Name: Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire Motor Cortex Metabolisme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 56 s
Description: Leer hoe je transcraniële gelijkstroomstimulatie combineert met proton-MRS om metabole veranderingen in de primaire motorcortex te meten. Deze methode toont modulaties in GABA- en GLX-concentraties.

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

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Canadese Institutes of Health Research en de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada. ST werd ondersteund door een Vanier Canada Graduate beurs van de Canadese Institutes of Health Research. MM erkent de steun van Biotechnology Research Center (BTRC) subsidie ​​P41 RR008079 en P41 EB015894 (NIBIB), en NCC P30 NS076408. We willen graag Romain Valabrègue (Centre de NeuroImagerie de Recherche - CENIR, Parijs, Frankrijk) erkent en Brice Tiret (Centre Recherche de l&#39;Institut Universiatire de Geriatrie (CRIUGM), Montréal, Canada; Commissariat à l&#39;énergie atomique et aux énergies alternatieven (CEA), Parijs, Frankrijk) voor het ontwikkelen van hulpmiddelen voor de verwerking, en Edward J. Auerbach (Center for Magnetic Resonance Research en Afdeling Radiologie, Universiteit van Minnesota, USA). De MEGA-PRESS en FASTESTMAP sequenties werden ontwikkelddoor Edward J. Auerbach en Małgorzata Marjańska en werden verstrekt door de Universiteit van Minnesota onder een C2P overeenkomst.

