Name: De combinatie van Transcranial Magnetic Stimulation en fMRI om de standaard-modus Netwerk Onderzoek (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-28T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: Leer hoe je transcraniële magnetische stimulatie combineert met functionele MRI om het default mode-netwerk te onderzoeken. Deze methode maakt het mogelijk om corticale excitabiliteit te moduleren en veranderingen in hersenactivatie te meten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

1. Voorbereiding <ol class="lalpha"><li> Om te beginnen, het verkrijgen van een baseline anatomische scan van uw onderwerp. Dit moet gebeuren enkele dagen voor het eigenlijke experiment. </li><li> Vervolgens laadt u de scan in uw frameless stereotactische softwarepakket. </li><li> Tot slot, vinden en richten op uw stimulatie coördinaten. In dit geval, zullen wij gericht op de linker inferieure lobulus parietalis. </li></ol> 2. De eerste scan <ol class="lalpha"><li> Op de dag van het experiment, zal het onderwerp opnieuw beginnen in de MRI-machine. </li><li> Begin met een anatomische scan. </li><li> Vervolgens voeren drie functionele experimenten runs. Voor dit experiment, de taak is heel eenvoudig: een fixatie punt wordt gepresenteerd in de centrale van het onderwerp gezichtsveld, en hij / zij is om gewoon te passief staren in. </li></ol> 3. TMS Voorbereiding <ol class="lalpha"><li> Omdat de effecten van rTMS zijn van voorbijgaande aard, de tijd is van essentieel belang bij het combineren van TMS en fMRI. Het is noodzakelijk je het onderwerp terug in de scanner zo snel mogelijk na stimulatie stoppen. Vanwege dit, wil je een draagbaar apparaat TMS gestationeerd in een ruimte naast of zo dicht mogelijk bij de scanning-bay als mogelijk te gebruiken. In dit geval gebruiken we een draagbare set-up in een observatie-suite naast de scanner. </li><li> Laad het onderwerp pre-gerichte baseline MRI in de stereotactische softwarepakket. </li><li> Tot slot, link en kalibreren van uw stimulerende rol bij de stereotaxie apparatuur - in dit geval, zullen we een aantal infrarood sensoren af ​​te stemmen op spoel centraliteit registreren. </li></ol> 4. Het bepalen van TMS Parameters <ol class="lalpha"><li> Wanneer het onderwerp aankomt, zit hem / haar comfortabel in een stoel. </li><li> Vervolgens kalibreren van uw onderwerp hoofd met de sterotaxy apparatuur. In dit geval gebruiken we infrarood sensoren om verschillende positionering ankers registreren: beide oren, de neus, en de nasion. </li><li> Bepaal het onderwerp rusten motor drempel. </li><li> Als we willen het onderwerp cortex te wekken, zullen we de TMS machine ingesteld op 20 Hz met een stimulatie vermogen van 110% motor drempel. Als we willen het onderwerp cortex remmen, zullen we de TMS machine ingesteld op 1 Hz bij 110% motor drempel. Hoewel u zult willen beide parameters te onderzoeken in de loop van een volledige studie, zullen we alleen kijken naar een 20 Hz excitatoire rTMS keten in dit artikel. </li><li> Ten slotte is het opzetten van een stimulatie patroon van twee seconden treinen met 28 seconden rust periodes. </li></ol> 5. TMS stimulatie <ol class="lalpha"><li> Voorafgaand aan de stimulatie, bereiden het onderwerp om direct te gaan in de scanner volgende TMS. Dit omvat het verwijderen van metalen en het waarborgen van het onderwerp heeft het toilet gebruikt. </li><li> Houd de spoel raakt aan de hoofdhuid, gebruik je stereotaxie apparatuur te lokaliseren en doel van het onderwerp stimulatie site. </li><li> Zet spoel de machine koelsysteem. </li><li> Begin stimulatie! Voor dit protocol, zal voeren wij 45 in totaal stimulatie treinen. Op twee seconden een trein met 28 seconden breekt, zullen we een totaal stim tijd van 23 minuten. </li></ol> 6. Terug naar de scanner <ol class="lalpha"><li> Zodra stimulatie is voltooid, is het belangrijk om het onderwerp terug te krijgen in de scanner zo snel mogelijk. Om deze overgang zo naadloos mogelijk, zorgen ervoor dat uw scanner is voorbereid en klaar om te gaan. Ons advies is om het lichaam platform te verhogen, en het aantal en de duur van de localizer scans te reduceren tot een absoluut minimum. </li></ol> 7. Final Scan <ol class="lalpha"><li> Omdat de effecten van rTMS zijn van voorbijgaande aard, moet de definitieve scan sessie beginnen met de functionele loopt. Nogmaals, we voeren drie, zes-minuten loopt van passieve fixatie. </li><li> Na de experimentele runs zijn compleet en eindig met een anatomische scan. </li></ol> 8. Representatieve resultaten <img src="/files/ftp_upload/2271/2271fig1.jpg" alt="Figuur 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figuur 1"> Figuur 1. De gegevens suggereren dat 20 Hz rTMS stimulatie van de linker inferieure lobulus parietalis, hoewel faciliteren lokale prikkelbaarheid, handelt om functionele connectiviteit daling in het standaard netwerk.

<ol><li>Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., Shulman, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 98 (2), 676-682 (2001).</li>
<li>Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+brain%27s+default+network%3A+anatomy%2C+function+and+relevance+to+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">The brain's default network: anatomy, function and relevance to disease.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1124, 1-38 (2008).</li>
<li>Raichle, M. E., Snyder, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+default+mode+of+brain+function%3A+a+brief+history+of+an+evolving+idea%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A default mode of brain function: a brief history of an evolving idea.</a> Neuroimage. 37 (4), 1083-1090 (2007).</li>
<li>Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., Green, A. I., Nieto-Castanon, A., LaViolette, P., Wojcik, J., Gabrieli, J. D., Sidman, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperactivity+and+hyperconnectivity+of+the+default+network+in+schizophrenia+and+in+first-degreerelatives+of+persons+with+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degreerelatives of persons with schizophrenia.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 106 (4), 1279-1284 (2009).</li>
<li>Pomarol-Clotet, E., Salvardor, R., Sarro, S., Gomar, J., Vila, F., Martinez, A., Guerrrero, A., Ortiz-Gil, J., Sans-Sansa, B., Capdevila, A., Cebamanos, J. M., McKenna, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failure+to+deactivate+the+prefrontal+cortex+in+schizophrenia%3A+dysfunction+of+the+default+mode+network%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Med%22%5BJournal%5D)">Failure to deactivate the prefrontal cortex in schizophrenia: dysfunction of the default mode network?</a> Psychol Med. 38 (8), 1185-1193 (2008).</li>
<li>Garrity, A. G., Pearlson, G. D., McKiernan, K., Lloyd, D., Kiehl, K. A., Calhoun, V. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aberrant+%22default+mode%22+functional+connectivity+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Aberrant "default mode" functional connectivity in schizophrenia.</a> American Journal of Psychiatry. 164, 450-457 (2007).</li>
<li>Kennedy, D. P., Redcay, E., Courchesne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Failing+to+deactivate%3A+Resting+functional+abnormalities+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sciences%22%5BJournal%5D)">Failing to deactivate: Resting functional abnormalities in autism.</a> Proc. Nat. Acad. Sciences. 103 (21), 8275-8280 (2007).</li>
<li>c Buckner, R. L., Snyder, A. Z., Shannon, B. J., LaRossa, G., Sachs, R., Fotenos, A. F., Sheline, Y. I., Klunk, W. E., Mathis, C. A., Morris, J. C., Mintun, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular%2C+structural%2C+and+functional+characterizations+of+Alzheimer%27s+disease%3A+evidence+for+a+relationship+between+default+activity%2C+amyloid%2C+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Molecular, structural, and functional characterizations of Alzheimer's disease: evidence for a relationship between default activity, amyloid, and memory.</a> Journal of Neuroscience. 34, 7709-7717 (2005).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Handbook+of+Transcranial+Magnetic+Stimulation%22">Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation</a>. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).</li>
</ol>

<p class="jove_content"&gt; Bij het uitvoeren van een offline TMS / MRI-experiment, misschien wel de belangrijkste overweging heeft betrekking op de snelle en moeiteloze overgang van de plaats van stimulatie van de MRI-baai. Als zodanig zou het de moeite waard zijn herzien van een aantal van de bovengenoemde ideeën geopperd om te helpen bij deze overgang. Ten eerste: een draagbare TMS machine opgezet op een locatie zo dicht mogelijk bij de MRI-baai mogelijk te maken. Twee: omzeilen van enige automatische stand-by of een equivalent mechanisme ge...

<ul><li> MRI Uitgerust voor fMRI (afgebeeld in video is een Philips) </li><li> TMS apparaat waarmee Repetitive Stimulation (afgebeeld in video is een Magstim) </li><li> Frameloze stereotaxie apparatuur (afgebeeld in video is Brainsight) </li><li> Oordopjes </li><li> Stoel voor Subject tijdens de stimulatie </li><li> Terug projectiescherm of MRI Compatible Goggles </li><li> Blank Stimuli scherm </li></ul>

de combinatie van transcranial magnetic stimulation en fmri om de standaard-modus netwerk onderzoek

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

De standaard mode-netwerk is een groep van hersengebieden die actief zijn wanneer een individu is niet gericht op de buitenwereld en de hersenen is bij &quot;wakker te rusten.&quot; 1,2,3 Het is dacht dat de standaard modus netwerk komt overeen met zelf-referentiële of &quot;interne uitvoering&quot;. 2,3 Het wordt geopperd dat, bij mensen, activiteit in de standaard modus netwerk is gecorreleerd met bepaalde pathologieën (bijvoorbeeld, is hyper-activatie in verband gebracht met schizofrenie 4,5,6 en autisme spectrum stoornissen 7 terwijl de hypo-activering van het netwerk in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten 8). Als zodanig, niet-invasieve modulatie van dit netwerk kan een potentieel therapeutische interventie voor een aantal neurologische en psychiatrische aandoeningen gekoppeld aan abnormale netwerk activering. Een mogelijke instrument om dit te modulatie-effect is Transcranial Magnetic Stimulation: een niet-invasieve neurostimulatory en neuromodulatory techniek die kan kortstondig of langdurig corticale prikkelbaarheid (ofwel te verhogen of te verlagen) moduleren via de toepassing van gelokaliseerde magnetische veld pulsen 9. Om de standaard modus netwerk neiging naar en de tolerantie van de modulatie te verkennen, zullen we het combineren van TMS (aan de linkerkant inferieure pariëtale kwab) met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI). Door middel van dit artikel zullen we onderzoeken het protocol en de overwegingen die nodig zijn om succesvol te combineren deze twee neurowetenschappelijke tools.

In dit artikel onderzoeken we de methodologie en de overwegingen die relevant zijn voor de combinatie van TMS en fMRI om de effecten van brain stimulation te onderzoeken op het standaard netwerk.

De combinatie van Transcranial Magnetic Stimulation en fMRI om de standaard-modus Netwerk Onderzoek

Het default modenetwerk is een groep hersengebieden die actief zijn wanneer een individu zich niet richt op de buitenwereld en de hersenen zich in een toestand van "wakkere...

Het algemene doel van deze procedure is om de corticale exciteerbaarheid te beïnvloeden met behulp van repetitieve transcraniële magnetische stimulatie, en vervolgens deze effecten op de activering van het default-netwerk in de hersenen te onderzoeken met functionele MRI. Dit wordt bereikt door eerst een anatomische baseline-scan van de proefpersoon te maken, die gebruikt kan worden voor het targeten van een corticale stimulatieplaats. De tweede stap van de procedure is het uitvoeren van meerdere runs van rusttoestand-fMRI voorafgaand aan de stimulatie.De derde stap van de procedure is het toepassen van TMS op het geselecteerde corticale doelwit met stimulatieparameters die zijn gekozen vanwege hun modulerende effecten. De laatste stap van de procedure is het opnieuw uitvoeren van meerdere runs van functionele beeldvorming. Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die TMS-geïnduceerde veranderingen in de activatie van het default network laten zien via een analyse van bloed-zuurstofgehalte-afhankelijke beeldvorming.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van FMRI alleen is dat we met TMS één gebied kunnen moduleren om netwerkdynamiek te observeren. Deze met

combining-transcranial-magnetic-stimulation-fmri-to-examine-default

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Auditieve verwerking is de basis van spraak en muziek-gerelateerde verwerking. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is met succes gebruikt voor de cognitieve, sensorische en motorische systemen te bestuderen, maar zelden is toegepast om auditie te doen. Hier onderzochten we TMS gecombineerd met functionele Magnetische Resonantie Imaging aan de functionele organisatie van de auditieve cortex te begrijpen.

Het in kaart brengen van de na-effecten van Theta Burst stimulatie over de menselijke auditieve cortex met Functionele Beeldvorming

Source: Lioumis, P. et al. Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex. J. Vis. Exp. (2018)This video demonstrates a protocol for combining transcranial magnetic stimulation and electroencephalography to assess cortical excitability and the balance between excitation and inhibition in the dorsolateral prefrontal cortex.

