Name: Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych i ich przebiegu w czasie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Poznaj przezczaszkową stymulację magnetyczną (TMS) do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych. Ta nieinwazyjna metoda pozwala zakłócać przetwarzanie neuronalne i mierzyć wpływ na zachowanie, umożliwiając wyciąganie wniosków przyczynowych.

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

Autorzy nie mają żadnych podziękowań.

Ten protokół został zatwierdzony przez Komisję Etyki UCL (#249/001) do nieinwazyjnej stymulacji mózgu neurologicznie normalnych ochotników.
1. Utwórz protokół TMS
Prawie wszystkie eksperymenty TMS w neuronauce kognitywnej używają stymulacji dwufazowej w połączeniu z cewką w kształcie ósemki. Zapewnia to możliwość dostarczania szybkich ciągów impulsów (> 1 Hz) i jak najdokładniejszego celowania w miejsce korowe. Możliwe jest zastosowanie stymulacji jednofazowej35 lub innego kształtu cewki36, ale tutaj zastosowano konfigurację standardową.
<ol>
	<li>Wybierz częstotliwość i czas trwania stymulacji. 
	UWAGA: Częstym wyborem w neuronauce poznawczej jest stosowanie stymulacji 10 Hz przez 500 ms od początku bodźca37-40.</li>
	<li>Wybierz poziom intensywności na podstawie obszernych testów pilotażowych. Utrzymuj go na stałym poziomie wśród uczestników. 
	UWAGA: W przypadku używanego tutaj sprzętu powszechnie stosowane intensywności wahają się między 50 - 70% maksymalnej mocy wyjściowej stymulatora11,41-44.</li>
	<li>Wybierz interwał między próbami. Zarówno ze względów praktycznych, jak i bezpieczeństwa, należy oddzielić próby stymulacji o minimum 3 - 5 sekund27,45.</li>
</ol>
2. Wykonaj rejestrację głowy
<ol>
	<li>Uzyskaj skan anatomicznego rezonansu magnetycznego (MRI) o wysokiej rozdzielczości T1 dla każdego uczestnika na oddzielnej sesji przed TMS. Uwzględnij punkty odniesienia na obrazie, które zostaną użyte w kroku 2.3. </li>
	<li>Załaduj skan do bezramkowego systemu stereotaksji przed sesją TMS, aby umożliwić dokładne ukierunkowanie miejsc stymulacji u każdego uczestnika. Zaznacz miejsca stymulacji na głowie na początku eksperymentu lub monitoruj je w sposób ciągły przez cały czas trwania eksperymentu.</li>
	<li>Zaznacz cztery punkty odniesienia na obrazie uczestnika. Zazwyczaj należą do nich czubek nosa, grzbiet nosa i wcięcie nad tragusem każdego ucha.</li>
	<li>Przekaż uczestnikowi informacje o TMS, aby mógł wyrazić świadomą zgodę na udział w eksperymencie.</li>
	<li>Poproś uczestnika o wypełnienie formularza TMS Safety Screen, który został zatwierdzony przez Institutional Review Board. 
	UWAGA: Trwałe sprzeczności z TMS obejmują osobistą lub rodzinną historię padaczki, historię kliniczną problemów neurologicznych lub psychiatrycznych lub wszczepione urządzenia medyczne, takie jak rozrusznik serca lub implanty ślimakowe. Nieprzestrzeganie wymogów bezpieczeństwa TMS może potencjalnie wywołać omdlenia i drgawki.</li>
	<li>Umieść tracker obiektu na głowie uczestnika; będzie on działał jako odniesienie podczas pomiaru punktów odniesienia. Dotknij każdego punktu odniesienia na głowie osoby za pomocą wskaźnika, który jest dostarczany z systemem stereotaksji i zapisz odpowiednie współrzędne na komputerze. Skalibruj głowę pacjenta za pomocą obrazu MRI. Sprawdź jakość rejestracji i powtórz proces w razie potrzeby.</li>
	<li>Poproś uczestnika, aby podczas stymulacji nosił zatyczki do uszu, aby stłumić dźwięk wyładowania cewki i uniknąć uszkodzenia słuchu uczestników46.</li>
	<li>Skonfiguruj maszynę TMS zgodnie z wyborami dokonanymi w sekcji 1. </li>
	<li>Zapoznaj uczestnika ze stymulacją przed badaniem, aby upewnić się, że uczestnik jest zaznajomiony z jej odczuciem i dobrze toleruje. Najpierw zademonstruj stymulację na ramieniu badacza, a następnie na ramieniu uczestnika, aby przyzwyczaić osobę do odczucia. 
	UWAGA: Jest to szczególnie ważne dla uczestników, którzy doświadczają TMS po raz pierwszy.</li>
	<li>Zademonstruj protokół stymulacji w każdym z miejsc testowych, ponieważ odczucie może być różne w różnych miejscach. Umieść cewkę w pierwszym miejscu zidentyfikowanym przez bezramkowy system stereotaksji tak, aby cewka była styczna do skóry głowy, a linia maksymalnego strumienia magnetycznego przecinała stymulowane miejsce. 
	UWAGA: Stymulacja czasami wpływa na nerwy lub mięśnie twarzy i może prowadzić do dyskomfortu, dlatego ważne jest, aby sprawdzić, czy uczestnik dobrze ją toleruje.</li>
</ol>
3. Wykonaj lokalizację funkcjonalną
<ol>
	<li>Zoptymalizuj miejsce stymulacji, dostosowując je do każdego uczestnika. Zaznacz kilka potencjalnych miejsc stymulacji w obszarze mózgu będącym przedmiotem zainteresowania na obrazie strukturalnym uczestnika. Zlokalizuj cele w odległości co najmniej 10 mm od siebie, biorąc pod uwagę rozdzielczość przestrzenną TMS47, za pomocą siatki lub oznaczenia anatomicznego (rysunek 1).</li>
	<li>Wybierz zadanie lokalizatora, które wykorzystuje interesującą Cię funkcję poznawczą i ma mierzalne zachowanie (np. czas reakcji, dokładność, ruchy gałek ocznych). Powtórz zadanie wiele razy podczas testowania możliwych miejsc i twórz różne wersje zadania, aby uniknąć ciągłego powtarzania bodźców.</li>
	<li>Pozwól uczestnikowi ćwiczyć zadanie bez stymulacji, dopóki nie poczuje się z tym komfortowo. Następnie wprowadź drugą sesję ćwiczeniową z TMS losowo (lub pseudolosowo) prezentowanym w 50% prób, aby uczestnik przyzwyczaił się do wykonywania zadania bez rozpraszania się stymulacją.</li>
	<li>Wybierz witrynę testową i uruchom jedną wersję zadania lokalizatora. Natychmiast po tym sprawdź wyniki, aby zobaczyć, czy stymulacja wpłynęła na wydajność. 
	UWAGA: W wielu przypadkach stymulacja "niewłaściwego" miejsca w rzeczywistości ułatwi reakcje w porównaniu z brakiem stymulacji z powodu ułatwień międzyzmysłowych2, w tym przypadku z powodu usłyszenia kliknięć i odczucia stymulacji w skórze głowy. Ponadto duże efekty stymulacji (tj. powyżej 100 ms) są często sztuczne i wymagają ponownego przetestowania. Jeśli się replikują i są specyficzne dla konkretnego miejsca testowego, mogą to być prawdziwe efekty. Pamiętaj, aby wybrać solidną miarę efektu TMS, aby mieć pewność co do lokalizacji. </li>
	<li>Jeśli nie zaobserwuje się żadnego efektu, wybierz nową lokację testową i powtórz czynność, w przeciwnym razie przetestuj tę samą lokację ponownie, aby określić, czy się replikuje. Przetestuj wiele witryn jeden po drugim w tej samej sesji, aby upewnić się, że nie wszystkie wywołują efekt, ponieważ wskazywałoby to na niespecyficzny efekt TMS. Zrównoważ kolejność, w której witryny są stymulowane przez uczestników.</li>
</ol>
4. Główne zadanie
<ol>
	<li>Po lokalizacji i w tej samej sesji uruchom główny eksperyment, korzystając z witryny docelowej, która została funkcjonalnie zlokalizowana. 
	UWAGA: Będzie to wymagało innego zadania niż to używane w lokalizacji, ale takiego, które dzieli kluczowy proces, który Cię interesuje. Na przykład zadanie oceny rymów może być użyte do zlokalizowania obszaru wrażliwego na przetwarzanie dźwięków słów, podczas gdy zadanie oceny homofonu może być użyte do głównego eksperymentu. W tym przykładzie oba zadania wymagają fonologicznego przetwarzania słów pisanych, chociaż konkretne wymagania i bodźce różnią się.</li>
	<li>Należy uwzględnić wystarczające warunki kontrolne, aby wykluczyć niespecyficzne skutki TMS.</li>
	<li>Przetestuj tę samą lokację w zadaniu kontrolnym, które nie obejmuje procesu będącego przedmiotem zainteresowania, aby zademonstrować specyficzność funkcjonalną w przetwarzaniu.</li>
	<li>Przetestuj inne miejsce na głównym zadaniu, aby wykazać anatomiczną specyfikę efektu.</li>
	<li>Uwzględnij dodatkowe warunki kontrolne, takie jak pozorowany TMS, bodźce kontrolne lub wiele okien czasowych.</li>
	<li>Przeprowadź tradycyjny eksperyment "wirtualnej zmiany chorobowej" przy użyciu tych samych parametrów TMS, które są używane podczas lokalizacji (np. intensywność, częstotliwość i czas trwania stymulacji). W chronometrycznym eksperymencie TMS użyj tej samej intensywności, ale zastąp ciąg impulsów używanych podczas lokalizacji pojedynczymimpulsem 48 lub podwójnym impulsem49 dostarczanym z różnymi opóźnieniami początków.</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

