Mapear as sequelas de Theta Explosão Estimulação no córtex auditivo humano com Imagem Funcional

O objetivo geral deste procedimento é combinar a imagem funcional do cérebro com a estimulação magnética transcraniana para investigar o córtex auditivo. Isso é realizado primeiramente executando um localizador funcional por RM para identificar a rede associada a uma tarefa auditiva. Em segundo lugar, definir o alvo de estimulação com base nos dados do localizador funcional por RM.

Em seguida, realize um exame funcional de RM para medir a atividade na córtex auditiva antes da estimulação. Depois, utilize ferramentas de NEURONAVEGAÇÃO para posicionar a bobina de EST de acordo com a anatomia individual e a função do participante. Isso é feito enquanto o sujeito está deitado na maca do scanner.

Para evitar deslocar o participante para frente e para trás da sala do escâner, o passo final é deslizar o participante de volta para dentro do orifício do escâner o mais rapidamente possível e iniciar a aquisição de FMRI. Em última análise, a FMRI pode mapear os efeitos induzidos por TMS. Os dados mostraram que após a TMS ocorre uma reorganização funcional na rede auditiva.

A EMT é uma ferramenta exclusiva para investigar relações causais entre áreas cerebrais específicas e funções cognitivas. No entanto, sua interpretação é limitada pela falta de informações sobre a localização e a natureza das alterações na atividade cerebral induzidas pela EMT. Por isso, decidimos combinar a EMT com imagem funcional para determinar as alterações funcionais provocadas pela EMT.

A diferença entre o nosso estudo e estudos anteriores é que realizamos a EMT dentro da sala do escâner no protocolo padrão de EMT off-line e de ICF. O participante precisa sair da sala de ressonância magnética, ir para outra sala para receber a EMT e depois retornar o mais rápido possível. Para a segunda sessão de fRMI, esse ir e vir pode acrescentar viabilidade às alterações cerebrais induzidas pela EMT em nosso protocolo.

A posição da cabeça permanece relativamente estável, o que pode levar a uma maior precisão ao compararmos dados de RMI pré e pós-FM. Além disso, os efeitos do TMS utilizado serão mapeados mais rapidamente. Este protocolo é dividido em uma sessão de dois dias.

O primeiro dia consiste em uma sessão de LOCALIZADOR DE FMRI com uma varredura anatômica e uma funcional para definir as áreas a serem alvejadas com TMS. O segundo dia consiste em sessões de FMRI, ambas antes e após o TMS do primeiro dia, nas quais o participante pratica a tarefa de discriminação de melodias fora do escâner. Nesta tarefa, o sujeito indica se duas melodias consecutivas de cinco notas são iguais ou diferentes.

Uma tarefa de controle auditivo de não discriminação também está incluída, na qual o sujeito ouve padrões de cinco notas de igual duração, todas na mesma altura de Dó5, e pressiona um botão após a segunda nota. Em seguida, inicie a sessão de RM adquirindo uma imagem MR anatômica de alta resolução. Depois, adquira imagens funcionais utilizando uma sequência de pulso EPI com eco de gradiente e um paradigma de amostragem esparsa para minimizar qualquer efeito bold ou mascaramento auditivo devido à aquisição por RM.

Ruído após a conclusão da varredura. Defina o local de estimulação do sujeito utilizando marcos anatômicos e funcionais. Esteja ciente de que a estimulação magnética transcraniana (TMS) possui limitações quanto à profundidade do local de estimulação devido à atenuação da intensidade do campo elétrico com a profundidade, e não se pode esperar alcançar áreas mais profundas que três centímetros.

É fundamental utilizar marcos referenciais semelhantes para cada participante, apesar das diferenças anatômicas e funcionais entre indivíduos. Portanto, utilize marcos anatômicos para localizar o giro de Heschl conforme definido pelas máscaras do Atlas Estrutural Harvard Oxford. A máscara é mostrada aqui em verde, e em seguida definiu-se o alvo da estimulação magnética transcraniana (TMS) localizando o pico de ativação dentro do giro de Heschl, o que é mostrado aqui pelo ponto azul.

Também localize o vértex como um sítio para controle dos efeitos inespecíficos da EST, como artefatos acústicos e somatossensoriais. Este é definido anatomicamente como um ponto intermediário entre o iníon e a ponte do nariz e equidistante das notocas interauriculares direita e esquerda. Observe que a ordem da aplicação da estimulação deve ser balanceada entre os indivíduos.

No dia do experimento de TMS. Configure todo o equipamento. Comece com o sistema estereotáxico sem moldura.

O sistema de computador deve ser posicionado fora da sala do escâner, adjacente à porta, que permanecerá aberta durante a aplicação de TMS. As ferramentas de registro e os rastreadores do sistema são compatíveis com RM, assim como um braço com múltiplas articulações. A câmera de infravermelho utilizada aqui não é compatível com RM e, portanto, deve ser posicionada a dois metros da cama do escâner, dentro da sala do escâner, próximo à porta do aparelho.

