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Neuroscience

TMS의 국가 종속성 효과 : 동기 Phosphene 동작 좀보세요

Published: December 28, 2010 doi: 10.3791/2273
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Berenson-Allen Center for Noninvasive Brain Stimulation, Beth Israel Deaconess Medical Center, 2Brain Research Unit, Low Temperature Laboratory and Advanced magnetic Imaging Center, Aalto University School of Science and Technology

Summary

이 문서에서는, 우리는 동기 phosphenic 프레 젠 테이션을 유도 TMS에 대한 시각 관련 국가 종속성의 효과를 검사합니다.

Abstract

Transcranial 자석 자극 (TMS)는 transiently 또는 lastingly화된 자기장 펄스의 응용을 통해 대뇌 피질의 흥분을 (중 증가 또는 감소) 변조 수있는 비침습 neurostimulatory 및 neuromodulatory 기술이다. TMS 분야의 용어 내에서 1,2가 상태 의존성은 자극에 대한 타겟 특정 신경 지역의 초기, 기본 상태를 말합니다. 유추 할 수 있듯이, TMS의 효과 (그리고 할) 대상 피질 영역의 주요 자화율 및 응답에 따라 달라질 수 있습니다. 3,4,5

본 실험에서, 우리는 이끌어 냄과 동기 phosphenes의 주관적 경험을 통해 상태 의존성이 개념을 검토합니다. Phosphenes는 시각 시각 피질에 전자기 펄스에 의해 트리거 작은 불빛의 깜박 인식하고 있습니다. 이 작은 불빛은 시각 피질의 종류가 자극되고있는에 따라 다양한 특성을 추측할 수있다. 이 특정 연구에서는, 우리는 동기의 phosphenes을 대상으로 될 것이로 V1/V2의 자극과 V5/MT + 복잡한 시각 영역을 통해 elicited 6.

Protocol

1) 준비

  1. 컴퓨터 화면의 전면에 편안한 의자에 앉아 주제를 시작합니다.
  2. 화면과 피사체의 nasion는 60cm입니다 사이의 거리를 보장하기 위해 줄자를 사용하십시오.
  3. 마지막으로, 피사체의 눈을 통해 빛이 차단 마스크를 놓으십시오.

2) V1/V2 이상 Phosphene 임계값 결정

  1. 나중에이 프로토콜의 phosphenic 동작을 탐험 때 피사체의 phosphene 한계를 아는 것이 중요합니다. 이 임계값을 결정하려면 먼저 70 %의 전력으로 TMS 시스템을 설정합니다.
  2. 코일을 잡고 있도록 그림 - 8 얼굴 두개골 정중선의 상단.
  3. inion 위 3cm에 대한 시점에 단일 펄스 자극을 시작합니다.
  4. 각 펄스 후에는, phosphenic 경험을보고 제목을 부탁드립니다.
  5. 이 지역 주변에 작은 검색 그리드 (V1/V2)에 코일을 이동 시작.
  6. 자극이 주제에서 일관성 있고 모호하지 phosphene 보고서를 elicits 위치를 결정합니다. 그것은 TMS는 인구의 40 %에 phosphenes을 이끌어 수 없게됩니다하고 있다고 가정되어 있으므로, 피사체가 아무것도보고하지 않습니다 가능성이 있습니다. 이 경우, 불행히도,이 실험이 작동하지 않습니다. 주제는 떠날 수 있어야합니다.
  7. phosphenic "핫스팟"이있는되면 정확히 3 6의 연속 펄스에 대한 주제 리포트 phosphenes까지 TMS 전원 출력을 조정 아래. 이 전력 수준은 주제의 V1/V2 한계입니다. 가능한 경우, neuronavigation가 위치하고 V1/V2 핫스팟을 대상으로 할 때 큰 공간 정밀도를 달성하는 데 사용할 수 있습니다.