De studie werd goedgekeurd door het onderzoek en de communautaire Ethiek Boards van Unité de Neuroimagerie fonctionnelle en de Universiteit van Montréal en werd gedaan in overeenstemming met de ethische code zoals aangegeven in de Verklaring van Helsinki. Alle proefpersonen gaven schriftelijk toestemming na zorgvuldige screening voor MRI-compatibiliteit en werden financieel gecompenseerd voor hun deelname. 1. tDCS Materiaal <ol><li> Zorg ervoor dat alle benodigde materialen zijn beschikbaar voor het starten van het experiment (zie figuur 1 voor de lijst). Opmerking: Verschillende elektrode maten zijn beschikbaar voor tDCS. Voor deze studie zal twee 5 x 7 cm rubber elektroden worden gebruikt. Andere afmetingen kunnen worden gekozen afhankelijk van het gebied van de stimulatie en de gewenste focality van de 48 stimulatie. </li><li> Zorg ervoor om te controleren of de batterijen van de DC-stimulator betalen en hen regelmatig op te laden, omdat het apparaat niet kan worden opgeladen of ingeplugd during stimulatie om veiligheidsredenen. </li></ol> 2. Planning van de voorwaarden voor Stimulatie <ol><li> Schakel de tDCS inrichting volgens de instructies die bij het apparaat. Pre-set de tDCS apparaat voor twee verschillende stimulatie modes (actieve en sham). </li><li> Zoals sommige apparaten niet over een vooraf ingestelde modus hebben, selecteert u de juiste schijnvertoning parameters voordat stimulatie. <ol><li> Vooraf definiëren een set van parameters door het laden van een instelling. Druk op de knop 2 of 4 om te selecteren in het hoofdmenu de optie &quot;systeem&quot; (zie figuur 2). </li><li> Beweeg de cursor naar lijn 2 op het display door op de knop 3. </li><li> Druk op de knop 2 of 4 totdat de &quot;load-instelling&quot; op het display. Druk op de knop 3. </li><li> Selecteer de letter van de instelling (A, B, C of D) door op de knop 2 of 4. </li><li> Beweeg de cursor naar boven met de toets 1. Op het display automatisch zal tonen de &quot;parameters&quot; optie. </li><li&gt; Stel de tDCS apparaat aan op een stroom van 1 mA. Om dit te doen, drukt u op de knop 1 om de lijn 3 van het menu &quot;parameters&quot; van het scherm te selecteren. Selecteer de &quot;huidige&quot; optie door op de knop 2 of 4. Druk op de knop 3 om de lijn 4 te bereiken en de intensiteit aan te passen tot 1.000 uA door op de knop 2 of 4. </li><li> Druk op de knop 1 om terug naar de lijn 3. gaan Selecteer de &quot;fade in&quot; optie in het menu scherm van het apparaat door op de knop 2 of 4. Druk op de knop 3 om naar de lijn 4 en druk op de knoppen 2 en 4 de duur tot 15. s. Opmerking: Fade in duur kan worden gewijzigd. </li><li> Druk op de knop 1 om terug naar de lijn 3. gaan Selecteer de &quot;fade out&quot; optie in het menu scherm van het apparaat door op de knoppen 2 of 4. Druk op de knop 3 om naar de lijn 4 en druk op de knoppen 2 en 4 de duur tot 15. s. Opmerking: Fade in duur kan worden gewijzigd. </li><li> Druk op de knop 1 om terug te gaan naar de lijn 3. Press op de knop 2 of 4 totdat de &quot;duur&quot; optie op het display verschijnt het menu. Druk op de knop 3 om naar de lijn 4 en druk op de knop 2 en 4 tot en met de duur van de minimale duur op het apparaat beschikbaar te stellen (15 s voor de onderhavige inrichting, zie figuur 3b). Opmerking: Dit zal een tintelende sensatie vergelijkbaar met de actieve stimulatie induceren. </li></ol></li><li> Druk op de toetsen 1 en 3 gelijktijdig in om de veranderingen van de instelling op te slaan. </li><li> Pre-programma de actieve stimulatie parameters. Om dit te doen, volgt u dezelfde instructies als voor de instelling van de sham stimulatie, maar programmeert de duur tot 1.200 sec (20 min; zie figuur 3a). </li><li> Pre-programma de test stimulatie parameters. Om dit te doen, volgt u dezelfde instructies als voor de instelling van de sham stimulatie maar programmeert de duur tot 45 sec. Opmerking: De test stimulatie wordt gebruikt voor de meting van de impedantie voor de experimenten. </li><li> Pseudo-rande voorwaarden van de stimulatie volgorde af toewijzen aan deelnemers. </li><li> Een nummer aan elk van de drie voorwaarden voor een blinde experimenten: 1) tweezijdig: anodische rechts, links kathodische; 2) bilaterale: anodische links, rechts kathodische; 3) sham: anodale rechts kathodische links. </li></ol> 3. Consenting de deelnemers <ol><li> Informeer de deelnemer van de procedure en ondertekenen toestemmingsformulier. <ol><li> Controleer dat de deelnemers geen contra-indicatie voor tDCS hebben: een psychiatrische of neurologische geschiedenis, de aanwezigheid van een pacemaker, metalen geïmplanteerd in de schedel, een geschiedenis van flauwvallen, een voorgeschiedenis van convulsies, een geschiedenis van drugsmisbruik, een familiale voorgeschiedenis van convulsies, een geschiedenis van febriele past, een gebrek aan slaap in de voorgaande nacht, een geschiedenis van de gevoeligheid van de huid, en de eventuele alcoholgebruik van de vorige dag. </li><li> Informeer de deelnemer van de meest gerapporteerde bijwerkingen van tDCS: milde tintelingen; matige vermoeidheid; licht gevoel van jeuk onder de elektroden; geringbranderig gevoel. </li></ol></li><li> Informeer de deelnemer van de gebruikelijke MR contra-indicaties en bijwerkingen. </li></ol> 4. Metingen voor elektrodes Placement <ol><li> Gebruik de 10/20 internationaal systeem om de volgende bezienswaardigheden aan de deelnemer hoofd vinden: nasion en INION (figuur 4a), preauricular punten, en de beide doelgebieden: C3 en C4 (Figuur 4b). <ol><li> Zoek de nasion als afzonderlijke depressieve gebied gelegen aan de brug van de neus op het niveau van beide ogen. Zoek de INION de meest prominente projectie van het occipitale bot zich aan het onderste gedeelte van de schedel. Zoek het preauricular punt in de buurt van elk oor; het is de inkeping boven het jukbeen notch. Zoek de C3 en C4 op basis van metingen zoals hieronder beschreven. </li></ol></li><li> Gebruik een meetlint om de afstand tussen de nasion en INION langs de middellijn van het hoofd te meten en maak een markering op 50% van de afstand witha niet-permanente hydro marker. </li><li> Gebruik een meetlint om de afstand tussen de twee preauricular punten te meten en maak een markering met een niet-permanente hydro marker op 50% van de afstand in lijn met het vorige merkteken. Dit punt komt overeen met Cz (vertex). </li><li> Van de Cz, langs