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थीटा के बाद प्रभाव का मानचित्रण मानव श्रवण प्रांतस्था कार्यात्मक इमेजिंग के साथ उत्तेजना फट

Published: September 12, 2012 doi: 10.3791/3985
Automatic Translation
1, 1
1Montreal Neurological Institute and International laboratory for Brain, Music, and Sound (BRAMS), McGill University

Summary

श्रवण प्रसंस्करण भाषण और संगीत से संबंधित प्रसंस्करण का आधार है. Transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है संज्ञानात्मक संवेदी और मोटर प्रणाली का अध्ययन किया गया है, लेकिन शायद ही कभी ऑडिशन के लिए लागू कर दिया गया है. यहाँ हम कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के साथ संयुक्त टीएमएस श्रवण प्रांतस्था के कार्यात्मक संगठन को समझने की जांच की.

Protocol

प्रोटोकॉल एक दो - दिवसीय सत्र (जरूरी नहीं कि लगातार) में बांटा गया है. पहले दिन एक fMRI एक संरचनात्मक और कार्यात्मक एमआर स्कैन के लिए प्रत्येक भागीदार क्षेत्रों टीएमएस के साथ लक्षित करने के लिए के लिए परिभाषित के साथ बना localizer के होते हैं. 2 दिन fMRI सत्र में शामिल पूर्व और बाद टीएमएस जहाँ टीएमएस एक विशेष एमआर संगत टीएमएस (Magstim लिमिटेड, वेल्स, ब्रिटेन) तार और एक frameless stereotactic प्रणाली (Brainsight) का उपयोग स्कैनर के अंदर लागू किया जाता है. बाद वास्तविक समय cortical प्रत्येक भागीदार संरचनात्मक और कार्यात्मक डेटा के सापेक्ष क्षेत्रों पर टीएमएस का तार में स्थिति के लिए प्रयोग किया जाता है.

1. Localizer सत्र

  • एक उच्च संकल्प अपने भागीदार के संरचनात्मक छवि प्राप्त करने के साथ शुरू करो.
  • फिर, एक ढाल गूंज महामारी नाड़ी और एक विरल नमूने प्रतिमान का उपयोग करने के क्रम में किसी भी बोल्ड प्रभाव या श्रवण मास्किंग एमआरआई स्कैनिंग 14,15 शोर की वजह से कम से कम कार्यात्मक छवियों को प्राप्त. हमारे मामले में, FMRI घ किया जाता हैएक माधुर्य कार्य है जिसमें प्रतिभागियों को निर्धारित करने के लिए अगर लगातार दो धुन 5-नोट एक ही या अलग 2,16 uring. एक nondiscrimination श्रवण नियंत्रण कार्य भी शामिल है, जिसमें विषयों पाँच नोटों की दो बराबर लंबाई पैटर्न, C5 उसी पिच पर सभी सुना है और दूसरा प्रोत्साहन के बाद छोड़ दिया बटन क्लिक करने के लिए निर्देश दिए हैं. मौन के समय भी कार्य में प्रत्येक रन के परीक्षणों के बीच बेतरतीब ढंग से डाला. कुल में, 72 परीक्षणों एक यादृच्छिक क्रम में प्रस्तुत कर रहे हैं: राग भेदभाव, 24 श्रवण नियंत्रण परीक्षणों और चुप्पी के 24 अवधि के 24 परीक्षणों 12 मिनट 16 सेकंड की कुल अवधि के लिए है.
  • उत्तेजना संरचनात्मक और / या कार्यात्मक स्थलों का उपयोग कर साइट को परिभाषित. एक को पता है कि टीएमएस क्योंकि गहराई में बिजली क्षेत्र की ताकत के क्षीणन की उत्तेजना साइट की गहराई के बारे में सीमित है हो गया है, और 3 6,17 सेमी से गहरी क्षेत्रों तक पहुँचने की उम्मीद नहीं कर सकते हैं. एक महत्वपूर्ण कदम के लिए प्रत्येक भाग के लिए इसी तरह के स्थलों का उपयोग करने के लिए हैicipant, जो शरीर रचना विज्ञान और प्रतिभागियों के बीच समारोह में मतभेद की वजह से मुश्किल हो सकता है. यहाँ, हम प्रत्येक भागीदार में Heschl गाइरस, स्थित दोनों संरचनात्मक और कार्यात्मक स्थलों का उपयोग कर लक्ष्य. हम Heschl हार्वर्ड ऑक्सफोर्ड संरचनात्मक (atlases द्वारा प्रदान गाइरस के मास्क का उपयोग http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html ) और टीएमएस लक्ष्य के शिखर द्वारा व्यक्तिगत रूप से परिभाषित किया गया है Heschl गाइरस 2 भीतर सक्रियण. इसके अलावा, हम भी शीर्ष स्थिति है, जो एक नियंत्रण साइट के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा ध्वनिक और somatosensory कलाकृतियों के रूप में टीएमएस के गैर विशिष्ट प्रभाव के लिए नियंत्रण को परिभाषित. शीर्ष anatomically नाक के inion और पुल के बीच एक बिंदु रास्ते के मध्य में के रूप में परिभाषित किया गया है, और सही और बाएँ intertragal notches से समदूरस्थ. उत्तेजना की साइट के आदेश (यानी Heschl गाइरस या शीर्ष) भर में counterbalanced हैव्यक्तियों.

