Name: Lokalizacja celów specyficznych dla funkcji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w przypadku braku sprzętu nawigacyjnego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-23T13:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: Poznaj metodę lokalizacji celów TMS dla neurokognitywistyki ruchowej bez systemu nawigacji. Wykorzystuje się mapy aktywacji mózgu i oprogramowanie SPM 12 oraz DPARSF do precyzyjnego określenia indywidualnych celów stymulacji.

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 Program Wsparcia Nauki i Technologii Prowincji Syczuan (nr 2024ZYD0189). Autorzy pragną podziękować konsorcjum medycyny PREcision na rzecz przezczaszkowej stymulacji magnetycznej pod kontrolą obrazowania thErapy (PRECISE) za profesjonalne wskazówki.

<ol><li>Aşkın, A., Tosun, A., Demirdal, ÜS. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+low-frequency+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+on+upper+extremity+motor+recovery+and+functional+outcomes+in+chronic+stroke+patients%3A+A+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens+Mot+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation on upper extremity motor recovery and functional outcomes in chronic stroke patients: A randomized controlled trial.</a> Somatosens Mot Res. 34 (2), 102-107 (2017).</li>
<li>Du, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+on+motor+recovery+and+motor+cortex+excitability+in+patients+with+stroke%3A+a+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurol%22%5BJournal%5D)">Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on motor recovery and motor cortex excitability in patients with stroke: a randomized controlled trial.</a> Eur J Neurol. 23 (11), 1666-1672 (2016).</li>
<li>Tosun, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+low-frequency+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+and+neuromuscular+electrical+stimulation+on+upper+extremity+motor+recovery+in+the+early+period+after+stroke%3A+a+preliminary+study%5BTitle%5D)+AND+%22Top+Stroke+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Effects of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation and neuromuscular electrical stimulation on upper extremity motor recovery in the early period after stroke: a preliminary study.</a> Top Stroke Rehabil. 24 (5), 361-367 (2017).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Function-Specific+localization+in+the+supplementary+motor+area%3A+A+potential+effective+target+for+Tourette+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22CNS+Neurosci+Ther%22%5BJournal%5D)">Function-Specific localization in the supplementary motor area: A potential effective target for Tourette syndrome.</a> CNS Neurosci Ther. 31 (2), e70280(2025).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finger+tapping+task+activation+vs.+TMS+Hotspot%3A+Different+locations+and+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Topogr%22%5BJournal%5D)">Finger tapping task activation vs. TMS Hotspot: Different locations and networks.</a> Brain Topogr. 33 (1), 123-134 (2020).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-frequency+rTMS+targeting+individual+self-initiated+finger-tapping+task+activation+modulates+the+amplitude+of+local+neural+activity+in+the+putamen%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Low-frequency rTMS targeting individual self-initiated finger-tapping task activation modulates the amplitude of local neural activity in the putamen.</a> Hum Brain Mapp. 44 (1), 203-217 (2023).</li>
<li>Hu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caliper-based+precise+positioning+of+the+target+%28CALIPPOT%29+for+transcranial+magnetic+stimulation+without+neuronavigation+system%5BTitle%5D)+AND+%22Gen+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Caliper-based precise positioning of the target (CALIPPOT) for transcranial magnetic stimulation without neuronavigation system.</a> Gen Psychiatr. 37 (2), e101262(2024).</li>
<li>Jiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+scalp-measurement+based+parameter+space%3A+Towards+locating+TMS+coils+in+a+clinically-friendly+way%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">A scalp-measurement based parameter space: Towards locating TMS coils in a clinically-friendly way.</a> Brain Stimul. 15 (4), 924-926 (2022).</li>
<li>Weiduschat, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localizing+Broca%27s+area+for+transcranial+magnetic+stimulation%3A+Comparison+of+surface+distance+measurements+and+stereotaxic+positioning%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Localizing Broca's area for transcranial magnetic stimulation: Comparison of surface distance measurements and stereotaxic positioning.</a> Brain Stimul. 2 (2), 93-102 (2009).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MNI2CPC%3A+A+probabilistic+cortex-to-scalp+mapping+for+non-invasive+brain+stimulation+targeting%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">MNI2CPC: A probabilistic cortex-to-scalp mapping for non-invasive brain stimulation targeting.</a> Brain Stimul. 16 (6), 1733-1742 (2023).</li>
<li>A transcranial magnetic stimulation targeting ruler. China patent. , ZL202111010713.2 (2025).</li>
<li>The method for non-navigated, individualized rTMS function-specific target localization. China patent. , ZL202411874788.9 (2025).</li>
</ol>

