Name: Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 11 s
Description: Poznaj metodę łączenia przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym z przezczaszkową stymulacją magnetyczną do badania pobudliwości kory ruchowej. Technika ta umożliwia ocenę częstotliwościowych efektów neuromodulacji w czasie rzeczywistym.

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

To badanie było wspierane przez grant Rosyjskiej Fundacji Naukowej (numer umowy: 17-11-01273). Specjalne podziękowania dla Andreya Afanasova i kolegów z Wielofunkcyjnego Centrum Innowacji Techniki Telewizyjnej (Narodowy Uniwersytet Badawczy, Wyższa Szkoła Ekonomiczna, Moskwa, Federacja Rosyjska) za nagrywanie i montaż wideo.

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez lokalną komisję etyki badań Wyższej Szkoły Ekonomicznej (HSE) w Moskwie, za zgodą wszystkich uczestników.
UWAGA: Uczestnicy nie mogą zgłaszać historii wszczepionych metalowych urządzeń, chorób neurologicznych lub psychiatrycznych, nadużywania narkotyków lub alkoholizmu. TMS jest używany zgodnie z najnowszymi wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa20. Uczestnicy muszą być w pełni poinformowani o charakterze badania i podpisać formularz świadomej zgody przed rozpoczęciem eksperymentu. Pokazujemy cały zestaw sprzętu potrzebnego do uruchomienia połączonego online protokołu tACS-TMS poprzez stymulację dominującego M1 ( <silna klasa="xfig">Rysunek 1; Tabela materiałów).
1. Umieść elektrody elektromiograficzne (EMG) w dwubiegunowym montażu ścięgna brzucha
<ol>
	<li>Oczyść skórę za pomocą peelingu czyszczącego pod wszystkimi elektrodami, aby uzyskać niską impedancję skóry (poniżej 10 kOhm).</li>
	<li>Umieść aktywną elektrodę EMG na pierwszym grzbietowym mięśniu międzykostnym (FDI), elektrodę odniesienia na kości 2 cm dystalnie, a elektrodę masową bardziej proksymalnie na ramieniu.</li>
</ol>
2. Identyfikacja celu dla protokołu stymulacji
UWAGA: Tutaj używamy bezramkowego systemu nawigacji TMS, aby osiągnąć prawidłowe ustawienie cewki TMS.
<ol>
	<li>Umieść czujniki śledzące nad glabellą między brwiami i nad nosem uczestnika.</li>
	<li>Otwórz oprogramowanie systemu nawigacyjnego. Wykorzystaj dane strukturalne rezonansu magnetycznego T1 (MRI) poszczególnych uczestników i dokonaj jednoczesnej rejestracji głowy uczestnika i głowicy rezonansu magnetycznego 3D za pośrednictwem systemu nawigacyjnego.</li>
	<li>Dokładnie umieść cewkę w obszarze dłoni silnika głównego, tak zwanym obszarze "pokrętła silnika" (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 2).</li>
	<li>Zacznij stosować jednoimpulsowy TMS i testuj MEP; TMS jest dostarczany przez stymulator (patrz tabela materiałów) podłączony do standardowej cewki o średnicy 75 mm w kształcie ósemki. Aby zlokalizować "gorący punkt" lewego M1, przytrzymaj cewkę styczną do skóry głowy, z uchwytem skierowanym do tyłu i na boki, pod kątem 45° od osi strzałkowej linii środkowej głowy uczestnika.</li>
	<li>Po znalezieniu punktu zapalnego (tj. punktu skóry głowy wywołującego MEP na progu z przeciwlegle badanych mięśni dłoni) należy go oznaczyć ołówkiem, aby ułatwić aplikację elektrody docelowej tACS.</li>
</ol>
3. Przygotowanie elektrod tACS
<ol>
