Neste artigo, vamos examinar a metodologia e considerações relevantes para a combinação de TMS e fMRI para examinar os efeitos de estimulação cerebral na rede padrão.
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Artigo de método
Combinando Estimulação Magnética Transcraniana e fMRI para o Exame da rede de modo padrão
Neste artigo
Resumo
Resumo
A rede de modo padrão é um grupo de regiões do cérebro que estão ativas quando uma pessoa não está focada no mundo exterior eo cérebro está em "descanso vigília." 1,2,3 Acredita-se que a rede de modo padrão corresponde a auto-referencial ou "implementação interna" 2,3.
Postula-se que, em humanos, a atividade dentro da rede de modo padrão é correlacionada com certas patologias (por exemplo, hiper-ativação tem sido associada à esquizofrenia 4,5,6 e transtornos do espectro autista, enquanto 7 hipo-ativação da rede tem sido associada a doença de Alzheimer e outras doenças neurodegenerativas 8). Como tal modulação, não invasivo desta rede pode representar uma intervenção potencial terapêutico para uma série de patologias neurológicas e psiquiátricas relacionadas com a ativação da rede anormal. Uma ferramenta possível efeito dessa modulação é Estimulação Magnética Transcraniana: uma neurostimulatory não-invasivo e técnica neuromoduladores que pode transitoriamente ou duradoura modular a excitabilidade cortical (aumentando ou diminuindo-a), através da aplicação de pulsos de campo magnético localizada 9.
A fim de explorar a propensão a rede de modo padrão em relação à tolerância e de modulação, estaremos combinando TMS (no lobo parietal esquerdo inferior) com ressonância magnética funcional (fMRI). Através deste artigo, vamos examinar o protocolo e as considerações necessárias de forma a combinar essas duas ferramentas da neurociência.
Protocolo
1. Preparação
- Para começar, obtenha uma varredura de linha de base anatômica de seu assunto. Isto deve ser feito alguns dias antes do experimento real.
- Em seguida, coloque o scan em seu pacote sem moldura estereotáxica software.
- Por fim, localize e alvo as suas coordenadas de estímulo. Neste caso, estaremos visando o lóbulo parietal inferior esquerdo.
2. A verificação inicial
- No dia do experimento, o assunto será, mais uma vez, começar no aparelho de ressonância magnética.
- Comece com uma varredura anatômica.
- Em seguida, realizar três corridas experimentação funcional. Para este experimento, a tarefa é bastante simples: um ponto de fixação é apresentado no campo central do sujeito de visão, e ele / ela é simplesmente ficar olhando passivamente.
3. Preparação TMS
- Porque os efeitos da EMTr são transitórios, o tempo é da essência quando se combina TMS e fMRI. É imperativo que você começa a voltar assunto no scanner o mais rapidamente possível após a interrupção da estimulação. Devido a isso, você vai querer usar um dispositivo portátil TMS estacionados em uma sala adjacente ou o mais próximo possível da digitalização bay-possível. Neste caso, estamos usando uma porta de set-up em uma suíte de observação portátil ao lado do scanner.
- Carga inicial de seu objeto pré-alvo de ressonância magnética para o pacote de software estereotáxica.
- Finalmente, link e calibrar sua bobina estimulante com o equipamento de estereotaxia - neste caso, vamos alinhar um conjunto de sensores de infravermelho para registrar centralidade da bobina.
4. Determinar parâmetros TMS
- Quando o assunto chega, sente-se ele / ela confortavelmente em uma cadeira.
- Em seguida, calibre da cabeça da pessoa com o equipamento sterotaxy. Neste caso, vamos usar sensores de infravermelho para registrar âncoras posicionamento várias: ambas as orelhas, o nariz, eo násio.
- Determinar o limiar de seu objeto do motor em repouso.
- Se queremos excitar o córtex do sujeito, vamos configurar a máquina TMS a 20 Hz, com uma potência de estímulo limiar motor 110%. Se queremos inibir córtex do sujeito, vamos configurar a máquina TMS a 1 Hz a 110% do limiar motor. Embora você vai querer explorar ambos os parâmetros durante todo o curso de um estudo completo, vamos apenas olhar para uma cadeia de 20 Hz rTMS excitatórios neste artigo.
- Finalmente, estabelecer um padrão de estimulação dos dois trens em segundo lugar com 28 períodos de descanso segundo.
5. Estimulação TMS
- Anterior à estimulação, prepare o assunto para ir diretamente no TMS seguintes scanner. Isto inclui a remoção de metal e garantindo o sujeito tem usado o banheiro.