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

W tym badaniu proponujemy koncepcję celów specyficznych dla funkcji, które są regionami mózgu związanymi z określonymi funkcjami zidentyfikowanymi za pomocą technik neuroobrazowania. Zainspirowani poprzednimi badaniami 8,9,10, opracowaliśmy nowy zestaw narzędzi 7,11,12 do lokalizowania celów skóry głowy odpowiadających obszarom kory mózgowej specyficznych dla funkcji, umożliwiając ukierunkowany rTMS specyficzny dla funkcji bez konieczności stosowania sprzętu nawigacyjnego. W porównaniu ze stymulacją za pomocą sprzętu nawigacyjnego nie zaobserwowano istotnych różnic w wpływie na funkcjonowanie mózgu. Sugeruje to, że w niektórych przypadkach nasza metoda może osiągnąć zindywidualizowany, ukierunkowany rTMS specyficzny dla danej funkcji bez konieczności stosowania drogiego sprzętu nawigacyjnego.
Podstawowe kroki w protokole eksperymentalnym Aby zapewnić dokładność lokalizacji rTMS bez nawigacji, operator musi wyrównać skalę na linijce celowniczej z punktami orientacyjnymi lewego i prawego ucha, nasionem i wejściem. Skala powinna być mocno dociśnięta do powierzchni skóry głowy, aby zminimalizować błędy pomiaru spowodowane grubością włosów. Proces ten ma kluczowe znaczenie dla poprawy dokładności lokalizacji i zapewnienia precyzyjnego ukierunkowania na miejsce stymulacji.
Ulepszenia metody eksperymentalnej i potencjalne problemy techniczne Ponieważ metoda ta jest zaawansowaną wersją wcześniej opracowanej techniki11, do tej pory nie zidentyfikowano żadnych obszarów wymagających poprawy. Jeśli chodzi o potencjalne problemy techniczne, indywidualne różnice w kształcie czaszki mogą skutkować mniej widocznymi wypukłościami potylicznymi u niektórych uczestników, co może prowadzić do błędów lokalizacyjnych. W takich przypadkach wypukłość potyliczna może zostać pominięta, a inne punkty orientacyjne (takie jak znaczniki lewego i prawego ucha oraz nasiona) mogą być wykorzystane do lokalizacji bez uszczerbku dla dokładności, ponieważ redundancja została już uwzględniona w fazie rozwoju.
Ograniczenia metody rTMS bez nawigacji Główną różnicą w porównaniu z nawigowanym rTMS jest brak możliwości monitorowania względnej odległości cewki i kierunku do celu stymulacji w czasie rzeczywistym. Jednak nawet w przypadku nawigacji rTMS monitorowanie w czasie rzeczywistym nadal wymaga od doświadczonych operatorów ręcznych regulacji.
Znaczenie metody doświadczalnej w stosunku do istniejących metod W porównaniu ze sprzętem nawigacyjnym, nasza metoda nie wymaga długotrwałego pozycjonowania ani kalibracji sprzętu. Zamiast tego użytkownicy po prostu wprowadzają dane MRI do skryptu kodu, a następnie obliczają odpowiednie odległości za pomocą kodu, po czym pozycjonowanie jest szybko zakończone za pomocą narzędzia pomiarowego. Z naszego doświadczenia wynika, że ta metoda pozwala zaoszczędzić co najmniej 15 minut w porównaniu ze złożonymi procedurami związanymi z nawigacją. Sprzęt nawigacyjny zazwyczaj wymaga drogiego sprzętu i specjalistycznego szkolenia, podczas gdy nasza metoda wymaga jedynie obrazów MRI i standardowych obliczeń, aby uzyskać szybką, wygodną i precyzyjną lokalizację, co znacznie zmniejsza zarówno koszty początkowe, jak i złożoność operacyjną.
Jeśli chodzi o koszty, nasze narzędzie pomiarowe uzyskało patent na wynalazek (ZL202411874788.9)12., co pomaga chronić własność intelektualną, ale nie zwiększa znacząco kosztów produkcji. Modelowanie 3D jest obecnie w toku, a wkrótce będziemy mogli wydrukować narzędzie 3D dla naszych współpracowników klinicznych. Kwestie kosztowe były uwzględniane w fazie projektowania od samego początku. Dla osób niebędących współpracownikami, które chcą kupić narzędzie, cena wynosi tylko 500 CNY (około 70 USD), co pozostaje przystępne pomimo ochrony patentowej.
Znaczenie i potencjalne zastosowania metody w poszczególnych dziedzinach badawczych W ostatnich latach interwencja i leczenie rTMS zyskują coraz większą popularność zarówno w dziedzinach badawczych, jak i klinicznych. Podobnie jak w przypadku wszystkich technik terapeutycznych, rozwój zmierza w kierunku precyzyjnych, zindywidualizowanych terapii ukierunkowanych na określone funkcje. Jednak systemy i sprzęt nawigacyjny są drogie, a większość szpitali w Chinach nie ma obecnie dostępu do takich urządzeń. Metoda ta rozwiązuje problem zindywidualizowanego, ukierunkowanego rTMS specyficznego dla funkcji bez konieczności nawigacji. Rzutuje współrzędne docelowe kory mózgowej na skórę głowy i używa narzędzia do oznaczania współrzędnych na powierzchni skóry głowy. Metoda celowania korowego oparta na fMRI zastosowana w tym podejściu jest identyczna z docelowymi współrzędnymi fMRI stosowanymi przez systemy i urządzenia nawigacyjne na całym świecie. Chociaż nie może monitorować względnej odległości i kierunku w czasie rzeczywistym między cewką a celem stymulacji, nadal oferuje przewagę nad obecnymi klinicznymi metodami "ślepego celowania" (takimi jak użycie anatomicznych punktów orientacyjnych na powierzchni skóry lub wybór punktu zapalnego motoryki ręki). Metoda ta służy jako podejście przejściowe między precyzyjną nawigacją w czasie rzeczywistym a "ślepym celowaniem". W przypadku instytucji klinicznych nieposiadających systemów nawigacyjnych i sprzętu może rozwiązać praktyczne problemy kliniczne. Metoda ta znacząco przyczyni się do rozwoju precyzyjnego leczenia TMS pod kontrolą fMRI, prowadząc do odkrycia skuteczniejszych celów stymulacji i poprawy skuteczności leczenia różnych zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych.

Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (rTMS) to nieinwazyjna technika neuromodulacji, która może regulować aktywność mózgu i jest szeroko stosowana w leczeniu zaburzeń neuropsychiatrycznych, takich jak rehabilitacja dysfunkcji motorycznych ręki u pacjentów po udarze. Niektóre badania wykazały, że rTMS ma działanie terapeutyczne na następstwa po udarze1,2,3, ale jego skuteczność pozostaje niepewna. Jedną z głównych przyczyn tej niepewności jest trudność w określeniu precyzyjnych celów stymulacji. Badania TMS ukierunkowane na funkcje motoryczne często opierają się na międzynarodowym systemie elektroencefalogramu 10-20 do lokalizacji, wykorzystując C3/C4 jako cele stymulacji, lub wykorzystują zindywidualizowane cele, takie jak hotspot motoryczny ręki. Jednak metody te nie mogą dokładnie określić obszarów korowych dotkniętych TMS. Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), ukierunkowany rTMS jest szeroko stosowany w leczeniu depresji.
Nasze poprzednie badania również badały jego zastosowanie w leczeniu zespołu Tourette'a poprzez stymulację dodatkowego obszaru motorycznego4, ale nie został on jeszcze zastosowany do głównego obszaru motorycznego (M1). W przypadku rTMS M1 różni się od innych obszarów mózgu, ponieważ zawiera punkt zapalny motoryki ręki. Skurcze mięśni wywołane przez TMS reprezentują ruchy mimowolne, odzwierciedlające przewodzenie od góry do dołu przez drogi korowo-rdzeniowe lub piramidowe. W przeciwieństwie do tego, pikowe woksele aktywacji zdefiniowane przez fMRI podczas zadań stukania palcami są bardziej funkcjonalnie połączone z obszarami mózgu zaangażowanymi w poznanie motoryczne, reprezentując dobrowolne ruchy5. Dlatego w przypadku leczenia zaburzeń ruchowych zastosowanie "aktywacji" związanej z zadaniem, zdefiniowanej przez fMRI jako cele specyficzne dla funkcji, może prowadzić do poprawy wyników terapeutycznych5,6. W naszej poprzedniej pracy porównaliśmy wzorce aktywacji mózgu między zadaniem kierowanym wizualnie a zadaniem zainicjowanym samodzielnie za pomocą fMRI i ustaliliśmy, że zadanie zainicjowane przez siebie jest bardziej zgodne z wymaganiami aktywnego treningu rehabilitacyjnego6. Potwierdziliśmy to odkrycie, ponownie analizując podzbiór danych z oryginalnego badania (<silna klasa="xfig">Rysunek 1).
Dokładne celowanie w konkretne obszary funkcji mózgu wymaga precyzyjnych narzędzi nawigacyjnych. Jednak obecne systemy są nie tylko kłopotliwe w obsłudze i mają ograniczoną funkcjonalność, ale kalibratory montowane na głowie często nie pozostają stabilne podczas zabiegów, są podatne na przesuwanie się i są drogie - czasami kosztują nawet milion juanów chińskich (CNY), czyli około 140 000 dolarów amerykańskich (USD). Zgodnie z ankietą dotyczącą wzorców użytkowania wśród instytucji członkowskich Konsorcjum Medycyny Precyzyjnej ds. Terapii Przezczaszkowej Stymulacji Magnetycznej pod Kontrolą Obrazowania (PRECISE), wady te doprowadziły do tego, że technologie nawigacyjne są stosowane w mniej niż 5% badań TMS i praktyki klinicznej w Chinach, pomimo ich potencjalnych korzyści. Ważniejsze jest jednak to, że systemy te skupiają się jedynie na "lokalizowaniu" miejsc stymulacji, nie zajmując się krytyczną kwestią "zdefiniowania" celu, tj. wyboru najbardziej odpowiedniego obszaru do stymulacji. Biorąc pod uwagę wysokie koszty, złożoność operacyjną i wymagania czasowe, urządzenia te nie osiągnęły jeszcze powszechnego zastosowania klinicznego.
Aby sprostać wyzwaniu polegającemu na używaniu celów specyficznych dla funkcji bez urządzeń nawigacyjnych, zbadaliśmy metodę nienawigowanych, ukierunkowanych rTMS. Korzystając z fMRI, zidentyfikowaliśmy cele specyficzne dla funkcji w korze ruchowej i rzutowaliśmy je na powierzchnię skóry głowy, co pozwoliło na zdefiniowanie i lokalizację celu bez konieczności korzystania ze sprzętu nawigacyjnego7. Chociaż rTMS bez nawigacji nie zapewnia monitorowania w czasie rzeczywistym przez cały proces, rozwiązuje problemy z precyzją lokalizacji celu w warunkach klinicznych, w których urządzenia nawigacyjne są niedostępne. W niniejszym artykule omówiono ogólne uzasadnienie badania i nakreślono cały proces eksperymentalny, ze szczególnym naciskiem na porównanie wpływu celów specyficznych dla funkcji na funkcjonowanie mózgu zarówno w warunkach nawigacji, jak i bez niej. Aby zweryfikować wykonalność ukierunkowanego rTMS specyficznego dla funkcji, obecne badanie obejmowało tylko osoby zdrowe.