	<li>Podłącz 2 nasączone solą fizjologiczną elektrody gąbkowe (rozmiar: 5 cm x 7 cm) do urządzenia stymulacyjnego, które może generować prąd przemienny (np. Brainstim).</li>
	<li>W celu zminimalizowania odczuć skórnych należy stale nasycać elektrody roztworem soli fizjologicznej, aby utrzymać impedancje poniżej 10 kOhm przez całą sesję stymulacji.</li>
</ol>
4. Konfiguracja protokołu tACS
<ol>
	<li>Aby skonfigurować protokół tACS za pomocą stymulatora, najpierw sprawdź stan baterii.</li>
	<li>Korzystając z oprogramowania, otwórz nową sesję i zarządzaj nowym protokołem stymulacji.
	<ol>
		<li>Nazwij protokół (np. "Beta").</li>
		<li>Ustaw częstotliwość stymulacji (np. 20 Hz).</li>
		<li>Wybierz kształt fali (np. sinusoidalny).</li>
		<li>Ustaw całkowity czas trwania protokołu stymulacji (np. 600 s).</li>
		<li>Na koniec ustaw intensywność stymulacji (np. 1 mA), ustaw offset, fade in, fade out i fazę na "0". 
		UWAGA: Można zasugerować trochę czasu na zanikanie i zanikanie stymulacji (około 30 s), aby uniknąć jakichkolwiek niekorzystnych lub nieprzyjemnych skutków neurosensorycznych dla pacjenta.</li>
		<li>Aktywuj funkcję "Bluetooth" urządzenia i wgraj protokół z oprogramowania do stymulatora.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Montaż elektrod tACS
<ol>
	<li>Umieść elektrodę "docelową" nad skórą głowy odpowiadającą zaznaczonemu punktowi. Umieść elektrodę "referencyjną" na ramieniu ipsilateralnym za pomocą specjalnej taśmy klejącej, w "montażu monopolarnym"21.</li>
	<li>Ostrożnie wyreguluj pierwszy elastyczny pasek na głowie w odniesieniu do pozycji czujników głowy neuronawigacji. Następnie, za pomocą drugiego paska, utrwal pozycję elektrody docelowej.</li>
	<li>Po umieszczeniu elektrod ACS zarówno na skórze głowy, jak i na ramieniu ipsilateralnym, podłącz je do stymulatora.</li>
	<li>Przed rozpoczęciem sesji stymulacji należy upewnić się podczas oględzin, że położenie elektrody docelowej jest wyśrodkowane nad zaznaczonym punktem krytycznym.</li>
</ol>
6. Identyfikacja progu motorycznego spoczynku (RMT)
<ol>
	<li>Umieść cewkę TMS nad docelową elektrodą tACS i ostrożnie wyreguluj położenie cewki nad hotspotem (<silna klasa="xfig">Rysunek 3) za pomocą systemu neuronawigacji.</li>
	<li>Zmierz RMT zgodnie z połączoną konfiguracją tACS-TMS (tj. cewką TMS nad elektrodą). W szczególności dostosuj intensywność TMS w odniesieniu do grubości elektrody tACS, aby sprawdzić, czy RMT jest niezawodny.
	<ol>
		<li>Mierz RMT indywidualnie, definiuje się go jako minimalną intensywność wymaganą do wywołania MEP w mięśniu FDI o amplitudzie 50 mV (od szczytu do szczytu) w 5 z 10 prób22.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustaw intensywność stymulacji TMS na 110% RMT, aby rozpocząć sesję eksperymentalną.</li>
</ol>
7. Procedura eksperymentalna
<ol>
	<li>Otwórz oprogramowanie EMG i rozpocznij nagrywanie EMG.</li>
	<li>Rozpocznij stymulację tACS.</li>
	<li>Podczas stymulacji dostarczaj pojedyncze impulsy TMS przeplatane losowymi interwałami od 3 do 5 sekund.</li>
	<li>Upewnij się, że każda sesja stymulacji (np. stymulacja tACS 20 Hz, po której następuje pozorowana/inna częstotliwość kontrolna) trwa nie dłużej niż 90 sekund z przerwą między sesjami około 3 minut, aby uniknąć możliwego efektu przeniesienia poprzedniej częstotliwości/warunku stymulacji11,13.</li>
</ol>

