Mapowanie następstw stymulacji impulsem Theta na ludzką korę słuchową za pomocą obrazowania funkcjonalnego

Ogólnym celem tej procedury jest połączenie funkcjonalnego obrazowania mózgu z przezczaszkową stymulacją magnetyczną w celu zbadania kory słuchowej. Osiąga się to poprzez przeprowadzenie najpierw funkcjonalnego Mr.Localizer w celu zidentyfikowania sieci powiązanej z zadaniem słuchowym. Po drugie, zdefiniuj cel stymulacji na podstawie danych z funkcjonalnego Mr.Localizer.

Następnie przeprowadź funkcjonalne badanie MR, aby zmierzyć aktywność w korze słuchowej przed stymulacją. Następnie użyj narzędzi NEURONAWIGACJI, aby ustawić cewkę TMS względem indywidualnej anatomii i funkcji uczestnika. Odbywa się to, gdy obiekt leży na łóżku skanera.

Aby uniknąć przemieszczania uczestnika tam i z powrotem z pomieszczenia skanera, ostatnim krokiem jest jak najszybsze wsunięcie uczestnika z powrotem do otworu skanera i rozpoczęcie akwizycji FMRI. Ostatecznie FMRI może mapować efekty wywołane przez TMS. Dane wykazały, że po TMS następuje funkcjonalna reorganizacja sieci słuchowej.

TMS to unikalne narzędzie do badania związków przyczynowo-skutkowych między określonymi obszarami mózgu a funkcjami poznawczymi. Jednak jego interpretacja jest ograniczona, ale brakuje informacji na temat lokalizacji i charakteru zmian w aktywności mózgu wywołanych przez TMS. Dlatego zdecydowaliśmy się na połączenie TMS z obrazowaniem funkcjonalnym w celu określenia zmian funkcjonalnych wywołanych przez TMS.

Różnica między naszym badaniem a poprzednimi badaniami polega na tym, że przeprowadzamy TMS w pomieszczeniu skanera w standardowym trybie offline TMS i FMI. Uczestnik musi opuścić salę rezonansu magnetycznego, udać się do innego pomieszczenia w celu otrzymania TMS, a następnie wrócić tak szybko, jak to możliwe. W przypadku drugiej sesji FMRI z powrotem, ta tam iz powrotem może zwiększyć żywotność zmian w mózgu i jest używana przez TMS w naszym protokole.

Pozycja głowicy pozostaje stosunkowo stabilna, co może prowadzić do większej dokładności, gdy porównujemy dane przed i po FM RI. Ponadto TMS i użyte efekty zostaną szybciej zmapowane. Protokół ten jest podzielony na dwudniową sesję.

Pierwszy dzień składa się z sesji FMRI LOCALIZER z badaniem anatomicznym i funkcjonalnym w celu zdefiniowania obszarów, które mają być objęte TMS. Drugi dzień składa się z sesji FMRI, zarówno przed, jak i po TMS pierwszego dnia, uczestnik ćwiczy zadanie dyskryminacji melodii poza skanerem. W tym zadaniu temat wskazuje, czy dwie następujące po sobie melodie pięcionutowe są takie same, czy różne.

Uwzględniono również zadanie kontroli słuchowej bez dyskryminacji, w którym badany słyszy wzorce o równej długości pięciu nut, wszystkie o tej samej wysokości C pięć i naciska przycisk po drugim tonie. Następnie rozpocznij sesję rezonansu magnetycznego od uzyskania rezonansu magnetycznego o wysokiej rozdzielczości. Obraz anatomiczny. Następnie uzyskaj funkcjonalne obrazy za pomocą sekwencji impulsów EPI echa gradientowego i rzadkiego paradygmatu próbkowania, aby zminimalizować wszelkie odważne efekty lub maskowanie słuchowe spowodowane skanowaniem MRI.

Szum po zakończeniu skanowania. Zdefiniuj miejsce stymulacji obiektu, używając zarówno anatomicznych, jak i funkcjonalnych punktów orientacyjnych. Należy pamiętać, że TMS jest ograniczony pod względem głębokości miejsca stymulacji ze względu na tłumienie natężenia i głębokości pola elektrycznego i nie może oczekiwać, że dotrze do obszarów głębszych niż trzy centymetry.

Bardzo ważne jest, aby używać podobnych punktów orientacyjnych dla każdego uczestnika, pomimo różnic w anatomii i funkcji między osobami. Dlatego użyj anatomicznych punktów orientacyjnych, aby zlokalizować zakręt Heschela zgodnie z definicją strukturalnych masek Atlas Harvard Oxford. Maska jest pokazana tutaj na zielono, a następnie zdefiniowała cel TMS, znajdując szczyt aktywacji w zakręcie Heschela, który jest pokazany tutaj przez niebieską kropkę.

Zlokalizuj również wierzchołek jako miejsce do kontrolowania niespecyficznych efektów TMS, takich jak artefakty akustyczne i somatosensoryczne. Definiuje się go anatomicznie jako punkt w połowie odległości między wcięciem a grzbietem nosa i w równej odległości od prawego i lewego wcięcia wewnętrznego. Należy pamiętać, że kolejność widzenia stymulacji powinna być zrównoważona u poszczególnych osób.

W dniu eksperymentu TMS. Skonfiguruj cały sprzęt. Począwszy od bezramkowego stereofonicznego systemu taksówkowego.