<table><tbody><tr><td>System neuronawigacji Brainsight</td><td>Rogue Research Inc.</td><td></td><td></td>KITBSF0104</tr><tr><td>Zestaw narzędzi DPABI_V7.0&nbsp;</td><td>DeepBrain</td><td></td><td>do analizy danych RS-fMRI i zadaniowej analizy danych fMRI</td></tr><tr><td>Magstim Rapid2</td><td>The MAGSTIM Company Limited&nbsp;</td><td>3012-00</td><td></td></tr><tr><td>SPM12 (7771)&nbsp;</td><td>Wellcome Centre for Human Neuroimaging</td><td></td><td>do RS-fMRI i zadaniowej analizy danych fMRI</td></tr><tr><td>2-kanałowe urządzenie do akwizycji elektromiografii Brainsight</td><td>Rogue Research Inc.</td><td></td><td></td>NTBX001001</tr></tbody></table>

lokalizacja celów specyficznych dla funkcji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w przypadku braku sprzętu nawigacyjnego

Localizing Function-specific Targets for Transcranial Magnetic Stimulation in the Absence of Navigation Equipment

Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (rTMS) to nieinwazyjna technika, która moduluje aktywność neuronalną w mózgu. Badania wykazały, że rTMS może regulować plastyczność neuronalną, promować reorganizację sieci neuronowych i jest szeroko stosowany w zaburzeniach neuropsychiatrycznych, takich jak udar. Chociaż niektóre badania sugerują, że rTMS może pomóc w rehabilitacji po udarze, jego skuteczność pozostaje niepewna, prawdopodobnie z powodu ograniczeń w tradycyjnej lokalizacji gorącego punktu motorycznego ręki.
Punkt zapalny motoryki ręki jest określany przez motoryczne potencjały wywołane (MEP), które odzwierciedlają przewodnictwo drogi korowo-rdzeniowej lub piramidalnej, reprezentując ruch niedobrowolny. W przeciwieństwie do tego, punkty aktywacji funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) z zadania motorycznego definiują cele specyficzne dla funkcji, które obejmują zarówno percepcję, jak i realizację motoryczną, reprezentując ruch dobrowolny. Na tej podstawie proponujemy koncepcję celów specyficznych dla funkcji - celów zidentyfikowanych za pomocą technik obrazowania mózgu ukierunkowanych na określone funkcje. Cele specyficzne dla funkcji wykazują silniejszą i bardziej rozległą łączność funkcjonalną z regionami mózgu związanymi z poznaniem motorycznym, potencjalnie oferując skuteczniejsze efekty regulacyjne niż hotspoty.
Zbadaliśmy i zweryfikowaliśmy modulacyjne efekty celów specyficznych dla funkcji w poprzednim badaniu. Jednak instytucje nieposiadające sprzętu nawigacyjnego nie są w stanie wykorzystać tych celów specyficznych dla funkcji. W związku z tym opracowaliśmy metodę lokalizacji bez nawigacji dla celów specyficznych dla funkcji, specjalnie zaprojektowaną do definiowania i lokalizowania celów rTMS w półkuli ipsilateralnej po udarze, odpowiadając na wyzwania, przed którymi stoją instytucje pozbawione sprzętu nawigacyjnego podczas stosowania ukierunkowanego rTMS specyficznego dla funkcji.

Wyniki sparowanego testu t oraz dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA) wskazały na brak istotnych różnic w zmianach ALFF lub FC przed i po rTMS zarówno w warunkach z nawigacją, jak i bez nawigacji (korekcja GRF, voxel p &lt; 0,001, klaster p &lt; 0,05). Nie zaobserwowano istotnych różnic między warunkami z nawigacją i bez nawigacji. Wynik ten jest zgodny z naszymi oczekiwaniami i wskazuje, że nasza metoda bez nawigacji nie wykazuje istotnej wady w porównaniu z metodą z nawigacją. Aby uniknąć niepopartych dowodami twierdzeń o braku istotnych różnic, przedstawiamy tutaj mapy testu t dla jednej próby dla obu warunków rTMS (bez korekty, voxel p &lt; 0,05) (Rysunek 5). Wyniki te nie utrzymują się po zastosowaniu żadnego rodzaju korekty na wielokrotne porównania, takiej jak FDR lub GRF. W celu oceny równoważności zmian funkcji mózgu wywołanych metodami bez nawigacji i z nawigacją przeprowadzono analizę mocy z wykorzystaniem d Cohena. Wyniki wykazały, że wartość d Cohena dla ALFF wyniosła 0,22, natomiast wartość d Cohena dla FC wyniosła 0,56.