de lijn die tussen de preauricular punten markeren twee punten, één aan elke zijde, met een niet-permanent hydro marker die overeenkomen met 20% van de totale afstand. Deze tekens komen overeen met de doelgebieden (C3 en C4, figuur 4b). Opmerking: Andere methoden zoals TMS of neuronavigatie kan ook worden gebruikt om M1 lokaliseren. </li></ol> 5. Plaatsing van de elektroden <ol><li> Bewegen zo veel haar mogelijk van de doelgebieden die worden gestimuleerd. Solliciteer een EEG-type exfoliërende gel met een katoenen-wattenstaafje om de doelgebieden te reinigen. </li><li> Reinig de doelgebieden met een 70% isopropyl alcohol en puimsteen prepping pad om elektrode contact te verbeteren. </li><li> Royaal bestrijken het gehele elektrode met een EEG-type geleidende pasta. Zorg ervoor dat de pasta is ongeveer 5 mm dik over het gehele oppervlak. Zorg ervoor dat de gehele rubber gebied is bedekt met deeg. Licht nat de doelgebieden en de geleidende pasta op de elektroden met een zoutoplossing. </li><li> Plaats de elektroden zoals getoond in figuur 4b en druk de elektroden stevig op de beoogde gebieden. Plaats een rubberen band rond het hoofd van de deelnemer optimale stabiliteit van de elektroden te garanderen. Aanpassen zodanig dat de deelnemer geen pijn of ongemak ervaart tijdens het scannen sessie. </li><li> Zorg ervoor dat de bedrading niet in contact komen met de huid om mogelijke brandwonden te voorkomen. </li></ol> 6. tDCS Test Buiten de Scanner Room <ol><li> Gebruik een multimeter om de goede werking van de elektrode kabel en de weerstand te controleren. </li><li> Schakel de tDCS apparaat en laad de test stimulatie-instellingen. <ol&gt; <li> Druk op de knop 2 of 4 om te selecteren in het hoofdmenu de optie &quot;systeem&quot;. Beweeg de cursor naar lijn 2 op het display door op de knop 3. Druk op de knop 2 of 4 totdat de &quot;load-instelling&quot; op het display. Druk op de knop 3. Selecteer de letter van de voorgeprogrammeerde toets instelling (A, B, C of D) door op de knop 2 of 4. </li><li> Beweeg de cursor naar boven met de toets 1. Het display toont automatisch &quot;parameters&quot; optie. Op de eerste regel, druk op de knop 2. De display geeft &quot;stimulatie?&quot; de verschillende voorgeprogrammeerde parameters. </li></ol></li><li> Druk op de knop 1 om de stimulatie te starten. Het display zal de impedantie niveau te laten zien en automatisch stoppen als het bereikt meer dan 20 kOhm. Als de impedantie niveau is meer dan 20 kOhm, trek de elektrode draden uit het middelste vakje en verlaat de scanning kamer aan de positionering van de elektroden te controleren. </li><li> Opnieuw de test stimulatie. Bij een goed niveau van impedance is bereikt en wanneer de test stimulatie voorbij is, haalt u de elektroden van de binnenbak. </li></ol> 7. tDCS Setup <ol><li> Zoals getoond in figuur 5, plaatst de tDCS apparaat en de buitendoos in de scanner controlekamer. Opmerking: De tDCS apparaat en de buitenkant van de doos zijn niet MR compatibel en mag niet in de magneet milieu worden genomen. </li><li> Steek de buitenste doos draden in de tDCS apparaat en sluit de lange doos kabel in de buitenste doos. </li><li> Voer de tDCS doos los van de scanner controlekamer in de MRI-ruimte. Zorg ervoor dat deze kabel zo recht mogelijk te laten verlopen, het vermijden van eventuele knikken of lussen, langs de wand van de MRI-kamer aan de achterkant van de MRI-scanner. Zet meerdere MR verenigbaar zandzakken op de kabel om de stabiliteit, zie figuur 5. </li><li> Breng de binnenbak in de MRI-kamer en steek de lange doos kabel erin (figuur 5). </li></ol> 8. MRI Scan Preparation <ol><li> Vraag de deelnemer om de MRI-ruimte betreden, indien niet reeds daar uit de tDCS test, en in oordopjes te zetten. </li><li> Leg een dun kussen onder de spoel gebied van de MRI-tafel. Vraag de deelnemer te gaan liggen op de tafel. Zet een kussen onder de benen van de deelnemer voor comfort en een deken indien nodig. Geef de deelnemer de alarmknop voor beveiligingsdoeleinden. </li><li> Leg aparte koptelefoon op beide oren om de overdracht van informatie van de scanner controlekamer aan de deelnemer in de MRI-ruimte mogelijk te maken. </li><li> Plaats het hoofd van de deelnemer zo hoog mogelijk in het gebied waar het hoofd spoel wordt geplaatst (bovenkant van het hoofd zo dicht mogelijk bij de bovenkant van de tabel waarin de spoel wordt geplaatst). Zet de elektrode draden langs de rechterkant van het hoofd van de deelnemer, zoals aanbevolen door de tDCS hulpmiddel bedrijf. </li><li> Plaats de ontvangen alleen-32-kanaals spoel rond het hoofd van de deelnemer. Voer de elektrode kabels doorrechts van de spoel. Plaats het hoofd van de deelnemer zo recht mogelijk met behulp van een rode laser positionering (ingebouwde functie van de scanner). </li><li> Vraag de deelnemer om armen en benen te bewegen in een comfortabele positie, terwijl ervoor te zorgen dat de handen elkaar niet raken. Zorg ervoor dat de deelnemer eraan te herinneren om zo stil mogelijk te blijven tijdens de hele sessie. Wanneer de deelnemer bereid, beweegt de tafel langs de middellijn om de elektrodedraden bereiken op de achterzijde van de scanner. </li><li> Gebruik medische tape om de elektrodekabel stabiliseren de rechterzijde van de achterkant van de spoel. Steek de elektrode draden zich in de scanner in de binnenste doos tDCS. Zet de binnendoos aan de rechterkant van de scanner met een zandzak op het voor maximale stabiliteit. </li><li> Verplaats de tafel weer op zijn definitieve plaats. Houd de tDCS ingeschakeld en de elektroden aangesloten op de buitenkant van de doos voor het gehele MRI-sessie. </li></ol> 9. Pre-tDCS 1 H-MRS Session <ol&gt; <li> Voer een sequentie plaatsbepalende beelden nodig om de juiste positionering van de kop verifiëren en te vergelijken met een tweede localizer die aan het einde van de sessie wordt verworven controleren algehele beweging verkrijgen. </li><li> Verwerven anatomische T 1-gewogen MPRAGE beelden voor het positioneren van de M1 voxel en detectie van mogelijke structurele afwijkingen (TR = 2300 msec; T E = 2,91 msec; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm, 256 x 256 matrix ; T I: 900 msec, 176 plakjes; oriëntatie: sagittale; acquisitie tijd: 4 min 12 sec). </li><li> Voer een multi-planner reconstructie van de beelden in vlakken die meer geschikt zijn voor visualisatie van de spectroscopie volume-of-interest (VOI) zijn. <ol><li> In de 3D-kaart, browse door de MPRAGE onbewerkte beelden (sagittale oriëntatie). In het venster &quot;het creëren van parallelle reeksen&quot; selecteer &quot;axiale 2X2&quot;. Pas de positie van de parallelle lijnen en klik op Opslaan om de axiale orthogonale uitzicht te creëren. </li><li> In het venster &quot;het creëren van parallelle reeksen&quot; selecteer &quot;coronale 2X2&quot;. Pas de positie van de parallelle lijnen en klik op &quot;opslaan&quot; om de coronale orthogonale uitzicht te creëren. </li></ol></li><li> Links M1 gebaseerd op Yousry en 49 anatomische oriëntatiepunten collaborateurs &#39;Zoek op de drie oriëntatie plakjes. Vervolgens plaatst de VOI (30 x 30 x 30 mm3) op de plaats zonder angulatie opzichte van de scanner as (figuur 6). </li><li> Het verwerven van een lijn-breedte scan (21 s). <ol><li> Selecteer de spectroscopie kaart naar water line-breedte te meten op het reële deel van het signaal van deze lijn-breedte scan. Laad de lijn-breedte ruwe data van de browser. Laad de lijn-breedte meetprotocol (menu protocollen: selecteer het protocol). </li><li> Pas de fase met behulp van de scanner software interactieve nabewerking gereedschappen. Selecteer de fase correctie sectie en de fase aan te passen voor de basislijn met de cursor. </li><li> Om de lijnbreedte verminderen,lopen de FAST (EST) MAP 50 opeenvolging drie keer. Herhaal de line-breedte scan en de lijn-breedte meting (stap 9.5). Let op de uiteindelijke waterlijn breedte. </li></ol></li><li> Start 4 blokken van 64 metaboliet scans (32 &quot;EDIT OFF&quot; en 32 &quot;EDIT ON&quot;, interleaved) met een MEGA-PRESS sequence 44,45, waar VAPOR 51, OVS 51 en individuele opslag van de FID worden geactiveerd (T R = 3 s, T E = 68 msec, totale overname tijd: 12 min) </li><li> Het verwerven van een water verwijzing behulp MEGA-PRESS-fragment dat geen MEGA water onderdrukking, met damponderdrukking (&quot;alleen RF-off&quot;) en met een delta meting bij 0 ppm. Het verwerven van een enkel blok van 4 metaboliet scans in plaats van 64 (acquisitie tijd: 42 sec). </li></ol> 10. tDCS Procedure <ol><li> Informeer de deelnemer die de tDCS stimulatie zal beginnen en dat de scanner stil voor de hele stimulatie zal zijn. </li><li> Selecteer een van de twee eerder progaangestampt parameters volgens de conditie en start de stimulatie. Blijf op de hoogte van de impedantie en spanning tijdens de 20 minuten van de stimulatie. Wanneer de stimulatie voorbij is, melden de deelnemer die de post-tDCS MRS sessie zal beginnen. Laat de tDCS apparaat niet uitschakelen. </li></ol> 11. Post-tDCS 1 H-MRS Session <ol><li> Rijden op de zelfde metaboliet scans met MEGA-PRESS volgorde als de pre-tDCS scannen, maar het dubbele van de blokken van de overname (8 blokken van 64 scans (32 &quot;EDIT OFF&quot; en 32 &quot;EDIT ON&quot;, interleaved)) om de metabolieten te verwerven tegen twee verschillende tijdstippen na tDCS. </li><li> Zoals bij de pre-tDCS sessie verwerven een referentiewater scan met dezelfde parameters. Beëindig de sessie met een localizer volgorde. </li><li> Visueel vergelijken van de plaatsbepalende beelden die aan het begin en einde van de sessie scannen als index voor hoofdbewegingen. </li><li> Toegang tot de viewing card en ga naar de browser op het menu. Selecteer de eerste en tweede lokaleIzer ruwe beelden. Laad de beelden in de viewing card en vergelijk beide afbeeldingen. Gegevens in de DICOM-formaat via de server Export. </li></ol> 12. Analyse van de 1 H-MRS Gegevens <ol><li> Gegevens importeren met behulp van een programmeertaal en processing software, en pas de frequentie en fase van individueel opgeslagen FIDs behulp van TCR en Tcho signaal tussen 2.85 en 3.40 ppm. Om dit te doen, gebruik lsqnonlin functie van de software om de frequentie en fase van elke individuele Fourier-getransformeerde FIDs (spectra) passen aan de gemiddelde spectra van de sessie. Let op: dit is een site-specifieke aanpak en andere methoden voor het importeren en analyseren van gegevens zal niet per se invloed op de kwaliteit van gegevens. </li><li> Om het uiteindelijke spectra te verkrijgen, af te trekken van de signalen van alternatieve scans met de selectieve dubbel-gestreepte pulsen die werden toegepast op 4,7 ppm en 7,5 ppm (&quot;Edit OFF&quot;) en op 1,9 ppm en 4,7 ppm (&quot;EDIT ON&quot;) (figuur 7 ). </li><li> Gebruik de LCModel 52voor de analyse van zowel verschillen en &quot;EDIT OFF&quot; spectra. Deactiveren standaard simulaties en basislijn modellering. </li><li> Voer een visuele inspectie van de spectra om sessies met besmetting door subscapulaire lipide signaal uit te sluiten (zie F igure 9). </li><li> Als onderdeel van de kwaliteitscontrole, exclusief spectra met lijnbreedte van TCR-CH 3 boven 10 Hz. Alleen in de analyse mee metabolieten (GABA, Glx, TCR, tNAA) die werden gekwantificeerd met Cramer-Rao ondergrenzen (CRLB) lager dan 35%. Opmerking: CRLB bieden geschatte fout van de metaboliet kwantificering. CRLB&gt; 50% is niet betrouwbaar en is een aanbevolen cut-off door LCModel handleiding. Velen in het gebied hebben een CRLB lager dan 35% gebruikt als een standaard. 53-55 Bovendien moet de CRLB in gedachten worden gehouden bij het ​​interpreteren van de resultaten. </li><li> Verkrijgen van GABA en Glx kwantificeringen uit de &quot;DIFF&quot; spectra, TCR van de &quot;edit OFF&quot; spectra, en tNAA van zowel &quot;EDIT OFF&quot; en &quot;; DIFF &quot;Express concentraties van de verschillende metabolieten van belang als ratio&#39;s boven TCR Voor GABA en Glx, vermenigvuldig de verhouding door de volgende groep gemiddeld correctiefactor om rekening te houden met de verschillende grondslag die wordt gebruikt voor de teller en noemer (tNAA uit..&quot; EDIT OFF &quot;spectra / tNAA uit&quot; DIFF &quot;spectra). Noot: GABA en Glx concentraties kunnen ook worden gekwantificeerd met behulp van water of NAA signaal. </li></ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit document gericht aan een standaard protocol te beschrijven voor het combineren van tDCS en 1H-MRS met behulp van een 3 T scanner. In de volgende paragraaf zal methodologische factoren worden besproken. Kritische Stappen Contra Screening Voorafgaand aan het experiment, is het cruciaal om het scherm deelnemers voor eventuele contra-indicatie met betrekking tot het gebruik van tDCS en 1H-MRS. Het gebruik van de volgende uitsluiti...

