Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Сопоставление После эффектов Theta всплеск раздражения на человека слуховой коры с функциональной визуализации

Published: September 12, 2012 doi: 10.3791/3985

Summary

Слуховые обработки является основой речи и музыки, связанные с обработкой. Транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) успешно используется для изучения когнитивных, чувствительных и двигательных систем, но редко применяется на прослушивание. Здесь мы исследовали TMS в сочетании с функциональной магнитно-резонансную томографию, чтобы понять функциональная организация слуховой коры.

Protocol

Протокол разделен на двухдневную сессию (не обязательно подряд). В первый день состоит из МРТ локализатор составлен с анатомической и функциональной МРТ сканирование, чтобы определить для каждого участника областей, которые будут направлены с TMS. Второй день состоит в том, МРТ сессии пред-и пост-TMS TMS, где применяется внутри сканера с помощью специального MR совместимы катушки TMS (Magstim ООО, Уэльс, Великобритания) и безрамные системы стереотаксической (Brainsight). Последний используется для позиций в режиме реального времени TMS катушки на участках коры по отношению к анатомическим и функциональным данные каждого участника.

1. Локализатор сессии

  • Начните с приобретением высокого разрешения анатомическое изображение вашего участника.
  • Тогда, приобретают функциональные изображения, используя градиент эхо EPI импульса и редкие парадигмы выборки для того, чтобы свести к минимуму любые смелые действия или слуховой маскировки в связи с МРТ сканирование шума 14,15. В нашем случае, МРТ осуществляется Dтором мелодию задание, в котором участники должны определить, если два последовательных 5-к сведению мелодии являются одинаковыми или различными 2,16. Контроль недискриминации слуховой задачи также включены, в котором субъекты услышать две равные по длине модели из пяти нот, все в той же высоты C5 и поручил нажмите левую кнопку после второго стимула. Периоды молчания, также вставлены случайно среди задача испытаний, в каждом периоде. В целом, 72 испытаний представлены в случайном порядке: 24 испытаний мелодию дискриминация, 24 исследований слухового контроля и 24 периодами тишины, для общей продолжительностью 12 мин 16 сек.
  • Определить места стимуляции с использованием анатомических и / или функциональных ориентиров. Человек должен знать, что TMS ограничены относительно глубины стимуляции сайт из-за ослабления напряженности электрического поля в глубине, и не может рассчитывать на труднодоступных районах глубже 3 см 6,17. Важным шагом является использование похожих ориентиров для каждой частиicipant, которая может быть затруднено из-за различия в анатомии и функций между участниками. Здесь мы нацелены извилины Heschl в каждого участника, расположенные с использованием как анатомические и функциональные ориентиры. Мы используем маски извилины Heschl, при условии, по Гарвард-Oxford структурных атласы ( http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html ) и целевой TMS определяется индивидуально на пике активации в течение извилины Heschl 2. Кроме того, мы также определяем позицию вершины, которые будут использоваться в качестве контрольной сайт для контроля неспецифические эффекты, такие как TMS акустических и соматосенсорной артефактов. Вершина определяется анатомически как точку на полпути между ИНИОН и переносице, и на равном расстоянии от правой и левой intertragal вырезами. Порядок месте раздражения (т. е. извилины Heschl или вершина) уравновешивается черезлиц.

2. Пре-и пост-TMS МРТ эксперимента

Предварительно TMS МРТ сессии

  • Подготовка участников, чтобы перейти непосредственно в сканер. Это включает в себя удаление из металла и заполнения TMS и МР-скрининга форме.
  • Начало приобретения MR с анатомическим и функциональным сканирования (идентичной той, осуществляется в локализатор сессии, см. раздел 1).