W artykule przedstawiono protokół oceny przyczynowego i czasowego zaangażowania regionów mózgu w procesy poznawcze z wykorzystaniem TMS online. W tej dyskusji najpierw podkreślono krytyczne kroki tworzenia udanego protokołu TMS, a następnie ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę podczas projektowania eksperymentu TMS.
Ponieważ protokoły TMS mają dużą liczbę wolnych parametrów, zapewnienie optymalnych parametrów stymulacji jest krytycznym krokiem w przygotowaniu eksperymentu TMS. Zwykle osiąga się to poprzez szeroko zakrojone testy pilotażowe w celu określenia częstotliwości stymulacji, czasu trwania, intensywności, interwału między próbami i orientacji cewki niezbędnej do uzyskania solidnych efektów. Aby stworzyć skuteczną "wirtualną zmianę", częstotliwość musi wywoływać silny efekt, który obejmuje wystarczająco duże okno czasowe, aby objąć interesujący nas proces poznawczy. W związku z tym zarówno częstość, jak i czas trwania różnią się w zależności od badania. Podobnie, "właściwa" intensywność stymulacji to taka, która zapewnia, że pole magnetyczne wpływa na przetwarzanie neuronalne w docelowym obszarze mózgu i tutaj głównym czynnikiem jest odległość od cewki do miejsca stymulacji51. Wiele badań identyfikuje intensywność stymulacji niezbędną do wywołania reakcji motorycznej podczas stymulacji obszaru ręki pierwszorzędowej kory ruchowej i wykorzystuje to do normalizacji intensywności u uczestników52,53-55. Miara ta nie jest jednak wiarygodnym wskaźnikiem optymalnej intensywności dla obszarów niemotorycznych42,51,56. Inną opcją jest użycie tej samej intensywności dla wszystkich uczestników. Wybrana intensywność powinna być skuteczna u wszystkich osób objętych pilotażem po eksperymentowaniu z różnymi intensywnościami stymulacji. Dodatkowo orientacja cewki jest ważnym parametrem, który wymaga rozważenia. Specyficzna orientacja cewki wpływa na rozkład indukowanego pola elektrycznego w stymulowanej populacji neuronów, a zatem może wpływać na zachowanie. Ogólnie rzecz biorąc, opublikowane protokoły mogą stanowić punkt wyjścia, który jest iteracyjnie modyfikowany podczas testów pilotażowych w celu dopasowania do konkretnego eksperymentu. Często jednak informacje o tych testach pilotażowych są pomijane w końcowym manuskrypcie, co ma niefortunny skutek w postaci ukrycia niektórych kluczowych aspektów procesu projektowania protokołu.
Wybór procedury lokalizacyjnej jest również niezbędny, aby upewnić się, że stymulacja jest podawana w optymalnym miejscu. Chociaż w wielu badaniach z powodzeniem zlokalizowano miejsca stymulacji przy użyciu metod opartych na anatomii, które są ukierunkowane na jedno miejsce u poszczególnych uczestników 57,58, dostosowanie miejsca stymulacji dla każdego pacjenta indywidualnie zmniejsza różnice między obiektami w wynikach behawioralnych, dając bardziej wydajną metodę31. W tym miejscu przedstawiliśmy procedurę lokalizacji funkcjonalnej opartej na TMS, która oferuje zalety w porównaniu z lokalizacją opartą na fMRI. W szczególności unika się problemu różnych odchyleń przestrzennych między fMRI (tj. drenowanie żył59) a TMS (tj. orientacja aksonów w polu magnetycznym6,60), które mogą powodować lokalizację tej samej odpowiedzi neuronalnej w różnych lokalizacjach. Ponadto dobrze wiadomo, że konkretna lokalizacja "szczytów" aktywacji w fMRI może się znacznie różnić, co czyni je nieoptymalnymi, ponieważ TMS celuje w55,61. Mimo to wiele różnych procedur lokalizacyjnych jest wykazywalnie skutecznych, więc konkretny wybór jest mniej ważny niż zapewnienie, że zastosowana metoda zapewnia wiarygodne, powtarzalne efekty.
Chociaż przedstawione tutaj dane eksperymentalne wykorzystywały czasy reakcji jako miarę zależną, dostępnych jest wiele innych opcji. Na przykład w niektórych badaniach zamiast tego stosuje się dokładność9,12,62. W takich przypadkach normalna wydajność bez TMS jest już poniżej górnego pułapu, więc zakłócenia wywołane stymulacją znajdują odzwierciedlenie w wynikach dokładności. W innych badaniach oceniano wpływ stymulacji na ruchy gałek ocznych63,64. Większość eksperymentów neuronauki poznawczej z TMS używa jednak czasu reakcji jako miary zależnej13,48,65,66. Zazwyczaj efekty są rzędu dziesiątek ms, czyli około 10% zmiany czasu reakcji67. Niezależnie od zastosowanej miary zależnej, powinna ona być solidna i spójna, tak aby można było łatwo zaobserwować stosunkowo niewielkie zmiany.
Jak każda technika eksperymentalna, TMS ma ważne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze tej metodologii. Najczęstsze z nich to: i) rozdzielczość przestrzenna TMS, ii) niespecyficzne efekty związane ze stymulacją oraz iii) aspekty bezpieczeństwa metodyki. Po pierwsze, TMS ma ograniczoną głębokość stymulacji, ponieważ pole magnetyczne zmniejsza swoją intensywność, im dalej znajduje się od cewki. W związku z tym jest najbardziej skuteczny w stymulacji obszarów mózgu w pobliżu skóry głowy (~2 - 3 cm)68,69 i jest nieskuteczny w stymulowaniu głębokich struktur mózgu. W rezultacie, jedyne regiony bezpośrednio dostępne dla TMS są ograniczone do płaszcza korowego, chociaż opracowywane są cewki o różnych kształtach, aby dotrzeć do głębszych obszarów, takich jak zwoje podstawy69. TMS ma również rozdzielczość przestrzenną około 0,5 - 1 cm47,70-72. W związku z tym metoda ta nie może być stosowana do badania wkładu funkcjonalnego drobnoziarnistych struktur przestrzennych, takich jak kolumny korowe.