<img alt="Schematy łączności funkcjonalnej; aktywacja fMRI; zadania inicjowane samodzielnie vs zadania sterowane wizualnie; mapa wartości T." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67888/67888fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Wyniki dla sparowanych testów t. (A) Różnice między łącznością funkcjonalną opartą na aktywacji a łącznością opartą na hotspotach APB (korekcja GRF, pojedynczy woxel p &lt; 0.001, poziom klastra p &lt; 0.05). (B) Różnice w aktywacji mózgu między zadaniami stukania palcami inicjowanymi samodzielnie a sterowanymi wizualnie u 25 uczestników (korekcja FDR, q &lt; 0.05). (C) Różnice między łącznością funkcjonalną opartą na aktywacji w stanie inicjowania samodzielnego a sterowania wizualnego u 35 uczestników (korekcja GRF, pojedynczy woxel p &lt; 0.001, klaster p &lt; 0.05). Rycina 1A została zaadaptowana z Wang et al. (2020)5; Rycina 1B,C zostały przygotowane poprzez wyodrębnienie innego podzbioru danych z Wang et al. (2023)6. Skróty: APB = Abductor Pollicis Brevis; GRF = Gaussian Random Field; FDR = False Discovery Rate. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/67888fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat procesu badania neuronaukowego przedstawiający etapy analizy danych MRI, EMG, rTMS i fMRI." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67888/67888fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schemat blokowy projektu eksperymentalnego. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/67888fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schematy geometryczne ilustrujące kąty, okręgi, kątomierz i linijkę dla koncepcji pomiarów matematycznych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67888/67888fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Schemat linijki celowniczej. (A) Widok z przodu linijki celowniczej. 1. Uchwyt; 2. Punkt zakotwiczenia na skórze głowy (tj. początek układu współrzędnych XY na skórze głowy); 3. Sztywna linijka pomiarowa (materiał akrylowy); 4. Obracalna i elastyczna linijka pomiarowa (materiał silikonowy). (B) Powiększony widok punktu zakotwiczenia na skórze głowy (tj. powiększony widok elementu 2 w A). (C) Powiększony widok elastycznej linijki pomiarowej (tj. powiększone widoki elementów 3 i 4 w A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/67888fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Proces mapowania mózgu; odległość euklidesowa na schemacie wokseli szczytowej aktywacji; układ neuronaukowy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67888/67888fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Konwersja specyficznego dla funkcji celu korowego na specyficzny dla funkcji cel skórny. Czerwona kropka reprezentuje specyficzny dla funkcji cel korowy, zielona kropka reprezentuje specyficzny dla funkcji cel skórny, a niebieska kropka wskazuje początek dwuwymiarowego układu współrzędnych na skórze głowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/67888fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="mapy t-testów mózgu fMRI, warunki rTMS, analiza FC i ALFF, wyniki nienawigowane vs. nawigowane." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67888/67888fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rycina 5Wyniki dla jednej próby t-testy (A) Modulacyjne efekty nienawigowanej rTMS na funkcje mózgu (p &lt; 0,05, bez korekty). (B) Modulacyjne efekty nawigowanej rTMS na funkcje mózgu (p &lt; 0,05, bez korekty). Skróty: FC = łączność funkcjonalna; ALFF = amplituda fluktuacji niskoczęstotliwościowych; rTMS = powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/67888fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Plik uzupełniający 1: Parametry użyte w programie DPARSF Advanced Edition, wspomniane w sekcji 4.1.1 protokołu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/JoVE67888R2_screenfile1.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Plik uzupełniający 2: folder zip zawierający kod MATLAB użyty w niniejszym badaniu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/Get_ScalpTarget.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rysunek dodatkowy S1: Zadanie samodzielnego stukania palcami. Zadanie składało się z ośmiu bloków, z których każdy trwał 30 s, co dało łączny czas trwania 4 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67888/Fig%20S1.tiff" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Ten artykuł opisuje, jak lokalizować cele specyficzne dla funkcji dla powtarzających się przezczaszkowych interwencji lub zabiegów, gdy sprzęt nawigacyjny jest niedostępny.

