Name: Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-17T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Poznaj metodę TMS-EEG do oceny pobudliwości kory mózgowej w badaniach neuropsychiatrycznych. Protokół umożliwia niezawodne monitorowanie zmian neurofizjologicznych związanych z odpowiedzią na terapię.

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

Ta praca została częściowo sfinansowana przez NIMH R01 MH112815. Praca ta była również wspierana przez Temerty Family Foundation, Grant Family Foundation i Campbell Family Mental Health Research Institute w Centrum Uzależnień i Zdrowia Psychicznego.

Wszystkie przedstawione tutaj procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone przez nasz Lokalny Komitet Etyczny zgodnie z wytycznymi Deklaracji Helsińskiej.
1. Rejestracja głowy dla Neuronavigated TMS — EEG
<ol>
	<li>Uzyskaj strukturalny rezonans magnetyczny całej głowy T1 o wysokiej rozdzielczości dla każdego uczestnika. Skanuj zgodnie z wytycznymi producenta neuronawigacji.</li>
	<li>Prześlij obrazy do systemu nawigacyjnego. Sprawdź, czy rezonans magnetyczny jest prawidłowo skanowany. Wybierz punkty kardynalne (punkty przeduszne, nasiona i czubek nosa). Wstaw cele stymulacji (na podstawie anatomii lub na podstawie współrzędnych głowy, MNI lub współrzędnych Talairacha).</li>
	<li>Umieść head tracker w taki sposób, aby nie poruszał się podczas sesji stymulacji i umożliwiał swobodne przesuwanie cewki TMS. Poproś uczestnika o włożenie zatyczek do uszu przed rozpoczęciem rejestracji.</li>
	<li>Wyrównaj głowę uczestnika z modelem rezonansu magnetycznego 3D. Dotknij głowy uczestnika długopisem cyfrowym w głównych punktach, które zostały wybrane na obrazach stosu MRI. Zaznacz i zaznacz dodatkowe punkty nad obszarami ciemieniowymi, skroniowymi i potylicznymi głowy, aby zmniejszyć błąd rejestracji w tych obszarach.</li>
	<li>Potwierdź rejestrację. Umieść długopis cyfrowy na głowie uczestnika. Sprawdź jego reprezentację na komputerze. Jeśli nie znajduje się w odpowiednim punkcie w MR, powtórz krok 1.4.</li>
	<li>Skalibruj używaną cewkę TMS (w niektórych systemach ten krok nie jest wymagany).
	<ol>
		<li>Przymocuj trackery do cewki.</li>
		<li>Umieść cewkę na bloku kalibracyjnym tak, aby wszystkie trackery były widoczne z kamery.</li>
		<li>Naciśnij przycisk kalibracji na ekranie komputera i utrzymuj cewkę w pozycji kalibracji przez 5 sekund.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Eksperyment TMS-EEG
<ol>
	<li>Umieść czepek EEG na głowie i przygotuj elektrody
	<ol>
		<li>Wybierz czapkę, która dobrze pasuje do głowy. Upewnij się, że wszystkie elektrody ściśle przylegają do skóry głowy i są sprawne. Jeśli więcej niż 2 elektrody nie działają, użyj innej nasadki o tym samym lub mniejszym rozmiarze.</li>
		<li>Umieść elektrodę Cz na wierzchołku, w połowie odległości między linią łączącą nasiona i inion, a elektrodą Iz nad wejściem. 
		UWAGA: Umieść pionowe (nad i pod okiem przeciwlegle do oka stymulującego) i/lub poziome elektrody (po lewej stronie od lewego oka i po prawej od prawej, nieco powyżej każdej kości jarzmowej) do elektrookulografii (EOG).</li>