Drugim ograniczeniem TMS jest to, że stymulacja wprowadza równoczesne sensoryczne skutki uboczne w wyniku szybko zmieniającego się pola magnetycznego. Przede wszystkim każdemu impulsowi magnetycznemu towarzyszy słuchowe kliknięcie i odczucie stukania. Dlatego TMS może być nieodpowiedni dla niektórych eksperymentów słuchowych lub somatosensorycznych, w których te skutki uboczne mogą zakłócać wykonywanie zadań. Należy jednak zauważyć, że TMS online został z powodzeniem wykorzystany w niektórych eksperymentach słuchowych73,74 i dlatego jest wykonalny przynajmniej w niektórych zadaniach. Inną kwestią jest to, że intensywność efektów sensorycznych różni się w zależności od lokalizacji głowy. Na przykład stymulacja podawana w miejscu blisko ucha będzie brzmiała głośniej niż w miejscach bardziej oddalonych. Podobnie, bardziej brzuszne lokalizacje na głowie powodują większy skurcz mięśni niż obszary grzbietowe75,76. Ponieważ te różnice w miejscu mogą wywoływać eksperymentalne zakłócenia, ważne jest, aby użyć albo miejsca kontrolnego z podobnymi skutkami ubocznymi do miejsca głównego, takich jak homologi kontralateralne77 , albo uwzględnić warunki/zadania kontrolne, które nie wykorzystują procesu będącego przedmiotem zainteresowania24,62,73,78,79.
Wreszcie, podczas projektowania eksperymentów TMS należy zawsze brać pod uwagę względy bezpieczeństwa, ponieważ może to potencjalnie wywołać omdlenia i drgawki27. Aby zminimalizować to ryzyko, istnieją przyjęte na całym świecie wytyczne dotyczące intensywności, częstotliwości i czasu trwania stymulacji, a także całkowitej liczby impulsów i interwałów między próbami27,28. Uważa się, że protokoły, które pozostają w zgodzie z tymi wytycznymi, są bezpieczne dla neurologicznie normalnych uczestników. Warto jednak zauważyć, że są one jeszcze niekompletne i często wprowadzane są nowatorskie protokoły TMS, które również okazują się bezpieczne. Ogólnie rzecz biorąc, dowody sugerują, że przy przestrzeganiu opublikowanych wytycznych, TMS jest bezpieczną procedurą bez niebezpiecznych skutków ubocznych. Jedną z konsekwencji tych ograniczeń jest jednak to, że protokoły behawioralne często będą musiały zostać dostosowane, zanim będzie można ich używać z TMS. Ma to wpływ na kilka aspektów projektu, w tym długość eksperymentu, liczbę prób, liczbę warunków i miejsc stymulacji, które można przetestować. Niektóre z tych ograniczeń można przezwyciężyć, dzieląc eksperyment na osobne sesje, takie jak testowanie różnych miejsc stymulacji w różnych dniach. W takich przypadkach ważne jest, aby upewnić się, że lokalizacja i testowanie witryny są wykonywane w ramach tej samej sesji. Minimalizuje to wariancję eksperymentalną, maksymalizując dokładność kierowania. Przy podejmowaniu decyzji o skorzystaniu z jednej lub więcej sesji testowych, podstawowym ograniczeniem jest bezpieczeństwo uczestnika – w szczególności ilość stymulacji, która jest bezpieczna podczas jednej sesji. Całkowita stymulacja obejmuje zapoznanie się, praktykę, lokalizację (w przypadku korzystania z TMS) i testowanie, potencjalnie w wielu miejscach, i krytycznie zależy od liczby prób na stan. W przypadku, gdy liczba ta wykracza poza wytyczne dla pojedynczej sesji, konieczne jest podzielenie eksperymentu na kilka sesji, przeprowadzanych w odstępie co najmniej 24 godzin. Nie ma sztywnych reguł dotyczących minimalnej liczby prób niezbędnych do eksperymentów TMS, ale jak każdy eksperyment, można je obliczyć przy użyciu standardowych obliczeń mocy opartych na wielkości efektu, wariancji, poziomie α (zwykle 0,05) i pożądanej czułości. Często dostępne są rozsądne szacunki wielkości i wariancji efektu, które są wynikiem szeroko zakrojonych testów pilotażowych przeprowadzonych w celu optymalizacji protokołu eksperymentalnego.
Podsumowując, TMS stał się ważnym narzędziem o szerokich zastosowaniach w neuronauce poznawczej. Ten artykuł zawiera podstawowy protokół TMS online w połączeniu z zadaniem behawioralnym do badania przyczynowo-skutkowych relacji mózg-behawioralność, zarówno w trybie "wirtualnej zmiany", jak i chronometrycznym narzędziem do badania czasowej dynamiki regionalnego przetwarzania informacji neuronalnych.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest bezpiecznym i nieinwazyjnym narzędziem używanym do stymulacji mózgu. Wykorzystuje szybko zmieniający się prąd elektryczny w cewce przewodzącej do generowania silnego, ale stosunkowo ogniskowego pola magnetycznego. Po nałożeniu na skórę głowy pole magnetyczne indukuje aktywność elektryczną w tkance mózgowej znajdującej się pod spodem, tymczasowo zakłócając lokalne przetwarzanie informacji korowych. Ta przejściowa interferencja skutecznie tworzy krótkotrwałą "wirtualną zmianę"1,2. Technika ta oferuje nieinwazyjną metodę wyciągania przyczynowych wniosków dotyczących zachowania mózgu i badania czasowej dynamiki przetwarzania informacji neuronalnych online zarówno u zdrowych dorosłych, jak i pacjentów neurologicznych.