Lokalizacja celów specyficznych dla funkcji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w przypadku braku sprzętu nawigacyjnego

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is a non-invasive technique that modulates neural activity in the brain. Studies have shown that rTMS ...

Zajmuję się neuronauką kognitywną motoryczną, badając, jak poprawić drobne ruchy dłoni za pomocą TMS. Próbujemy znaleźć proste sposoby na ukierunkowanie funkcji mózgu nawet bez systemów nawigacji.Celowanie w przezczaszkową stymulację magnetyczną przeszło od prostego wybierania punktowego do dostrajania sieci mózgowych, a dzięki pomocy sztucznej inteligencji staje się ono inteligentniejsze, bardziej osobiste i bliższe niestandardowym terapiom mózgu.W tej chwili sposoby definiowania celów przezczaszkowej stymulacji magnetycznej obejmują obrazowanie multimodalne sterowane przez FMRI, cele szczytowe oparte na wydajności poznawczej przy użyciu zamkniętej pętli i TMS zależnego od stanu mózgu oraz modelowanie pól elektrycznych z dużą precyzją.Trudno jest odwzorować współrzędne kory chirurgicznej i dwutarczową nasadkę z błędami wprowadzającymi.Większość współpracowników nie ma systemu nawigacji neuronowej, więc nie mogą rozwiązać problemu spersonalizowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej specyficznej dla danej funkcji. Nasze podejście wybiera rozwiązanie tego problemu.[Prezenter] Aby rozpocząć, otwórz oprogramowanie do wstępnego przetwarzania. Kliknij DPARSF 5.4, a następnie wybierz DPARSF Advanced Edition, aby wstępnie przetworzyć dane o stanie zadania przy użyciu określonych parametrów. Wykonaj korekcje czasu cięcia i ruchu głowicy. Połącz obrazy funkcjonalne z obrazami strukturalnymi i zastosuj wygładzanie przestrzenne z pełną szerokością w połowie maksymalnie sześciu milimetrów. Otwórz SPM 12 i kliknij na oszacowanie coregister. W przypadku obrazu referencyjnego wybierz plik o nazwie sub-asterisk crop_1.nii z folderu T1 img. W przypadku obrazu źródłowego wybierz plik mean asterisk.nii z folderu parametrów realign. W przypadku drugiego obrazu wybierz plik raw asterisk.nii z folderu fun Img AR. Kliknij segment, a następnie wybierz woluminy. Wybierz plik z gwiazdką podrzędną crop_1.nii z folderu T1 img. W przypadku pól deformacji wybierz opcję odwrotność plus do przodu. Następnie kliknij uruchom. Powtórz tę segmentację dla pliku sub-asterisk.nii z tego samego folderu. Następnie kliknij gładkie. Wybierz pliki raasterisk.nii z folderu fun imgar, aby obraz został wygładzony, a następnie wprowadź 666 w polu FWHM. Przeprowadź analizę pierwszego poziomu, aby uzyskać indywidualne mapy aktywacji i zidentyfikować szczytowy woksel aktywacji jako cel stymulacji. Utwórz nowy folder o nazwie indiv_act i kliknij określ pierwszy poziom. W polu katalogu wybierz folder indiv_act. Kliknij jednostki do projektowania, wybierz skany i wprowadź dwie dla interwału skanowania. W sekcji danych i projektu wybierz pliki asterisk.nii w obszarze skanowania. W sekcji warunku ustaw nazwę na dotknij. Następnie wprowadź 0, 30, 60, 90 dla początku i ustaw czas trwania na 15. Następnie kliknij wiele regresorów i wybierz plik rp_aasterisk.txt z wyrównanych parametrów. Aby oszacować, wybierz plik SPM.map z folderu indiv_act i wygeneruj mapę aktywacji poszczególnych zadań, spmt_0001. Teraz naciśnij wyniki i wybierz plik spm.map z folderu indiv_act. Zaznacz kontrast T i kliknij zdefiniuj nowy kontrast. Wprowadź niestandardową nazwę, a następnie wprowadź 1,0 w polu kontrastu i kliknij