<ol><li>Priori, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+polarization+in+humans%3A+a+reappraisal+of+an+old+tool+for+prolonged+non-invasive+modulation+of+brain+excitability%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability.</a> Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).</li>
<li>Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+alternating+current+stimulation%3A+a+review+of+the+underlying+mechanisms+and+modulation+of+cognitive+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes.</a> Front Hum. Neurosci. 7, 279(2013).</li>
<li>Frohlich, F., McCormick, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endogenous+electric+fields+may+guide+neocortical+network+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Endogenous electric fields may guide neocortical network activity.</a> Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).</li>
<li>Ozen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li>
<li>Helfrich, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+brain+oscillations+by+transcranial+alternating+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation.</a> Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).</li>
<li>Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+non-invasive+transcranial+brain+stimulation+with+neuroimaging+and+electrophysiology%3A+Current+approaches+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives.</a> Neuroimage. 140, 4-19 (2016).</li>
<li>Feher, K. D., Morishima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+Electroencephalography+Recording+During+Transcranial+Alternating+Current+Stimulation+%28tACS%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS).</a> J. Vis. Exp. (107), e53527(2016).</li>
<li>Antal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparatively+weak+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation+%28tACS%29+on+cortical+excitability+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans.</a> Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).</li>
<li>Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+possible+role+of+stimulation+duration+for+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Neurosci%22%5BJournal%5D)">On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation.</a> Front Cell Neurosci. 9, 311(2015).</li>
<li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychol%22%5BJournal%5D)">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li>
<li>Feurra, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-dependent+tuning+of+the+human+motor+system+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials.</a> J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).</li>
<li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychol%22%5BJournal%5D)">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li>
<li>Feurra, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-dependent+effects+of+transcranial+oscillatory+currents+on+the+motor+system%3A+what+you+think+matters%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters.</a> J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).</li>
<li>Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-specific+insight+into+short-term+memory+capacity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Frequency-specific insight into short-term memory capacity.</a> J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).</li>
<li>Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+alternating+current+stimulation+%28tACS%29+modulates+cortical+excitability+as+assessed+by+TMS-induced+phosphene+thresholds%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds.</a> Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).</li>
<li>Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+precision+of+value-based+choices+depends+causally+on+fronto-parietal+phase+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling.</a> Nat. Commun. 6, 8090(2015).</li>
<li>Santarnecchi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-dependent+enhancement+of+fluid+intelligence+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials.</a> Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).</li>
<li>Santarnecchi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+and+specificity+of+prefrontal+gamma+frequency-tACS+on+fluid+intelligence+capabilities%5BTitle%5D)+AND+%22Cortex%22%5BJournal%5D)">Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities.</a> Cortex. 75, 33-43 (2016).</li>
<li>Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+brain+stimulation%3A+from+physiology+to+network+dynamics+and+back%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back.</a> Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).</li>
<li>Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety%2C+ethical+considerations%2C+and+application+guidelines+for+the+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+in+clinical+practice+and+research%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.</a> Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).</li>
<li>Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+framework+for+categorizing+electrode+montages+in+transcranial+direct+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation.</a> Front Hum. Neurosci. 9, 54(2015).</li>
<li>Rossini, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+brain%2C+spinal+cord%2C+roots+and+peripheral+nerves%3A+Basic+principles+and+procedures+for+routine+clinical+and+research+application.+An+updated+report+from+an+I.F.C.N.+Committee%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee.</a> Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).</li>
<li>Guerra, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+Dependency+of+the+Human+Primary+Motor+Cortex+and+Cholinergic+Inhibition+Cancelation+During+Beta+tACS%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS.</a> Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).</li>
<li>Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+do+you+feel+if+I+apply+transcranial+electric+stimulation%3F+Safety%2C+sensations+and+secondary+induced+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li>
<li>Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+alternating+current+stimulation+affects+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Syst.Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transcranial alternating current stimulation affects decision making.</a> Front Syst.Neurosci. 6, 39(2012).</li>
<li>Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boosting+slow+oscillations+during+sleep+potentiates+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory.</a> Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).</li>
<li>Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+alternating+current+stimulation+increases+risk-taking+behavior+in+the+balloon+analog+risk+task%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task.</a> Front Neurosci. 6, (2012).</li>
<li>Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+transcranial+alternating+current+stimulation+and+continuous+theta+burst+stimulation%3A+a+novel+approach+for+neuroplasticity+induction%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction.</a> Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).</li>
<li>Bestmann, S., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+uses+and+interpretations+of+the+motor-evoked+potential+for+understanding+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour.</a> Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podejście to stanowi wyjątkową okazję do bezpośredniego przetestowania online wpływu tACS na pierwszorzędową korę ruchową poprzez pomiar pojemności korowo-rdzeniowej za pomocą rejestracji MEP. Jednak umieszczenie cewki TMS nad elektrodą tACS stanowi krytyczny krok, który powinien być dokładnie wykonany. Dlatego sugerowalibyśmy, aby eksperymentatorzy najpierw znaleźli punkt docelowy za pomocą pojedynczego impulsu TMS, a następnie oznaczyli go na skórze głowy, a dopiero potem umieścili elektrodę tACS nad gorącym punktem. C...

