Измерение и манипулирование функционально специфическими нейронными путями в моторной системе человека с транскраниальной магнитной стимуляцией

Этот метод дает представление о том, как мозг цепи идут наперекосяк, в психиатрических и неврологических расстройств. И как мы можем манипулировать мозговой активностью, чтобы восстановить эти дисфункциональные схемы для улучшения поведения. Непосредственно активируя и ингибируя возбудимость мозга и схемы, этот метод позволяет смещать нейро-научный фокус от наблюдения к причинно-следственной связи, и обеспечивает более глубокое понимание мозга и поведения.

Неинвазивная стимуляция мозга может быть использована для оценки и лечения многих неврологических расстройств и может помочь улучшить диагнозы и методы лечения, основанные на более сложных моделях связей поведения мозга. Этот метод может противодействовать не только измененным моделям подключения в двигательной системе, но и когнитивным сетям, связанным с физиологическим старением, психическими и неврологическими расстройствами. После скрининга участников на правое руки и любых противопоказаний к TMS и МРТ, сообщите каждому участнику о целях исследования, процедурах и рисках, утвержденных местным институциональным советом по обзору, и получите письменное согласие.

Для размещения электродов ЭМГ, иметь участника удобно сидеть в экспериментальном кресле, с обеими руками поддерживается в расслабленном положении и обеспечить подбородок отдых, чтобы сохранить движение головы до минимума во время стимуляции. Используйте мягкий абразив для очистки кожи над мышцей интереса. Используя расположение электрода сухожилия живота, поместите один одноразовый серебряный серебряный хлоридный электрод на мышцу живота, а другой на близлежащую костлявую достопримечательность в качестве эталонного места на обеих руках участника.

Затем подключите наземный электрод к стилоиду владельцев процесса, а затем проверить между каждым электродом в коже, чтобы подтвердить полный контакт. Размещение ленты на поверхности электрода для улучшения контакта поверхности кожи по мере необходимости. Перед сеансом TMS загрузите структурное МРТ участников в нейронавигавигационную систему.

В рамках сканирования поместите маркер траектории на ручную ручку анатомического ориентира, который соответствует M-one. В левой прецентральной извилины 45 градусов от средней сагиттарной линии, и примерно перпендикулярно центральному сульсу. Запись и название анатомической ориентир, с нейро-навигационной системы, и место второй маркер траектории над немоторной области интереса.

Затем заместите и назовите второе место с помощью нейронавигационной системы. Во-первых, откалибровать каждую катушку TMS с блоком калибровки, и поместить головку трекер надежно на голову участника, так что трекер находится в поле зрения на протяжении всего эксперимента. Регистрация анатомических ориентиров на голове участников, в нейронавигационной системе.

Для локализации и порога с катушки два, первое положение центра катушки над целью М-один месте, чтобы вызвать заднего переднего направления тока в головном мозге. Чтобы найти оптимальное место для активации целевой мышцы, доставить импульсы M-one на 30% от машины максимальный выход стимулятора, и наблюдать, является ли поставленная стимуляция производит мышечное подергивание. Определите амплитуду вызываемого мотором потенциала, записанного электродами ЭМГ, по мышечной активности, отображаемой системой сбора данных.

Если не наблюдается двигательного потенциала или видимого подергивания мышц, продолжайте увеличивать выход стимулятора на 5%. При наблюдении реакции, снизить интенсивность в шаг за шагом до самой низкой интенсивности, которая производит по крайней мере пять из 10 двигательных вызванных потенциальных ответов с амплитудой не менее 50 микро вольт, в то время как участник в курсе, чтобы определить порог отдыха двигателя. Чтобы локализовать и порог с катушки M-one, используйте катушки M-one, чтобы определить оптимальное расположение стимуляции.

Определите самую низкую интенсивность стимулятора, необходимую для генерации двигательных потенциалов по крайней мере одного милливольта, в пяти из 10 испытаний в мышцах рук-мишеней, когда мышца полностью расслаблена. Затем отметь и записывают положение катушки М-1 в нейронавигационной системе. Для двух-сайт TMS, когда участник находится в состоянии покоя, подключите фигуру восьмиобразных катушек к двум отдельным стимуляторам TMS.