Prześlij. Dobra, gotowe. W obszarze Zastosuj maskowanie wybierz opcję brak. Następnie wybierz brak w obszarze Regulacja wartości P, aby sterować i ustaw wartość na 0,001. Ustaw próg i rozszerz na zero. Teraz kliknij normalizuj zapis, a następnie dane. W polach deformacji wybierz plik iy crop 1 z folderu T1 img. Aby zapisać obraz, wybierz maskę regionu mózgu M1. Następnie wprowadź indywidualne pole ograniczenia i rozmiary wokseli. Następnie naciśnij coregister reslice, a następnie wybierz SPMT_0001 z folderu indiv_act dla przestrzeni definiującej obraz. Aby ponownie pociąć obraz, wybierz wygenerowany wcześniej plik W asterisk.nii. Teraz oblicz szczyt aktywacji poszczególnych zadań. W MatLab uruchom kod sortowania pozytywnego, a następnie wprowadź nazwy zgodnie z podanymi. Zidentyfikuj pierwszą współrzędną X z wartością ujemną i zarejestruj ją jako szczyt aktywacji pojedynczego zadania. Aby zlokalizować zindywidualizowane, specyficzne dla funkcji, docelowe uruchomienie SPM 12, kliknij FMRI, a następnie wybierz segment z menu. W interfejsie parametrów naciśnij przycisk woluminów, wybierz plik szablonu mózgu MNI. Następnie kliknij pola deformacji, aby wybrać odwrotność plus do przodu. Następnie uruchom MatLab i uruchom kod krawędzi, aby obrysować wewnętrzną i zewnętrzną krawędź standardowej skóry głowy. Wybierz obraz c5.nii. Następnie kliknij gotowe, aby wygenerować plik c5_edges.nii. Teraz użyj SPM 12, aby przekształcić standardową krawędź skóry głowy w indywidualną przestrzeń. Kliknij normalizuj, zapisz i kliknij dane. Wybierz plik iy_sub asterisk.nii z folderu T1 Img w obszarze pola deformacji. Wybierz C5 outer edge.nii, aby obrazy zapisywać i wprowadzać indywidualne rozmiary obwiedni i wokseli. Zamień współrzędne kory mózgowej na współrzędne skóry głowy, otwierając kod transkorowy do skóry głowy w MatLab i wykonaj pierwszą linię. Wprowadź współrzędne poszczególnych punktów aktywacji. Wybierz plik krawędzi zewnętrznej WC5. Następnie zapisz współrzędne wyjściowe. Otwórz przeglądarkę dpabi. Kliknij podkład i wybierz indywidualny obraz konstrukcyjny T1. Zlokalizuj i zapisz współrzędne lewego i prawego szczytu małżowiny usznej, nasiona i wcięcia. Teraz zdefiniuj początek skóry głowy, otwierając kod skrzyżowania w MatLab. Wprowadź współrzędne czterech punktów orientacyjnych. Następnie uruchom kod, aby obliczyć współrzędne przecięcia linii ucha i nasion-inion. Zapisz współrzędne skrzyżowania. Aby przesunąć punkt przecięcia wzdłuż osi Z do skóry głowy, otwórz kod początku w MatLab. Wprowadź współrzędne punktu przecięcia w polu Zdefiniuj punkt H i wybierz plik krawędzi zewnętrznej WC5. Uzyskaj współrzędne początkowe skóry głowy O. Aby obliczyć rzeczywistą odległość od początku układu współrzędnych do każdego punktu, uruchom kod odległości. Wybierz plik zewnętrznej krawędzi WC5 i wprowadź współrzędne początku skóry głowy, celu i czterech punktów orientacyjnych zgodnie z monitem. Teraz oblicz kąt między linią łączącą cel skóry głowy a początkiem skóry głowy a osią X w płaszczyźnie XY, otwierając kod osi X obliczania kąta i uruchom pierwszą linię. W oknie poleceń wprowadź współrzędne początku skóry głowy i celu stymulacji. Użyj linijki celowania, aby ustalić odpowiednią pozycję miękkiej linijki na podstawie obliczonej odległości i kąta. Następnie zaznacz skórę głowy zmywalnym pisakiem. Na podstawie map testu t dla jednej próby, wyniki łączności funkcjonalnej i amplitudy fluktuacji niskich częstotliwości są wyświetlane bez wielokrotnej korekcji porównawczej.