3) V5/MT + 콤플렉스 이상 Phosphenic 임계값 결정

  1. 동일한 상기 절차와 매개 변수를 사용하여, 우리는 지금 V5/MT 이상 phosphene 임계값 + 복잡한를 결정합니다. 이 지역을 찾으려면 피사체의 inion에 3cm와 5cm 등의 측면 지점에서 시작합니다.
  2. 각 펄스 후에는, phosphenic 경험을보고 제목을 부탁드립니다.
  3. 모호하지하고 일관된 phosphenes이 elicited 때까지 다시 단일 펄스를 사용, 작은 검색 격자 패턴을 시작합니다.
  4. 마지막으로, 정확히 3 6의 연속 펄스에 대한 주제 리포트 phosphenes까지 TMS 전원 출력을 조정 아래. 이 전력 수준은 주제의 V5/MT + 복잡한 한계입니다. 다시가 없습니다 neuronavigation가 위치하고 V5/MT + 핫스팟을 대상으로 할 때 큰 공간 정밀도를 달성하는 데 사용할 수있는 경우.

4)베이스 라인 Phosphene 동작을 결정

  1. phosphene 임계값이 두 시각 영역에 대한 결정되면, 우리는베이스 라인 phosphenic 동작을 측정해야합니다. 이렇게하려면 먼저 피사체의 빛을 차단 마스크를 제거합니다.
  2. 다음 60 초 동안 컴퓨터 화면의 중앙에 표시 안정적인 고정 크로스에 응시하기 위해 주제를 지시합니다.
  3. 마스크를 교체하고, V1/V2 핫 스팟 이상, 120 %를 3 초 동안 단일 펄스 트레인 V1/V2 한계를 생성합니다.
  4. 다섯 초 기다려 다른 열차를 실시하고 있습니다.
  5. 다시 다섯 초 정도 기다린 세 번째 기차를 실시하고 있습니다.
  6. 세 번째 싱글 펄스 트레인 후 어떤의 위치와 동기 특성 phosphenes을 elicited 설명하는 제목을 부탁드립니다. 이것은 기준 것입니다.
  7. V5/MT를 통해이 같은 절차를 반복 + 뜨거운 자리를 (V5/MT + 임계값 120 %로 TMS 전원을 재설정 기억).

5) 조건 넘버 원

  1. phophenic 기준이 결정되면 다시 한번 주제의 빛을 차단 마스크를 제거합니다.
  2. 60 초 동안 컴퓨터 화면의 중앙에 표시 안정적인 고정 크로스 쳐다보지 수있는 주제를 지시한다. 이번에는 오히려 빈 화면보다, 우리는 십자가 주위를 여러 위치에서 이동하는 점들의 시리즈를 포함합니다.
    그림 1
    그림 1 조건 하나에 자극들을 수정 :. 간단한 translational 운동. 모든 점들은 왼쪽 또는 오른쪽으로 중 coherently 이동합니다.
    확실히 모든 점들이 동일한 방향으로 이동합니다. 자극에 장기간 노출에 의해 유도로 신경 흥분의 변화는 편견에 제출 후 자극의 인식을 제공하고있는 현상이 자극이 생기다 시각 적응하는 역할을한다.
  3. 60초 후, 마스크를 교체하고, V1/V2의 핫스팟을 통해 120 %로 3 초간 단일 펄스 트레인 V1/V2 한계를 생성합니다.
  4. 다섯 초 후에 두 번 더 반복합니다.
  5. 세 기차 후, 위치 및 어떤의 동기 특성이 phosphenes을 elicited보고 제목을 부탁드립니다. 가능한 경우, 어두운 방에서 눈을 운동 추적 시스템의 사용은 더 정교하고 phosphene의 elicitations 동안 과목 의한 안구 운동의 양적 모니터링을 달성할 수 있습니다.
  6. 이 three-train/report 시퀀스를 계속 phosp까지hene 동작은 기본 활동으로 돌아갑니다.
  7. V5/MT + 복잡한 핫스팟에 대해이 절차를 반복합니다.

6) 조건 넘버 투

  1. 이 두 번째 조건에서 조건 하나를 활용하여 동일한 절차를 반복하십시오. '스타 버스트'패턴과 유사한 -이 시간은, 그러나, 오히려 단수 방향으로 이동하는 점들의 일련의 주제를 제시하는 것보다 각 거리 중앙 지점으로부터 상대적으로 추기경의 방향으로 움직이는 점들의 일련의 주제를 제시 .
    그림 2
    그림 2 상태 두 자극들을 수정 :. 레이디얼 운동. 점들은 어느 방향이나 떨어진 중앙 지점에서 각각의 추기경 방향으로 이동합니다.
  2. 이전처럼, 60 초 후, V1/V2 세, 120 %의 임계값 열차 일련의 실시, 마스크를 대체, 주제 보고서에 대한 요청 및 기준 돌아올때까지 계속합니다.
  3. V5/MT +를위한 반복합니다.

7) 다이어그램

  1. 옵션으로 각 조건 이후에 (또는 모든 조건이 완료된 후), 그래프에 지역 및 phopsphenes 각 시리즈의 동기 행동을 그릴 수있는 주제를 부탁드립니다. 이것은 필수적인 단계는 아니지만 interpretable 데이터의 다른 세트를 제공합니다.

8) 대표 결과

유니 방향 동기 자극에 시각적인 적응은 V1/V2 이상의 동일한 phosphenic 움직임을 이끌어내는 것입니다.
그림 3
그림 3. 조건 하나 (과목의 도면에 따라)에 좌우 반구의 V1/V2에서 유도된 phosphenes의 예.
V5/MT + 복잡한 phosphenes도, 영향을 줄 수 있어야 phosphene 지금 채택 자극과 기준 phosphene의 운동 방향의 합계로 표시됩니다 이러한.

그러나, 스타 버스트 패턴 시각 적응은 V5/MT + 복잡한에서 동일한 스타 버스트 phosphenic 운동을 이끌어해야하지만 V1/V2 기준을 변경해서는 안됩니다.
그림 4
그림 4. V5/MT에서 유도된 phosphenes의 예 + 2 급 (과목의 도면에 따라)에 좌우 반구에서 복잡한.

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Discussion

이 실험은 상태 의존성의 중심에 도착. V1/V2의 뉴런이 간단한 방향 운동과 대응 것으로 생각되고 있습니다 따라서 7,8, 단일 방향 동기의 자극에 적응이 움직임을 등록 뉴런의 흥분 증가 -. 같은를 그들은 TMS에 반응을 가장 먼저해야 펄스. V5/MT + 복합도 따라서이 지역에서 유도 phosphenes도 채택 자극에 의​​해 영향을해야, 간단한 translational 모션으로 조정 뉴런이 포함되어 있습니다. 그러나, V5/MT + 복잡한도 방사형 움직임을 등록 고유 뉴런을 포함하는 것으로 생각됩니다. 9,10이 때문에 스타 버스트 패턴이 V5의 상태를 변경하지만 V1/V2한다. 간단한 translational이나 복잡한 방사상 운동에 적응함으로써, 우리는 효과적으로 V5​​/MT에있는 인구의 연결을 제어할 수 있습니다 + 단지 TMS 펄스로 빠른 반응.

특정의 연결 인구가 인구의 연결을 둘러싼보다 TMS 더 반응을 준비하는 수 아는 것은인지 신경 과학 분야 및 치료 치료 모두에 대한 놀라운 약속을 보유하고 있습니다. 아마도 인수가 치료 TMS 열차를 관리하기 전에 물리 치료, 심리 치료, 또는 기타 행동 "마중물"치료를 처방을 위해 만들 수있는, 상태 의존성 효과를 악용.

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Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Light Blocking Eye Mask
Ear Plugs
Swim Cap
Marker
Tape Measure
Blank Graph Paper
Stimuli Developed & Presented on Computer using Adobe Photoshop
Any Single Pulse Capable TMS Device
Any Figure-of-Eight Coil

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References

  1. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. , Edward Arnold. London. (2002).
  2. Walsh, V., Pascual-Leone, A. Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind. , MIT Press. Cambridge. (2005).
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  5. Silvanto, J., Cattaneo, Z., Battelli, L., Pascual-Leone, A. Baseline cortical excitablility determines whether TMS disrupts or facilitates behavior. Journal of Neurophysiology. 99, 2725-2730 (2008).
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신경 과학 제 46 Transcranial 자석 자극 상태 의존성 동기 phosphenes 영상 프라이밍 V1/V2 V5/MT +
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Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, … More

Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-Dependency Effects on TMS: A Look at Motive Phosphene Behavior. J. Vis. Exp. (46), e2273, doi:10.3791/2273 (2010).

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