Kartläggning av efterverkningarna av Theta skurstimuleringen om den mänskliga hörselbarken med funktionella Imaging

Summary

Auditiva processer är grunden för tal och musik-relaterade behandling. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) har använts framgångsrikt för att studera kognitiva, sensoriska och motoriska system, men har sällan använts för att provspela. Här har vi undersökt TMS kombinerat med funktionell magnetisk resonanstomografi för att förstå den funktionella organisation hörselbarken.

Abstract

Hörselbarken avser behandling av ljud, som ligger till grund för tal eller musik-relaterade behandling ^1. Trots betydande framsteg som nyligen gjorts, de funktionella egenskaperna och lateralization den mänskliga hörselbarken är långt ifrån helt klarlagd. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är en icke-invasiv teknik som kan övergående eller varaktigt modulera kortikal retbarhet genom tillämpning av lokala magnetfält pulser, och representerar en unik metod att utforska plasticitet och anslutningsmöjligheter. Det har först nyligen börjat tillämpas för att förstå hörsel kortikal funktion ^2.

En viktig fråga att använda TMS är att de fysiologiska konsekvenserna av stimulans är svårt att fastställa. Även om många TMS studier gör det underförstådda antagandet att området måltavla spolen är det område som påverkas, behöver detta inte vara fallet, särskilt för komplexa kognitiva funktioner which beror på interaktioner över flera delar av hjärnan ^3. En lösning på detta problem är att kombinera TMS med funktionell magnetresonanstomografi (fMRI). Tanken här är att fMRI ger ett index av förändringar i hjärnans aktivitet associerad med TMS. Således skulle fMRI ger en oberoende sätt bedöma vilka områden påverkas av TMS och hur de moduleras ^4. Dessutom medger fMRI bedömning av funktionella anslutningsmöjligheter, vilket representerar ett mått på den tidsmässiga kopplingen mellan avlägsna regioner. Det kan således vara användbara inte bara för att mäta nätet aktivitet modulering induceras av TMS i givna platser, utan även i vilken grad nätet egenskaper påverkas av TMS, via eventuella observerade förändringar i funktionell anslutning.

Olika metoder finns för att kombinera TMS och funktionell imaging enligt den tidsmässiga ordning metoderna. Funktionell MRI kan appliceras före, under, efter eller både före och efter TMS. Nyligen, Vissa studier interfolierade TMS och fMRI för att ge nätet kartläggning av de funktionella förändringar inducerade av TMS ^5-7. Emellertid har detta online kombination många tekniska problem, bland annat de statiska artefakter till följd av förekomsten av TMS spolen i skannern rummet, eller effekterna av TMS pulser på processen för MR bildframställning. Men ännu viktigare, den högt akustiskt brus inducerad av TMS (ökat jämfört med standard användning på grund av resonansen på skannern hålet) och de ökade TMS vibrationerna spole (orsakade av de starka mekaniska krafter på grund av statiska magnetfält MR skanner) utgör ett avgörande problem när man studerar auditiva processer.

Detta är en av anledningarna fMRI utfördes före och efter TMS i föreliggande studie. Liknande tillvägagångssätt har använts för att rikta motorn cortex ^8,9, premotor cortex ^10, primär somatosensoriska cortex ^11,12 och språkrelaterade områden ¹³Men hittills har ingen kombinerad TMS-fMRI studie har undersökt auditiva cortex. Syftet med denna artikel är att ge information om protokollet och överväganden som krävs för att framgångsrikt kombinera dessa två neurovetenskapliga verktyg för att undersöka auditiv bearbetning.

Tidigare visade vi att repetitiva TMS (rTMS) vid höga och låga frekvenser (resp. 10 Hz och 1 Hz) appliceras över auditiva cortex modulerade svarstid (RT) i en melodi diskriminering uppgift ^2. Vi visade också att RT modulering korrelerade med funktionell anslutning i auditiva nätet bedömts med fMRI: ju högre funktionella kopplingar mellan vänster och höger auditiva cortex under uppgift prestanda, desto högre facilitatory effekt (dvs. minskad RT) observerades med rTMS. Men dessa resultat var främst Correlational, som fMRI utfördes före rTMS. Här, var fMRI genomfördes före och omedelbart efter TMS att tillhandahålla direkta åtgärderav den funktionella organisationen av hörselbarken, och mer specifikt av plast omorganisation av den auditiva neurala nätet inträffar efter den neurala ingripande från TMS.

Kombinerad fMRI och TMS appliceras över hörselbarken bör göra en bättre förståelse av hjärnans mekanismer auditiv bearbetning, ger fysiologiska information om funktionella effekter TMS. Denna kunskap kan vara användbar för många kognitiv neurovetenskap applikationer samt för att optimera terapeutiska tillämpningar av TMS, särskilt inom hörsel-relaterade sjukdomar.

Protocol

Protokollet är uppdelad i en tvådagars sessionen (ej nödvändigtvis i följd). Den första dagen består av en fMRI Localizer komponerad med en anatomisk och en funktionell MR definiera för varje deltagare de områden som riktas med TMS. Den andra dagen består i fMRI sessioner före och efter-TMS där TMS tillämpas inuti skannern med en speciell MR kompatibel TMS spole (Magstim Ltd, Wales, Storbritannien) och en ramlösa stereotaktiskt system (Brainsight). Den senare används för att placera i realtid TMS spolen på kortikala områden i förhållande till varje deltagares anatomiska och funktionella uppgifter.

1. Localizer session

• Börja med att förvärva en högupplöst anatomisk bild av din deltagare.
• Sedan få funktionella bilder med hjälp av en gradient eko EPI puls och en gles provtagning paradigm för att minimera några djärva effekt eller auditiv maskering grund MRT buller ^14,15. I vårt fall är fMRI genomförs dnder en melodi arbete där deltagarna att bestämma om två på varandra följande 5-note melodier är samma eller olika ^2,16. En icke-diskriminering auditiva kontrolluppgifter ingår också i vilka ämnen hör två lika långa mönster av fem toner, alla med samma tonhöjd C5 och instrueras att klicka på vänster knapp efter den andra stimulans. Perioder av tystnad är också in slumpmässigt bland uppgiften prövningar i varje körning. Totalt är 72 försök presenteras i en randomiserad ordning: 24 försök med melodi diskriminering 24 auditiva försök kontroll och 24 perioder av tystnad, under sammanlagt minst 12 minuter 16 sekunder.
• Definiera stimulans webbplatsen med anatomiska och / eller funktionella landmärken. Man måste vara medveten om att TMS är begränsad avseende djup stimulering platsen på grund av dämpningen av den elektriska fältstyrkan på djupet, och kan inte förvänta sig att nå områden djupare än 3 cm ^6,17. Ett viktigt steg är att använda liknande landmärken för varje delicipant, vilket kan vara svårt på grund av skillnaderna i anatomi och funktion mellan deltagarna. Här riktar vi Heschl s gyrus i varje deltagare, som ligger med både anatomiska och funktionella landmärken. Vi använder masker av Heschl s gyrus tillhandahålls av Harvard-Oxford strukturella atlaser ( http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html ) och TMS mål definieras individuellt av topp aktivering inom Heschl s gyrus ^2. Dessutom definierar vi också vertex läge, som kommer att användas som en kontroll plats för att kontrollera icke-specifika effekter av TMS som akustiska och somatosensoriska artefakter. Vertex definieras anatomiskt som en punkt halvvägs mellan Inion och näsryggen, och lika långt från höger och vänster intertragal hack. Den ordning platsen för stimulering (dvs. Heschl s gyrus eller vertex) uppvägs överindivider.

2. Pre-och Post-TMS fMRI Experiment

Pre-TMS fMRI möte

• Förbered deltagaren att gå direkt i skannern. Detta inkluderar borttagning av metall och fylla TMS och MR screening formulär.
• Starta MR förvärvet med en anatomisk och en funktionell skanningar (identiskt med ett utförs i localizer sessionen, se avsnitt 1).

Ramlösa stereotaxi och TMS i MR-miljö

Den ramlösa stereotaxi systemet består av en infraröd kamera (Polaris Spectra), några verktyg och trackers (Brainsight) används för registreringsförfarandet och en dator. Datorn är belägen utanför skannerns rummet, men placerad vid ingången till skannerns rummet och skannern luckan hålls öppen under TMS programmet. Verktygen och trackers är MR-kompatibel, samt stativ (hemgjorda) stödja den infraröda kameran och är therefore används inuti skannern rummet. Den infraröda kameran är inte MR-kompatibel, och därför är placerad inuti skannern rummet, nära skannerns dörren vid cirka två meter från skannerglaset (se diskussion för säkerhet förfarande). TMS stimulatorn systemet finns i ett rum intill magnetkamera rummet. Vi använder en MRI kompatibla TMS spole placerad inuti skannern rummet och anslutna till TMS-system via en 7-m kabel genom ett RF-filter rör.

• Ladda din deltagares anatomiska och funktionella bilder och de mål stimulering i den stereotaktiska mjukvara (t.ex. Brainsight). Här kommer vi att rikta rätt Heschl s gyrus.
• Efter pre-TMS fMRI förvärv, ta bort övre MR delen chef spole av 32-kanals huvud spole (om du använder Siemens 3T skannern och 32-kanals huvud spole konfiguration).
• Därefter glida ner deltagaren på skannerbädden.
• Fäst pannbandet och tracker inställd på DeltarANT huvud.
• Montera flera ledad arm till skannern och fixa MR kompatibla TMS spole på armen.
• Kontrollera att alla trackers och spolen är i synfältet för kameran. Här är kameran en aning flyttas till den högra sidan av deltagaren för att möjliggöra en enklare spårning av spolen förskjutningar när du riktar den högra hjärnhalvan.
• Kalibrera ditt ämne huvud med stereotaxi verktyg (dvs. Pekverktyget). Detta görs genom att coregistering flera landmärken på deltagarens huvud (t.ex. i vårt fall spetsen på näsan, nasion och tragus av båda öronen) med samma landmärken på de anatomiska data. I detta förfarande är två praktiker behövs en nära deltagarens huvud att placera pekaren verktyget på deltagarens huvud, och den andra försöksledaren vid ingången skannerns utrymme att utföra registreringen på datorn.
• Placera MR kompatibel TMS spole tangentiellt till than hårbotten, och trackers spolen riktad mot infraröda kameran. Spolen är orienterad med spolen handtaget pekar bakåt och parallellt med mittlinjen ^2. Fäst spolen läge med skruvarna på flera ledad arm.
• I rummet intill magnetkamera, slå på TMS-systemet och börja stimulans. TMS appliceras efter en mönstrad protokoll, dvs kontinuerlig teta burst stimulering (cTBS) bestående av 3 pulser vid 50Hz, upprepas vid 5 Hz för 40-talet. Vi använder en fast stimulering intensitet (41%) som definieras av stimulatorn utgång ^18,19. Vi valde detta protokoll eftersom det har visat sig modulera kortikal plasticitet under en period på upp till 30 minuter efter stimulering upphört hos friska populationer ^20, (se diskussion avsnitt för säkerhets förfarande).

Post-TMS fMRI session

• När stimuleringen är klar, är det viktigt att få motivet tillbaka i skannern så snart som möjligt. Ta TMS spole från skannern rummet och ta bort flera ledad arm. Skjut tillbaka deltagarens huvud i MR huvudet spolen. Se till att din skanner är förberedda och redo att gå. Vårt råd är att hålla kroppen höjd plattform under hela TMS sessionen och minska antalet och varaktigheten av Localizer skannar till ett minimum.
• Eftersom effekterna av rTMS är övergående, bör den slutliga skanningen sessionen börjar med den funktionella skanningen. Återigen gjorde vi fMRI under en 12-min körning av melodin uppgiften.
• Efter den slutliga skanningen är klar, avsluta med en anatomisk skanning.

3. Representativa resultat

Analyser av fMRI data utförs separat för både pre-och post-TMS fMRI sessionen. För varje fMRI session (dvs före och efter TMS), visar kontrasten mellan melodierna och den auditiva kontrolluppgifter uppgiftsrelaterat aktivitet i vänster och höger Heschl s gyri, överlägsen temporal gyri, sämre frontal gyri och precentral gyri (figur 1 A, B). Att utvärdera skillnader mellan före och efter-TMS fMRI-sessioner, genomför vi en slumpmässigt effekt analys med Students parade t-test. Betydelse bestäms med hjälp kluster identifierats av az> 2 tröskel och en korrigerad kluster tröskel p = 0,05. Representerar kontrasten efter minus före cTBS för en enda deltagare Figur 1 C. Uppgifterna tyder på att cTBS riktade rätt Heschl s gyrus (svart cirkel) inducerar en ökning av fMRI svar i den kontralaterala (vänster) hörselbarken inklusive vänstra Heschl s gyrus. Förändringar i fMRI respons även finns i den vänstra postcentral gyrus, lämnade Insula, och i den laterala occipital cortex bilateralt. Emellertid, ingen signifikant förändring i respons fMRI sett under spolen. Dessutom är likartad kombinerad TMS-fMRI-protokoll upprepas för att stimulera vertex (kontroll webbplats). Jämförelse av pre-och post-fMRI sessioner med cTBS tillämpas över vertex visade inte någon significant effekt (data ej visade).

Figur 1. Analys av individuella pre-TMS fMRI-data (A), efter TMS fMRI data (B) och efter minus före TMS fMRI-data (C). A. Resultat av kontrasten melodi diskriminering minus auditiva försök kontroll för en enskild deltagare i pre-TMS fMRI session (A) och i den post-TMS fMRI session (B). Från vänster till höger: axial, koronalt och sagittal vyer. I både (A) och (B) är TMS spolen inriktning rätt Heschl s gyrus (svart cirkel) belägen vid x = 54, y = -13, z = 1 (MNI152 vanlig utrymme). För både pre-och post-TMS fMRI sessioner är koordinaterna visas vid x = -54, y = -13, z = 1 (MNI152 standard utrymme) för att visa förändringar i den vänstra hjärnhalvan vid platsen för stimulering (dvs. höger Heschl s gyrus ). C. Resultat av kontrasten post-minus före TMS fMRI-sessioner med Students parade t-test.

Discussion

Vi beskriver ett protokoll kombinerar offline TMS och fMRI för att undersöka den funktionella organisation auditiva cortex. I nästa avsnitt kommer vi att diskutera de metodologiska faktorer att tänka när de utför sådant tillvägagångssätt.

Förvärv och timing för post-TMS fMRI session

Ordning skanningar förvärv och motverka av pre-och post-TMS fMRI-sessioner

Det är viktigt att få en MR anatomisk skanning före och efter TMS för att få en stabil registrering mellan de två funktionella genomsökningar. Annars kan de funktionella erhållna skillnaderna bero göra misspassning frågor mellan de två funktionella genomsökningar snarare än TMS-inducerade förändringar i fMRI-signalen. Dessutom innan fMRI-TMS session (även innan fMRI localizer sessionen), är det viktigt att utvärdera stabiliteten och repeterbarhet fMRI-signalen, för att möjliggöra kvantitativa jämförelser av fMRIsvar magnituder. I själva verket kan det vara en bra idé att köra några pilotstudier, upprepa genomsökningar efter avlägsnande och återinföra ämnet (utan TMS) för att testa i vilken grad man kan förvänta sig skillnader på grund av denna faktor ensam. Den mellan-session jämförelse kan påverkas av icke-specifika TMS faktorer som tillvänjning till MRI experiment sammanhang, inklusive den MR-miljö, liksom uppgift som skall utföras ^21. För att lösa detta problem en kunde motverka ordning före och efter-TMS fMRI sessioner över deltagarna. Till exempel kan man börja med TMS och sedan utföra en post-TMS fMRI session sedan vänta ett par timmar (eller dagar), och utföra före TMS fMRI session. Sådan konstruktion beror på den förväntade löptiden för TMS effekter och praktiska överväganden, såsom tillgången på ämnet och på MR scannern. Ett annat tillvägagångssätt är att använda falska eller placebo stimuli, men deras användning är fortfarande debatteras, eftersom de kanske integer samma akustiska och somatosensoriska förnimmelser (t.ex. muskler ryckningar) som en riktig stimulans och simulerad TMS har visat sig ha liknande effekter som en riktig stimulans ^22-24. Ytterligare tillvägagångssätt är att använda TMS på flera områden och utvärdera skillnader mellan platserna, denna jämförelse förutsätter att de icke-specifika effekter av TMS är likvärdiga i områden ^24. Till exempel kan Vertex användas för att styra för akustiska och somatosensoriska artefakter som följer TMS som vi har visat här.