System komputerowy musi być umieszczony na zewnątrz pomieszczenia skanera przylegającego do drzwi, które będą otwarte podczas aplikacji TMS. Narzędzia rejestracyjne i trackery systemu są kompatybilne z rezonansem magnetycznym, a także z ramieniem wieloprzegubowym. Zastosowana tutaj kamera na podczerwień nie jest kompatybilna z MR i dlatego musi być umieszczona w odległości dwóch metrów od łóżka skanera w pomieszczeniu skanera w pobliżu drzwi skanera.

System stymulatora TMS powinien znajdować się w pomieszczeniu sąsiadującym z pomieszczeniem skanera MRI. Cewka TMS kompatybilna z MRI zostanie użyta w pomieszczeniu skanera podłączonym do systemu TMS za pomocą siedmiometrowego poprzez obciążenie rurki filtra RF, obrazy anatomiczne i funkcjonalne uczestnika oraz cele stymulacji do pakietu oprogramowania stereotaktycznego. Tutaj będziemy celować w prawy zakręt Heschela uczestnika przed rozpoczęciem skanowania.

Poproś pacjenta o wypełnienie formularza przesiewowego MR i usunięcie całego metalu. Następnie rozpocznij akwizycję MR od skanów anatomicznych i funkcjonalnych identycznych z tymi, które są przeprowadzane w sesji lokalizatora. Następnie wysuń łoże skanera i utrzymuj platformę ciała podniesioną podczas całej sesji TMS.

Zdejmij górną cewkę Mr.Head i przymocuj pałąk i tracker ustawiony na głowie uczestnika, zamontuj ramię wieloprzegubowe do łóżka skanera. Następnie przymocuj cewkę TMS kompatybilną z MR do ramienia. Sprawdź, czy wszystkie elementy śledzące i cewka znajdują się w polu view kamery tutaj.

Kamera znajduje się nieco po prawej stronie uczestnika, aby umożliwić łatwiejsze śledzenie przemieszczenia cewki. Celując w prawą półkulę, skalibruj głowę fotografowanej osoby za pomocą stereofonicznych narzędzi taksówkowych, zarejestruj czubek nosa, nasa i tragus obu uszu z tymi samymi punktami orientacyjnymi na danych anatomicznych. Do tego potrzeba dwóch eksperymentatorów.

Krok pierwszy przy głowie uczestnika i przy komputerze, aby przeprowadzić rejestrację na komputerze. Następna pozycja, cewka TMS kompatybilna z MR styczna do skóry głowy z trackerami cewki skierowanymi w stronę kamery na podczerwień. Cewka powinna być zorientowana tak, aby uchwyt był skierowany do tyłu i równoległy do linii środkowej.

Ustal położenie cewki za pomocą na ramieniu wieloprzegubowym. Teraz włącz system TMS i rozpocznij stymulację. TMS powinien być stosowany zgodnie z wzorcowym protokołem, takim jak ciągła stymulacja porodowa theta składająca się z trzech impulsów o częstotliwości 50 Hz, powtarzanych z częstotliwością pięciu Hz przez 40 sekund.

Wykazano, że protokół ten moduluje plastyczność kory mózgowej przez okres do 30 minut po zaprzestaniu stymulacji w zdrowych populacjach. Po zakończeniu stymulacji ważne jest, aby jak najszybciej umieścić obiekt z powrotem w skanerze. Usuń cały sprzęt TMS i wsuń głowę uczestnika do cewki Mr.Head.

Upewnij się, że sekwencje skanowania są przygotowane i gotowe do pracy, a liczba i czas trwania skanowania lokalizatora są zredukowane do minimum. Ponieważ efekty RTMS są przejściowe, końcowa sesja skanowania powinna rozpocząć się od skanowania funkcjonalnego. Ponownie przeprowadź FMRI podczas 12-minutowego trwania zadania melodii.

Po zakończeniu skanowania funkcjonalnego zakończ skanem anatomicznym Po eksperymencie. Przeprowadzaj analizę danych FMRI oddzielnie zarówno dla sesji przed, jak i po sesji T-M-S-F-M-R-I dla każdej sesji FMRI. Kontrast między melodiami a zadaniem kontroli słuchowej.

Następnie, aby ocenić różnice między sesjami przed i po sesjach T-M-S-F-M-R-I, przeprowadź analizę efektów losowych przy użyciu sparowanego testu T studenta. Tutaj widzimy wyniki prób dyskryminacji melodii kontrastowej minus kontrola słuchowa dla pojedynczego uczestnika w sesji przed T-M-S-F-M-R-I oraz w sesji po sesji T-M-S-F-M-R-I zarówno przed, jak i po sesjach T-M-S-F-M-R-I, współrzędne są wyświetlane w standardowej przestrzeni MNI 1 52, aby pokazać zmiany w lewej półkuli przeciwlegle do miejsca stymulacji, w tym zakręt Heschela. Tutaj możemy zobaczyć wyniki postu kontrastowego minus sesje pre T-M-S-F-M-R-I przy użyciu sparowanego testu T-testu ucznia.

Dane sugerują, że CTBS celujący w prawy zakręt Heschela indukuje wzrost sygnału w przeciwległej korze słuchowej, a także w innych obszarach przeciwległych. Ponadto obserwujemy również zmiany w funkcjonalnej łączności między korą słuchową w obu półkulach. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak używać sprzętu do neuronawigacji TMS do celowania w określone obszary mózgu i jak wykonywać TMS w środowisku ML.

Procedura ta umożliwia naukowcom mapowanie efektów indukowanych przez TMS na korę słuchową za pomocą FMRI. Jednak procedura może być również stosowana do celowania w inne obszary zainteresowania, takie jak obszary czołowe lub ciemieniowe.