Het idee om elektriciteit aan de menselijke hersenen zijn moduleren is onderzocht sinds de oudheid. In feite zijn geschriften al vanaf de 11e eeuw is gebleken dat het gebruik van de torpedo elektrische vissen in de behandeling van epileptische aanvallen 1 beschrijven. Toch is pas onlangs dat niet-invasieve hersenstimulatie grote belangstelling in de wetenschappelijke gemeenschap heeft ontvangen het bleek modulerende effecten op de cognitieve functies en motorische respons 2 produceren. Terwijl transcraniële magnetische stimulatie (TMS) uitgebreid onderzocht sinds de vroege jaren 1980 3, heeft recent belangstelling transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) toegenomen nu wordt beschouwd als een levensvatbare behandeling voor diverse neuropathologieën, zoals beroerte 4, alcoholverslaving 5, en chronische pijn 6. tDCS veel voordelen heeft boven neurostimulatie technieken zoals TMS, bijvoorbeeld,omdat het relatief goedkoop, pijnloos, goed getolereerd door patiënten en draagbaar, waardoor het mogelijk toe te dienen aan het bed 7. In feite, slechts een klein percentage patiënten ervaren een mild tintelend gevoel tijdens stimulatie 8. Echter, dit gevoel verdwijnt meestal na enkele seconden 9. Bijgevolg tDCS maakt robuuste double-blind, sham-gecontroleerde studies, omdat een meerderheid van de deelnemers kan geen onderscheid maken sham stimulatie van echte stimulatie 9,10. tDCS betreft de inductie van een constante lage stroomsterkte elektrische stroom (1-2 mA) aangebracht op de cortex via oppervlakte-elektroden aangebracht op de hoofdhuid van het subject. De elektroden worden gewoonlijk geplaatst in zoutoplossing geweekte sponzen of direct op de hoofdhuid een EEG-type pasta. Om een ​​tDCS onderzoek uit te voeren, moeten de vier belangrijkste parameters te worden gecontroleerd door de experimentator: 1) de duur van de stimulatie; 2) de intensiteit van de stimulatie; 3) de grootte van de elektrode; en 4) de elektrode montage. In standaardprotocollen, wordt de &quot;actieve&quot; elektrode geplaatst over het gebied van belang, terwijl de referentie-elektrode meestal via supraorbitale gebied geplaatst. De stroom stroomt van de positief geladen anode naar de negatief geladen kathode. Het effect van tDCS op primaire motorische cortex (M1) wordt bepaald door de polariteit van de stimulatie waar anodische stimulatie verhoogt de prikkelbaarheid van een populatie van neuronen en kathodische stimulering reduceert 11. In tegenstelling tot TMS, de geïnduceerde stroom is onvoldoende om actiepotentialen produceren in corticale neuronen. De veranderingen in corticale prikkelbaarheid zijn vermoedelijk te wijten aan de modulatie van het neuronale membraan drempel waardoor ofwel de hyperpolarisatie van membraanpotentialen of vergemakkelijking van depolarisatie van neuronen afhankelijk van de richting van de stroom 8,11. De duur van de prikkelbaarheid veranderingen kunnen aanhouden tot 90 min na de offsetvan stimulatie, afhankelijk stimulatie duur 11,12. tDCS en Motor Revalidatie De M1 is uitgebreid gebruikt als een doel van stimulatie sinds prikkelbaarheid veranderingen uitgelokt door tDCS kan worden gekwantificeerd door middel van de motor evoked potentials (EP) veroorzaakt door enkele puls TMS 3. Vroege studies tonen de mogelijkheid van het meten van de polariteit-specifieke prikkelbaarheid veranderingen bij tDCS hebben M1 gebruikt als een doel van stimulatie 11,12. Sindsdien heeft M1 bleef een van de primaire doelstellingen van tDCS in studies waarbij zowel klinische populaties en gezonde proefpersonen, omdat het belang ervan in de motorische functies, vorming van het geheugen, en de consolidatie van motorische vaardigheden 12. De hersenen is gebaseerd op een complexe interactie tussen motorische gebieden van beide hersenhelften om een beweging te 14 voeren. Wanneer een gebied wordt beschadigd na een beroerte bijvoorbeeld inter-hemisferische interacties worden gewijzigd. Studies over hersenplasticiteit gebleken dat de motorische gebieden van de hersenen aan te passen aan deze wijziging op verschillende manieren 15. Ten eerste kan het intacte, rond gebieden van het beschadigde gebied overactived, wat leidt tot remming van het beschadigde gebied - een proces dat intra-hemisferische remming. Ten tweede kan het homologe gebied van het beschadigde gebied overactivated geworden en oefenen remming op de geblesseerde halfrond - een proces genaamd inter-hemisferische remming. De getroffen M1 kan dus twee keer worden bestraft: eerst door de laesie en de tweede door de remming afkomstig van zowel de niet-aangedane M1 en de omliggende regio van de getroffen M1 16. Een recente studie heeft aangetoond dat verhoogde prikkelbaarheid in de onaangetaste hemisfeer gekoppeld langzamer herstel 17, die is beschreven als onaangepast inter-hemisferische concurrentie 18. Inzicht in de plasticiteit optreedt naeen beroerte kan leiden tot de ontwikkeling van neuromodulatie protocollen die interhemisferische interacties 19 kunnen herstellen. Drie belangrijke tDCS behandelingen bij patiënten met motorische stoornissen na een beroerte 20,21 voorgesteld. De eerste behandeling is bedoeld om de benadeelde motorische cortex activeren door eenzijdige anodische stimulering (a-tDCS). In dit geval stimulatie beoogt rechtstreeks toenemende activiteit in perilesionale gebieden die vermoedelijk essentieel zijn voor herstel hebben. In feite, hebben studies aangetoond verbetering van de paretische bovenste of onderste ledematen na deze behandeling 22-26. De tweede behandeling werd ontwikkeld met het doel de overactivering van de contralesional hemisfeer door toepassing eenzijdige kathodische tDCS (c-tDCS) over het intacte M1. Hier, de stimulatie is gericht op het indirect toenemende activiteit in perilesionale gebieden via interhemispehric interacties. Resultaten van deze onderzoeken hebben aangetoond verbetering van motorische functina c-tDCS 4,27-29. Ten slotte is de derde behandeling is gericht op het combineren van de prikkelende effecten van een-tDCS over de gewonde M1 met de remmende effecten van c-tDCS over de onaangetast M1 bilaterale tDCS. De resultaten hebben aangetoond verbeteringen in de motorische functie na bilaterale tDCS 27,30,31. Bovendien is een studie toonde grotere verbeteringen volgende bilaterale tDCS vergelijking met zowel eenzijdige methodes 32. Fysiologische mechanismen van tDCS Ondanks het toenemende gebruik van tDCS bij de behandeling van een beroerte, de fysiologische mechanisme achter de effecten blijft onbekend 33. Een beter begrip van de fysiologische effecten zouden kunnen helpen betere behandelingsmogelijkheden te ontwikkelen en zou kunnen leiden tot gestandaardiseerde protocollen. Zoals eerder vermeld, kunnen de effecten van tDCS duren 90 minuten na de verschuiving van stimulatie 11,12. Daarom hyperpolarisatie / depolarisatieprocessen kan langdurige gevolgen 33,34 niet volledig verklaren. Verschillende hypotheses zijn voorgesteld met betrekking tot de fysiologische mechanisme dat ten grondslag tDCS na-effecten op M1 met inbegrip van veranderingen in neurotransmitter afgifte, eiwitsynthese, ionkanaalfunctie, of receptor activiteit 34,35. Inzicht in deze zaak werden voor het eerst verworven door farmacologische studies met een onderdrukking van de na-effecten van de anodische en kathodische stimulering op M1 prikkelbaarheid door de glutamatergische N-methyl-D-aspartaat (NMDA) receptor antagonist dextromethorfan 36,37 terwijl het tegenovergestelde effect werd aangetoond met een NMDA receptor agonist 38. NMDA-receptoren zijn gedacht te worden betrokken bij het ​​leren en het geheugen functie door middel van lange termijn potentiëring (LTP) en lange termijn depressie (LTD), beide gemedieerd door Glu en GABA-erge neuronen 39,40. Dierproeven zijn in lijn met deze hypothese als ze hebben aangetoond dat een-tDCS induceert LTP 13. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Ondanks de belangrijke vooruitgang die is geboekt in ons begrip van de mechanismen van de actie ten grondslag liggen tDCS effecten, farmacologische protocollen aanwezig zijn belangrijke beperkingen. Inderdaad, kan drug actie niet zo ruimtelijk specifiek tDCS zijn, vooral in de context van menselijke experimenten, en het werkingsmechanisme van de gevolgen ervan is vooral te wijten aan post-synaptische receptoren 34. Daarom is er behoefte directer de effecten van tDCS op het menselijk brein onderzoeken. Proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-MRS) is een goede kandidaat omdat hiermee niet-invasief in vivo detectie van neurotransmitter concentraties in een bepaald gebied van belang. Deze methode is gebaseerd op het principe dat elke protonbevattende neurochemische in de hersenen heeft een specifieke moleculaire structuur en bijgevolg produceert chemisch specifieke resonanties die kunnen worden gedetecteerd door 1H-MRS 41. De verworven signaal van het volume van in de hersenenlangstelling wordt gegenereerd uit alle protonen die resoneren tussen 1 en 5 ppm. De verworven neurotransmitters worden vertegenwoordigd een spectrum en uitgezet als functie van hun chemische verschuiving enkele duidelijk te onderscheiden pieken, maar waar veel resonanties van de verschillende neurochemicals overlappen. De signaalintensiteit van elke piek is evenredig met de concentratie van de neurometabolite 41. De hoeveelheid neurotransmitters kunnen worden gekwantificeerd afhankelijk van de sterkte van het magnetisch veld 42,43. Echter, een lage concentratie metabolieten, die worden overschaduwd door zeer sterke resonanties, zijn moeilijk te kwantificeren bij lagere veldsterkte zoals 3 T. Een manier om informatie over dergelijke overlappende signalen te verkrijgen is aan de sterke resonanties verwijderen via spectrale editing. Eén van dergelijke technieken is een MEGA-PRESS sequentie, die detectie van γ-aminoboterzuur (GABA) signalen 44,45 toelaat. Slechts enkele studies hebben het effect van tDCS onderzocht op destofwisseling van de hersenen met behulp van 1H-MRS in motor 34,46 en niet-motorische gebieden 47. Stagg en medewerkers 34 beoordeelde de effecten van een-tDCS, c-tDCS en sham stimulatie op M1 metabolisme. Zij vonden een significante vermindering GABA concentratie na een tDCS en een significante vermindering van glutamaat + glutamine (Glx) en GABA na c-tDCS. In een andere studie werd gemeld dat de hoeveelheid veranderingen in GABA concentratie geïnduceerd door een tDCS dan M1 betrof motorisch leren 46. Deze studies wijzen op de mogelijkheden van het combineren van 1 H-MRS met tDCS aan ons begrip van de fysiologische mechanismen ten grondslag liggen aan het effect van tDCS op de motorische functie te verhogen. Bovendien, het gebruik van klinische protocollen zoals een tDCS en c-tDCS dan M1 is nuttig omdat de gedragseffecten goed bestudeerd en kan direct worden gerelateerd aan fysiologische resultaten. Daarom is een standaard protocol voor het combineren bilaterale TDCS en 1H-MRS is aangetoond in gezonde vrijwilligers met een 3 T MRI systeem. Bihemispheric tDCS wordt gepresenteerd aan data contrast met een eerdere MRS studie waaraan unilaterale kathodische of eenzijdige anodale tDCS werden aangebracht over motorische cortex 34. Het protocol is specifiek beschreven voor stimulatie met een NeuroConn stimulator in een Siemens 3 T scanner uitvoeren MEGA-PRESS 1 H-MRS.

