Artigo de método

Extraindo potenciais evocados visuais de dados EEG gravado durante fMRI-guiada Estimulação Magnética Transcraniana

DOI:

10.3791/51063

⸱

12 de maio de 2014

 , 
1School of Psychological Sciences, Tel-Aviv University, 2Sagol School of Neuroscience, Tel-Aviv University

Neste artigo

Resumo

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Este artigo descreve um método para a coleta e análise de dados de eletroencefalografia (EEG) durante a estimulação simultânea magnética transcraniana (TMS) guiada por ativações reveladas com ressonância magnética funcional (fMRI). Um método para remoção TMS artefato e extração de potenciais relacionados a eventos é descrito, bem como considerações em design e configuração paradigma experimental.

Resumo

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Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) é um método eficaz para o estabelecimento de um nexo de causalidade entre uma área cortical e efeitos cognitivos / neurofisiológicos. Especificamente, criando uma interferência transitória com a actividade normal de uma região-alvo e medir alterações em um sinal eletrofisiológico, podemos estabelecer um nexo de causalidade entre a área do cérebro estimulada ou rede eo sinal eletrofisiológico que gravamos. Se as áreas-alvo do cérebro são funcionalmente definida com prévia fMRI, TMS pode ser usado para ligar as ativações de fMRI com potenciais evocados gravados. No entanto, a realização de tais experimentos apresenta desafios técnicos consideráveis, uma vez os artefatos alta amplitude introduzidas no sinal EEG pelo pulso magnético, ea dificuldade para atingir com sucesso as áreas que foram funcionalmente definidos por fMRI. Aqui nós descrevemos uma metodologia para combinar estas três ferramentas comuns: TMS, EEG e fMRI. Nós explicamos como orientar o estimulador & #39; s bobina para a área-alvo desejado, utilizando dados de ressonância magnética anatômicas ou funcionais, como gravar EEG durante concorrente TMS, como projetar um estudo de ERP adequado para combinação de EEG-TMS e como extrair ERP confiável a partir dos dados gravados. Vamos fornecer resultados representativos de um estudo publicado anteriormente, em que TMS RMf guiada foi utilizado simultaneamente com EEG para mostrar que a face selectiva N1 e o componente N1 corpo selectivo do ERP estão associadas com as redes neuronais distintas no córtex extra-estriado. Este método permite-nos combinar a alta resolução espacial de fMRI com a alta resolução temporal do TMS e EEG e, portanto, obter uma compreensão abrangente da base neural de vários processos cognitivos.

Introdução

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Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) gera interferência momentânea à atividade neural normal em áreas-alvo do cérebro. Ao criar esta interferência neural transitório e medindo uma mudança comportamental ou fisiológico, podemos tirar um nexo de causalidade entre a área alvo eo efeito experimental medida (para uma revisão ver Pascual-Leone et al. E Taylor et al. 1,2). Tal efeito experimental pode ser, por exemplo, um desempenho de uma tarefa cognitiva ou uma mudança na electrofisiológico (EEG) actividade. De fato, nos últimos anos, pesquisadores começaram a usar TMS em combinação com EEG de se relacionar diretamente áreas corticais com....

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Protocolo

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O ensaio é realizado em duas sessões separadas. Durante a primeira sessão de uma experiência de ressonância magnética funcional (por exemplo, um localizador funcional) é levada a cabo, a fim de definir as áreas de alvo TMS desejados numa base sujeito individual. Os resultados do fMRI são introduzidos em um sistema de navegação estereotáxica para um TMS precisos de segmentação. A segunda sessão é realizada após a análise dos dados de fMRI, durante os quais EEG é gravado simultaneamente com TMS. O protocolo aqui descrito foi aprovado pelo comitê de ética da Tel-Aviv Sourasky Medical Center.

No exemplo dado neste trabalho, os dados ....

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Resultados

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Uma investigação EEG-TMS concorrente foi usado para revelar se as respostas de ERP para rostos e corpos registrados ao longo do couro cabeludo occipito-temporal são dissociados. Quando estímulos visuais são apresentados, um componente N1 proeminente é gravado em locais de eletrodo póstero-lateral. Em particular, o componente N1 é tipicamente maior para rostos e corpos do que para outras categorias de estímulo 8,33. Ao avaliar o efeito da estimulação no rosto e áreas do cérebro do corpo seletivo definidos com .......

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Discussão

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Ter a capacidade única de interromper momentaneamente a atividade neuronal normal em áreas corticais selecionados, em momentos precisos e com um relativamente boa precisão espacial, TMS permite ligar causalmente uma área do cérebro estimulada com um comportamento ou de uma medida neurofisiológica. Neste artigo descrevemos um método para medir EEG durante a aplicação TMS concorrente, visando áreas corticais funcionalmente definidos, e aplicar uma análise que permite uma medição confiável de respostas ERP. Nós demos um ex.......

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Divulgações

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

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Gostaríamos de agradecer a David Pitcher por sua valiosa contribuição para este experimento TMS. Esta pesquisa foi financiada por uma bolsa do Instituto Levie-Edersheim-Gitter para Mapeamento Cerebral de BS, uma bolsa da Fundação Wolfson; concede 65/08 e 1657-1608 da Fundação de Ciência de Israel e uma bolsa de viagem do pesquisador do British Council Programa de Intercâmbio para GY O experimento foi conduzido no Instituto Wohl for Advanced Imaging, Tel-Aviv Sourasky Medical Center.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Scanner de ressonância magnética Signa 3.0 TAmplificador General Electric
BrainAmp BrainProducts GmbHBP-01300
Caixa de entrada de eletrodoBrain Products GmbHPowerPack opcional
- bateria para amplificadorBrain Products GmbHBP-02615
BrainCap - 32 eletrodos planos em uma tampa flexível Brain Products GmbHBP-0300MREletrodos planos devem ser usados para garantir uma distância mais curta entre a bobina e o couro cabeludo. Se forem usados eletrodos maiores (por exemplo tipo pino), remova os que estão sob a bobina
Estimulador TMS Super Rapid2Magstim
50 mm bobina
Qualquer braço mecânico ou tripé que possa segurar a bobina, ser ajustado no ângulo e local corretos e manter a bobina estável durante a estimulação
Câmera infravermelha PolarisRogue Research Inc
Rastreadores Polaris e ferramenta de ponteiro RogueResearch Inc
Estação de trabalho e software BrainSightRogue Research Inc
Software BrainVision Recorder BrainProducts GmbHBP-00010
Software MATLABThe MathWorks Inc
SPM para MatlabWellcome Departamento de Neurociência de Imagem, Londres, Reino Unido
MarsCaixa de ferramentas da região de interesse do MarsBar para SPM
Psychtoolbox para MATLABEsta caixa de ferramentas e o software E-prime (abaixo) são exemplos de software de apresentação de estímulos capaz de fornecer comandos ao estimulador TMS e ao gravador de EEG com tempo confiável
SoftwareE-PrimeFerramentas de Software de Psicologia, Inc.
dupla Suporte de bobina Magstim Apoio de queixo

Referências

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  1. Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. Transcranial magnetic stimulation in cognitive neuroscience--virtual lesion, chronometry, and functional connectivity. Curr Opin Neurobiol. 10, 232-237 (2000).
  2. Taylor, P. C., Walsh, V., Eimer, M.

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