Poprzez selektywną ingerencję w przetwarzanie korowe specyficzne dla regionu, TMS może być używany do rysowania przyczynowych powiązań między regionami mózgu a określonymi zachowaniami3,4. Oznacza to, że jeśli stymulacja obszaru korowego znacząco wpływa na wykonanie zadania w stosunku do odpowiednich warunków kontrolnych, oznacza to, że stymulowany obszar jest niezbędny do normalnego wykonania zadania. Tego rodzaju wnioskowanie przyczynowe jest jedną z głównych zalet TMS w porównaniu z metodami neuroobrazowania, takimi jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) lub pozytonowa tomografia emisyjna (PET). W przeciwieństwie do technik neuroobrazowania, które mierzą aktywność neuronalną i korelują ją z zachowaniem, TMS oferuje możliwość zakłócenia przetwarzania informacji neuronalnych i zmierzenia jego wpływu na zachowanie. W tym sensie jest to bardziej podobne do tradycyjnych analiz deficytu zmian u pacjentów z uszkodzeniem mózgu, z wyjątkiem tego, że TMS jest nieinwazyjny, a efekty są tymczasowe i odwracalne. TMS ma również kilka zalet w porównaniu z badaniami zmian chorobowych. Na przykład efekty stymulacji są na ogół bardziej precyzyjne przestrzennie niż naturalnie występujące zmiany, które często są duże i różnią się znacznie u poszczególnych pacjentów. Ponadto uczestnicy mogą być wykorzystywani jako własne grupy kontrolne, unikając w ten sposób problemu potencjalnych różnic w zdolnościach przedchorobowych między pacjentami a grupą kontrolną. Wreszcie, nie ma wystarczająco dużo czasu, aby reorganizacja funkcjonalna miała miejsce podczas TMS, co oznacza, że jest mało prawdopodobne, aby procesy odzyskiwania zakłóciły wyniki5. Innymi słowy, TMS oferuje potężne narzędzie do badania przyczynowych relacji między mózgiem a zachowaniem, które uzupełnia techniki korelacyjne, takie jak neuroobrazowanie funkcjonalne.
TMS może być również używany do badania przebiegu czasowego przetwarzania informacji neuronalnych poprzez użycie bardzo krótkich serii stymulacji i różnicowanie początku stymulacji6. Zazwyczaj obejmuje to pojedynczy lub dwuimpulsowy TMS dostarczany do regionu w różnych momentach badania. Ponieważ efekt pojedynczego impulsu TMS występuje natychmiast i trwa od 5 do 40 ms7-10, umożliwia to badaczowi mapowanie czasowej dynamiki regionalnej aktywności neuronalnej, w tym jej początku, czasu trwania i przesunięcia11,12. Czas trwania tego zakłócenia ogranicza rozdzielczość czasową techniki do 10 s ms, czyli mniej więcej o rząd wielkości mniej więcej niż elektroencefalografia (EEG) i magnetoencefalografia (MEG). Z drugiej strony, czasy obserwowane w chronometrycznych badaniach TMS wydają się lepiej pasować do tych z inwazyjnych zapisów neurofizjologicznych niż EEG i MEG9,13. Przypuszczalnie dzieje się tak dlatego, że EEG i MEG mierzą synchronizację neuronalną na dużą skalę, która pozostaje w tyle za najwcześniejszym początkiem aktywności14. Ponadto, podobnie jak fMRI i PET, EEG i MEG są korelacyjnymi miarami aktywności całego mózgu, podczas gdy chronometryczny TMS może nie tylko dostarczyć ważnych informacji o regionalnej dynamice czasowej, ale także o potrzebie regionu dla danego zachowania.
Chociaż TMS został pierwotnie opracowany do badania fizjologii układu motorycznego15, szybko został przyjęty jako cenne narzędzie do neuronauki poznawczej. Jednym z jej najwcześniejszych zastosowań jako techniki "wirtualnej zmiany" było wywołanie zatrzymania mowy poprzez stymulację lewej dolnej kory czołowej16-18. Wyniki potwierdziły znaczenie obszaru Broki dla produkcji mowy i zasugerowały potencjalną alternatywę dla testów Wada w celu określenia dominacji języka po interwencjach neurochirurgicznych16,19. Obecnie TMS jest używany praktycznie we wszystkich obszarach neuronauki poznawczej, w tym w uwadze20, pamięci21, przetwarzaniu wizualnym22, planowaniu działania23, podejmowaniu decyzji24 i przetwarzaniu języka25. Zazwyczaj TMS wywołuje albo zwiększoną liczbę błędów, albo wolniejszy czas reakcji (RT), z których oba są traktowane jako wskaźniki związków przyczynowych między mózgiem a zachowaniem3,4. Niektóre badania wykorzystują TMS zarówno w trybie wirtualnej zmiany chorobowej, jak i jako narzędzie chronometryczne. Na przykład Pitcher i współpracownicynajpierw wykazali, że powtarzający się TMS (rTMS) dostarczany do potylicznego obszaru twarzy zakłócał dokładną dyskryminację twarzy, a następnie wykorzystali chronometryczny TMS do ustalenia, że efekt ten był obecny tylko wtedy, gdy TMS był dostarczany z prędkością 60 i 100 ms, wykazując, że ten konkretny obszar mózgu przetwarza informacje o części twarzy na wczesnym etapie rozpoznawania twarzy. We wszystkich wymienionych tu przykładach TMS podawany jest "on-line", czyli w trakcie wykonywania zadania, dzięki czemu efekty TMS są natychmiastowe i krótkotrwałe (tzn. efekty utrzymują się tak długo, jak długo trwa stymulacja). Kontrastuje to z TMS "off-line", który obejmuje albo długie serie stymulacji o niskiejczęstotliwości21, albo krótkie serie stymulacji wzorcowej26 przed rozpoczęciem zadania. W TMS off-line efekty utrzymują się znacznie dłużej niż czas trwania samej aplikacji TMS. Niniejszy artykuł skupia się wyłącznie na podejściu "on-line".
Początkowe kroki w przygotowaniu jakiegokolwiek eksperymentu TMS obejmują zidentyfikowanie protokołu stymulacji i wybór metody lokalizacji. Parametry stymulacji obejmują intensywność, częstotliwość i czas trwania TMS i są ograniczone przez międzynarodowo zdefiniowane wymogi bezpieczeństwa27,28. Każdy eksperyment TMS wymaga również odpowiedniej procedury lokalizacyjnej w celu dokładnego ustawienia i orientacji cewki nad miejscem stymulacji. Lokalizacja może być oparta na standardowych współrzędnych przestrzeni29 lub 10 - 20 systemie lokalizacji30, ale zazwyczaj jest dostosowywana do każdego uczestnika z osobna31. W przypadku tych ostatnich istnieje wiele opcji, które obejmują stymulację celowaną w oparciu o anatomię każdej osoby32, lokalizację funkcjonalną za pomocą fMRI33 lub lokalizację funkcjonalną za pomocą TMS34. Przedstawiony tutaj protokół opowiada się za lokalizacją funkcjonalną za pomocą TMS jako częścią ogólnego protokołu dla eksperymentów TMS on-line. Następnie przedstawiono ilustracyjny przykład, w jaki sposób TMS może być wykorzystany do zbadania funkcjonalnego wkładu lewego zakrętu nadbrzeżnego (SMG) w przetwarzanie fonologiczne podczas czytania.