Доставка тестовых стимулов над M-one с катушки M-one, и доставить кондиционирования стимулы в другую область интереса с катушки два. Определите процент максимальной интенсивности выхода стимулятора для стимула кондиционирования для катушки 2, как попродемонстрировано. Для теста стимул, использовать ранее определены интенсивности, которая вызывает двигатель вызвали потенциальные амплитуды примерно один милливольт в целевой тихие мышцы рук, и установить точный межстимулирующий интервал между кондиционирования и тест стимулов.

Распоить катушку М-один над левой M-one и положение катушки два над другой области интереса. Доставка тестовых стимулов только испытания с катушки M-one. Для парных испытаний импульса, доставить кондиционирования стимулы с катушки два следуют испытания стимулов К M-один катушки на заданном межстимульсовом интервале, используя четыре вторых данных приобретения развертки для каждого испытания, а затем один второй межюсюйный интервал.

Чтобы доставить программу на импульсы TMS, используйте кнопку триггера на машине TMS для поставляемого программного обеспечения управления или используйте изготовленный на заказ сценарий кодирования от внешнего контроллера. Используя ранее описанный метод, изучите функциональные взаимодействия между различными корковыми областями, взаимосвязанными с M-one, но на подготовительном этапе задачи, которая привлекает сеть. Чтобы доставить повторяющиеся пары монофазных импульсов в две различные корковые области в течение коротких периодов времени с помощью пользовательского сценария кодирования, создать 100 пар стимулов на 0,2 герц в течение 8,3 минут на стимул.

Для экспериментального cPAS к условию M-one, поставить первый импульс каждого стимула пары над немоторной области с катушки два, прежде чем доставить второй импульс над M-one с катушки M-one, с межстимульсовой интервалом в пять миллисекунд. Интенсивность импульса для обеих катушек, должна быть ранее определена во время порога и локализации. После получения базовых кортикоспинальных измерений с катушкой М-1, получить кортикоспинальные измерения с катушки M-one в разное время после cPAS, чтобы изучить ход времени TMS индуцированного воздействия на возбудимость мозга.

Здесь размер репрезентативного мотора вызвал потенциальную реакцию, вызванную в первой спинной interosseous мышцы TMS для unconditioned тест, или условный стимул из задней теменной коры, в то время как участник был в состоянии покоя, или планирование цели направлены захвата действий на объект, как показано на. В покое, задняя теменной коры оказывает ингибирующее влияние на ипсилатеральный M-один, как показано на снижение Амплитуд MEP, потенцировал суб-порог кондиционирования стимул доставлен над КПП, пять миллисекунд до супер порог тестирования стимула над M-one. Во время подготовки захвата действия, этот чистый ингибирующее диск в покое от задней теменной коры, переключиться на содействие.

Нормализация двигатель-вызванных потенциальных амплитуд для тестирования стимулов только испытания для каждого состояния, и построения в качестве соотношения для двигательных вызванных потенциальной амплитуды показывают, что задняя темная кора M-один взаимодействия было облегчено от отдыха, при планировании объекта направленного захвата. В этом анализе можно наблюдать изменения в двигательных потенциальных амплитудах при администрировании протокола CPAS. Вызванные мотором потенциальные амплитуды, вызванные парной стимуляцией задней теменной коры и М-1, постепенно увеличивались с течением времени во время протокола стимуляции, предлагая пластические эффекты на уровне теменной моторной связи, M-one кортикоспинальных нейронов или обоих.

Размер вызванных мотором потенциальных амплитуд увеличился через 10 минут после протокола cPAS, что свидетельствует о том, что возбудимость двигателя после воздействия были вызваны после введения повторяющихся пар корковых стимулов над задней теменной корой и M-one. Этот протокол может быть применен к другим областям мозга или использоваться в сочетании с визуализацией мозга для изучения корковых связей и его влияния на познание, чувственное восприятие и настроение. Стандартизация этих протоколов двойного прицела позволит улучшить экспериментальный дизайн и оптимизацию целевых методов лечения.

Снижение заболеваемости и нарушений при неврологических и психических расстройствах.