<table><tbody><tr><td>DC-stimulator plus</td><td>NeuroConn</td><td>30DCS01E</td><td>MR-compatibel apparaat</td></tr><tr><td>NuPrep preparatie-gel</td><td>Weaver and Co.</td><td>#10-61</td><td></td></tr><tr><td>Ten20 geleidende pasta</td><td>Weaver and Co.</td><td>#10-20-4</td><td></td></tr><tr><td>Elektrodevoorbereidingspad</td><td>Grass technologies</td><td>MD0017</td><td>70% isopropylalcohol en puimsteen</td></tr><tr><td>Zoutoplossing</td><td>Lokale drogisterijmonster</td><td></td><td>0,9% natriumchloride</td></tr><tr><td>Niet-permanente hydro-marker</td><td>Sharpie</td><td>SHPE20WH</td><td></td></tr><tr><td>SYNGO MR VB17</td><td>Siemens AG</td><td></td><td>MRI-software</td></tr><tr><td>MAGNETOM Trio A Tim System</td><td>Siemens AG</td><td></td><td>MRI-scannerversie</td></tr><tr><td>Matlab 2013a (Versie 8.1)</td><td>MathWorks Inc</td><td></td><td>verwerkings- en analysesoftware</td></tr><tr><td>LCModel 6.3</td><td>LC MODEL inc</td><td></td><td>zie: s-provencher.com</td></tr></tbody></table>

het gebruik van magnetic resonance spectroscopy als een instrument voor het meten van bi-hemisferische transcraniale elektrische stimulatie beïnvloeding van de primaire motor cortex metabolisme

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

Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) is een neuromodulatie techniek die steeds meer gebruikt in de afgelopen tien jaar bij de behandeling van neurologische en psychiatrische aandoeningen zoals beroerte en depressie. Toch blijft de mechanismen die ten grondslag liggen aan zijn vermogen om de hersenen prikkelbaarheid moduleren om klinische symptomen te verbeteren slecht begrepen 33. Om dit beter begrip kan proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-MRS) worden gebruikt, omdat zij de in vivo kwantificatie van hersenen metabolieten zoals γ-aminoboterzuur (GABA) en glutamaat in een regiospecifieke wijze 41. In feite, een recente studie toonde aan dat 1H-MRS is inderdaad een krachtig middel om de effecten van tDCS op neurotransmitter concentratie 34 beter te begrijpen. Dit artikel heeft tot doel de volledige protocol te beschrijven voor het combineren van tDCS (NeuroConn MR compatibel stimulator) met 1H-MRS bij 3 T met behulp van een MEGA-PRESS seqinvloed. We zullen de impact van een protocol dat heeft laten zien een grote belofte voor de behandeling van motorische stoornissen na een beroerte, die bestaat uit bilaterale stimulatie van de primaire motorische cortex 27,30,31 beschrijven. Methodologische factoren te overwegen en mogelijke wijzigingen van het protocol worden ook besproken.