		<li>Wyreguluj końcówkę strzykawki i napełnij ją żelem przewodzącym prąd elektryczny. Umieść końcówkę w otworze elektrody, a następnie lekko dociśnij kołnierz tłoka, aż na skórze pojawi się trochę pasty. Delikatnie wyszoruj skórę głowy, wykonując ruchy krzyżowe końcówką. Upewnij się, że pasta nie rozlewa się na wierzch, aby uniknąć mostkowania (zwarcia między elektrodami).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść elektrody EMG. Umieść dwie jednorazowe elektrody dyskowe (średnica około 30 mm) nad prawym mięśniem odwodziciela pollicis brevis (APB) w celu montażu ścięgna brzusznego. Uziemienie należy układać zgodnie z wytycznymi producenta.</li>
	<li>Rozpocznij rejestrację głowicy. Wykonaj kroki 1.3–1.6. Użyj współrzędnych MNI lub Talairach DLPFC.</li>
	<li>Gorący punkt i próg silnika.
	<ol>
		<li>Dodaj gąbkę (sztuczne włókno wykonane z poliutheranu) pod cewkę, aby zminimalizować wibracje cewki nad elektrodami podczas impulsów TMS. Należy pamiętać, że pianka powinna mieć grubość około 10 mm.</li>
		<li>Poinstruuj uczestnika, aby odpoczywał — wygodnie i z rozluźnionymi rękami, nogami i kręgosłupem.</li>
		<li>Znajdź gorący punkt. Skieruj pokrętło silnika24 jako początkowy punkt orientacyjny korowej reprezentacji APB w M1 i przesuwaj cewkę, aż nastąpi odpowiedni ruch APB. Użyj intensywności TMS przywołującej MEP około 500 μV przez APB. Zoptymalizuj orientację cewki, zmieniając jej kąt i nachylenie, aby wywołać największą reakcję w gorącym punkcie.</li>
		<li>Zapisz pozycjonowanie cewki w oprogramowaniu neuronavigator i zmniejsz intensywność wyjściową w krokach co 2–3%. Daj 10 impulsów i jeśli uzyskasz więcej niż 5 z 10 odpowiedzi MEP powyżej 50 μV, kontynuuj zmniejszanie intensywności.</li>
		<li>Gdy wywołanych zostanie mniej niż 5 na 10 odpowiedzi, zwiększ intensywność o 1–2%. MT jest reprezentowany jako intensywność, która wytwarza MEP większe niż 50 μV 5 na 10 razy25. Odstęp między bodźcami (ISI) dla MT powinien być dłuższy niż 1 s, zwykle ustawiony na 3, 4 lub 5 s.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dostosuj intensywność, wykonując następujące czynności:
	<ol>
		<li>Zacznij od 120% intensywności MT, aby wytworzyć MEP powyżej M1 od 500 do 1,500 μV. Nagraj 10 impulsów z wyjściem tego stymulatora, aby średnia odpowiedź wynosiła 1 mV. Zwiększaj lub zmniejszaj intensywność w krokach co 1–2%, aż do osiągnięcia średniej wartości 1 mV.</li>
		<li>W przypadku intensywności stymulacji należy wybrać intensywność jako procent produkcji stymulatora, np. 110%, 120% itd.</li>
		<li>Znajdź odpowiednie pole indukowane w V/m (jeśli system na to pozwala). Umieść cewkę nad DLPFC; Dostosuj moc wyjściową stymulatora, aż obliczenie pola indukowanego stanie się takie samo jak nad M1 dla tej samej głębokości kory mózgowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zdigitalizuj elektrody EEG, tak aby ich położenie było zarejestrowane w anatomii mózgu. 
	UWAGA: Jest to bardzo ważny krok w celu zlokalizowania rozkładu aktywacji neuronalnej i dokładnej zmiany położenia elektrod w sesji kontrolnej.</li>
	<li>Zapisz TMS-EEG
	<ol>
		<li>Zastąp zatyczki do uszu zatyczkami do uszu z rurkami powietrznymi, aby podłączyć je do maskowania dźwięku (np. białego szumu), jeśli jest dostępne, i dodaj na nie słuchawki. Odtwórz maskowanie dźwięku tylko podczas dostarczania impulsów TMS. 
		UWAGA: Ten krok można zastosować do kroku 2.4.2 bez odtwarzania maskowania dźwięku i z zachowaniem ostrożności, aby nie przesuwać głowic śledzących.</li>
		<li>Zamontuj cewkę na uchwycie cewki i upewnij się, że cewka nie porusza się ani nie wciskaj elektrod znajdujących się pod nią. Upewnij się, że gąbka znajduje się między elektrodami a cewką.</li>