localizing-function-specific-targets-for-transcranial-magnetic

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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

To badanie ma na celu przetestowanie hipotezy, że przezczaszkowa stymulacja magnetyczna sterowana przez system neuronawigacyjny ma większą dokładność w celowaniu w zamierzony cel, co wykazano poprzez wywołanie większego stopnia wirtualnej afazji u zdrowych osób, mierzonego opóźnieniem czasu reakcji na nazwanie obrazu.

Sterowana neuronawigacją powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w afazji

Niniejszy protokół opisuje jednoczesną, obustronną ocenę reakcji kortykomotorycznej kości piszczelowej przedniej i płaszczkowatej podczas spoczynku oraz dobrowolnej aktywacji tonicznej za pomocą jednopulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i systemu neuronawigacji.

Obustronna ocena ścieżek korowo-rdzeniowych mięśni stawu skokowego za pomocą nawigowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

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 z nawigacją jest wysoce wydajnym nieinwazyjnym narzędziem do mapowania obszarów korowych związanych z mową. Pomaga w projektowaniu operacji mózgu i przyspiesza bezpośrednią stymulację kory mózgowej przeprowadzaną podczas operacji. W tym raporcie opisano, jak niezawodnie wykonać mapowanie kory mowy na potrzeby oceny przedoperacyjnej i badań.

Projekt badania dla powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w celu mapowania kory mowy

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

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

Niniejszy artykuł opisuje standaryzowaną indukcję długoterminowej plastyczności kory podobnej do potencjacji z wykorzystaniem protokołów stymulacji powtarzalnej, po której następuje zastosowanie pojedynczej impulsowej stymulacji magnetycznej przeczaszkowej prowadzonej przez system neuronawigacyjny w celu oceny plastyczności synaptycznej.

Standaryzowana indukcja i ocena długoterminowej plastyczności kory podobnej do potencjacji z wykorzystaniem przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Tutaj opisujemy standaryzowany protokół mapowania motorycznego z wykorzystaniem nTMS połączony z rekonstrukcją drogi korowo-rdzeniowej (CST) opartą na obrazowaniu tensorowym dyfuzji (DTI). Protokół jest powtarzalny, klinicznie wykonalny i łatwo integrowalny z rutynowym procesem klinicznym, zapewniając solidne i wartościowe ramy do oceny szlaków ruchowych, badań nad neuroplastycznością oraz planowania rehabilitacji.

Standaryzowany protokół do funkcjonalnego mapowania motorycznego z wykorzystaniem nawigowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Protokół ten opisuje sposób pracy wykonywanej przez robotycznie sterowaną terapię magnetyczną stymulacji przezczaszkowej w leczeniu depresji opornej na leczenie. Kliniczne wdrożenie z wykorzystaniem tego protokołu jest wykonalne, a wyniki otwartej etykiety potwierdzają skuteczność tego podejścia w realnych warunkach.

Robotycznie dostarczana spersonalizowana terapia stymulacją magnetyczną przezczaszki w leczeniu depresji opornej na leczenie

Poznaj metodę lokalizacji celów TMS dla neurokognitywistyki ruchowej bez systemu nawigacji. Wykorzystuje się mapy aktywacji mózgu i oprogramowanie SPM 12 oraz DPARSF do precyzyjnego określenia indywidualnych celów stymulacji.

Lokalizacja celów specyficznych dla funkcji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w przypadku braku sprzętu nawigacyjnego

Przeglądaj więcej filmów