Przezczaszkowa stymulacja elektryczna (tES) to technika neuromodulacyjna, która pozwala na modyfikację stanów neuronalnych za pomocą różnych przebiegów prądu1. Wśród różnych typów tES, przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS) umożliwia dostarczanie sinusoidalnych zewnętrznych potencjałów oscylacyjnych w określonym zakresie częstotliwości oraz modulację fizjologicznej aktywności neuronalnej leżącej u podstaw procesów percepcyjnych, motorycznych i poznawczych2. Za pomocą tACS możliwe jest zbadanie potencjalnych związków przyczynowych między endogenną aktywnością oscylacyjną a procesami zachodzącymi w mózgu.
In vivo wykazano, że gwałtowna aktywność neuronalna jest synchronizowana z różnymi częstotliwościami sterującymi, co sugeruje, że odpalanie neuronów może być kontrolowane przez pola przyłożone elektrycznie3. W modelach zwierzęcych słaby sinusoidalny tACS pociąga za sobą częstotliwość rozładowania rozległej puli neuronów korowych4. U ludzi tACS w połączeniu z elektroencefalografią online (EEG) umożliwia indukcję tzw. efektu "porywania" na endogenną aktywność oscylacyjną poprzez interakcję z oscylacjami mózgu w sposób specyficzny dla częstotliwości5. Jednak połączenie tACS z metodami neuroobrazowania w celu lepszego zrozumienia mechanizmów online jest nadal wątpliwe ze względu na artefakty wywołane przez AC6. Ponadto nie jest możliwe bezpośrednie zarejestrowanie sygnału EEG nad stymulowanym obszarem docelowym bez użycia elektrody pierścieniowej, co jest wątpliwym rozwiązaniem7. Tym samym brakuje systematycznych badań na ten temat.
Jak dotąd, nie ma jednoznacznych dowodów na trwałe efekty tACS po ustaniu stymulacji. Tylko kilka badań wykazało słabe i niejasne następstwa tACS na układ ruchowy8. Co więcej, dane EEG nadal nie są jasne co do następstw tACS9. Z drugiej strony, większość badań tACS wykazała wyraźne efekty online10,11,12,13,14,15,16,17,18, które są trudne do zmierzenia na poziomie fizjologicznym ze względu na ograniczenia techniczne. W związku z tym ogólnym celem naszej metody jest zapewnienie alternatywnego podejścia do testowania online i zależnego od częstotliwości wpływu tACS na korę ruchową (M1) poprzez dostarczanie jednoimpulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). TMS pozwala naukowcom "sondować" fizjologiczny stan ludzkiej kory ruchowej19. Co więcej, rejestrując Motoryczne Potencjały Wywołane (MEP) na przeciwległej ręce badanego, możemy zbadać efekty trwającego tACS11. Takie podejście pozwala nam dokładnie monitorować zmiany w pobudliwości korowo-rdzeniowej poprzez pomiar amplitudy MEP podczas stymulacji elektrycznej online dostarczanej na różnych częstotliwościach w sposób wolny od artefaktów. Ponadto podejście to może również testować online efekty dowolnego innego kształtu fali tES.
Aby zademonstrować połączone efekty tACS-TMS, pokażemy protokół, stosując stymulację prądem przemiennym 20 Hz na główną korę ruchową (M1), podczas gdy TMS z pojedynczym impulsem nawigowanym przez neurony online jest dostarczany w losowych odstępach czasu od 3 do 5 s w celu przetestowania pobudliwości kory M1.