Безрамное стереотаксис и TMS в МРТ окружающей среды

Безрамные системы стереотаксис состоит из инфракрасной камеры (Polaris Spectra), некоторые инструменты и трекеры (Brainsight), используемые для процедуры регистрации и компьютером. Компьютер находится вне сканера комнату, но расположены на входе в помещение сканера и сканера дверь остается открыт во время применения TMS. Инструменты и трекеры MR совместимы, а также штатив (самодельные) с поддержкой инфракрасной камеры и йerefore, используемые внутри сканера комнате. Инфракрасная камера не MR-совместимые, и, следовательно, находится внутри сканера комнаты, возле двери сканер примерно в двух метрах от сканера кровать (см. обсуждение в целях безопасности процедуры). Система TMS стимулятор находится в комнате, смежной с МРТ номер сканера. Мы используем МРТ совместимый TMS катушка расположена внутри сканера комнаты и подключены к системе TMS с помощью 7-м кабелем через ВЧ-фильтр трубки.

  • Загрузите анатомических и функциональных изображений ваших участников и стимулирование целевых задач в стереотаксической пакет программного обеспечения (например, Brainsight). Здесь мы будем таргетинга извилине правого Heschl автора.
  • После предварительной TMS МРТ приобретение, снимите верхнюю голову MR катушку часть 32-канальный голову катушки (если используется сканер Siemens 3T и 32-канальные головы катушку конфигурации).
  • Далее, скользить вниз участника на планшет сканера.
  • Исправить оголовье и трекер набор на participМуравей голову.
  • Установите мульти-сочлененной рукой сканер кровать и исправить MR совместимы катушки TMS на руку.
  • Убедитесь, что все трекеры и катушки находятся в поле зрения камеры. Здесь, камера слегка перемещается в правую сторону участник чтобы облегчить отслеживание перемещений катушки при ориентации правого полушария.
  • Калибровка голова субъекта с инструментами стереотаксис (т.е. указатель инструмента). Это делается путем coregistering несколько ориентиров на голове участника (например, в нашем случае кончик носа, назион и козелка обоих ушей) с теми же вехами на анатомических данных. В этой процедуре, два экспериментаторы необходимы, один близко к голове участника для перемещения указателя инструмента на голове участника, а другой экспериментатор у входа в помещение сканера для выполнения регистрации на компьютер.
  • Установите MR совместимы катушки TMS касательной к тОн волосистой части головы, и катушка трекеры, направленных на инфракрасную камеру. Катушка ориентирован с катушкой ручкой, указывая назад и параллельно средней линии 2. Закрепите катушку положении с помощью винта на мульти-сочлененной рукой.
  • В комнате, смежной с магнитно-резонансной томографии, включите систему TMS и начинать стимуляцию. TMS применяются следующие узорной протокола, т. е. непрерывный взрыв тета стимуляция (CTBS), состоящие в 3 импульсы на частоте 50 Гц, повторяется на 5 Гц для 40-х годов. Мы используем фиксированной интенсивности стимуляции (41%), определяемая выходом стимулятора 18,19. Мы выбрали этот протокол, как это было показано для модуляции корковой пластичности продолжительностью до 30 мин после стимуляции прекращения в здоровой популяции 20, (см. раздел обсуждения для обеспечения безопасности процедуры).

Пост-TMS МРТ сессии

  • После стимуляции является полным, важно, чтобы предмет обратно в сканер как можно скорее. Снимите TMS катушки от сканера комнате, и удалить мульти-сочлененной рукой. Сдвиньте назад голову участника в катушку голову MR. Убедитесь, что ваш сканер подготовлены и готовы к работе. Наш совет, чтобы держать тело платформы, поднятые в ходе всей сессии TMS, и сократить количество и продолжительность курсового сканирования до минимума.
  • Поскольку последствия МТР являются временными, заключительной сессии сканирования должно начинаться с функциональной проверки. Опять же, мы провели МРТ в течение 12-минут пробега мелодии задачи.
  • После окончательного завершения сканирования, покончить с анатомическими сканирования.