		<li>Usuń wszystkie aktywne ekrany poza zasięgiem wzroku uczestnika. Poinstruuj uczestnika, aby wpatrywał się w ustalony punkt, nie zmieniał pozycji głowy podczas dostarczania TMS i nie mrugał między impulsami TMS.</li>
		<li>Wyłącz wszystkie lampy fluorescencyjne. Uruchom pojedynczy impuls TMS, SICI, ICF i LICI w losowej kolejności dla każdego uczestnika. Daj 100 pojedynczych i sparowanych impulsów. Użyj różnych ISI wynoszących 3–4 s (±20%) lub stałej 3–5 s (patrz Uwaga). Zrób 3-5 minutową przerwę między każdym warunkiem, aby uczestnik mógł się zrelaksować i rozciągnąć. 
		UWAGA: SICI i ICF obejmują paradygmat TMS z parowanym impulsem z podprogowym bodźcem warunkowającym (CS) i ponadprogowym bodźcem testowym (TS). CS używany w tym protokole to 80% MT, a TS przy intensywności wywołującej 1 mV MEP peak-to-peak26. Interwał międzyimpulsowy stosowany dla optymalnego SICI wynosi 2 ms, a dla ICF 12–1327. Paradygmat LICI polega na sparowaniu ponadprogowego CS o intensywności przywołującej 1 mV MEP między szczytami, po którym następuje kolejny nadprogowy TS, ponownie przy użyciu intensywności, która wywołała 1 mV MEP międzyszczytowy i w odstępie międzyimpulsowym wynoszącym 100 ms. ISI zarówno dla paradygmatów pojedynczego, jak i sparowanego impulsu zależy od czasu ładowania stymulatora (nasz system może pozwolić na sparowane impulsy co 4 s), liczby sesji (dłuższe eksperymenty wymagałyby mniejszego ISI, aby nie przeciążyć uczestników) oraz analizy, która ma się odbyć. W tym badaniu użyliśmy stałego ISI wynoszącego 5 s ze względu na ograniczenia naszego stymulatora, a także dlatego, że potrzebowalibyśmy kilku cykli pasma niskich częstotliwości (rytm theta) do analizy czasowo-częstotliwościowej i widma mocy.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Pantelis Lioumis był płatnym konsultantem dla Nexstim Plc. (Helsinki, Finlandia) poza zgłoszonymi pracami (tj. dla aplikacji rTMS do mapowania motorycznego i mowy przed 2017 rokiem). Reza Zomorrodi jest członkiem rady doradczej Vielight Inc. (Toronto, Kanada). Zafiris J. Daskalakis otrzymuje wsparcie badawcze od Kanadyjskich Instytutów Badań nad Zdrowiem (CIHR), Narodowych Instytutów Zdrowia USA (NIH), Weston Brain Institute, Brain Canada i rodziny Temerty za pośrednictwem Fundacji CAMH i Instytutu Badawczego Campbell. Otrzymał wsparcie badawcze i wsparcie rzeczowe w postaci sprzętu do badania zainicjowanego przez badaczy od Brainsway Ltd. i jest głównym badaczem w trzech badaniach zainicjowanych przez sponsora dla Brainsway Ltd. Otrzymał wsparcie rzeczowe od Magventure w postaci sprzętu na potrzeby tego badania zainicjowanego przez badaczy. Daniel M. Blumberger otrzymuje wsparcie badawcze od Kanadyjskich Instytutów Badań nad Zdrowiem (CIHR), Narodowych Instytutów Zdrowia USA (NIH), Weston Brain Institute, Brain Canada i rodziny Temerty za pośrednictwem Fundacji CAMH i Instytutu Badawczego Campbell. Otrzymał wsparcie badawcze i wsparcie rzeczowe w postaci sprzętu do badania zainicjowanego przez badaczy od Brainsway Ltd. i jest głównym badaczem w trzech badaniach zainicjowanych przez sponsora dla Brainsway Ltd. Otrzymał wsparcie rzeczowe od Magventure w postaci sprzętu na potrzeby tego badania zainicjowanego przez badaczy. Otrzymał od Indiviora zapasy leków na badanie zainicjowane przez badaczy. Brał udział w pracach rady doradczej firmy Janssen.

TMS-EEG umożliwia bezpośrednią i nieinwazyjną stymulację większości obszarów kory mózgowej i nabywanie wynikającej z tego aktywności neuronalnej z bardzo dobrą rozdzielczością czasoprzestrzenną30, zwłaszcza w przypadku wykorzystania neuronawigacji. Korzyść z tego postępu metodologicznego opiera się na fakcie, że sygnały EEG wywołane przez TMS pochodzą z elektrycznej aktywności neuronalnej i są wskaźnikiem pobudliwości korowo-korowej. Ma to ogromny potencjał w populacjach pacjentów neuropsychiatryc...

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to narzędzie neurofizjologiczne, które pozwala na nieinwazyjną ocenę aktywności neuronów korowych za pomocą szybkich, zmiennych w czasie impulsów pola magnetycznego1. Te impulsy pola magnetycznego indukują słaby prąd w korze powierzchownej pod cewką, co powoduje depolaryzację błony. Wynikająca z tego aktywacja lub modulacja kory mózgowej jest bezpośrednio związana z charakterystyką cewki, jej kątem i orientacją względem czaszki2. Kształt fali impulsu wyładowywanego z cewki i podstawowy stan neuronów również wpływają na wynikową aktywację kory mózgowej3.
TMS umożliwia ocenę funkcji kory mózgowej poprzez wywołanie reakcji behawioralnych lub motorycznych lub poprzez przerwanie przetwarzania związanego z zadaniem. Pobudliwość wyrostków korowo-rdzeniowych można ocenić poprzez rejestrację odpowiedzi elektromiograficznych (EMG) wywołanych pojedynczymi impulsami TMS przez korę ruchową, podczas gdy wewnątrzkorowych pobudzających (wewnątrzkorowe ułatwienie; ICF) i mechanizmy hamujące (krótkie i długie hamowanie dokorowe; SICI i LICI) mogą być sondowane za pomocą TMS o sparowanym impulsie. Powtarzający się TMS może zaburzać różne procesy poznawcze, ale jest przede wszystkim stosowany jako narzędzie terapeutyczne w przypadku różnych zaburzeń neuropsychiatrycznych. Co więcej, połączenie TMS z jednoczesną elektroencefalografią (TMS-EEG) może być wykorzystane do oceny pobudliwości korowo-korowej i łączności4. Wreszcie, jeśli podawanie TMS jest dostarczane z neuronawigacją (nTMS), pozwoli to na precyzyjne paradygmaty test-retest, ponieważ można zarejestrować dokładne miejsce stymulacji. Większość płaszcza korowego może być ukierunkowana i stymulowana (w tym te obszary, które nie wytwarzają mierzalnych reakcji fizycznych lub behawioralnych), dzięki czemu kora może być funkcjonalnie zmapowana.
Sygnał EEG wywołany przez pojedynczy lub sparowany impuls TMS może ułatwić ocenę łączności korowo-korowej5 i aktualnego stanu mózgu. Prąd elektryczny indukowany przez TMS powoduje powstawanie potencjałów czynnościowych, które mogą aktywować synapsy. Rozkład prądów postsynaptycznych można zarejestrować za pomocą EEG6. Sygnał EEG może być wykorzystany do ilościowego określenia i lokalizacji rozkładów prądu synaptycznego poprzez modelowanie dipolowe7 lub oszacowanie minimalnej normy8, gdy stosowane jest wielokanałowe EEG i z uwzględnieniem struktury przewodnictwa głowy. Połączone TMS-EEG może być wykorzystane do badania korowych procesów hamujących9, oscylations10, cortico-cortical11 i interakcji międzypółkulowych12, oraz plastyczności korowej13. Co najważniejsze, TMS-EEG może badać zmiany pobudliwości podczas zadań poznawczych lub motorycznych z dobrą wiarygodnością test-retest14,15. Co ważne, TMS-EEG ma potencjał do określania sygnałów neurofizjologicznych, które mogą służyć jako predyktory odpowiedzi na interwencje terapeutyczne (rTMS lub efekty farmakologiczne) w projektach test-retest16,17.
Zasady neuronawigacji dla TMS opierają się na zasadach stereotaksji bezramkowej. Systemy wykorzystują optyczny system śledzenia18, który wykorzystuje kamerę emitującą światło, która komunikuje się z odbijającymi światło elementami optycznymi przymocowanymi zarówno do głowicy (za pośrednictwem referencyjnego trackera), jak i cewki TMS. Neuronawigacja pozwala na lokalizację cewki na modelu 3-D MRI za pomocą narzędzia referencyjnego do digitalizacji lub pisaka. Zastosowanie neuronawigacji ułatwia uchwycenie orientacji, lokalizacji i wyrównania cewki względem głowy pacjenta, a także digitalizację pozycji elektrod EEG. Cechy te są niezbędne w eksperymentach projektowych typu test-retest oraz w dokładnej stymulacji określonego miejsca w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej.
Aby wykorzystać protokół TMS-EEG w eksperymencie test-retest, konieczne jest dokładne ukierunkowanie i konsekwentna stymulacja obszaru kory mózgowej, aby uzyskać wiarygodne sygnały. Zapis TMS-EEG może być podatny na różne artefakty. Artefakt indukowany przez TMS na elektrodach EEG może być filtrowany za pomocą wzmacniaczy, które mogą odzyskać sprawność po opóźnieniu19,20 lub za pomocą wzmacniaczy, które nie mogą być nasycone21. Należy jednak wziąć pod uwagę inne rodzaje artefaktów generowanych przez ruchy gałek ocznych lub mrugnięcia, aktywację mięśni czaszki w pobliżu elektrod EEG, losowy ruch elektrod i ich polaryzację, a także kliknięcie cewki lub odczucie somatyczne. Staranne przygotowanie obiektu, które zapewnia impedancję elektrod poniżej 5 kΩ, unieruchomienie cewki nad elektrodami i pianka między cewką a elektrodami w celu zmniejszenia wibracji (lub przekładka w celu wyeliminowania artefaktów o niskiej częstotliwości22), zatyczki do uszu, a nawet maskowanie słuchowe powinny być używane w celu zminimalizowania tych artefaktów23. Przedstawiony tutaj protokół wprowadza standardowy proces oceny funkcjonowania neurofizjologicznego, gdy stymulacja jest stosowana przez grzbietowo-boczną część przedczołową (DLPFC). Nacisk kładziony jest na popularne paradygmaty parzystych impulsów, które zostały zweryfikowane w badaniach M19,15,16.

<table><tbody><tr><td>CED Micro1401-3</td><td>Cambridge Electronic Design Limited</td><td>CED Micro1401-3</td><td>Cyfrowy rekocrder</td></tr><tr><td>danych BISTIM'2 Opcja pakietu 1</td><td>Magstim</td><td>3234-00</td><td>Sparowany stymulator impulsu TMS</td></tr><tr><td>Jednostka Magstim 200'2 (2 sztuki)</td><td>Magstim</td><td>3010-00</td><td>Stymulatory TMS</td></tr><tr><td>Kontroler interfejsu użytkownika</td><td>Magstim</td><td>3020-00</td><td>Kontroler TMS</td></tr><tr><td>BISTIM'2 Kontroler UI</td><td>Magstim</td><td>3021-00</td><td>Kontroler TMS Moduł</td></tr><tr><td>połączeniowy BISTIM</td><td>Magstim</td><td>3330-00</td><td>Moduł połączeniowy TMS</td></tr><tr><td>D70 Alpha Coil - P/N 4150-00 (podwójna cewka Alpha 70 mm)</td><td>Cewka Magstim</td><td>4150-00</td><td>TMS</td></tr><tr><td>Brainsight</td><td>Rogue-Resolutions</td><td>Brainsight 2</td><td>Neuronavigator</td></tr><tr><td>Model 2024F</td><td>Intronix</td><td>2024F</td><td>Elektromiograf</td></tr><tr><td>Neuroscan SynAmps RT 64-kanałowy system</td><td>Compumedics Neuroscan</td><td>9032-0010-01</td><td>Elektroencefalograf</td></tr><tr><td>System elektrod Quick-Cap 64</td><td>Compumedics Neuroscan</td><td>96050255</td><td>Czapeczka EEG</td></tr></tbody></table>

połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to nieinwazyjna metoda, która wytwarza pobudzenie nerwowe w korze mózgowej za pomocą krótkich, zmiennych w czasie impulsów pola magnetycznego. Inicjacja aktywacji kory mózgowej lub jej modulacja zależy od aktywacji tła aktywowanych neuronów aktywowanego obszaru korowego, charakterystyki cewki, jej położenia i orientacji w stosunku do głowy. TMS w połączeniu z jednoczesną elektrocefalografią (EEG) i neuronawigacją (nTMS-EEG) pozwala w powtarzalny sposób ocenić pobudliwość korowo-korową i łączność w prawie wszystkich obszarach korowych. Ten postęp sprawia, że nTMS-EEG jest potężnym narzędziem, które może dokładnie ocenić dynamikę mózgu i neurofizjologię w paradygmatach test-retest, które są wymagane w badaniach klinicznych. Do ograniczeń tej metody należą artefakty, które pokrywają początkową reaktywność mózgu na stymulację. W związku z tym proces usuwania artefaktów może również wydobywać cenne informacje. Co więcej, optymalne parametry stymulacji grzbietowo-bocznej (DLPFC) nie są w pełni znane, a obecne protokoły wykorzystują wariacje od paradygmatów stymulacji kory ruchowej (M1). Jednak rozwijające się projekty nTMS-EEG mają nadzieję rozwiązać te problemy. Przedstawiony tutaj protokół wprowadza pewne standardowe praktyki oceny funkcjonowania neurofizjologicznego od stymulacji do DLPFC, które można zastosować u pacjentów z zaburzeniami psychicznymi opornymi na leczenie, którzy otrzymują leczenie, takie jak przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS), powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (rTMS), terapia napadów magnetycznych (MST) lub terapia elektrowstrząsowa (ECT).

Rysunek 1A przedstawia potencjały wywołane przez TMS po stymulacji DLPFC nad elektrodą F3 po uśrednieniu 100 epok z każdej sesji u jednego zdrowego ochotnika. Na tej ilustracji wyróżniono wpływ CS na TS w porównaniu z warunkiem pojedynczego impulsu, gdy TS jest stosowany samodzielnie. CS moduluje odchylenie N100 w wyraźny sposób, nawet u jednego badanego. W sesjach SICI i LICI amplituda N100 jest zazwyczaj zwiększona, a w ICF maleje w wartośc...

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.

Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z dziedziny neurologii, neurofizjologii klinicznej i psychiatrii poprzez określenie sygnałów neurofizjologicznych, które mogą służyć jako predyktory odpowiedzi na interwencje terapeutyczne. Prawidłowo wykonana technika ta może niezawodnie i powtarzalnie monitorować zmiany w pobudliwości kory mózgowej spowodowane tymi interwencjami terapeutycznymi. Procedurę zademonstruje Stacey Shim, analityczka z naszego laboratorium.Na początek najpierw wybierz czapkę, która dobrze pasuje do głowy uczestnika. Umieść elektrodę Cz w wierzchołku w połowie odległości między linią łączącą nasian i inian. Upewnij się, że wszystkie elektrody ściśle przylegają do skóry głowy i działają.Następnie wyreguluj końcówkę strzykawki i napełnij ją żelem przewodzącym prąd elektryczny. Umieść końcówkę w otworze elektrody, a następnie lekko naciśnij tłok, aż na skórze pojawi się pasta. Następnie wyszoruj skórę głowy końcówką i upewnij się, że pasta nie wylewa się na wierzch, aby uniknąć zmostkowania.Najpierw przygotuj elektrody uziemiające i referencyjne. Sprawdź, czy impedancja jest mniejsza niż pięć kiloomów dla wszystkich elektrod. Przygotowanie elektrod decyduje o jakości zarejestrowanego sygnału mózgowego i minimalizuje potrzebę stosowania metod przetwarzania sygnału, które mogą usunąć zarówno szum, jak i sygnał mózgowy kluczowy dla jego badania.Teraz umieść dwie jednorazowe elektrody dysku EMG o średnicy około 30 milimetrów nad prawym mięśniem odwodziciela pollicis brevis lub APB, aby wykonać montaż mięśnia brzucha. Elektrodę uziemiającą należy również umieścić zgodnie z wytycznymi producenta. Podłącz elektrody do wzmacniacza EMG.Zacznij od załadowania rezonansu magnetycznego T1 do systemu nawigacyjnego i wybrania głównych punktów do rejestracji. Użyj współrzędnych MNI lub Talairacha grzbietowo-bocznej kory przedczołowej. Następnie umieść head tracker w taki sposób, aby nie poruszał się podczas sesji stymulacji i pozwolił cewki TMS na swobodny ruch.Następnie poproś uczestnika o włożenie zatyczek do uszu, a następnie wyrównaj głowę uczestnika z modelem 3D MRI. W tym celu należy dotknąć piórem cyfrowym głowy uczestnika w punktach kardynalnych wybranych w rezonansie magnetycznym. Teraz zatwierdź rejestrację, przykładając długopis do digitalizacji na głowie uczestnika i sprawdzając reprezentację na komputerze.W razie potrzeby skalibruj cewkę TMS, podłączając trackery do cewki. Następnie umieść gąbkę poliuretanową pod cewką, aby zminimalizować wibracje cewki nad elektrodami podczas impulsów TMS. Umieść cewkę na bloku kalibracyjnym tak, aby wszystkie trackery były widoczne z kamery.Następnie naciśnij przycisk kalibracji na ekranie komputera i utrzymuj cewkę w pozycji kalibracyjnej przez pięć sekund. W tym momencie poinstruuj uczestnika, aby odpoczął i pozostał wygodny z rozluźnionymi plecami, rękami i nogami. Następnie, aby znaleźć punkt zapalny, zacznij od wycelowania w pokrętło silnika jako początkowy punkt orientacyjny korowej reprezentacji APB i pierwotnej kory ruchowej i poruszaj cewką, aż nastąpi odpowiedni ruch mięśni.Użyj intensywności TMS przywołującej progi wywołane silnikiem lub MEP około 500 mikrowoltów nad APB. Zoptymalizuj orientację cewki, zmieniając jej kąt i nachylenie, aby wywołać największą reakcję w punkcie aktywnym. Zapisz to pozycjonowanie cewki w oprogramowaniu neuronavigator i zmniejsz intensywność wyjściową w krokach co 2-3%Następnie podaj 10 impulsów, a jeśli uzyskano więcej niż pięć z 10 odpowiedzi MEP powyżej 50 mikrowoltów, kontynuuj zmniejszanie intensywności.Gdy wywołanych zostanie mniej niż pięć na 10 odpowiedzi, zacznij zwiększać intensywność o kroki 1-2%Próg motoryczny jest reprezentowany jako intensywność, która wytwarza MEP większe niż 50 mikrowoltów pięć na 10 razy. Interwał między bodźcami, ISI, dla progu motorycznego powinien być dłuższy niż jedna sekunda, zwykle od trzech do pięciu sekund. Następnie dostosuj intensywność, zaczynając od 120% progu motorycznego, aby wytworzyć MEP nad pierwotną korą ruchową od 500 do 1500 mikrowoltów.Nagraj 10 impulsów z tą mocą, zwiększając lub zmniejszając intensywność w krokach co 1-2%, aż do osiągnięcia średniej wartości jednego mikrowolta. Regulacja intensywności cewki ma kluczowe znaczenie dla celowania w badaną populację neuronów, ale także dla jakości sygnałów. W tym momencie umieść cewkę nad grzbietowo-boczną korą przedczołową i kilkakrotnie stymuluj.Jeśli generowane są znaczące artefakty, dostosuj położenie cewki, przesuwając ją nieznacznie od tego miejsca. Teraz zdigitalizuj elektrody EEG tak, aby ich położenie było zarejestrowane w anatomii mózgu. Następnie wymień zatyczki do uszu na pneumatyczne wkładki douszne, aby w razie potrzeby odtworzyć maskowanie dźwięku białego szumu.I dodaj na nie słuchawki, aby chronić słuch. W tym momencie zamontuj cewkę na uchwycie cewki i upewnij się, że cewka nie porusza się ani nie wciskają elektrod pod nią. Na koniec przeprowadź eksperyment obejmujący TMS z pojedynczym impulsem oraz TMS z dobrze sparowanym impulsem do krótkiego hamowania wewnątrzkorowego, ułatwienia śródkorowego i długiego hamowania wewnątrzkorowego, w losowej kolejności dla każdego uczestnika.Rysunek ten pokazuje średnie odpowiedzi EEG wywołanych przez TMS z grzbietowo-bocznego obszaru kory przedczołowej obszaru zainteresowania elektrody po stymulacji. Obejmuje to jednoimpulsowe TMS, krótkie hamowanie dokorowe, ułatwienie dokorowe i długie hamowanie dokorowe. Tutaj widzimy wartości potencjału wywołanego N100 wykreślone topograficznie na wszystkich elektrodach dla każdego warunku stymulacji.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby dokładnie przygotować elektrody, wybrać właściwy cel stymulacji oraz odpowiednio dostosować intensywność stymulacji i orientację cewki. Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom z dziedziny neurologii, neurologii, neurofizjologii klinicznej i psychiatrii do zbadania pobudliwości korowo-korowej i połączeń w różnych stanach mózgu, zarówno u zdrowych ochotników, jak i pacjentów.