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Source: Shafi, M. M., et al. A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy. J. Vis. Exp. (2016)The video demonstrates the procedure for using transcranial magnetic stimulation (TMS) and electroencephalography (EEG) to assess neuronal excitability in patients with epilepsy. It details the steps for aligning the patient’s head with a pre-recorded brain scan, positioning the TMS coil over a functionally connected...

Assessing Brain Hyperexcitability with Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography

Dit artikel beschrijft een methode voor het verzamelen en analyseren van elektro-encefalografie (EEG) gegevens bij gelijktijdige transcraniële magnetische stimulatie (TMS) geleid door activeringen onthuld met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI). Een methode voor het TMS artefact verwijdering en extractie van event related potentials wordt beschreven, evenals overwegingen in paradigma design en experimentele opstelling.

Extraheren Visual evoked potentials van EEG-gegevens opgenomen tijdens fMRI-geleide transcraniële magnetische stimulatie

De standaardmodus Network (DMN) in temporale kwab epilepsie (TLE) wordt geanalyseerd in de rusttoestand van de hersenen met behulp van zaad-gebaseerde functionele connectiviteit MRI (fcMRI).

Netwerk Analyse van de default-Functioneel Connectiviteit MRI in temporale kwab epilepsie

Dit protocol beschrijft de complementaire neuroimagingtechnieken van structurele connectiviteit in rusttoestand, taakgeïnduceerde deactivatie en analyses van structurele connectiviteit om het standaardnetwerk in posttraumatische stressstoornis te onderzoeken. Het gebruik van synergistische methoden zou mogelijk leiden tot verbeterde diagnostiek en beoordelingen van ernst, uitkomst en andere relevante klinische factoren.

Het ontwikkelen van Neuroimaging Fenotypes van de default-in PTSS: Integratie van de Resting State, werkgeheugen, en structurele Connectiviteit

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.

Transcraniële Direct Current Stimulatie en Gelijktijdige Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcraniale wisselstroom stimulatie (tACS) is een veelbelovend instrument voor het niet-invasieve onderzoek naar hersenoscillaties, hoewel de effecten ervan niet volledig begrepen worden. Dit artikel beschrijft een veilige en betrouwbare installatie voor het tegelijkertijd toepassen van tACS met functionele magnetische resonantiebeelden, die de oscillatoire hersenfunctie en effecten van tACS kunnen vergroten.

Gelijktijdige transcraniale wisselstroomstimulatie en functionele magnetische resonantiebeeldvorming

Het protocol hier gepresenteerd is voor TMS-EEG studies met behulp van intracortical prikkelbaarheid test-hertest ontwerp paradigma's. De bedoeling van het protocol is voor de productie van betrouwbare en reproduceerbare corticale prikkelbaarheid maatregelen voor de beoordeling van neurofysiologische werking verband houden met therapeutische interventies bij de behandeling van neuropsychiatrische ziekten zoals depressie.

Gecombineerde Transcraniële magnetische stimulatie en elektro-encefalografie van de Dorsolateral van de prefrontale Cortex

Dit artikel beschrijft nieuwe benaderingen om functioneel specifieke neurale paden te meten en te versterken met transcraniële magnetische stimulatie. Deze geavanceerde niet-invasieve hersenstimulatie methodologieën kunnen nieuwe mogelijkheden bieden voor het begrijpen van relaties met hersengedrag en de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor de behandeling van hersenaandoeningen.

Meten en manipuleren van functioneel specifieke neurale paden in het menselijk motorsysteem met transcraniële magnetische stimulatie

Dit protocol beschrijft de methode van neuronagenavigeerde elektrodeplaatsing voor focale, transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) toegediend tijdens functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI).

Neuronagenavigeerde gefocaliseerde transcraniële gelijkstroomstimulatie toegediend tijdens functionele magnetische resonantiebeeldvorming

Leer hoe je transcraniële magnetische stimulatie combineert met functionele MRI om het default mode-netwerk te onderzoeken. Deze methode maakt het mogelijk om corticale excitabiliteit te moduleren en veranderingen in hersenactivatie te meten.

De combinatie van Transcranial Magnetic Stimulation en fMRI om de standaard-modus Netwerk Onderzoek

Meer video's verkennen