3. Представитель Результаты

Анализ данных МРТ проводится отдельно для пред-и пост-TMS МРТ сессии. Для каждого МРТ сессии (т.е. до и после TMS), контраст между мелодиями и задачи слухового контроля показывает, связанных с задачами деятельности в левой и правой извилин Heschl, в верхней височной извилины, нижней лобной извилины и precenспектрального извилин (рис. 1, Б). Для оценки различий между пре-и пост-TMS сессии МРТ, мы выполняем случайную-следственный анализ использования студенческих парный Т-тест. Значение определяется с помощью кластеров, определенных AZ> 2 порога и исправлены кластера порог р = 0,05. Рисунок 1 представляет C отличие пост-минус предварительного CTBS для одного участника. Полученные данные свидетельствуют, что CTBS ориентированные на право извилины Heschl (в черный круг) вызывает увеличение фМРТ ответ в контралатеральной (слева) слуховой коры, в том числе извилины левого Heschl в. Изменения в фМРТ ответ также находятся в левой постцентральной извилины, оставил изоляции, а в боковой затылочной коры на двусторонней основе. Тем не менее, никаких существенных изменений в МРТ ответа видно под катушкой. Кроме того, аналогичные комбинированные TMS-МРТ протокол повторяется, чтобы стимулировать вершины (управление сайтом). Сравнение пред-и пост-МРТ сессий с CTBS наносится на вершину не показали significaNT эффект (данные не представлены).

Рисунок 1
Рисунок 1. Анализ индивидуальных пред-TMS данным МРТ (A), пост-TMS МРТ данных (B) и пост-минус предварительные данные МРТ TMS (C). А. Результаты дискриминации отличие мелодия минус испытания слухового контроля для одного участника предварительной TMS МРТ сессии (А) и в пост-TMS МРТ сессии (B). Слева направо: осевые, корональной и сагиттальной вид. В обоих (А) и (Б), катушки TMS ориентирована на право извилины Heschl (в черный круг), расположенный в точке х = 54, у = -13, Z = 1 (MNI152 стандартного пространства). Для обоих пред-и пост-TMS МРТ сессий, на экране появятся координаты х = -54, у = -13, Z = 1 (MNI152 стандартное пространство), чтобы показать изменения в левом полушарии на месте раздражения (т. е. извилины правого Heschl автора ). С. Результаты отличие пост-минус предварительного TMS МРТ сессий с использованием Студенческая парный Т-тест.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Мы описываем протокол объединения форума TMS и МРТ для исследования функциональной организации слуховой коры. В следующих разделах мы будем обсуждать методологические факторы необходимо учитывать при проведении такого подхода.

Приобретение и сроки пост-TMS сессии фМРТ

Орден сканирования приобретение и уравновешивающих пред-и пост-TMS сессий фМРТ

Очень важно, чтобы приобрести сканирования МР-анатомическое до и после TMS для того, чтобы получить надежную регистрацию между двумя функциональными сканирования. В противном случае, функциональные различия получены может быть связано делать несовмещения вопросов между двумя функциональными сканирования, а не TMS-индуцированные изменения в МРТ сигнала. Кроме того, перед МРТ-TMS сессии (еще до того, МРТ сессии локализатор), важно оценить стабильность и повторяемость результатов МРТ сигнала, чтобы обеспечить количественное сравнение МРТответ величин. На самом деле это может быть хорошей идеей, чтобы запустить некоторые экспериментальные исследования, повторяя сканирование после удаления и повторного предмета (без TMS), чтобы проверить, в какой степени можно ожидать различий за счет этого фактора в одиночку. Между-сессии сравнения могут быть затронуты неспецифической TMS факторов, таких как привыкание к МРТ контексте эксперимента, в том числе МРТ окружающей среды, а также выполнение задачи 21. Чтобы преодолеть эту проблему можно было бы уравновесить порядка пред-и пост-TMS МРТ сессий по участникам. Например, можно начать с TMS, а затем провести пост-TMS МРТ сессии, а затем ждать несколько часов (или дней), а также выполнять предварительные TMS МРТ сессии. Такая конструкция зависит от ожидаемой продолжительности TMS эффекты и практические соображения, такие, как наличие субъекта и сканер MR. Другой подход заключается в использовании мнимого или плацебо раздражений, однако их использование все еще обсуждается, поскольку они не могутобеспечить такой же акустической и соматосенсорной ощущений (например, подергивания мышц) как реальное стимулирование и фиктивных TMS было показано, что подобные эффекты как реальное стимулирование 22-24. Еще один подход заключается в применении TMS в нескольких областях и оценить различия в разных местах, это сравнение предполагает, что неспецифические эффекты TMS эквивалентные в разных местах 24. Например, вершина может быть использован для контроля акустических и соматосенсорной артефакты, которые сопровождают TMS как мы показали здесь.

