resonance Imaging
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) is een niet-invasieve hersenstimulatie techniek zijn zwakke elektrische stroom toegediend aan de hoofdhuid corticale prikkelbaarheid manipuleren en bijgevolg gedrag en hersenfunctie gebruikt. In de afgelopen tien jaar hebben tal van studies op korte termijn en lange termijn effecten van tDCS op verschillende maatregelen van gedrags-prestaties tijdens motorische en cognitieve taken aan bod, zowel in gezonde individuen en in een aantal verschillende patiëntenpopulaties. Tot nu toe echter weinig bekend over de neurale onderbouwing van tDCS-actie bij de mens met betrekking tot grootschalige hersenen netwerken. Dit probleem kan worden aangepakt door een combinatie van tDCS met functionele brain imaging technieken, zoals functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) of elektro-encefalogram (EEG).
Vooral fMRI is de meest gebruikte brain imaging techniek om de neurale mechanismen cognitie en motoriek onderzoeken. Applicatiop van tDCS tijdens fMRI maakt analyse van de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan gedrag tDCS effecten met een hoge ruimtelijke resolutie over het hele brein. Recente studies met behulp van deze techniek worden aangewezen stimulatie geïnduceerde veranderingen in taak-gerelateerde functionele hersenactiviteit op het stimuleren site en ook in de meer afgelegen gebieden van de hersenen, die werden geassocieerd met gedrags-verbetering. Daarnaast tDCS toegediend tijdens rust-state fMRI toegestaan identificatie van grootschalige veranderingen in de hele hersenen functionele connectiviteit.
Toekomstige studies met behulp van deze gecombineerde protocol moet nieuwe inzichten in de mechanismen van tDCS actie bij gezondheid en ziekte en nieuwe opties voor meer gerichte toepassing van tDCS in onderzoek en klinische settings opleveren. De huidige manuscript beschrijft deze nieuwe techniek in een stap-voor-stap-mode, met een focus op technische aspecten van tDCS toegediend tijdens fMRI.
Inleiding
Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) is een niet-invasieve methode hersenstimulatie waarin corticale werking wordt gemoduleerd door middel van een zwakke elektrische stroom (gewoonlijk 1-2 mA) geprojecteerd tussen twee scalp elektroden aangebracht. Fysiologisch tDCS induceert een polariteit afhankelijke verandering in neuronale rust membraanpotentiaal (RMP) binnen de beoogde corticale gebied door de manipulatie van natrium-en calciumkanalen, waardoor veranderingen in corticale prikkelbaarheid 1 bevorderen. Concreet heeft anodische stimulering (atDCS) is aangetoond dat corticale activiteit te verhogen via depolarisatie van neuronale RMP terwijl kath....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Contra-indicaties en bijzondere overwegingen
- Grondig screenen deelnemers voor MRI contra-indicaties (bijvoorbeeld pacemakers, claustrofobie, etc.) en exclusief indien nodig. Acquire standaard vragenlijsten op klinische of onderzoeksinstellingen die MRI-scanners te bedienen. Gehoorzamen altijd standaard veiligheidsprocedures bij het betreden van de scanner kamer.
- Grondig screenen deelnemers voor contra-indicaties voor tDCS. Deze kunnen overlappen met contra-indicaties voor MRI. Zie Villamar et al.. 20 voor een voorbeeld.
- Neem contact op met de operationele faciliteit over de lokale veiligheid en e....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Functionele MRI is de meest gebruikte functionele beeldvormende techniek om de onderliggende neurale mechanismen van motorische of cognitieve functies pakken. Meer recent is fMRI ook gebruikt om tDCS effecten op corticale en-connectiviteit evalueren. De meeste van deze studies toegediend tDCS buiten de scanner en geëvalueerd offline effecten van de stimulatie (bijvoorbeeld vóór het scannen 22, 23 toegediend tDCS). Slechts enkele studies tot nu toe hebben tDCS toegediend tijdens gelijktijdige fMRI, me.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De gecombineerde toepassing van tDCS met gelijktijdige fMRI heeft aangetoond potentieel voor het ophelderen van de neurale onderbouwing van de onmiddellijke gevolgen van de stimulatie in de gehele hersenen met een hoge ruimtelijke resolutie 13-19. In de toekomst kunnen dergelijke studies worden aangevuld met gecombineerde EEG-tDCS studies, de superieure temporale resolutie van de laatste techniek benutten. Bovendien intrascanner stimulatie kan worden nagegaan juiste positionering van de elektroden op de hoofd.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Deutsche Forschungsgemeinschaft (AF: 379-8/1; 379-10/1, 379-11/1 en door DFG-Exc-257, UL: 423/1-1), het Bundesministerium für Bildung und Forschung (AF: FKZ0315673A en 01GY1144; AF en MM: 01EO0801), de Duitse Academic Exchange Service (AF: DAAD-54391829), Go8 Australië - Joint Research Cooperation Scheme (DC: 2011001430) Duitsland, de Else-Kröner Fresenius Stiftung (AF: 2009-141; RL: 2011-119) en de Australian Research Council (DC: ARC FT100100976; MM: ARC FT120100608). Wij danken Kate Uittenbogaard voor redactionele ondersteuning.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| DC-Stimulator Plus | NeuroConn, Illmenau, Germany | 21 | |
| Hardware uitbreiding DC-Stimulator MR (2 MRI-compatibele rubberelektroden, elektrode- en boxkabel en binnenfilterbox; buitenfilterbox en stimulatorkabel) | NeuroConn, Illmenau, Germany | ||
| 2 Spons pads voor rubberelektroden (7 cm x 5 cm en 10 cm x 10 cm) | NeuroConn, Illmenau, Germany | ||
| Rubber hoofdband | |||
| NaCl-oplossing | |||
| Meetlint | Om de elektrodepositie te bepalen met behulp van het EEG 10-20 systeem | ||
| Pen | Gebruikt tijdens elektrodepositionering |
Referenties
- Stagg, C. J., Nitsche, M. A. Physiological basis of transcranial direct current stimulation. Neuroscientist. 17, 37-53 (2011).
- Nitsche, M., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neuro....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