<table><tbody><tr><td>Stymulator Magstim Rapid2</td><td>Magstim, Carmarthenshire, Wielka Brytania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cewka</td><td></td><td></td><td></td>ósemkowa o średnicy 70 mm</tr><tr><td>Bezramkowy system stereotaksji Brainsight</td><td>RogueResearch, Montreal, Kanada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kamera termowizyjna Polaris Vicra</td><td>Northern Digital, Waterloo, ON, Kanada</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych i ich przebiegu w czasie

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to bezpieczna, nieinwazyjna technika stymulacji mózgu, która wykorzystuje silny elektromagnes w celu tymczasowego zakłócenia przetwarzania informacji w obszarze mózgu, generując krótkotrwałą "wirtualną zmianę". Stymulacja, która przeszkadza w wykonywaniu zadania, wskazuje, że dotknięty obszar mózgu jest niezbędny do normalnego wykonania zadania. Innymi słowy, w przeciwieństwie do metod neuroobrazowania, takich jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), które wskazują na korelacje między mózgiem a zachowaniem, TMS może być używany do wykazywania przyczynowych relacji mózg-zachowanie. Ponadto, zmieniając czas trwania i początek wirtualnej zmiany, TMS może również ujawnić przebieg normalnego przetwarzania w czasie. W rezultacie TMS stał się ważnym narzędziem w neuronauce poznawczej. Zalety tej techniki w porównaniu z badaniami deficytu zmian obejmują lepszą przestrzenno-czasową precyzję efektu zakłócenia, możliwość wykorzystania uczestników jako własnych obiektów kontrolnych oraz dostępność uczestników. Ograniczenia obejmują jednoczesną stymulację słuchową i somatosensoryczną, która może wpływać na wykonanie zadania, ograniczony dostęp do struktur znajdujących się dalej niż kilka centymetrów od powierzchni skóry głowy oraz stosunkowo dużą przestrzeń wolnych parametrów, które należy zoptymalizować, aby eksperyment zadziałał. Projekty eksperymentalne, które dokładnie uwzględniają odpowiednie warunki kontrolne, pomagają rozwiązać te problemy. Ten artykuł ilustruje te problemy wynikami TMS, które badają przestrzenny i czasowy wkład lewego zakrętu nadbrzeżnego (SMG) w czytanie.