Сроки приобретения сканирования

Поскольку последствия МТР являются временными, важно, чтобы предмет обратно в сканер как можно скорее после окончания TMS. По этой причине мы использовали МРТ-совместимый TMS катушки и применяется TMS, когда участник лежал на планшет сканера. Но если это оборудование не доступно, это также можно применять TMS за пределами помещение сканера 12.

Определение TMS сайтов и глубиной вынужденном ионы

Сочетание TMS и МРТ может быть направлена ​​против какой-либо области коры в префронтальной, лобной, височной и теменной коры. Основным ограничением является то, что целевой области должны быть доступны для катушки TMS, когда участник лежа на планшет сканера, поэтому задняя / затылочной области, не могут быть недоступны. Участник может также сесть на планшет сканера во время TMS, но в этом случае, использование нейронавигации, особенно инфракрасная камера будет ограничивать доступ к затылочной области TMS.

Еще одно ограничение применения TMS, когда участник лежа на планшет сканера является отсутствие гибкости катушки позиций и ориентаций. По этой причине в нашем исследовании, катушки TMS была помещена катушка с ручкой, указывая назад параллельно средней линии. В предыдущем исследовании мы показали никаких существенных различий катушки ориентации при стимуляции слуховой коре 2.

ontent "> Другой общей ограничивающим фактором в TMS исследований является глубина вынужденного области. Было показано, что TMS может не достичь областей глубже 3 см глубиной 6,17. Таким образом, в нашем исследовании, маловероятно, что МТР индуцированные изменения в медиальной части HG, на месте первичной слуховой коры, и, наоборот, HG доходит до бокового края верхней височной извилины, и эта область, которая, как полагают, играют определенную роль в кромешной обработки 25,26 весьма вероятно, мишенью TMS. Это соображение, конечно, относится ко всем TMS исследований. Тем не менее, учитывая неопределенность в том, что эффект TMS достигла желаемой цели, МРТ может помочь объективно определить, если это так или нет.

Технические аспекты протокола CTBS в среду MR

Мы использовали CTBS протокола (50 Гц), которая была до сих пор всегда используется за пределами комнаты сканер MR, MR, следовательно, не совместимого оборудования20,27-29. Это первое исследование, которое применяется CTBS внутри MR MR среды с использованием совместимого оборудования TMS. Для реализации такого протокола, важно знать, что это настройка эффективно снижает интенсивность TMS выход примерно на 20% в связи с увеличением сопротивления расширенный MR-совместимых кабели, идущие от стимулятора к катушке 30. Кроме того, этот выход ограничение может быть более важным для некоторых стран (например, 115В питания в Канаде по сравнению с 230 энергоснабжения в Европе). Поэтому, если вы используете Magstim оборудования, возможно, потребуется приобрести дополнительный модуль (Rapid-2 Plus One Module) для того, чтобы увеличить мощность вашей системы. Еще одно ограничение комбинированных TMS и МРТ предполагает использование бескаркасных стереотаксис в комнате MR, а инфракрасная камера должна быть расположена на безопасном расстоянии от отверстия в сканере МРТ, и поэтому должны быть в состоянии обеспечить большой объем измерений (> два мров). Именно поэтому мы выбрали Polaris спектры (NDI Polaris, http://www.ndigital.com/medical/polarisfamily.php ) предоставление поле зрения до трех метров. Есть также MR-совместимых инфракрасные камеры, которые могут быть использованы (например, MRC Systems GmbH, Германия).