- Segurando a bobina tangencial para o couro cabeludo, use seu equipamento de estereotaxia para localizar e alvo do site do sujeito estimulação.
- Ligue a máquina do sistema de refrigeração da bobina.
- Começar a estimulação! Para este protocolo, vamos realizar 45 trens estímulo total. Menos 2 segundos de um trem com 28 breaks segundo, teremos um tempo stim total de 23 minutos.
6. Voltar para o Scanner
- Uma vez que a estimulação é completo, é importante para obter o assunto de volta ao scanner o mais rápido possível. Para fazer essa transição tão simples quanto possível, garantir que o seu scanner é preparado e pronto para ir. Nosso conselho é para elevar a plataforma, corpo e reduzir o número ea duração das verificações localizer a um mínimo.
7. Finais de digitalização
- Porque os efeitos da EMTr são transitórios, a sessão de digitalização final deve começar com as corridas funcional. Mais uma vez, vamos realizar três, seis minutos-runs de fixação passiva.
- Após a execução experimental estão completos, terminar com uma varredura anatômica.
8. Resultados representante
Figura 1. Os dados sugerem que 20 Hz rTMS estímulo ao lóbulo parietal inferior esquerdo, apesar de facilitar a excitabilidade local, atua para diminuir a conectividade funcional dentro da rede padrão.
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Discussão
Ao se realizar um TMS offline / experiência de ressonância magnética, sem dúvida o aspecto mais importante envolve a transição rápida e sem esforço a partir do local de estimulação para a baía de ressonância magnética. Como tal, valeria a pena revisitar várias das idéias sugeridas acima para ajudar nessa transição. Primeiro: use uma máquina portátil TMS criado em um local tão perto da baía de ressonância magnética quanto possível. Dois: contornar qualquer mecanismo automático stand-by ou equivalente programado no equ...
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Divulgações
Não há conflitos de interesse declarados.
Materiais
- MRI Equipado para fMRI (na foto em vídeo é uma Philips)
- TMS dispositivo capaz de estimulação repetitiva (retratado no vídeo é um Magstim)
- Equipamentos Estereotaxia Frameless (foto no vídeo é Brainsight)
- Tampões para os ouvidos
- Cadeira para Assunto durante a estimulação
- Tela de projeção traseira ou ressonância magnética Goggles Compatível
- Tela em branco Estímulos
Referências
- Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., Shulman, G. L. A default mode of brain function. Proc. Nat. Acad. Sciences. 98 (2), 676-682 (2001).
- Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. L. The brain's default network: anatomy, function and relevance to disease. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1124, 1-38 (2008).
- Raichle, M. E., Snyder, A. Z. A default mode of brain function: a brief history of an evolving idea. Neuroimage. 37 (4), 1083-1090 (2007).
- Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., Green, A. I., Nieto-Castanon, A., LaViolette, P., Wojcik, J., Gabrieli, J. D., Sidman, L. J. Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degreerelatives of persons with schizophrenia. Proc. Nat. Acad. Sciences. 106 (4), 1279-1284 (2009).
- Pomarol-Clotet, E., Salvardor, R., Sarro, S., Gomar, J., Vila, F., Martinez, A., Guerrrero, A., Ortiz-Gil, J., Sans-Sansa, B., Capdevila, A., Cebamanos, J. M., McKenna, P. J. Failure to deactivate the prefrontal cortex in schizophrenia: dysfunction of the default mode network? Psychol Med. 38 (8), 1185-1193 (2008).
- Garrity, A. G., Pearlson, G. D., McKiernan, K., Lloyd, D., Kiehl, K. A., Calhoun, V. D. Aberrant "default mode" functional connectivity in schizophrenia. American Journal of Psychiatry. 164, 450-457 (2007).
- Kennedy, D. P., Redcay, E., Courchesne, E. Failing to deactivate: Resting functional abnormalities in autism. Proc. Nat. Acad. Sciences. 103 (21), 8275-8280 (2007).
- c Buckner, R. L., Snyder, A. Z., Shannon, B. J., LaRossa, G., Sachs, R., Fotenos, A. F., Sheline, Y. I., Klunk, W. E., Mathis, C. A., Morris, J. C., Mintun, M. A. Molecular, structural, and functional characterizations of Alzheimer's disease: evidence for a relationship between default activity, amyloid, and memory. Journal of Neuroscience. 34, 7709-7717 (2005).
- Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. , Edward Arnold. London. (2002).
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Reimpressões e permissões