O sistema estimulador de TMS deve ser instalado em uma sala adjacente à sala do scanner de ressonância magnética. Uma bobina de TMS compatível com ressonância magnética será utilizada na sala do scanner, conectada ao sistema de TMS por meio de um cabo de sete metros que passa por um tubo de filtro RF, as imagens anatômicas e funcionais do participante e os alvos de estimulação no pacote de software estereotáxico. Neste caso, estaremos direcionando o giro de Heschl direito do participante antes de iniciar o exame.

Pedir ao sujeito que preencha um formulário de triagem para RM e remova todos os metais. Em seguida, iniciar a aquisição de RM com exames anatômicos e funcionais idênticos aos realizados na sessão de localização. Depois, puxar a maca do scanner para fora e manter a plataforma corporal elevada durante toda a sessão de TMS.

Remova a bobina superior do Mr.Head e fixe a faixa craniana e o conjunto de rastreadores no suporte da cabeça do participante. Em seguida, monte o braço multiarticulado na maca do scanner. Depois, fixe a bobina de TMS compatível com RM no braço. Verifique se todos os rastreadores e a bobina estão dentro do campo de visão da câmera aqui.

A câmera está ligeiramente posicionada no lado direito do participante para facilitar o rastreamento do deslocamento da bobina. Ao direcionar o hemisfério direito, calibre a cabeça do sujeito com as ferramentas de estereotaxia, co-registre a ponta do nariz, o nas e o trago de ambas as orelhas com os mesmos marcos anatômicos nos dados anatômicos. São necessários dois experimentadores para isso.

Dê o primeiro passo na cabeceira do participante e no computador para realizar o registro no computador. Em seguida, posicione a bobina de EST compatível com RM tangencialmente ao couro cabeludo, com os rastreadores da bobina voltados para a câmera de infravermelho. A bobina deve ser orientada com o cabo apontando para trás e paralelo à linha média.

Fixe a posição da bobina usando os parafusos no braço multijunta. Agora ligue o sistema de TMS e inicie a estimulação. A TMS deve ser aplicada seguindo um protocolo padronizado, como a estimulação contínua de salvas theta, consistindo em três pulsos a 50 hertz, repetidos a 5 hertz durante 40 segundos.

Este protocolo demonstrou modular a plasticidade cortical por um período de até 30 minutos após a cessação da estimulação em populações saudáveis. Após a conclusão da estimulação, é importante posicionar o participante de volta no escâner o mais rapidamente possível. Remova todos os equipamentos de EST e deslize a cabeça do participante para dentro da bobina Mr.Head.

Certifique-se de que suas sequências de varredura estejam preparadas e prontas para uso, com o número e a duração das varreduras localizadoras reduzidos ao mínimo. Como os efeitos do RTMS são transitórios, a sessão final de varredura deve iniciar com a varredura funcional. Novamente, realize a FMRI durante a execução de 12 minutos da tarefa de melodia.

Após a conclusão da varredura funcional, finalize com uma varredura anatômica após o experimento. Realize a análise dos dados de FMRI separadamente para ambas as sessões pré e pós-TMS-fMRI em cada sessão de FMRI. Contraste entre as melodias e a tarefa de controle auditivo.

Em seguida, para avaliar as diferenças entre as sessões pré e pós T-M-S-F-M-R-I, realize uma análise de efeito aleatório utilizando um teste T pareado de Student. Aqui observamos os resultados do contraste entre discriminação de melodia e tentativas de controle auditivo para um único participante na sessão pré T-M-S-F-M-R-I e na sessão pós T-M-S-F-M-R-I; as coordenadas para ambas as sessões pré e pós T-M-S-F-M-R-I são exibidas no espaço padrão MNI 1 52 para demonstrar alterações no hemisfério esquerdo contralateral ao local de estimulação, incluindo o giro de Heschl. Aqui podemos ver os resultados do contraste pós menos pré T-M-S-F-M-R-I utilizando um teste T pareado de Student.

Os dados sugerem que o CTBS direcionado ao giro de Heschl induz um aumento no sinal na córtex auditiva contralateral e também em outras áreas contralaterais. Além disso, observamos também alterações na conectividade funcional entre as cortes auditivas nos dois hemisférios. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como usar equipamentos de neuronavegação TMS para direcionar áreas cerebrais específicas e de como realizar TMS dentro de um ambiente de ML.

Este procedimento permite aos pesquisadores mapear os efeitos induzidos pela estimulação magnética transcraniana sobre o córtex auditivo utilizando ressonância magnética funcional. No entanto, o procedimento também pode ser usado para direcionar outras regiões de interesse, como áreas frontais ou parietais.