Важно отметить, что протокол CTBS не может быть применен онлайн во время непрерывной МРТ приобретения. Как мы тестировали ранее 31 и также Bestmann и соавт. 32, тихая периодом 90 мс необходимо после каждого импульса TMS, чтобы избежать артефактов на изображениях MR из-за токов утечки через TMS-катушки во время пополнения счета стимулятора. Непрерывная TBS состоит из трех поездов импульсы доставляются на частоте 50 Гц (20 мс между импульсами), разделенных на 200 мс, поэтому вряд ли вписывается в МРТ приобретения. Кроме того, CTBS обычно применяется только в течение 40-х годов (600 импульсов), белыйич не позволяет много повторений последовательности EPI. Непрерывная TBS протокол также очень шумно, которые должны привести к сильным нейронной активности в слуховой области, и поэтому не могут быть пригодны для исследования слуховой обработки. Однако, другие формы TBS, таких как прерывистое или промежуточных TBS может быть применен с соответствующим долго TR 20.

Безопасность в сочетании CTBS и МРТ

Безопасность CTBS

Непрерывная TBS имеет теоретический потенциал присвоении более высокий риск захвата, чем другие повторяющиеся протоколы TMS, поскольку она обеспечивает высокочастотные всплески (50 Гц) и поэтому его следует использовать с осторожностью 33. Врач или медсестра, которая имеет опыт работы с МТР и является специалистом в управлении изъятия должны быть в пределах досягаемости из лаборатории МТР всякий раз, когда участник изучается. Один случай захвата использованием CTBS сообщили в здоровом человекебез каких-либо факторов риска развития эпилепсии 34, где они использовались большей интенсивностью (т.е. 100% порог покоя двигателя), чем в оригинале протокола 20 (т.е. 80% активного порога двигателя). Процедура следовать в случае захвата описаны в руководящих принципов обеспечения безопасности 35,36.

MR совместимых инструментов

Когда TMS применяется внутри помещения сканер MR, очень важно, чтобы все инструменты, используемые внутри сканера MR быть совместимы. Здесь, мульти-сочлененной рукой (на заказ) для крепления катушки TMS был г-н совместимый (сделанные с Acetal и поликарбонат), и укладывается в спецификации MR кровати. Мульти-сочлененной рукой особенно полезно в течение длительных периодов возбуждения и обеспечивает гибкое позиционирование катушки, и дает возможность вращения в нескольких направлениях. Трекеры (Brainsight), используемые для позиционирования и слежения, MR совместимы. Инфракрасной камеры (Polaris) находится внутри комнаты сканер MR, нонаходиться на безопасном расстоянии от сканера MR (по крайней мере, в двух метрах от сканера кровати). Здесь нет защитных ИК-камера необходима, так как на таком расстоянии, магнитное поле составляет 0,3 мТл (3 Гаусса) (личное общение с инженером из Siemens, 37,38), что меньше, чем холодильник магнит (50 Гаусс). Что касается системы TMS стимулятор, мы использовали портативные устройства, которые созданы в наблюдении люкс рядом с сканером.

Параметры стимуляции

В первом исследовании CTBS у людей было по Хуанг и др. 20. Которые применяются всплески 3 импульсов частотой 50 Гц, 5 Гц повторяется в течение первичной моторной коры, на 80% активного порога двигателя. Здесь, потому что мы использовали CTBS целевой извилины Heschl, мы рассудили, что с помощью активного порога двигателя в качестве эталона измерения не может быть хорошим показателем возбудимости этой области мозга. Кроме того, мы использовали CTBS внутри среды MR, и эта установка эффectively снижает выход интенсивности примерно на 20% (см. предыдущий раздел). В качестве эталона, изучение Bestmann и др. 39., Используя подобную установку (т.е. Magstim системы с MR совместимы катушки TMS) сообщается о средней интенсивности стимуляции на 42%, выход стимулятора максимум 12 участников соответствующего до 70% отдельных активных Двигатель порог. Здесь мы использовали 41% стимулятор выход, который, следовательно, сопоставимы с предыдущими исследованиями CTBS и вписывается в правила техники безопасности для использования CTBS см. Оберман и др. 40. Для рассмотрения.