Figuur 6 toont de positie van de VOI op de representatie van dient M1 waar alle MRS maatregelen genomen. In figuur 6D, een 3D-visualisatie toont een duidelijke voorstelling van de tDCS elektroden geplaatst op de hoofdhuid over de vermeende primaire motorische cortex. In figuur 7 is representatief &quot;EDIT OFF&quot; en het verschil (&quot;DIFF&quot;) spectra verworven in M1. Pieken die overeenkomen met Glx, GABA + MM en NAA duidelijk te zien. <p class="jove_content...

Dit artikel heeft tot doel een basisprotocol te beschrijven voor het combineren van transcraniale directe stroom stimulatie (tDCS) met proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-MRS) metingen om de effecten van bilaterale stimulatie op de stofwisseling van de primaire motorische cortex te onderzoeken.

Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire Motor Cortex Metabolisme

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

Het algemene doel van deze procedure is om transcraniale gelijkstroomstimulatie te combineren met proton MRS-metingen om de effecten van bilaterale stimulatie op het metabolisme van de primaire motorische cortex te onderzoeken. Dit wordt bereikt door eerst de stimulerende elektroden zorgvuldig over het doelgebied te positioneren en deze op de hoofdhuid van de deelnemer te bevestigen terwijl de deelnemer zich buiten de scanner bevindt. Na het bepalen van de positie van de MRS-voxel met behulp van een anatomische scan van de hersenen van de deelnemer, worden vier blokken van 64 metabolietscans uitgevoerd met een MRS mega press-sequentie.Vervolgens wordt, terwijl de deelnemers nog in de MRI-scanner verblijven, gedurende 20 minuten bilaterale stimulatie van de primaire motorische cortex uitgevoerd met een intensiteit van 1 mA. De laatste stap is het uitvoeren van dezelfde metabolietscans als bij de scan voorafgaand aan de transcraniële gelijkstroomstimulatie of de pre-TDCS-scan. Uiteindelijk wordt de combinatie van transcraniële gelijkstroomstimulatie met magnetische resonantiespectroscopie gebruikt om modulaties in de GABA- en GLX-concentraties aan te tonen die geassocieerd zijn met b

the-use-magnetic-resonance-spectroscopy-as-tool-for-measurement-bi

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een niet-invasieve hulpmiddel om inzicht te krijgen in de fysiologie en de functie van het menselijk zenuwstelsel. Hier presenteren wij onze TMS technieken om corticale prikkelbaarheid van de bovenste ledematen en lumbale spieren te bestuderen.

Gebruik te maken van Transcranial Magnetic Stimulation aan de Human neuromusculaire systeem Study

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: Kuhn, Y. et al. Intracortical Inhibition Within the Primary Motor Cortex Can Be Modulated by Changing the Focus of Attention. J. Vis. Exp. (2017)This video demonstrates the use of transcranial magnetic stimulation (TMS) to modulate motor neuron activity and measure muscle responses via electromyography (EMG). It outlines the steps for locating the motor hotspot, determining stimulation thresholds, and assessing the effects of subthreshold TMS (subTMS) on cortical inhibition.

Transcranial Magnetic Stimulation for Modulating Muscle Response in Humans

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

Functionele connectiviteit in rusttoestand MRI heeft afwijkingen geïdentificeerd bij patiënten met een breed scala aan neuropsychiatrische stoornissen, inclusief epilepsie als gevolg van malformaties van corticale ontwikkeling. Transcraniële magnetische stimulatie in combinatie met EEG kan aantonen dat patiënten met epilepsie corticale hyperexcitabiliteit hebben in regio's met abnormale connectiviteit.

Een Multimodaal Beeldverwerking en-stimulatie gebaseerde methode voor de beoordeling Connectivity-gerelateerde Brain Exciteerbaarheid bij patiënten met epilepsie

Transcraniële wisselstroom stimulatie (TAC's) kunnen de modulering van de corticale prikkelbaarheid in een frequentie-specifieke mode. Hier laten we een unieke aanpak die online TAC's met één puls Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) combineert om corticale prikkelbaarheid "probe" door middel van Motor Evoked Potentials.

Effecten van Transcraniële wisselstroom stimulatie op de primaire motorische Cortex door Online-gecombineerde aanpak met Transcraniële magnetische stimulatie

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 real-time elektroencephalografie-geactiveerde Transcraniële magnetische stimulatie te bestuderen en moduleren van menselijke hersen netwerken.

Hersenstimulatie met real-time Elektroencephalografie-geactiveerde Transcraniële magnetische stimulatie

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

Hier presenteren we een protocol waarin de methodologie wordt geschetst om de exciteerbaarheid van de primaire motorische cortex en prikkelbaarheidsmodulatie te beoordelen met behulp van transcraniële magnetische stimulatie (TMS) in combinatie met elektromyografie (EMG).

Beoordeling van de prikkelbaarheid van de primaire motorische cortex en modulatie van de prikkelbaarheid door transcraniële magnetische stimulatie te koppelen aan elektromyografie

Leer hoe je transcraniële gelijkstroomstimulatie combineert met proton-MRS om metabole veranderingen in de primaire motorcortex te meten. Deze methode toont modulaties in GABA- en GLX-concentraties.

Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire Motor Cortex Metabolisme (Video) | JoVE Journal

Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire Motor Cortex Metabolisme

Meer video's verkennen