Rysunek 2 przedstawia wyniki dwóch eksperymentów TMS przytoczonych jako przykłady. Pierwszy z nich badał, czy lewy zakręt nadbrzeżny (SMG) jest przyczynowo zaangażowany w przetwarzanie dźwięków słów, natomiast drugi badał dynamikę czasową tego zaangażowania. Rysunek 2A prezentuje reprezentatywne wyniki pierwszego eksperymentu, w którym do SMG przykładano rTMS (10 Hz, 5 impulsów, 55% maksymalnej intensywności) podczas trzech zadań. Zadanie fonologiczne koncentrowało uwagę na brzmieniu słów („Czy te dwa słowa brzmią tak samo? knows-nose”), natomiast zadanie semantyczne skupiało się na ich znaczeniu („Czy te dwa słowa oznaczają to samo? idea-notion”). Trzecie zadanie kontrolne prezentowało pary ciągów spółgłosek i pytało, czy są one identyczne („wsrft-wsrft”). Każde zadanie składało się ze 100 prób. Wyniki wykazały, że TMS znacząco wydłużył czas reakcji (RT) w zadaniu fonologicznym średnio o 37 msec w porównaniu do braku stymulacji. W przeciwieństwie do tego, stymulacja SMG nie miała istotnego wpływu na RT w zadaniach semantycznych ani w ortograficznych zadaniach kontrolnych. Innymi słowy, „wirtualna lekcja” lewego SMG selektywnie zakłóciła przetwarzanie dźwięków słów, co wskazuje na niezbędność SMG w przetwarzaniu aspektów fonologicznych pisanych słów44.
Rysunek 2B przedstawia reprezentatywne wyniki eksperymentu chronometrycznego badającego przebieg czasowy przetwarzania fonologicznego w obrębie SMG. W tym przypadku podwójne impulsy TMS podawano w pięciu różnych oknach czasowych po wystąpieniu bodźca podczas tego samego zadania fonologicznego, obejmującego 100 prób podzielonych na pięć równych bloków, z których każdy testował inne okno czasowe. W porównaniu ze stanem bazowym (40/80 msec), zaobserwowano istotny wzrost czasu reakcji (RTs), gdy TMS podawano w odstępach 80/120, 120/160 oraz 160/200 msec po wystąpieniu bodźca. Wyniki te wykazały, że SMG bierze udział w przetwarzaniu fonologicznym między 80 a 200 msec po wystąpieniu bodźca, co wskazuje na zarówno wczesne, jak i trwałe zaangażowanie w przetwarzanie fonologiczne44.
<img alt="Schemat MRI mózgu z zaznaczonymi istotnymi obszarami; analiza neuroobrazowania, porównanie przekrojów." src="/files/ftp_upload/51735/51735fig1highres.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Dwie powszechne metody wyznaczania potencjalnych miejsc stymulacji.(A) Pierwsza metoda polega na rozmieszczeniu siatki markerów nad obszarem motorycznym dłoni i testowaniu każdego z nich, aż TMS wywoła oczekiwany efekt. Podejście to jest powszechne przy identyfikacji tzw. „hot spotu” motorycznego, czyli miejsca, w którym stymulacja wywołuje najsilniejszy i najbardziej niezawodny skurcz mięśnia. (B) Druga metoda wprowadza dodatkowe ograniczenia anatomiczne poprzez rozmieszczenie zestawu markerów w obrębie ściśle zdefiniowanego regionu mózgu. W tym przykładzie lokalizacja trzech markerów jest ograniczona do przedniej części SMG. Pierwszy znajduje się powyżej zakończenia tylonego odgałęzienia wstępującego szczeliny Sylviusa; drugi znajduje się na brzusznym końcu przedniej części SMG; a trzeci znajduje się mniej więcej w połowie drogi między dwoma pozostałymi punktami. Markery stymulacji przedstawiono w płaszczyźnie parasagitalnej indywidualnego skanu MRI z wykorzystaniem bezramowego systemu stereotaksji. Czarna skala w lewym dolnym rogu oznacza odległość 1 cm.
<img alt="Wpływ rTMS na zadania fonologiczne, semantyczne i ortograficzne; wykres czasów reakcji po podwójnym impulsie TMS." src="/files/ftp_upload/51735/51735fig2highres.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2. Czasy reakcji (RTs) od początku bodźca. (A) warunki noTMS (jasne słupki) i TMS (ciemne słupki) w trzech różnych zadaniach językowych. (B) Pięć warunków czasowych stymulacji w zadaniu fonologicznym. W przedstawionym tutaj przykładzie podwójne impulsy podawano w odstępach 40/80 msec, 80/120 msec, 120/160 msec, 160/200 msec oraz 200/240 msec po początku bodźca. Pierwsze okno czasowe, 40/80 msec, posłużyło jako kontrolny warunek bazowy, ponieważ nie oczekiwano, że informacje wizualne dotrą do SMG tak szybko. Słupki błędu reprezentują standardowy błąd średniej skorygowany w celu prawidłowego odzwierciedlenia wariancji wewnątrzpodmiotowej50. Pierwszy eksperyment obejmuje dane od 12 uczestników, a drugi od 32 uczestników. *p &lt; 0.05.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to technika nieinwazyjnego zakłócania przetwarzania informacji neuronalnych i mierzenia jej wpływu na zachowanie. Kiedy TMS zakłóca zadanie, oznacza to, że stymulowany obszar mózgu jest niezbędny do normalnego wykonywania zadania, co pozwala na systematyczne powiązanie regionów mózgu z funkcjami poznawczymi.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych i ich przebiegu w czasie