Также следует отметить, что несколько физических механизмов взаимодействия между биологическими тканями и статического магнитного поля теоретически может привести к изменению физиологических и биохимических процессов 37. Тем не менее, некоторые исследования были опубликованы сообщает, что эти эффекты ниже порога значения 38,41,42. Кроме того, в нашем исследовании TMS вас проводиться в автономном режиме, когда участник лежал на кровати, сканер и за ее пределами отверстие сканера MR. В этом случае основные магнитные среда состоит из статического магнитного поля B0, которая уменьшается с расстоянием от магнит, на расстоянии участника, напряженность магнитного поля составляет около 3 млн. т (= 3 гс, или примерно в десять раз сила магнитного поля Земли) 37,43.

Заключение

Комбинированный МТР и МРТ методы обеспечивают количественный способ оценки TMS-индуцированных изменений в поведении и основной деятельности мозга. TMS себе позволяет анализировать поведение во времени, но есть растущее понимание в литературе, что интерпретация результатов это не так просто, как первоначально думали, 4,44,45. Основной причиной является то, что TMS вызывает изменения в нейронной активности в стимулированных области, но и в отдаленных районах от вынужденного сайте, и изменения в поведении окNnot предоставить информацию относительно основных изменений в функциональной активности и связи.

Поэтому в нашем исследовании, МРТ проводилось до и после TMS. Мы показали, что непрерывное взрыв тета стимуляция наносится на право извилины Heschl в индуцированного увеличения МРТ ответ в гомологичной области в противоположном полушарии. Этот вывод согласуется с предыдущими исследованиями на визуальном языке или обработки показывающие роль гомологичной области в противоположном полушарии после TMS-индуцированных помех 10,13,46,47. Ли такие межполушарной взаимодействия компенсационных сохранить функцию, или в результате краткосрочных пластичности не очень хорошо понял и необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять природу таких механизмов.

Комбинированный TMS и офф-лайн МРТ открывает новые перспективы для исследования функциональных моделей активации и подключения в слуховой нейронных сетей и также особенно полезны тØ оценка возможной реорганизации или корковой пластичности. Кроме того, эта комбинация может быть использована для оценки и анализа долгосрочного клинического наблюдения в аудиологического, неврологическими или психиатрическими расстройствами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgments

CIBC общения (JA) и NSERC гранта (RZ). Мы благодарны Роха М. Комо (Brainsight) за помощь в отношении инфракрасная камера, МР-совместимых трекеры и другие аппаратной поддержки. Мы также благодарны Брайан Хайнс (Hybex Инновации Inc), которые разработали мульти-сочлененной рукой держатель для катушки и предоставил некоторые цифры отображаются на видео. И особую благодарность всем MR техники и М. Феррейра из мозга Макконнелл изображений центра Монреальского неврологического института, который помог нам оптимизации дизайна эксперимента.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Winer, J. A., Schreiner, C. E. The Auditory Cortex. , (2011).
  2. Andoh, J., Zatorre, R. J. Interhemispheric Connectivity Influences the Degree of Modulation of TMS-Induced Effects during Auditory Processing. Frontiers in psychology. 2, 161 (2011).
  3. Siebner, H. R., Hartwigsen, G., Kassuba, T., Rothwell, J. C. How does transcranial magnetic stimulation modify neuronal activity in the brain? Implications for studies of cognition. Cortex. 45, 1035-1042 (2009).
  4. Ruff, C. C., Driver, J., Bestmann, S. Combining TMS and fMRI: from 'virtual lesions' to functional-network accounts of cognition. Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior. 45, 1043-1049 (2009).
  5. Bestmann, S. Mapping causal interregional influences with concurrent TMS-fMRI. Exp. Brain Res. 191, 383-402 (2008).
  6. Bohning, D. E. BOLD-fMRI response to single-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS. Journal of magnetic resonance imaging : JMRI. 11, 569-574 (2000).
  7. de Vries, P. M. Changes in cerebral activations during movement execution and imagery after parietal cortex TMS interleaved with 3T MRI. Brain research. 1285, 58-68 (2009).
  8. Cardenas-Morales, L., Gron, G., Kammer, T. Exploring the after-effects of theta burst magnetic stimulation on the human motor cortex: a functional imaging study. Human brain mapping. 32, 1948-1960 (2011).
  9. Grefkes, C. Modulating cortical connectivity in stroke patients by rTMS assessed with fMRI and dynamic causal modeling. NeuroImage. 50, 233-242 (2010).
  10. O'shea, J., Johansen-Berg, H., Trief, D., Gobel, S., Rushworth, M. F. S. Functionally specific in human premotor reorganization cortex. Neuron. 54, 479-490 (2007).
  11. Pleger, B. Repetitive transcranial magnetic stimulation-induced changes in sensorimotor coupling parallel improvements of somatosensation in humans. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 26, 1945-1952 (2006).
  12. Tegenthoff, M. Improvement of tactile discrimination performance and enlargement of cortical somatosensory maps after 5 Hz rTMS. Plos Biology. 3, 2031-2040 (2005).
  13. Andoh, J., Paus, T. Combining functional neuroimaging with off-line brain stimulation: modulation of task-related activity in language areas. Journal of cognitive neuroscience. 23, 349-361 (2011).
  14. Belin, P., Zatorre, R. J., Hoge, R., Evans, A. C., Pike, B. Event-related fMRI of the auditory cortex. Neuroimage. 10, 417-429 (1999).
  15. Hall, D. A. "Sparse" temporal sampling in auditory fMRI. Human Brain Mapping. 7, 213-223 (1999).
  16. Foster, N. E., Zatorre, R. J. A role for the intraparietal sulcus in transforming musical pitch information. Cereb Cortex. 20, 1350-1359 (2010).
  17. Bohning, D. E. Mapping transcranial magnetic stimulation (TMS) fields in vivo with MRI. Neuroreport. 8, 2535-2538 (1997).
  18. Corthout, E., Uttl, B., Walsh, V., Hallett, M., Cowey, A. Timing of activity in early visual cortex as revealed by transcranial magnetic stimulation. Neuroreport. 10, 2631-2634 (1999).
  19. Lewald, J., Foltys, H., Topper, R. Role of the posterior parietal cortex in spatial hearing. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 22, RC207 (2002).
  20. Huang, Y. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
  21. Loubinoux, I. Within-session and between-session reproducibility of cerebral sensorimotor activation: a test--retest effect evidenced with functional magnetic resonance imaging. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 21, 592-607 (2001).
  22. Lisanby, S. H., Gutman, D., Luber, B., Schroeder, C., Sackeim, H. A. Sham TMS: intracerebral measurement of the induced electrical field and the induction of motor-evoked potentials. Biological psychiatry. 49, 460-463 (2001).
  23. Loo, C. K. Transcranial magnetic stimulation (TMS) in controlled treatment studies: are some "sham" forms active. Biological psychiatry. 47, 325-331 (2000).
  24. Robertson, E. M., Theoret, H., Pascual-Leone, A. Studies in cognition: the problems solved and created by transcranial magnetic stimulation. J. Cogn. Neurosci. 15, 948-960 (2003).