<table><tbody><tr><td>BrainStim, stymulator przezczaszkowy o wysokiej rozdzielczości</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>EMS-BRAINSTIM</td><td></td></tr><tr><td>Para o długości 1,5 m do podłączenia przewodzących elektrod silikonowych</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>EMS-CVBS15</td><td></td></tr><tr><td>Elektrody silikonowe przewodzące wielokrotnego użytku 50x50mm</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>FIA-PG970/2</td><td></td></tr><tr><td>Gąbka spontex wielokrotnego użytku do elektrody 50x100mm</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>FIA-PG916S</td><td></td></tr><tr><td>Pasy gumowe &ndash; 75 cm</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>FIA-ER-PG905/8</td><td></td></tr><tr><td>Plastikowy przycisk nieurazowy</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td>FIA-PG905/99</td><td></td></tr><tr><td>Brainstim</td><td>E.M.S., Bolonia, Włochy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MagPro X100 MagOption - przezczaszkowy stymulator magnetyczny</td><td>MagVenture, Farum, Dania</td><td>9016E0731</td><td></td></tr><tr><td>Cewka 8-kształtna MC-B65-HO-2</td><td>MagVenture, Farum, Dania</td><td>9016E0462</td><td></td></tr><tr><td>Krzesło z podłokietnikiem</td><td>MagVenture, Farum, Dania</td><td>9016B0081</td><td></td></tr><tr><td>Localite TMS Navigator - Platforma nawigacyjna, edycja Premium</td><td>Localite, GmbH, Niemcy</td><td>21223</td><td></td></tr><tr><td>Localite TMS Navigator - oprogramowanie oparte na MR, import danych do morfologicznego rezonansu magnetycznego (DICOM, NifTi)</td><td>Localite, GmbH, Niemcy</td><td>10226</td><td></td></tr><tr><td>MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1</td><td>Localite, GmbH, Niemcy</td><td>5221</td><td></td></tr><tr><td>Druty elektrodowe do powierzchniowego EMG</td><td>&nbsp; EBNeuro, Włochy&nbsp;</td><td>6515</td><td></td></tr><tr><td>Elektrody powierzchniowe do EEG/EMG&</td><td>nbsp; EBNeuro, Włochy&nbsp;</td><td>Wzmacniacz 6515</td><td></td></tr><tr><td>BrainAmp ExG - wzmacniacz bipolarny&nbsp;</td><td>Brain Products, GmbH, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; Rejestrator BrainVision 1.21.0004&nbsp;</td><td>Brain Products, GmbH, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Żel do przygotowania skóry Nuprep&nbsp;</td><td>Weaver and Company, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Strzykawki</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taśma</td><td></td><td></td><td></td>klejąca</tr><tr><td>Roztwór</td><td></td><td></td><td></td> NaCl</tr></tbody></table>

wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Przezczaszkowa stymulacja prądem zmiennym (tACS) jest techniką neuromodulacyjną, która może działać poprzez sinusoidalne fale elektryczne o określonej częstotliwości i z kolei modulować trwającą aktywność oscylacyjną kory mózgowej. To neuronarzędzie pozwala na ustalenie związku przyczynowego między endogenną aktywnością oscylacyjną a zachowaniem. Większość badań przeprowadzonych przez tACS wykazała wpływ tACS na działanie on-line. Jednak niewiele wiadomo na temat mechanizmów działania leżących u podstaw tej techniki ze względu na artefakty wywołane prądem przemiennym na sygnałach elektroencefalografii (EEG). Tutaj pokazujemy unikalne podejście do badania fizjologicznych specyficznych dla częstotliwości efektów tACS pierwotnej kory ruchowej (M1) za pomocą jednoimpulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) do badania zmian pobudliwości kory mózgowej. W naszej konfiguracji cewka TMS jest umieszczana nad elektrodą tACS, podczas gdy potencjały wywołane silnika (MEP) są zbierane w celu przetestowania efektów trwającego M1-tACS. Do tej pory podejście to było wykorzystywane głównie do badania układu wzrokowego i motorycznego. Jednak obecna konfiguracja tACS-TMS może utorować drogę do przyszłych badań funkcji poznawczych. Dlatego udostępniamy instrukcję krok po kroku i wskazówki wideo dotyczące procedury.

