$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Слуховая кора отвечает за обработку звука, что лежит в основе восприятия речи и музыки1. Однако, несмотря на значительный прогресс последних лет, функциональные свойства и латерализация слуховой коры человека до сих пор изучены недостаточно. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) представляет собой неинвазивный метод, позволяющий кратковременно или длительно модулировать возбудимость коры путем воздействия локализованных импульсов магнитного поля, и является уникальным способом изучения пластичности и связности мозга. Только недавно этот метод начали применять для изучения функций слуховой коры 2.
Важной проблемой при использовании ТМС является сложность установления физиологических последствий стимуляции. Хотя во многих исследованиях с применением ТМС содержится неявное предположение о том, что область, на которую воздействует катушка, и является затрагиваемой областью, это не всегда так, особенно в случае сложных когнитивных функций, которые зависят от взаимодействий между множеством областей мозга 3. Одним из решений этой проблемы является сочетание ТМС с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ). Идея заключается в том, что фМРТ позволит получить показатель изменений активности мозга, связанных с ТМС. Таким образом, фМРТ обеспечит независимый способ оценки того, какие области подвергаются воздействию ТМС и каким образом они модулируются 4. Кроме того, фМРТ позволяет оценивать функциональную связность, которая представляет собой меру временной согласованности между отдаленными областями. Таким образом, она может быть полезна не только для измерения общей модуляции активности, вызванной ТМС в определенных локациях, но и для определения степени влияния ТМС на свойства сети через любые наблюдаемые изменения функциональной связности.
Существуют различные подходы к сочетанию TMS и функциональной визуализации в зависимости от временной последовательности применения методов. Функциональная МРТ может применяться до, во время, после или как до, так и после TMS. В последнее время в некоторых исследованиях TMS и фМРТ чередовали для обеспечения онлайн-картирования функциональных изменений, вызванных TMS 5-7. Однако такая комбинация в режиме онлайн сопряжена со многими техническими проблемами, включая статические артефакты, возникающие из-за присутствия катушки TMS в помещении сканера, или влияние импульсов TMS на процесс формирования МР-изображения. Но что более важно, громкий акустический шум, вызванный TMS (усиленный по сравнению со стандартным использованием из-за резонанса в апертуре сканера), и повышенная вибрация катушки TMS (вызванная сильными механическими силами из-за статического магнитного поля МР-сканера) представляют собой серьезную проблему при изучении слухового восприятия.
Это одна из причин, по которой в настоящем исследовании фМРТ проводилась до и после ТМС. Аналогичные подходы использовались для воздействия на моторную кору 8,9, премоторную кору 10, первичную соматосенсорную кору 11,12 и области, связанные с речью 13, однако до настоящего времени в комбинированных исследованиях ТМС-фМРТ слуховая кора не изучалась. Цель данной статьи — подробно описать протокол и аспекты, необходимые для успешного сочетания этих двух нейробиологических инструментов при исследовании слухового восприятия.
Ранее мы показали, что ритмическая транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС) на высоких и низких частотах (соответственно 10 Гц и 1 Гц), примененная к слуховой коре, модулировала время реакции (ВР) в задаче на различение мелодий 2. Мы также продемонстрировали, что модуляция ВР коррелировала с функциональной связностью в слуховой сети, оцененной с помощью фМРТ: чем выше была функциональная связность между левой и правой слуховыми корами во время выполнения задания, тем сильнее был наблюдаемый фасилитирующий эффект (т. е. сокращение ВР) при применении рТМС. Однако эти результаты были преимущественно корреляционными, поскольку фМРТ проводилась до рТМС. В данной работе фМРТ выполнялась до и сразу после ТМС для получения прямых показателей функциональной организации слуховой коры и, в частности, пластической реорганизации слуховой нейронной сети, происходящей после нейронного вмешательства посредством ТМС.
Комбинированное применение фМРТ и ТМС над слуховой корой должно способствовать более глубокому пониманию мозговых механизмов слуховой обработки, предоставляя физиологическую информацию о функциональных эффектах ТМС. Эти знания могут быть полезны для многих приложений когнитивной нейробиологии, а также для оптимизации терапевтического применения ТМС, особенно при нарушениях, связанных со слухом.