  25. Puschmann, S., Uppenkamp, S., Kollmeier, B., Thiel, C. M. Dichotic pitch activates pitch processing centre in Heschl's gyrus. NeuroImage. 49, 1641-1649 (2010).
  26. Johnsrude, I. S., Penhune, V. B., Zatorre, R. J. Functional specificity in the right human auditory cortex for perceiving pitch direction. Brain : a journal of neurology. 123, 155-163 (2000).
  27. Di Lazzaro, V. The physiological basis of the effects of intermittent theta burst stimulation of the human motor cortex. The Journal of physiology. 586, 3871-3879 (2008).
  28. Stagg, C. J. Neurochemical effects of theta burst stimulation as assessed by magnetic resonance spectroscopy. Journal of neurophysiology. 101, 2872-2877 (2009).
  29. Todd, G., Flavel, S. C., Ridding, M. C. Priming theta-burst repetitive transcranial magnetic stimulation with low- and high-frequency stimulation. Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. Experimentation cerebrale. 195, 307-315 (2009).
  30. Bestmann, S., Baudewig, J., Siebner, H. R., Rothwell, J. C., Frahm, J. Subthreshold high-frequency TMS of human primary motor cortex modulates interconnected frontal motor areas as detected by interleaved fMRI-TMS. Neuroimage. 20, 1685-1696 (2003).
  31. Bungert, A. TMS combined with fMRI. , University of Nottingham. (2010).
  32. Bestmann, S., Baudewig, J., Frahm, J. On the synchronization of transcranial magnetic stimulation and functional echo-planar imaging. Journal of magnetic resonance imaging : JMRI. 17, 309-316 (2003).
  33. Wassermann, E. M. Use and safety of a new repetitive transcranial magnetic stimulator. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 101, 412-417 (1996).
  34. Oberman, L. M., Pascual-Leone, A. Report of seizure induced by continuous theta burst stimulation. Brain stimulation. 2, 246-247 (2009).
  35. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin. Neurophysiol. 120, 2008-2039 (2009).
  36. Wassermann, E. M. Risk and safety of repetitive transcranial magnetic stimulation: report and suggested guidelines from the International Workshop on the Safety of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, June 5-7, 1996. Electroencephalography and clinical neurophysiology. , 1-16 (1998).
  37. Safety Guidelines for Magnetic Resonance Imaging Equipment in Clinical Use. , Available from: http://www.mhra.gov.uk/Publications/Safetyguidance/DeviceBulletins/CON2033018 (2007).
  38. Yamaguchi-Sekino, S., Sekino, M., Ueno, S. Biological effects of electromagnetic fields and recently updated safety guidelines for strong static magnetic fields. Magn. Reson. Med. Sci. 10, 1-10 (2011).
  39. Bestmann, S. Mapping causal interregional influences with concurrent TMS-fMRI. Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. Experimentation cerebrale. 191, 383-402 (2008).
  40. Oberman, L., Edwards, D., Eldaief, M., Pascual-Leone, A. Safety of theta burst transcranial magnetic stimulation: a systematic review of the literature. Journal of clinical neurophysiology: official publication of the American Electroencephalographic Society. 28, 67-74 (2011).
  41. Kangarlu, A. Cognitive, cardiac, and physiological safety studies in ultra high field magnetic resonance imaging. Magn. Reson. Imaging. 17, 1407-1416 (1999).
  42. Schenck, J. F. Safety of strong, static magnetic fields. Journal of magnetic resonance imaging : JMRI. 12, 2-19 (2000).
  43. Lee, V. S. Cardiovascular MRI: physical principles to practical protocols. , Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. 175 (2006).
  44. Paus, T. Transcranial magnetic stimulation during positron emission tomography: a new method for studying connectivity of the human cerebral cortex. The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 17, 3178-3184 (1997).
  45. Sack, A. T., Linden, D. E. Combining transcranial magnetic stimulation and functional imaging in cognitive brain research: possibilities and limitations. Brain Res. Brain Res. Rev. 43, 41-56 (2003).
  46. Ilmoniemi, R. J. Neuronal responses to magnetic stimulation reveal cortical reactivity and connectivity. Neuroreport. 8, 3537-3540 (1997).
  47. Thiel, A. From the left to the right: How the brain compensates progressive loss of language function. Brain Lang. 98, 57-65 (2006).

Tags

Neuroscience выпуск 67 физиологии физики Theta взрыв стимуляции функциональная магнитно-резонансная томография МРТ слуховая кора бескаркасные стереотаксис звук транскраниальной магнитной стимуляции
Сопоставление После эффектов Theta всплеск раздражения на человека слуховой коры с функциональной визуализации
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Andoh, J., Zatorre, R. J. MappingMore

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter