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Biology

機能イメージングによるヒト聴覚皮質上のシータバースト刺激の後遺症のマッピング

Published: September 12, 2012 doi: 10.3791/3985

Summary

聴覚処理は、音声や音楽関連の処理の基礎となっています。経頭蓋磁気刺激(TMS)を認知、感覚と運動のシステムを研究するために正常に使用されているが、まれにオーディションを受けるために適用されていません。ここでは、聴覚皮質の機能的な組織を理解することは機能的磁気共鳴画像法と組み合わせるTMSを検討した。

Protocol

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プロトコルは2日間のセッション(必ずしも連続しない)に分かれています。初日は領域は、TMSと対象とするために、各参加者のために定義するために解剖学的および機能的MRスキャンで構成fMRIのローカライザーで構成されています。二日目は、fMRIのセッションで構成されています事前とTMSは特別なMRコンパチブルTMSコイル(Magstim株式会社、ウェールズ、英国)とフレームレス定位システム(Brainsight)を使用して、スキャナの内部に適用されるポストTMS。後者は、各参加者の解剖学的および機能的なデータに相対皮質領域でリアルタイムTMSコイルの位置に使用されます。

1。ローカライザーセッション

  • あなたの参加者の高解像度の解剖学的画像を取得して起動します。
  • 次に、任意のBOLD効果やMRIスキャンノイズ14,15に起因する聴覚マスキングを最小限に抑えるために、勾配エコーEPIパルスおよびスパースサンプリングのパラダイムを用いて機能画像を取得する。我々のケースでは、fMRIはdを行っている参加者が2つの連続した5分音符のメロディーは2,16、同一または異なっているかどうかを判断する必要がありますているメロディータスクをuring。被験者は5ノートの等しい2つの長さのパターン、C5の同じピッチですべてを聞いて、第2刺激後の左ボタンをクリックするように指示されている無差別の聴覚制御タスクも、含まれています。沈黙の期間はまた、各実行中のタスクの試験間でランダムに挿入されます。 12分16秒の合計持続時間のために、メロディの弁別、24聴覚制御試験と沈黙の24周期の24試験:合計で72試験は無作為化された順に記載しています。
  • 解剖学的および/または機能的なランドマークを用いた刺激部位を定義します。一つは、TMSがあるため深さにおける電界強度の減衰の刺激部位の深さに関する制限されていることを認識する必要があり、3センチメートル6,17よりも深い領域に達することを期待することはできません。重要なステップは、パートごとに類似したランドマークを使用することですなぜなら参加者間の構造と機能に違いがあるため難しいかもしれicipant、。ここでは、解剖学的および機能的なランドマークの両方を使用して配置された各参加者でHeschlの回を、ターゲットにしています。我々は、ハーバード·オックスフォード構造アトラス(が提供するHeschlの回のマスク使用http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html )とTMSターゲットがピークによって個別に定義されていますHeschlの回2内活性化。加えて、我々はまた、このような音響と体性感覚の成果物としてのTMSの非特異的効果を制御するためのコントロールサイトとして使用される頂点の位置を定義します。頂点はイニオンと鼻筋、左右intertragalノッチから等距離の点の間に中間として解剖学的に定義されています。刺激部位( すなわち Heschlの回または頂点)の順序は全体で相殺される個人。

2。事前·事後のTMSのfMRI実験

プリTMS fMRIのセッション

  • スキャナに直接移動する参加者を準備します。これは、金属の除去を含むとTMSとMRスクリーニングフォームを充填。
  • 解剖学的および機能的なスキャン(ローカライザーのセッションで行われたものと同じ、第1節を参照)で、MRの取得を開始します。

MRI環境におけるフレームレス定位とTMS

フレームレス定位システムは、赤外線カメラ(ポラリススペクトル)、登録手順とコンピュータのために使用するいくつかのツールと​​トラッカー(Brainsight)から構成される。コンピュータがスキャナ室の外側に位置するが、スキャナ室の入口に位置し、スキャナのドアは、TMSの適用中に開いたままです。ツールやトラッカーは、MR互換性があるだけでなく、赤外線カメラを支える三脚(自家製)とthアールereforeはスキャナ室の内部で使用。赤外線カメラは、MR-互換性がありませんので、スキャナーベッドから約2メートルで、スキャナのドアの近くスキャナ室、(安全手順についての説明を参照してください)​​の内側に配置されています。 TMSの刺激システムは、MRIスキャナ室に隣接する部屋に位置しています。我々は、MRI適合性のTMSコイルスキャナ室の内側に位置しており、RFフィルターチューブを通って、7メートルケーブルを介して、TMSシステムに接続を使用しています。

  • 定位ソフトウェアパッケージ( 例えば Brainsight)にご参加者の解剖学的および機能画像と刺激ターゲットをロードします。ここでは、右Heschlの回をターゲットにされます。
  • プリTMS fMRIの買収後、32チャネル·ヘッド·コイル(シーメンス3Tスキャナと32チャンネルヘッドコイルの構成を使用している場合)の上部MRヘッドのコイル部分を削除します。
  • 次に、スキャナのベッドの上で参加者を下にスライドさせます。
  • participで設定ヘッドバンドとトラッカーを修正アリの頭部。
  • スキャナベッドに多関節アームを取り付け、アームにMRコンパチブルTMSコイルを固定してください。
  • すべてのトラッカーとコイルはカメラの視野にあることを確認します。ここでは、カメラが若干右半球をターゲットとした場合、コイルの変位の簡単追跡を有効にする参加者の右側に移動されます。
  • 定位ツール( つまり 、ポインタツール)を使用して被検者の頭部をキャリブレーションします。これは、解剖学的データで同じランドマークの参加者の頭(私たちの例では、例えば鼻の先、[後]と両耳の耳珠)でいくつかのランドマークをcoregisteringすることによって行われます。この手順では、2つの実験は、一人の参加者の頭の上にポインタツールを配置するため、参加者の頭の近くにして、コンピュータの登録を行うスキャナ室の入り口に他の実験を必要とされている。
  • トンに対する接線のMRコンパチブルのTMSコイルを置き彼頭皮、および赤外線カメラ向けコイルトラッカー。コイルは正中2に後方と平行ポインティングコイルハンドル付き配向されている。多関節アームにネジを使用して、コイルの位置を修正します。
  • MRIスキャナに隣接する部屋では、TMSのシステムの電源をオンにし、刺激を開始します。 TMSは、40代のための5Hzので繰り返し50Hzで3パルスで構成されるパターン化されたプロトコル、 すなわち 、連続シータバースト刺激(CTBS)、続いて適用されます。我々は、刺激出力18,19によって定義された固定の刺激強度(41%)を使用します。それは(安全手順については議論のセクションを参照)、健康な集団20の刺激中止後30分間の持続時間のために皮質可塑性を調節することが示されているように我々は、このプロトコルを選択しました。

ポストTMSのfMRIのセッション

  • 刺激が完了したら、それはできるだけ早くスキャナに対象を取り戻すことが重要です。 Tを削除するMSがスキャナ室からコイル、及び多関節アームを取り外します。 MRヘッドのコイルに、参加者の頭を後ろにスライドさせます。お使いのスキャナが準備済みで行く準備ができていることを確認します。我々のアドバイスは、全体のTMSのセッション中に発生した身体のプラットフォームを維持し、最小限にローカライザースキャンの回数と期間を削減することです。
  • rTMSの効果が一時的なものなので、最終的なスキャンセッションは、機能スキャンで始まらなければなりません。再び、我々はメロディタスクの12分間実行中にfMRIを実施しました。
  • 最後のスキャンが完了したら、解剖スキャンで仕上げてください。

3。代表的な結果

fMRIデータの解析は、事前·事後のTMS fMRIのセッションの両方に対して個別に行われている。各fMRIのセッションのために( すなわち 、事前と事後TMS)は、メロディーと聴覚制御タスクとのコントラストが左右Heschlの脳回、上側頭脳回、下前頭脳回とprecenでタスク関連活性を示す最大スペクトル脳回( 図1のB)。事前·事後のTMS fMRIのセッションとの違いを評価するために、我々はスチューデントのt検定を用いて、ランダム効果分析を行う。意義は、z> 2のしきい値とpの補正されたクラスタのしきい値= 0.05で識別されるクラスタを使用して決定されます。 図1 Cは単一の参加者のためのコントラストポストマイナスプレCTBSを表しています。データは右Heschlの回(黒丸)を標的CTBSは左Heschlの回を含む反対(左)聴覚野におけるfMRIの応答の増加を誘導することを示唆している。 fMRIの応答の変化はまた、二国間で左中心後回、左の島にと横後頭葉皮質で発見されています。しかし、fMRIの応答に有意な変化は、コイルの下に見られません。また、同様の結合されたTMS-fMRIのプロトコルは、頂点(コントロール·サイト)を刺激するために繰り返されます。頂点の上に適用さCTBSと事前·事後fMRIのセッションの比較は、どのsignificaを示さなかったntの効果(データは示さず)。

図1
図1:個々のプレTMS fMRIのデータ()、ポストTMS fMRIデータ(B)とポストマイナスプレTMS fMRIのデータ(C)の分析。プリTMS fMRIのセッション(A)中とポストTMS fMRIのセッション(B)の単一の参加者のためのコントラストメロディ差別マイナス聴覚制御試験のAの結果。左から右へ:軸冠状および矢状ビュー。 (a)も(b)、TMSのコイルは、次の場所に右Heschlの回(黒丸)を標的としたx = 54、Y = -13、Z = 1(MNI152標準スペース)。事前·事後のTMS fMRIのセッションの両方の場合、座標値は、x = -54、Y = -13、Z = 1(MNI152標準スペース)刺激部位( すなわち右Heschlの回で左半球の変化を示すことで表示されます)。スチューデントのt検定を用いたコントラストポストマイナスプレTMS fMRIのセッションの後は、結果。

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Discussion

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我々は、聴覚野の機能的な組織を調査するためにオフラインTMSおよびfMRIを組み合わせるプロトコルを記述します。次のセクションでは、我々はそのようなアプローチを実施する際に考慮すべき方法論的な要因を説明します。

ポストTMS fMRIのセッションの取得とタイミング

事前·事後のTMS fMRIのセッションのスキャンの取得と相殺の順序

それは、2つの機能の​​スキャンの間に強固な登録を取得するために、TMSの前と後のMR解剖スキャンを取得することが重要です。そうでなければ、得られた機能的な違いはなく、fMRI信号のTMS誘発性の変化に比べて二つの機能の​​スキャンの間に位置ずれの問題をやるためであるかもしれません。加えて、任意のfMRI-TMSセッション(偶数fMRIのローカライザーセッションの前)の前に、それは、fMRIの定量的な比較を可能にするために、fMRI信号の安定性と再現性を評価することが重要である応答の大きさ。実際、それは1つが単独でこの要因による違いを期待してもよい程度をテストするために件名をTMS(なし)を削除し、再導入した後にスキャンを繰り返し、いくつかのパイロット·スタディを実行するのは良い考えかもしれません。間のセッションの比較は、MRI環境だけでなく、21を実行するタスクを含めたMRI実験·コンテキストへの馴化などの非特定のTMSの要因によって影響を受ける可能性がある。この問題を克服するための1は、参加者全体で相殺する前と後のTMS fMRIのセッションの順序をする可能性があります。たとえば、1は、TMSで始まり、その後、ポストTMS fMRIのセッションを行うことができ、その後、数時間(または日)待ってから、プレTMS fMRIのセッションを行う。このような設計は、そのような主題の可用性などとMRスキャナのTMSの効果や実務​​上の留意点の予想された持続時間に依存します。もう一つのアプローチは、そうではないかもしれませんがしかし、それらの使用はまだ議論されて、偽またはプラセボ刺激を使用することです同じ音響と実刺激群と偽TMSが本当の刺激22から24と同様の効果を有することが示されているような感覚を体性感覚( 例えば、筋肉のひきつり)を提供します。さらなるアプローチは、いくつかの領域にTMSを適用して、サイト間での違いを評価することであり、この比較では、TMSの非特異的な影響は、サイト24の両端に等価であることを前提としています。たとえば、頂点は、我々がここに示されたように、TMSを伴う音響と体性感覚のアーティファクトをコントロールするために使用することができます。

スキャン収集のタイミング

rTMSの効果が一時的なものなので、TMSの終了後できるだけ早くスキャナに戻す件名を取得することが重要です。このような理由から、我々はMRI対応のTMSコイルを使用し、参加者はスキャナのベッドの上で横たわっていたときに、TMSを適用しています。しかし、この機器が使用できない場合は、それがスキャナ室の外にTMSを適用することも可能である12オーバーrTMSの誘導効果をマップするためにrTMSの終了後一定の間隔を置いて複数の後処理TMS fMRIのセッションを行うことも面白いかもしれません。

TMSのサイトやstimulatの深さの定義イオン

TMSとfMRIの組み合わせは、前頭前野、前頭葉、側頭頭頂皮質や皮質内の任意の領域を標的とするために使用することができます。主な制約は、参加者が事後/後頭部がアクセスできない場合がありますので、スキャナのベッドの上で横たわっているときに対象地域は、TMSコイルにアクセス可能であるべきであるということです。参加者はまた、TMSの中にスキャナのベッドの上に座ることができますが、この場合には、ニューロナビゲーションの使用は、特に赤外線カメラは、TMSの後頭部へのアクセスを制限します。

参加者は、スキャナのベッドの上に横たわっているときに、TMSを適用するためのもう一つの制限は、コイルの位置と向きの柔軟性の欠如である。このような理由から、我々の研究では、TMSコイルが正中線に後方に平行ポインティングコイルハンドルに配置された。聴覚皮質刺激する2時以前の研究では、コイルの向きの有意差は認められなかった。

ontentは"> TMSの研究のもう一つの一般的な制限要因が刺激された領域の深さである。それは、TMSは3cm深さ6,17より深い領域に到達しない可能性があることが示されている。したがって、我々の研究では、それがで誘発された変化をrTMSのことはほとんどありませんHGの内側部分は、一次聴覚野のサイトでは、逆に、HGは上側頭回の外側縁にすべての方法を拡張し、ピッチ処理25,26の役割を果たすと考えられているこのエリアは、非常に可能性があったTMSにより対象とした。この対価は、もちろん、すべてのTMSの研究に適用されますが、TMSの効果がその所望の目標に達したかどうかについての不確実性を考えると、fMRIはこういう事情であるかどうかを客観的に判断するために役立つ可能性があります。

MR環境でCTBSプロトコルの技術的な考慮事項

そこで、MR対応機器なしで、したがってこれまで常にMRスキャナの部屋の外で使用されていCTBSプロトコル(50Hzの)は、使用20,27-29。これは、MRコンパチブルTMS装置を用いたMR環境内CTBSを適用した最初の研究である。そのようなプロトコルを実装するには、これはセットアップを効果的に刺激からコイル30に拡張された実行中のMR -互換性のあるケーブルのインピーダンス増加により約20%のTMS出力強度を減少させることに注意することが重要です。また、この出力制限は、いくつかの国(ヨーロッパ、カナダ対230V電源で例えば 115V電源)のために、より重要である可能性があります。あなたはMagstim機器を使用している場合は、あなたのシステムの電力​​を増加させるために、追加モジュール(ラピッド-2プラスワンモジュール)を取得する必要があるかもしれません。赤外線カメラはMRスキャナの穴から安全な距離に配置する必要があるため、大規模な測定体積(>を提供することができる必要がありますように組み合わせ、TMSとfMRIの別の制限は、MRの部屋の中のフレームレス定位の使用を含む2メートルラメータ)。我々はポラリススペクトル(NDIポラリス、選んだ理由ですhttp://www.ndigital.com/medical/polarisfamily.php 3メートルまでの視野を提供します)。 ( 例えば MRCシステムズGmbH、ドイツ)を使用することができるMRコンパチブル赤外線カメラもあります。

CTBSプロトコルが連続fMRIの取得中にオンラインで適用されない場合がありますことに注意することが重要です。我々は以前に31ともBestmann によってテストされた32、90ミリ秒の無音期間が刺激の充電期間中に、TMS-コイルを通って漏れ電流によるMR画像上のアーチファクトを避けるために、すべてのTMSのパルスの後に必要です。連続TBSはfMRIの買収に収まら従って可能性は低い200ミリ、で区切られた50Hzの(パルス間の20ミリ秒)で配信3パルスの列車で構成されています。また、CTBSは通常40歳代(600パルス)、WHの間のみ適用されますICHは、EPIシーケンスの多くの繰り返しを許可していません。連続TBSのプロトコルが聴覚野に強い神経活動につながるべきかも非常にうるさいですので、聴覚処理を調査するのに適しないかもしれません。しかし、このような間欠的または中間TBSなどTBSの他のモダリティは、適切な長いTR 20で適用することができる。

組み合わせCTBSとfMRIの安全

CTBSの安全

それは、高周波数のバースト(50ヘルツ)を実現しますので、注意33して使用する必要がありますので、連続的なTBSは他の反復的なTMSのプロトコルよりも発作のリスクが高いと付与の理論的可能性を秘めています。参加者が研究されているときはいつも、rTMSの使用経験があり、発作の管理に熟練している医師や看護師は、rTMSの研究室から手の届くところにあるべきである。 CTBSを使用して発作の1つのケースは、健康な人でも報告されている彼らはオリジナルのプロトコル20( つまり、80%の活性運動閾値)よりも高い強度( すなわち 100%安静運動閾値)を用いたてんかん34の危険因子を持つ。発作の場合に従うべき手順は、安全ガイドライン35,36に記載されています。