2. पूर्व और पोस्ट - टीएमएस fMRI प्रयोग

पूर्व टीएमएस fMRI सत्र

  • स्कैनर में सीधे जाने के भागीदार तैयार. यह धातु को हटाने और टीएमएस और एमआर स्क्रीनिंग फार्म भरने में शामिल हैं.
  • एक संरचनात्मक और कार्यात्मक स्कैन (localizer सत्र में बाहर किए गए एक समान, 1 अनुभाग देखें) के के साथ एमआर अधिग्रहण शुरू.

Frameless और एमआरआई वातावरण में stereotaxy टीएमएस

frameless stereotaxy एक अवरक्त (Polaris स्पेक्ट्रा) कैमरा, कुछ उपकरण और trackers (Brainsight) पंजीकरण की प्रक्रिया के लिए इस्तेमाल किया और एक कंप्यूटर प्रणाली से बना है. कंप्यूटर स्कैनर कमरे के बाहर स्थित है, लेकिन स्कैनर कमरे के द्वार पर तैनात है और स्कैनर दरवाजा खोला टीएमएस आवेदन के दौरान रखा जाता है. उपकरण और trackers एमआर संगत, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से (घर) तिपाई अवरक्त कैमरा का समर्थन कर रहे हैं और वें रहे हैंerefore स्कैनर कमरे के अंदर इस्तेमाल किया. अवरक्त कैमरा एमआर संगत नहीं है और इसलिए है स्कैनर दरवाजे के पास स्कैनर कमरे में, स्कैनर बिस्तर से लगभग दो मीटर की दूरी पर (सुरक्षा प्रक्रिया के लिए चर्चा देखें) के अंदर तैनात है. टीएमएस उत्तेजक औधधि प्रणाली एक एमआरआई स्कैनर कमरे के बगल के कमरे में स्थित है. हम एक एमआरआई संगत टीएमएस स्कैनर कमरे के अंदर स्थित और 7-मीटर केबल के माध्यम से एक आरएफ फिल्टर ट्यूब के माध्यम से टीएमएस प्रणाली से जुड़ा तार का उपयोग करें.

  • Stereotactic सॉफ्टवेयर पैकेज (जैसे Brainsight) में अपने भागीदार के संरचनात्मक और कार्यात्मक छवियों और उत्तेजना लक्ष्य लोड. यहाँ, हम सही Heschl गाइरस लक्षित किया जाएगा.
  • पूर्व टीएमएस fMRI अधिग्रहण के बाद, ऊपरी एमआर 32 चैनल सिर तार (अगर सीमेंस 3T स्कैनर और 32-चैनल सिर कुंडल विन्यास का उपयोग) के सिर का तार हिस्सा हटा दें.
  • अगला, नीचे स्कैनर बिस्तर पर भागीदार स्लाइड.
  • फिक्स और प्रतिभागियों पर tracker सेट हेडबैंडचींटी सिर.
  • स्कैनर बिस्तर हाथ बहु jointed माउंट और हाथ पर एमआर संगत टीएमएस का तार ठीक.
  • सत्यापित करें कि सभी trackers और कुंडली देखने के कैमरे के क्षेत्र में कर रहे हैं. यहाँ, कैमरा थोड़ा भागीदार के दाईं ओर ले जाया जाता है जब दाएँ गोलार्द्ध लक्ष्यीकरण कुंडल displacements की एक आसान ट्रैकिंग सक्षम.
  • Stereotaxy उपकरण (यानी सूचक उपकरण) के साथ अपने विषय के सिर जांचना. इस संरचनात्मक डेटा पर ही स्थलों के साथ भागीदार (हमारे मामले में जैसे नाक, nasion और दोनों कानों की तुंगिका की नोक) सिर पर कई स्थलों coregistering द्वारा किया जाता है. इस प्रक्रिया में, दो प्रयोगकर्ताओं की जरूरत है, एक प्रतिभागी के सिर के करीब प्रतिभागी के सिर पर सूचक उपकरण की स्थिति, और स्कैनर कमरे के द्वार पर अन्य experimenter कंप्यूटर पर पंजीकरण का प्रदर्शन करने के लिए.
  • एमआर संगत टीएमएस करने के लिए टी स्पर्शरेखा कुंडल स्थितिवह खोपड़ी और कुंडल trackers अवरक्त कैमरे की ओर निर्देशित है. तार तार midline 2 पिछड़े और समानांतर ओर इशारा करते हुए संभाल के साथ उन्मुख है. तार हाथ बहु jointed पर शिकंजा का उपयोग स्थिति को ठीक करें.
  • एमआरआई स्कैनर के लिए बगल के कमरे में, टीएमएस प्रणाली पर बारी और उत्तेजना शुरू. टीएमएस एक patterned प्रोटोकॉल, यानी, निरंतर थीटा फट उत्तेजना (cTBS) 50Hz में 3 दालों में मिलकर, 40 के लिए 5Hz में दोहराया के बाद लागू किया जाता है. हम एक निश्चित उत्तेजना (41%) तीव्रता उत्तेजक औधधि 18,19 उत्पादन के द्वारा परिभाषित का उपयोग करें. हम इस प्रोटोकॉल को चुना है के रूप में यह एक अवधि के लिए cortical plasticity मिलाना स्वस्थ 20 आबादी में उत्तेजना की समाप्ति के बाद 30 मिनट के लिए, (सुरक्षा प्रक्रिया के लिए चर्चा अनुभाग देखें) दिखाया गया है.

पोस्ट टीएमएस fMRI सत्र

  • एक बार उत्तेजना पूरा हो गया है, यह महत्वपूर्ण है करने के लिए जितनी जल्दी हो सके स्कैनर में विषय वापस पाने के. टी निकालेंस्कैनर कमरे से एमएस तार, और बहु ​​jointed हाथ हटा दें. वापस एमआर सिर कुंडल में प्रतिभागी के सिर स्लाइड. सुनिश्चित करें कि आपका स्कैनर तैयार है और जाने के लिए तैयार है. हमारी सलाह के लिए शरीर पूरे टीएमएस सत्र के दौरान उठाया मंच रखने के लिए, और एक न्यूनतम करने के लिए और localizer स्कैन की संख्या की अवधि को कम करने के लिए है.
  • क्योंकि rTMS के प्रभावों क्षणभंगुर हैं, अंतिम स्कैनिंग सत्र कार्यात्मक स्कैन के साथ शुरू करना चाहिए. फिर, हम राग कार्य के 12 मिनट के दौरान एक रन fMRI का आयोजन किया.
  • अंतिम स्कैन के बाद पूरा हो गया है, एक संरचनात्मक स्कैन के साथ खत्म.

3. प्रतिनिधि परिणाम

FMRI डेटा का विश्लेषण अलग से दोनों पूर्व और बाद के टीएमएस fMRI सत्र के लिए आयोजित की जाती हैं. प्रत्येक fMRI सत्र के लिए (यानी, पूर्व, और बाद टीएमएस), धुन और श्रवण नियंत्रण कार्य के बीच विपरीत बाएँ और दाएँ Heschl gyri, बेहतर अस्थायी gyri, अवर ललाट gyri और precen में कार्य से संबंधित गतिविधि से पता चलता हैत्राल gyri (1 चित्रा ए, बी). पूर्व और बाद के टीएमएस fMRI सत्र के बीच मतभेद का मूल्यांकन करने के लिए, हम एक यादृच्छिक प्रभाव छात्र बनती टी परीक्षण विश्लेषण का उपयोग करते हैं. महत्व AZ> 2 सीमा और एक सही पी के क्लस्टर सीमा 0.05 = पहचान समूहों का उपयोग निर्धारित किया जाता है चित्रा 1 सी के बाद ऋण विपरीत एक ही भाग लेने के लिए पूर्व cTBS का प्रतिनिधित्व करता है. आंकड़े बताते हैं कि सही Heschl गाइरस (काले वृत्त) लक्ष्यीकरण cTBS contralateral (बाएं) श्रवण प्रांतस्था में fMRI प्रतिक्रिया में वृद्धि सहित छोड़ दिया है Heschl गाइरस, लाती. FMRI प्रतिक्रिया में परिवर्तन भी छोड़ दिया postcentral गाइरस में पाए जाते हैं, insula छोड़ दिया है, और पार्श्व पश्चकपाल प्रांतस्था में द्विपक्षीय स्तर पर. हालांकि, fMRI प्रतिक्रिया में कोई महत्वपूर्ण बदलाव के कुंडल के तहत देखा जाता है. इसके अलावा, इसी तरह संयुक्त प्रोटोकॉल टीएमएस fMRI शिखर नियंत्रण (साइट) को प्रोत्साहित दोहराया है. शीर्ष पर लागू cTBS साथ पूर्व और बाद fMRI सत्र की तुलना किसी भी significa नहीं दिखा थाNT के प्रभाव (नहीं दिखाया डेटा).