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Ogólnym celem następującej procedury jest zbadanie związków przyczynowo-skutkowych między mózgiem a zachowaniem. Pierwszym krokiem jest przygotowanie eksperymentu TMS poprzez wybór parametrów stymulacji, zadań oraz metody lokalizacji. Drugim krokiem jest lokalizacja miejsca stymulacji, dostosowana do każdej osoby w celu zapewnienia ukierunkowania na właściwy obszar mózgu.Kolejnym krokiem jest przeprowadzenie głównego eksperymentu TMS z wykorzystaniem podejścia wirtualnej zmiany ogniskowej (virtual lesion) lub podejścia chronometrycznego, aby sprawdzić, czy stymulacja wpływa na wyniki wykonywanego zadania. Wyniki wykazujące wpływ TMS na miary behawioralne, zazwyczaj w postaci wydłużonego czasu reakcji w porównaniu z wynikami w warunkach kontrolnych, wskazują, że określony obszar mózgu jest niezbędnym elementem prawidłowego wykonywania zadania. Główną zaletą TMS nad metodami neuroobrazowania jest możliwość zakłócenia przetwarzania informacji neuronalnych i pomiaru jego wpływu na zachowanie.Innymi słowy, oferuje ona coś więcej niż zwykłą korelację, umożliwiając wyciąganie wniosków przyczynowo-skutkowych między mózgiem a zachowaniem. Ponadto TMS wykazuje przewagę nad bardziej tradycyjnymi metodami przyczynowymi, takimi jak badania nad pacjentami, ponieważ stanowi nieinwazyjną alternatywę pozwalającą na tworzenie wirtualnych uszkodzeń, które są tymczasowe, odwracalne i bardziej precyzyjne pod względem przestrzennym. Osoby rozpoczynające pracę z tą metodologią mogą napotkać trudności ze względu na dużą liczbę parametrów wolnych, które należy dobrać, aby eksperyment zakończył się sukcesem. Obejmują one kwestie takie jak czas trwania i intensywność stymulacji, sposób lokalizacji miejsc stymulacji, a nawet pozornie mniej istotne elementy, takie jak orientacja samej cewki.W rezultacie zazwyczaj niezbędne jest przeprowadzenie obszernych testów pilotażowych w celu ustalenia, które parametry sprawdzą się w konkretnym eksperymencie. Przed sesją TMS należy wykonać obrazowanie MRI uczestnika w wysokiej rozdzielczości w obrazowaniu T1-zależnym. Należy uwzględnić punkty referencyjne dla bezramowego systemu stereotaktycznego, czubek nosa, nasadę nosa oraz wcięcie nad tragusem każdego ucha.Wgraj skan do bezramowego stereotaktycznego systemu nawigacji i zaznacz punkty orientacyjne oraz miejsca stymulacji na obrazie uczestnika. Na początku sesji TMS zachowaj odległość co najmniej 10 milimetrów między miejscami stymulacji. Najpierw wyjaśnij uczestnikowi procedury eksperymentalne, aby mógł on wyrazić świadomą zgodę.Po drugie, poproś uczestnika o wypełnienie formularza przesiewowego dotyczącego bezpieczeństwa TMS, zatwierdzonego przez Komisję Bioetyczną, aby upewnić się, że może on przejść procedurę TMS. Do trwałych przeciwwskazań do stosowania TMS należą: rodzinny lub osobisty wywiad w kierunku epilepsji, kliniczna diagnoza zaburzeń psychiatrycznych lub neurologicznych, a także wszelkie wszczepione urządzenia medyczne, takie jak implanty ślimakowe lub rozruszniki serca. Nieprzestrzeganie wytycznych dotyczących bezpieczeństwa TMS naraża uczestnika na ryzyko wystąpienia napadu drgawek lub uszkodzenia wszczepionych urządzeń medycznych. Po zakończeniu badania przesiewowego umieść tracker obiektu na głowie uczestnika.Następnie, korzystając z trackera jako punktu odniesienia, dotknij każdego punktu fiducyjnego na głowie uczestnika wskaźnikiem dołączonym do stereotaktycznego systemu naprowadzającego. Zapisz odpowiadające im współrzędne, aby skalibrować położenie głowy uczestnika względem obrazu MRI. Należy sprawdzić jakość rejestracji i w razie potrzeby powtórzyć cały proces.Jest to również odpowiedni moment, aby poprosić uczestnika o założenie zatyczek do uszu. Następnie należy skonfigurować urządzenie TMS zgodnie z protokołem. W tym przykładzie zastosowano standardową stymulację dwufazową z wykorzystaniem cewki w kształcie ósemki.Wybrana w tym przypadku częstotliwość stymulacji wynosi 10 hertz, a czas trwania ustawiono na 500 milisekund, co jest powszechnie stosowanym rozwiązaniem. Wybrane natężenie stanowi 55% maksymalnej mocy stymulatora. Zazwyczaj za odpowiednią moc uznaje się zakres od 50 do 70% maksimum.Teraz, przed przeprowadzeniem eksperymentu, zapoznaj uczestnika ze stymulacją. Najpierw zademonstruj ją na ramieniu badacza. Następnie na ramieniu uczestnika. W dalszej kolejności zaprezentuj stymulację w każdym z miejsc testowych.Cewkę należy zorientować stycznie do skóry głowy, tak aby linia maksymalnego strumienia magnetycznego przecinała miejsce stymulacji. Pozycję cewki należy monitorować przez cały czas trwania eksperymentu. W niektórych przypadkach może to prowadzić do dyskomfortu, który można zniwelować poprzez skorygowanie orientacji cewki.Jeśli uczestnik nie toleruje stymulacji, należy przerwać badanie. Nie jest to jednak sytuacja częsta. Należy zastosować zadanie lokalizacyjne, które angażuje interesującą funkcję poznawczą i posiada mierzalne wskaźniki behawioralne, takie jak czas reakcji, dokładność lub ruchy gałek ocznych.Stwórz kilka wersji zadania, aby uniknąć powtarzania bodźców podczas pierwszej sesji treningowej. Pozwól uczestnikowi przećwiczyć zadanie bez stymulacji. W kolejnej sesji treningowej wprowadź TMS pseudolosowo w 50% prób po zakończeniu sesji treningowych.Przeprowadź zadanie lokalizacji w pierwszym miejscu stymulacji. Bezzwłocznie sprawdź, czy TMS wpłynął na wyniki uczestnika, na przykład poprzez wydłużenie czasu reakcji w porównaniu z warunkiem bez TMS. Wybierz miejsca, w których TMS wywołuje spójny, istotny i specyficzny dla danego miejsca efekt.Czasami błędna lokalizacja może w rzeczywistości ułatwiać odpowiedzi w porównaniu do braku stymulacji ze względu na międzyzmysłową facylitację. Ponadto, duże efekty TMS są zazwyczaj artefaktami i wymagają ponownego przetestowania. Należy przetestować wiele lokalizacji jedna po drugiej w ramach tej samej sesji.Należy również zapewnić kontrbalansowanie kolejności stymulacji miejsc u poszczególnych uczestników po lokalizacji, a w tej samej sesji przeprowadzić główny eksperyment, wykorzystując miejsce stymulacji, które zostało zlokalizowane funkcjonalnie. Należy zastosować inne zadanie niż to użyte do lokalizacji, ale takie, które angażuje ten sam kluczowy proces badawczy. Przykładowo: zadanie oceny rymów w celu lokalizacji oraz zadanie oceny homofonów w głównym eksperymencie.Oba zadania wymagają tutaj przetwarzania fonologicznego słów pisanych, choć specyficzne wymagania zadań i bodźce różnią się od siebie, aby wykazać specyficzność funkcjonalną badanej lokalizacji, w tym poprzez uwzględnienie zadania, które nie obejmuje analizowanego procesu. Ponadto należy przebadać obszar kontrolny, aby wykazać specyficzność anatomiczną efektu. Następnie należy przeprowadzić albo tradycyjny eksperyment wirtualnej zmiany ogniskowej (virtual lesion), stosując te same parametry TMS co podczas lokalizacji, albo chronometryczny eksperyment TMS, w którym seria impulsów użyta podczas lokalizacji zostaje zastąpiona pojedynczym lub podwójnym impulsem podawanym w różnych punktach czasowych.W ramach niniejszego badania sprawdzono, czy lewy zakręt nadbrzeżny jest przyczynowo zaangażowany w przetwarzanie dźwięków słów. Do zakrętu nadbrzeżnego podano pięć impulsów powtarzalnej TMS z częstotliwością 10 hertz i intensywnością 55% wartości maksymalnej. Podczas trzech zadań, z których każde składało się ze 100 prób, zadanie fonologiczne służyło skupieniu uwagi na dźwiękach słów.Próby z zastosowaniem TMS charakteryzowały się istotnie dłuższym czasem reakcji niż próby bez TMS, co wskazuje, że TMS zakłócił przetwarzanie fonologiczne w zadaniu kontroli semantycznej skupionym na znaczeniu słów. Próby z TMS nie różniły się istotnie od prób bez TMS, co wskazuje, że TMS nie zakłócił w znacznym stopniu przetwarzania semantycznego. TMS skierowany na zakręt nadbrzeżny selektywnie wpłynął na przetwarzanie fonologiczne, ale nie na semantyczne.Dodatkowe zadanie kontrolne polegało na prezentowaniu par ciągów spółgłosek i pytaniu, czy są one identyczne. Ponownie TMS nie wpłynął w ogóle na wyniki w tym zadaniu kontrolnym. Stymulacja lewego SMG selektywnie zakłócała przetwarzanie dźwięków słów.Następnie, przy użyciu tego samego zadania, zbadano dynamikę czasową udziału SMG w przetwarzaniu fonologicznym. Podwójne impulsy TMS podawano w pięciu różnych oknach czasowych po pojawieniu się bodźca. W porównaniu z warunkiem bazowym, odnotowano istotny wzrost czasu reakcji, gdy TMS podawano w trzech późniejszych oknach czasowych.Wyniki sugerują, że zaangażowanie SMG w przetwarzanie fonologiczne rozpoczyna się wcześnie i utrzymuje się przez około 100 milisekund. Należy pamiętać, że protokoły TMS posiadają dużą liczbę wolnych parametrów, a wybór optymalnych ustawień jest kluczowy dla uzyskania wiarygodnych efektów. W związku z tym każdy eksperyment TMS wymaga przeprowadzenia szeroko zakrojonych badań pilotażowych.Po wybraniu wszystkich parametrów eksperyment TMS zazwyczaj trwa około godziny. Zależy to jednak oczywiście od tego, ile czasu uczestnik potrzebuje na zapoznanie się z TMS, a także od czasu niezbędnego do skutecznej lokalizacji miejsca stymulacji TMS. Co najważniejsze, podczas projektowania eksperymentu TMS należy zawsze uwzględnić kwestie bezpieczeństwa.Ma to istotne znaczenie dla takich kwestii jak liczba prób, którym poddawany jest uczestnik, liczba warunków, które można przetestować, oraz liczba miejsc, które można zbadać w ciągu jednego dnia.

transcranial-magnetic-stimulation-for-investigating-causal-brain

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Stymulacja magnetyczna przezczaszkowa do badania przyczynowych związków między mózgiem a zachowaniem oraz ich przebiegu czasowego

Źródło: Stefanou, M., et.al. Stymulacja mózgu zależna od stanu mózgu z przezczaszkową stymulacją magnetyczną wyzwalaną elektroencefalografią w czasie rzeczywistym. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film pokazuje proces przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) wyzwalanej przez EEG w czasie rzeczywistym w celu zbadania pobudliwości kory mózgowej. Procedura polega na umieszczeniu cewki TMS nad korą ruchową, synchronizacji stymulacji z określonymi fazami sygnału EEG i rejestrowaniu potencjałów...

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna wyzwalana elektroencefalografią w czasie rzeczywistym w celu pobudzenia kory mózgowej

Źródło: Charalambos, C. C., et al. Obustronna ocena ścieżek korowo-rdzeniowych mięśni stawu skokowego za pomocą nawigowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film przedstawia metodę oceny ścieżek korowo-rdzeniowych mięśni nóg za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). Spoczynkowe i aktywne reakcje mięśni są rejestrowane z jednej półkuli mózgu w celu oceny przeciwległej funkcji kortykomotorycznej mięśni nóg.

Ocena ścieżek korowo-rdzeniowych za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Źródło: Lioumis, P. et al. Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej.  J. Vis. Exp. (2018)Ten film przedstawia protokół łączenia przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i elektroencefalografii w celu oceny pobudliwości kory mózgowej oraz równowagi między pobudzeniem a hamowaniem w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej.

Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Ten artykuł opisuje metodę zbierania i analizowania danych elektroencefalografii (EEG) podczas jednoczesnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) sterowanej aktywacjami ujawnionymi za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Opisano metodę usuwania artefaktów TMS i ekstrakcji potencjałów związanych ze zdarzeniami, a także rozważania dotyczące projektowania paradygmatu i konfiguracji eksperymentalnej.

Ekstrakcja wizualnych potencjałów wywołanych z danych EEG zarejestrowanych podczas przezczaszkowej stymulacji magnetycznej pod kontrolą fMRI

Ten artykuł ma na celu opisanie podstawowego protokołu łączenia przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) z pomiarami spektroskopii magnetycznego rezonansu protonowego (1H-MRS) w celu zbadania wpływu obustronnej stymulacji na metabolizm pierwotnej kory ruchowej.

Zastosowanie spektroskopii rezonansu magnetycznego jako narzędzia do pomiaru wpływu przezczaszkowej stymulacji elektrycznej na pierwotny metabolizm kory ruchowej

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest techniką nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Z powodzeniem stosuje się go w badaniach podstawowych i warunkach klinicznych do modulowania funkcji mózgu u ludzi. W artykule opisano implementację tDCS i jednoczesnego funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) w celu zbadania neuronalnych podstaw efektów tDCS.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym i jednoczesne funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Przedstawiony tutaj protokół jest przeznaczony do badań TMS-EEG wykorzystujących paradygmaty projektowania test-retest pobudliwości wewnątrzkorowej. Celem protokołu jest uzyskanie wiarygodnych i powtarzalnych miar pobudliwości kory mózgowej do oceny funkcjonowania neurofizjologicznego związanego z interwencjami terapeutycznymi w leczeniu chorób neuropsychiatrycznych, takich jak duża depresja.

Ten artykuł opisuje przezczaszkową stymulację magnetyczną w czasie rzeczywistym wyzwalaną elektroencefalografią w celu badania i modulowania sieci ludzkiego mózgu.

Stymulacja mózgu zależna od stanu mózgu z przezczaszkową stymulacją magnetyczną wyzwalaną elektroencefalografią w czasie rzeczywistym

Ten artykuł opisuje nowe podejścia do pomiaru i wzmacniania funkcjonalnie specyficznych ścieżek neuronowych za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Te zaawansowane nieinwazyjne metodologie stymulacji mózgu mogą zapewnić nowe możliwości zrozumienia relacji między mózgiem a zachowaniem i opracowania nowych terapii w leczeniu zaburzeń mózgu.

Pomiar i manipulowanie funkcjonalnie specyficznymi ścieżkami neuronalnymi w układzie motorycznym człowieka za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) i TMS niskiej częstotliwości (lfTMS) okazały się głównymi czynnikami przyczyniającymi się do rozwoju literatury na temat mózgu. W tym miejscu przedstawiamy metody badania korowych korelatów samooszukiwania się za pomocą TMS.

Zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w środowisku o ograniczonych zasobach w celu ustanowienia relacji między mózgiem a zachowaniem

Nowatorski protokół spersonalizowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w połączeniu z mapowaniem sieci korowych za pomocą elektroencefalografii (TMS–EEG), oparty na wielu modalnościach obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI).

Neuroobrazowanie TMS-EEG do mapowania sieci korowej w czasie rzeczywistym

Poznaj przezczaszkową stymulację magnetyczną (TMS) do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych. Ta nieinwazyjna metoda pozwala zakłócać przetwarzanie neuronalne i mierzyć wpływ na zachowanie, umożliwiając wyciąganie wniosków przyczynowych.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych i ich przebiegu w czasie

Przeglądaj więcej filmów