MRの互換性ツール

TMSはMRスキャナルーム内適用されるときは、スキャナの内部で使用するすべてのツールは、MR互換性があることが重要です。ここでは、TMSコイルをマウントするための多関節アーム(カスタムビルト)は、MRコンパチブル(アセタール、ポリカーボネートで作られた)であった、とMRベッド仕様の範囲内に収まる。多関節アームは、刺激の長い期間のために特に有用であるとコイルの柔軟なポジショニングを提供し、複数の方向に回転が可能になります。位置決めやトラッキングのために使用トラッカー(Brainsight)は、MR互換性があります。赤外線カメラ(ポラリス)はMRスキャナの部屋の中ですが、MRスキャナ(スキャナベッドから少なくとも2メートル)から安全な距離を保った。この距離で、磁界は冷蔵庫のマグネット(50ガウス)よりも小さい0.3 MT(3ガウス)(シーメンスから技術者との個人的なコミュニケーション、37,38)、そのままここに赤外線カメラのシールドいいえ、必要ありません。 TMSの刺激システムにつきましては、スキャナに観察スイート隣で設定されているポータブルデバイスを使用していました。

刺激のパラメータ

人間の最初のCTBSの研究では、Huang 20 50Hzで3パルスのバーストを適用し、80%活性運動閾値で、一次運動野の上5Hzので繰り返すことであった。我々はHeschlの回をターゲットにCTBSを使用しているので、ここで、我々は、基準尺度としてアクティブなモータのしきい値を使用すると、この脳領域の興奮性の良い指標ではないかもしれないことと考えた。また、MR環境内部CTBS、このセットアップeffを使用ectively約20%(前のセクションを参照)で出力強度を低減します。参考として、Bestmann の研究39セットアップ同様のを使用して(MRコンパチブルTMSコイルとすなわち Magstimシステム)は、個々のアクティブな70%に相当する12名の42%最大刺激出力の刺激の平均強度を報告した運動閾値。ここでは、我々はそのためCTBS使用のための安全ガイドライン内の前CTBSスタディやフィットに匹敵する刺激出力の41%を使用し、Oberman らを参照してくださいレビューのために40。

また、生物学的組織や静磁場との相互作用のいくつかの物理的なメカニズムが理論的には、生理的または生化学的プロセス37の変化につながる可能性があることに留意しなければならない。しかし、いくつかの研究は、これらの効果が有意38,41,42のしきい値を下回っていることを報告して公開されています。加えて、我々の研究のTMSワシントン州参加者はMRスキャナのボアのスキャナーベッドと外側に横たわっていたときsは、オフラインを行った。この場合、主磁場環境は、磁石からの距離に伴って減少する静磁場B0で構成されており、参加者の距離で、磁界の強さ(= 3ガウス、または約10倍の強度3MT前後である地球の磁場)37,43。

結論

コンバインドrTMSのとfMRI技術が動作基盤となる脳活動でTMS誘発性の変化を評価するための定量的な手段を提供します。 TMSは、それ自体が時間の行動を解析することができますが、結果の解釈がもともと4,44,45思ったほど簡単ではないという文献の増加実現があります。主な理由は、TMSが刺激領域における神経活動の変化を誘導することですが、また、刺激部位から離れた地域で、振る舞いCAの変化nnotは機能活性および接続の基本的な変更に関する情報を提供します。

したがって、私たちの研究では、fMRIは、TMSの前後に行った。我々は、その権利Heschlの回の上に適用連続シータバースト刺激が対側半球の相同領​​域におけるfMRIの応答の増加を誘発示した。この知見は、TMSによって誘発される干渉10,13,46,47後の対側半球の相同領域の役割を示す視覚や言語処理に関する先行研究に沿ったものである。そのような半球間相互作用が機能、または用語塑性短いから結果を保持するために代償であるかどうかはよく理解されておらず、さらなる研究がそのようなメカニズムの本質を理解するのに必要です。

聴覚神経回路網の機能的活性化パターンと接続性を調査するために組み合わせるTMSおよびオフラインfMRIをオープン新たな視点、特にトンにも便利です可能編成または皮質可塑性を評価O。また、この組み合わせはまた、聴覚神経学的または精神疾患のフォローアップ長期的な臨床評価をし、評価するために使用することができる。

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Disclosures

特別な利害関係は宣言されません。

Acknowledgments

CIBCフェローシップ(ja)およびNSERC助成(RZ)。我々は、赤外線カメラに関する彼の助けのためロッシュM.コモ(Brainsight)、MRコンパチブルトラッカーや他のハードウェアのサポートに感謝しています。我々はまた、コイルホルダ用の多関節アームを設計し、ビデオで表示される数値のいくつかを提供するブライアン·ハインズ(Hybexイノベーション株式会社)に感謝しています。そして、私たちは、実験の設計を最適化する助けモントリオール神経学研究所のマクコーネル脳イメージングセンターからすべてのMR技術とM.フェレイラ氏に感謝します。

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

  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).
機能イメージングによるヒト聴覚皮質上のシータバースト刺激の後遺症のマッピング
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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).More

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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