चित्रा 1
चित्रा 1 व्यक्ति पूर्व टीएमएस fMRI (ए) के आंकड़ों के बाद टीएमएस fMRI डेटा (बी) और बाद ऋण पूर्व टीएमएस fMRI डेटा (सी) के विश्लेषण. ए विपरीत राग ऋण fMRI पूर्व टीएमएस सत्र (A) में और एक एकल के बाद टीएमएस fMRI सत्र (बी) में भाग लेने के लिए भेदभाव श्रवण नियंत्रण परीक्षणों के परिणाम. बाएं से दाएं: axial, राज्याभिषेक और बाण के समान विचार हैं. दोनों (ए) और (बी), टीएमएस का तार सही Heschl गाइरस (काले वृत्त) पर स्थित लक्षित कर रहा है x 54 =, y = -13, z 1 = (MNI152 मानक अंतरिक्ष). दोनों पूर्व और बाद के टीएमएस fMRI सत्र के लिए, निर्देशांक पर प्रदर्शित कर रहे हैं x = -54, y = -13, z = (MNI152 मानक अंतरिक्ष) 1 उत्तेजना की साइट में (यानी सही है Heschl गाइरस बाएँ गोलार्द्ध में परिवर्तन दिखाने ). इसके विपरीत सी. परिणाम के बाद ऋण पूर्व टीएमएस fMRI सत्र छात्र बनती टी परीक्षण का उपयोग कर.

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Discussion

हम एक ऑफ़लाइन टीएमएस और श्रवण प्रांतस्था के कार्यात्मक संगठन की जांच fMRI संयोजन प्रोटोकॉल का वर्णन. अगले अनुभागों में, हम methodological कारकों पर विचार करने के लिए जब इस तरह के दृष्टिकोण का आयोजन पर चर्चा करेंगे.

अधिग्रहण के बाद टीएमएस fMRI सत्र के लिए समय

स्कैन अधिग्रहण के आदेश और पूर्व और बाद के टीएमएस fMRI सत्र के counterbalancing

यह महत्वपूर्ण है कि पहले और बाद में टीएमएस एक एमआर संरचनात्मक स्कैन प्राप्त क्रम में दो कार्यात्मक स्कैन के बीच एक मजबूत पंजीकरण प्राप्त. अन्यथा, कार्यात्मक प्राप्त मतभेद के कारण हो सकता है दो कार्यात्मक बजाय स्कैन टीएमएस fMRI संकेत में परिवर्तन प्रेरित बीच misregistration मुद्दों करते हैं. इसके अलावा, किसी भी सत्र fMRI टीएमएस (भी fMRI localizer सत्र से पहले) से पहले, यह स्थिरता और fMRI संकेत के repeatability का मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण है, fMRI के मात्रात्मक तुलना के लिए अनुमति देने के लिएप्रतिक्रिया magnitudes. वास्तव में यह कुछ पायलट अध्ययन चलाने, हटाने और विषय (टीएमएस) के बिना डिग्री के लिए जो एक अकेले इस कारक की वजह से मतभेद की उम्मीद कर सकते हैं परीक्षण reintroducing के बाद स्कैन दोहराने के लिए एक अच्छा विचार हो सकता है. बीच सत्र तुलना एमआरआई प्रयोग एमआरआई पर्यावरण, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से 21 प्रदर्शन किया जा कार्य सहित संदर्भ, habituation के रूप में गैर - विशिष्ट टीएमएस कारकों से प्रभावित हो सकता है. इस समस्या पर काबू पाने के लिए एक counterbalance प्रतिभागियों को पार - पूर्व और बाद के टीएमएस fMRI सत्र के आदेश सकता. उदाहरण के लिए, एक टीएमएस के साथ शुरू और फिर सकता है और एक के बाद टीएमएस fMRI सत्र ले, तो घंटे के एक जोड़े (या दिन) रुको, और पूर्व टीएमएस fMRI सत्र प्रदर्शन. इस तरह के डिजाइन टीएमएस और विषय की उपलब्धता के रूप में इस तरह के और एमआर स्कैनर के प्रभाव व्यावहारिक विचार की उम्मीद की अवधि पर निर्भर करता है. एक और दृष्टिकोण को दिखावा या placebo stimulations का उपयोग करने के लिए है, लेकिन उनके उपयोग के रूप में वे नहीं कर सकते हैं अभी भी बहस हो रही हैएक ही ध्वनिक और एक वास्तविक उत्तेजना और दिखावा टीएमएस लिए एक वास्तविक उत्तेजना 22-24 के रूप में समान प्रभाव है दिखाया गया है (उदाहरण के लिए मांसपेशियों twitches) के रूप में somatosensory अनुभूतियां प्रदान करते हैं. एक और दृष्टिकोण टीएमएस कई क्षेत्रों पर लागू करने और साइटों में मतभेद का मूल्यांकन करने के लिए है, इस तुलना मानता है कि टीएमएस के nonspecific प्रभाव 24 साइटों भर में बराबर हैं. उदाहरण के लिए, शीर्ष ध्वनिक और somatosensory कलाकृतियों कि टीएमएस के साथ के रूप में हम यहाँ दिखाया है को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

अधिग्रहण स्कैन के समय

क्योंकि rTMS के प्रभाव क्षणभंगुर हैं, यह महत्वपूर्ण है टीएमएस के अंत के बाद जितनी जल्दी हो सके स्कैनर में विषय वापस पाने के. इस कारण से, हम एक एमआरआई संगत टीएमएस का तार का इस्तेमाल किया और टीएमएस लागू जब भागीदार नीचे स्कैनर बिस्तर पर पड़ा हुआ था. लेकिन अगर इस उपकरण के लिए उपलब्ध नहीं है, तो यह भी संभव है स्कैनर कमरे के बाहर टीएमएस लागू 12 से अधिक rTMS प्रेरित प्रभाव नक्शा दिलचस्प हो सकता है.

टीएमएस साइटों और stimulat की गहराई की परिभाषा आयनों

टीएमएस और fMRI के संयोजन prefrontal, ललाट, अस्थायी या पार्श्विका cortices में किसी भी cortical क्षेत्र को लक्षित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. मुख्य बाधा यह है कि लक्षित क्षेत्र टीएमएस कुंडल को सुलभ हो सकता है जब भागीदार नीचे स्कैनर बिस्तर पर झूठ बोल रही है, इसलिए पीछे / पश्चकपाल क्षेत्रों सुलभ नहीं हो सकता है चाहिए. भागीदार भी टीएमएस दौरान स्कैनर बिस्तर पर बैठ कर सकते हैं, लेकिन इस मामले में, के उपयोग के neuronavigation, विशेष रूप से अवरक्त कैमरा टीएमएस के लिए पश्चकपाल क्षेत्रों के लिए उपयोग सीमित कर देगा.

टीएमएस लागू जब भागीदार नीचे स्कैनर बिस्तर पर झूठ बोल रही है एक सीमा कुंडल पदों और झुकाव के लचीलेपन की कमी है. इस कारण से, हमारे अध्ययन में, टीएमएस का तार तार midline करने के लिए पीछे की ओर की ओर इशारा करते हुए और समानांतर संभाल के साथ तैनात किया गया था. पिछले एक अध्ययन में, हम कुंडल झुकाव कोई महत्वपूर्ण अंतर दिखाया जब श्रवण प्रांतस्था 2 उत्तेजक.

> टीएमएस अध्ययन में एक और सामान्य सीमित कारक प्रेरित क्षेत्रों की गहराई है यह दिखाया गया है कि टीएमएस क्षेत्रों 3cm 6,17 गहराई से गहरा नहीं तक पहुँच सकते हैं. इसलिए ontent "हमारे अध्ययन में, यह संभावना नहीं है कि प्रेरित परिवर्तन rTMS पारा के औसत दर्जे का भाग, प्राथमिक श्रवण प्रांतस्था की साइट, इसके विपरीत, पारा बेहतर अस्थायी गाइरस के पार्श्व किनारे करने के लिए सभी तरह फैली हुई है, और इस क्षेत्र है, जो पिच 25,26 प्रसंस्करण में एक भूमिका निभा सोचा है बहुत संभावना थी टीएमएस द्वारा इस विचार को निशाना बनाया., निश्चित रूप से, सभी टीएमएस अध्ययन के लिए लागू होता है हालांकि, है कि टीएमएस प्रभाव अपने वांछित लक्ष्य तक पहुँच गया है के बारे में अनिश्चितता को देखते हुए, FMRI के लिए निष्पक्ष निर्धारित करती है कि ऐसे मामले में है या नहीं मदद कर सकता है.

एक एमआर वातावरण में cTBS प्रोटोकॉल के लिए तकनीकी विचार

हम एक cTBS प्रोटोकॉल (50Hz) है, जो अब तक हमेशा एक एमआर स्कैनर कमरे के बाहर इस्तेमाल किया गया है, इसलिए एमआर संगत उपकरणों के बिना इस्तेमाल किया20,27-29. यह पहला अध्ययन है कि एमआर एमआर संगत टीएमएस उपकरण का उपयोग पर्यावरण के अंदर cTBS लागू है. इस तरह के एक प्रोटोकॉल को लागू करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है पता है कि इस सेट अप के प्रभावी रूप से लगभग 20% विस्तारित एमआर संगत उत्तेजक औधधि से 30 कुंडल के लिए चल रहे केबल बिछाने की वृद्धि प्रतिबाधा के कारण द्वारा टीएमएस उत्पादन तीव्रता को कम कर देता है. इसके अलावा, इस निर्गम सीमा कुछ देशों (जैसे कनाडा बनाम यूरोप में 230V बिजली की आपूर्ति में 115V बिजली की आपूर्ति) के लिए अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है. इसलिए, अगर आप Magstim उपकरण का उपयोग कर रहे हैं, तो आप के लिए एक अतिरिक्त मॉड्यूल (रैपिड 2 प्लस एक मॉड्यूल) के अधिग्रहण की जरूरत है क्रम में आपके सिस्टम की शक्ति में वृद्धि करने के लिए कर सकते हैं. संयुक्त टीएमएस और fMRI का एक और सीमा एमआर कमरे के अंदर frameless stereotaxy का इस्तेमाल शामिल है, के रूप में अवरक्त कैमरा एमआर स्कैनर के बोर से एक सुरक्षित दूरी पर तैनात किया जाना चाहिए, और इसलिए बड़े माप (मात्रा प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए दो मीटर) eters. यही कारण है कि हम पोलारिस (NDI पोलारिस, स्पेक्ट्रा चुना http://www.ndigital.com/medical/polarisfamily.php ) तीन मीटर की दूरी पर देखने का एक क्षेत्र प्रदान. वहाँ भी एमआर संगत अवरक्त कैमरों कि (जैसे MRC सिस्टम्स जीएमबीएच, जर्मनी) का इस्तेमाल किया जा सकता है.

यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि cTBS प्रोटोकॉल ऑनलाइन सतत fMRI अधिग्रहण के दौरान नहीं लागू किया जा सकता है. जैसा कि हम पहले 31 और भी Bestmann एट अल द्वारा परीक्षण किया गया 32, 90 एमएस के एक मूक अवधि हर टीएमएस नाड़ी के बाद एमआर उत्तेजक औधधि के रिचार्ज की अवधि के दौरान टीएमएस तार के माध्यम से रिसाव धाराओं के कारण छवियों पर कलाकृतियों से बचने की आवश्यकता है. सतत टीबीएस तीन 50Hz दालों के बीच (20 एमएस) 200 एमएस द्वारा अलग है, इसलिए एक fMRI अधिग्रहण में फिट करने की संभावना नहीं दिया दालों की गाड़ियों से बना है. इसके अलावा, cTBS आमतौर पर 40 (600 दालों), क के दौरान ही लागू होता हैआईसीएच महामारी दृश्यों के कई repetitions की अनुमति नहीं देता है. सतत टीबीएस प्रोटोकॉल भी बहुत शोर है जो श्रवण क्षेत्रों में एक मजबूत तंत्रिका गतिविधि में परिणाम चाहिए, और इसलिए श्रवण प्रसंस्करण की जांच के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता. हालांकि, टीबीएस के आंतरायिक या मध्यवर्ती टीबीएस जैसे अन्य रूपरेखा, एक उचित लंबे टी.आर. 20 के साथ लागू किया जा सकता है.

संयुक्त cTBS और fMRI की सुरक्षा

CTBS की सुरक्षा

सतत टीबीएस अन्य दोहरावदार टीएमएस प्रोटोकॉल से एक जब्ती का खतरा अधिक होता conferring की सैद्धांतिक संभावना है, क्योंकि यह उच्च आवृत्ति (50Hz) फटने बचाता है और इसलिए 33 सावधानी के साथ किया जाना चाहिए. एक चिकित्सक या नर्स जो rTMS के साथ अनुभव है और बरामदगी के प्रबंधन में कुशल है पहुंच भीतर rTMS प्रयोगशाला से हो सकता है जब भी एक भागीदार का अध्ययन किया जा रहा है चाहिए. CTBS का उपयोग कर जब्ती के एक मामले में एक स्वस्थ व्यक्ति में सूचित किया गया है34 मिर्गी जहां वे मूल 20 प्रोटोकॉल (यानी 80% सक्रिय मोटर सीमा) की तुलना में एक उच्च तीव्रता (यानी 100% आराम मोटर सीमा) के लिए कोई जोखिम कारकों के साथ. एक जब्ती के मामले में पालन करने की प्रक्रिया 35,36 सुरक्षा दिशा निर्देशों में वर्णित है.

एमआर संगत उपकरण

जब टीएमएस एमआर स्कैनर कमरे के अंदर लागू किया जाता है, यह महत्वपूर्ण है कि सभी स्कैनर के अंदर इस्तेमाल उपकरण एमआर संगत होना. यहाँ, बहु jointed (कस्टम निर्मित) हाथ टीएमएस कुंडल माउंट एमआर संगत Acetal और polycarbonate के साथ बनाया गया था, और एमआर बिस्तर विनिर्देशों के भीतर फिट. हाथ बहु jointed उत्तेजना की लंबी अवधि के लिए विशेष रूप से उपयोगी है और कुंडली के लचीला स्थिति प्रदान करता है, और कई दिशाओं में रोटेशन सक्षम बनाता है. trackers (Brainsight) और स्थिति पर नज़र रखने के लिए इस्तेमाल किया एमआर संगत कर रहे हैं. अवरक्त कैमरा (Polaris) एमआर स्कैनर कमरे के अंदर है, लेकिनएमआर स्कैनर (स्कैनर बिस्तर से कम से कम दो मीटर) से एक सुरक्षित दूरी पर रखा. यहाँ अवरक्त कैमरे के परिरक्षण की जरूरत नहीं है, के रूप में इस दूरी पर चुंबकीय क्षेत्र 0.3 (3 गॉस) मीट्रिक टन (सीमेंस से इंजीनियर के साथ व्यक्तिगत संचार, 37,38), जो एक फ्रिज चुंबक (50 गॉस) की तुलना में छोटी है. टीएमएस उत्तेजक औधधि प्रणाली के बारे में, हम एक पोर्टेबल डिवाइस है, जो एक अवलोकन सूट स्कैनर के लिए अगले दरवाजे में सेट कर दिया जाता है का इस्तेमाल किया.

उत्तेजना के पैरामीटर

मानव में पहली cTBS अध्ययन हुआंग एट अल द्वारा 20 था. जो 50Hz में 3 दालों के फटने लागू, प्राथमिक मोटर प्रांतस्था पर 5Hz में दोहराया 80% सक्रिय मोटर दहलीज पर. यहाँ, क्योंकि हम cTBS इस्तेमाल Heschl गाइरस लक्ष्य, हम तर्क है कि यह मस्तिष्क क्षेत्र के excitability के एक संदर्भ के उपाय के रूप में सक्रिय मोटर सीमा का उपयोग कर एक अच्छा संकेत नहीं हो सकता है. इसके अलावा, हम एमआर पर्यावरण अंदर cTBS, और इस सेटअप effectively लगभग 20% (पिछले अनुभाग देखें) द्वारा उत्पादन तीव्रता को कम कर देता है. एक संदर्भ के रूप में, Bestmann एट अल अध्ययन 39 (एक एमआर संगत टीएमएस कुंडल के साथ यानी Magstim प्रणाली) एक समान सेट अप का उपयोग कर 12 70% व्यक्ति सक्रिय करने के लिए इसी प्रतिभागियों में 42% अधिकतम उत्तेजक औधधि उत्पादन की उत्तेजना का एक मतलब तीव्रता मोटर दहलीज. यहाँ, हम उत्तेजक औधधि उत्पादन है, जो इसलिए पिछले cTBS अध्ययन और cTBS उपयोग के लिए सुरक्षा के दिशा निर्देशों के भीतर फिट बैठता है तुलनीय है के 41% का इस्तेमाल किया, Oberman एट अल समीक्षा के लिए 40 देखते हैं.

यह भी उल्लेख किया कि जीवविज्ञान ऊतकों और स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के बीच बातचीत के कई शारीरिक तंत्र सैद्धांतिक रूप से शारीरिक या जैव रासायनिक प्रक्रियाओं 37 के परिवर्तन करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. हालांकि, कई अध्ययनों की रिपोर्ट है कि इन प्रभावों 38,41,42 महत्व की सीमा से नीचे हैं प्रकाशित किया गया है. इसके अलावा, हमारे अध्ययन में वा टीएमएसबाहर बंद लाइन किया जाता है, जब भागीदार नीचे स्कैनर और एमआर स्कैनर के बोर के बाहर बिस्तर पर पड़ा हुआ था. इस मामले में, मुख्य चुंबकीय स्थैतिक चुंबकीय क्षेत्र B0 जो चुंबक से दूरी के साथ घटती जाती है पर्यावरण के होते हैं, प्रतिभागी की दूरी पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत 3MT आसपास है (= 3 गॉस, या के बारे में दस बार की ताकत पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र) 37,43.

निष्कर्ष

संयुक्त rTMS और fMRI तकनीक टीएमएस प्रेरित व्यवहार और अंतर्निहित मस्तिष्क गतिविधि में परिवर्तन का आकलन करने के मात्रात्मक साधन प्रदान करते हैं. टीएमएस ही समय में व्यवहार व्याकरण के नियमों के अनुसार या व्याकरण सम्मत (शब्द की) व्याख्या करना करने के लिए सक्षम बनाता है, लेकिन साहित्य में बढ़ती अहसास है कि परिणामों की व्याख्या के रूप में सरल नहीं है के रूप में मूल रूप से सोचा 4,44,45 है. मुख्य कारण यह है कि टीएमएस प्रेरित क्षेत्र में तंत्रिका गतिविधि में परिवर्तन लाती है, लेकिन यह भी प्रेरित साइट से दूरदराज के क्षेत्रों में, और व्यवहार ca में परिवर्तनNnot कार्यात्मक गतिविधि और कनेक्टिविटी में अंतर्निहित परिवर्तन के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं.

इसलिए हमारे अध्ययन में, FMRI पहले और बाद में टीएमएस किया गया. हम पता चला है कि निरंतर थीटा फट सही Heschl गाइरस पर लागू उत्तेजना contralateral गोलार्द्ध में मुताबिक़ क्षेत्रों में fMRI प्रतिक्रिया में एक वृद्धि प्रेरित. यह निष्कर्ष दृश्य या भाषा contralateral गोलार्द्ध में क्षेत्रों के मुताबिक़ टीएमएस प्रेरित 10,13,46,47 हस्तक्षेप के बाद भूमिका दिखा प्रसंस्करण पर पिछले अध्ययनों के साथ लाइन में है. क्या ऐसे interhemispheric बातचीत समारोह, या कम अवधि plasticity से परिणाम की रक्षा करने के लिए प्रतिपूरक हैं और अच्छी तरह से नहीं समझा गया है और अधिक अनुसंधान करने के लिए इस तरह के तंत्र की प्रकृति को समझने की जरूरत है.

संयुक्त टीएमएस और बंद लाइन fMRI खुले नए दृष्टिकोण श्रवण तंत्रिका नेटवर्क में कार्यात्मक सक्रियण पैटर्न और कनेक्टिविटी की जांच करने के लिए और भी विशेष रूप से उपयोगी है टीओ संभव पुनर्गठन या cortical plasticity का मूल्यांकन. इसके अलावा, इस संयोजन को भी करने के लिए मूल्यांकन और audiological, स्नायविक या मानसिक विकारों में लंबी अवधि के नैदानिक ​​पालन का आकलन इस्तेमाल किया जा सकता है.

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Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

कनाडियन बैंक (जावेद) फैलोशिप और NSERC अनुदान (RZ). हम रोच उसकी मदद के लिए एम. (Brainsight) Comeau अवरक्त कैमरा के बारे में, एमआर संगत trackers और अन्य हार्डवेयर समर्थन के लिए आभारी हैं. हम भी ब्रायन (Hybex नवाचार इंक) Hynes जो कुंडली धारक के लिए बहु jointed हाथ डिजाइन और वीडियो में प्रदर्शित आंकड़े के कुछ प्रदान करने के लिए आभारी हैं. और सभी एमआर McConnell मॉन्ट्रियल स्नायविक संस्थान के ब्रेन इमेजिंग के केंद्र है जो हमें प्रयोग के डिजाइन का अनुकूलन मदद से और तकनीशियनों एम. फरेरा के लिए एक विशेष धन्यवाद.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Transcranial magnetic stimulation Magstim super Rapid2 stimulator, Rapid-2 Plus One Module Magstim Ltd., Wales, UK
Coil for magnetic stimulation MRI-compatible 70 mm figure-of-eight-coil Magstim Ltd., Wales, UK
Magnetic resonance imaging 3-T Siemens Trio scanner, 32-channel Head Coil Siemens, Inc., Germany
Frameless Stereotaxy Brainsight Rogue Research Inc., Montreal, Canada
Optical measurement system Polaris Spectra Northern Digital Inc, Ontario, Canada
Multi-jointed arm for coil holder Standard Hybex Innovations Inc., Anjou, Canada
MRI-Compatible Insert Earphones Sensimetrics, Model S14 Sensimetrics Corporation, MA, USA

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References

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Andoh, J., Zatorre, R. J. Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging. J. Vis. Exp. (67), e3985, doi:10.3791/3985 (2012).

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