combined-transcranial-magnetic-stimulation-electroencephalography

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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.

Źródło: Dunlop, K., et al. DmPFC-rTMS pod kontrolą MRI jako metoda leczenia opornego na leczenie dużego zaburzenia depresyjnego. J. Vis. Exp. (2015)Ten film przedstawia procedurę powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej pod kontrolą MRI (rTMS) ukierunkowanej na grzbietowo-przyśrodkową korę przedczołową (dmPFC) w leczeniu depresji.

Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna pod kontrolą MRI do grzbietowo-przyśrodkowej 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) 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

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 protokół opisuje metodę umieszczania elektrod sterowanych neuronami do ogniskowej, przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) podawanej podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Neuronavigated Zogniskowana przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podawana podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego

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

Protokół ten przedstawia dokładniejszą i skuteczniejszą metodę powtarzającej się przezczaszkowej stymulacji magnetycznej kory grzbietowo-bocznej i grzbietowej przedczołowej podczas eksperymentalnego zadania z wykorzystaniem neuronawigacji i systemów robotycznych. Na podstawie wyników sugeruje się kluczowe implikacje dla przyszłych badań nad stymulacją online.

Online Powtarzalna przezczaszkowa magnetyczna stymulacja kory grzbietowej i grzbietowo-bocznej w podejmowaniu decyzji poznawczych oraz dysonansu poznawczym

Poznaj metodę TMS-EEG do oceny pobudliwości kory mózgowej w badaniach neuropsychiatrycznych. Protokół umożliwia niezawodne monitorowanie zmian neurofizjologicznych związanych z odpowiedzią na terapię.

Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Przeglądaj więcej filmów