Pierwsze dowody na skuteczność połączonego podejścia tACS/TMS zostały przedstawione przez Kanai et al. w 2010 roku. W tym badaniu autorzy zastosowali tACS nad pierwotną korą wzrokową (V1) i wykazali częstotliwośćowo-zależną modulację pobudliwości kory wzrokowej, mierzoną za pomocą percepcji fosfenów indukowanych przez TMS w czasie rzeczywistym15. Bardziej dopracowana wersja tego protokołu została przyjęta przez Feurra et al. w 2011 roku w celu zba...

Przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS) pozwala na modulację pobudliwości kory mózgowej w sposób specyficzny dla częstotliwości. Tutaj pokazujemy unikalne podejście, które łączy tACS online z jednopulsową przezczaszkową stymulacją magnetyczną (TMS) w celu "zbadania" pobudliwości kory mózgowej za pomocą motorycznych potencjałów wywołanych.

Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ocena modulacji trwałych efektów przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym za pomocą jednopunktowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w nowatorskim, zintegrowanym podejściu online. Przezczaszkowa stymulacja elektryczna jest techniką neuromodulacyjną, która wpływa na stany neuronowe poprzez zastosowanie różnych kształtów fali prądu. Jest ona powszechnie stosowana w neuronauce do badania mózgowych funkcji motorycznych i poznawczych.Najczęściej stosowane podejścia opierają się na stymulacji prądem stałym, szumem losowym oraz stymulacji prądem zmiennym, które są w stanie wywołać zmiany w aktywności neuronów. Dzieje się to zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz neuronów, co powoduje zmianę potencjału spoczynkowego błony i w konsekwencji modyfikuje wydajność synaptyczną neuronów. tACS pozwala na dostarczenie zewnętrznego sinusoidalnego potencjału oscylacyjnego w określonym zakresie częstotliwości.Poprzez indukowanie tzw. efektu synchronizacji (entrainment) w obrębie endogennej aktywności oscylacyjnej. Przedstawiamy tutaj nową metodę, która łączy tACS i jednoprowadzeniowy CMS podczas trwającej stymulacji pierwotnej kory ruchowej. Metoda ta pozwa

effects-transcranial-alternating-current-stimulation-on-primary-motor

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Źródło: Kuhn, Y. i wsp. Hamowanie wewnątrzkorowe w obrębie pierwotnej kory ruchowej może być modulowane poprzez zmianę skupienia uwagi. J. Vis. Exp. (2017)Ten film pokazuje zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) do modulowania aktywności neuronów ruchowych i pomiaru reakcji mięśni za pomocą elektromiografii (EMG). Przedstawiono w nim kroki lokalizowania hotspotu motorycznego, określania progów stymulacji i oceny wpływu podprogowego TMS (subTMS) na hamowanie kory mózgowej.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do modulowania odpowiedzi mięśni u ludzi

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: 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

Przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS) jest obiecującym narzędziem do nieinwazyjnego badania oscylacji mózgu, chociaż jej efekty nie są w pełni zrozumiałe. W tym artykule opisano bezpieczną i niezawodną konfigurację do jednoczesnego stosowania tACS z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym, która może zwiększyć zrozumienie oscylacyjnej funkcji mózgu i skutków tACS.

Jednoczesna przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym i funkcjonalny rezonans magnetyczny

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.

Połączone zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym i terapii robotycznej jako dodatek do konwencjonalnej terapii rehabilitacyjnej może skutkować lepszymi wynikami terapeutycznymi dzięki modulacji plastyczności mózgu. W tym artykule opisujemy łączone metody stosowane w naszym instytucie w celu poprawy sprawności motorycznej po udarze mózgu.

Łączne zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym i terapii robotycznej kończyny górnej

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

Przedstawiamy tutaj protokół opisujący metodologię oceny pobudliwości i modulacji pobudliwości pierwotnej kory ruchowej za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) w połączeniu z elektromiografią (EMG).

Ocena pobudliwości pierwotnej kory ruchowej oraz modulacji pobudliwości poprzez połączenie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej z elektromiografią

Poznaj metodę łączenia przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym z przezczaszkową stymulacją magnetyczną do badania pobudliwości kory ruchowej. Technika ta umożliwia ocenę częstotliwościowych efektów neuromodulacji w czasie rzeczywistym.

Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną (Wideo) | JoVE Journal

Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym na pierwotną korę ruchową metodą online z przezczaszkową stymulacją magnetyczną

Przeglądaj więcej filmów