Tidpunkt för Scan förvärv

Eftersom effekterna av rTMS är övergående, är det viktigt att få motivet tillbaka i skannern så snart som möjligt efter utgången av TMS. Av den anledningen använde vi en MR-kompatibel TMS spole och tillämpas TMS när deltagaren låg ner på skannerglaset. Men om denna utrustning inte är tillgänglig, är det också möjligt att tillämpa TMS utanför skannerns rummet 12.

Definition av TMS platser och djup stimulerande joner

Kombination av TMS och fMRI kan användas för att rikta någon kortikal område i hjärnans, frontal, tidsmässiga eller parietala cortex. Den huvudsakliga begränsningen är att målområdet ska vara tillgängliga för TMS spolen när deltagaren ligger ner på skannerglaset, därför bakre / skallbenet områden kanske inte tillgänglig. Deltagaren kan också sitta på skannerglaset under TMS, men i detta fall, användning av neuronavigation, särskilt den infraröda kameran begränsa tillgången till occipital områden för TMS.

En annan begränsning att använda TMS när deltagaren ligger ner på skannerglaset är bristen på flexibilitet i spolen positioner och orienteringar. Av denna anledning, i vår studie, var TMS spole placerad med spolen handtaget pekar bakåt och parallellt med mittlinjen. I en tidigare studie visade vi ingen signifikant skillnad i spolen riktlinjer när stimulera hörselbarken ^2.

ontent "> annan generell begränsande faktor i TMS studier är djupet hos de stimulerade områdena. Det har visats att TMS inte kan nå områden djupare än 3cm djup ^6,17. därför, i vår studie, är det osannolikt att rTMS inducerade förändringar i mittdelen av HG, platsen för primär hörselbarken, omvänt, sträcker HG hela vägen till den tvärgående kanten av den överlägsna temporal gyrus, och detta område, som tros spela en roll i tonhöjd bearbetning ^25,26 var mycket sannolikt måltavla TMS. Detta övervägande är naturligtvis gäller för alla TMS studier. Men med tanke på osäkerheten om huruvida TMS effekten har nått sin önskade målet, kan fMRI hjälpa till att avgöra objektivt om så är fallet eller inte.

Tekniska överväganden för cTBS protokollet i en MR-miljö

Vi använde en cTBS protokoll (50Hz), som har hittills alltid används utanför ett MR-scanner rum, därför utan MR kompatibel utrustning^20,27-29. Detta är den första studien som gällde cTBS inne MR-miljö med MR kompatibla TMS utrustning. För att genomföra ett sådant protokoll är det viktigt att vara medveten om att detta upplägg effektivt minskar TMS utgående intensitet med ca 20% på grund av den ökade impedansen av den förlängda MR-kompatibel kablar som går från stimulatorn till spolen ^30. Dessutom kan denna utgång begränsning vara viktigare för vissa länder (t.ex. 115V strömförsörjning i Kanada jämfört 230V i Europa). Därför, om du använder Magstim utrustning, kan du behöva skaffa en extra modul (Rapid-2 Plus One Module) för att öka kraften i ditt system. En annan begränsning av kombinerade TMS och fMRI innebär användning av ramlösa stereotaxi inne i MR-rummet, som den infraröda kameran måste placeras på säkert avstånd från hålet i MR-scannern, och bör därför kunna ge stora mätning volym (> två mmetrar). Det är därför vi valde Polaris spektra (NDI Polaris http://www.ndigital.com/medical/polarisfamily.php ) ger ett synfält på upp till tre meter. Det finns också MR-kompatibla värmekameror som kan användas (t.ex. MRC Systems GmbH, Tyskland).

Det är viktigt att notera att cTBS protokoll inte får användas online under kontinuerlig fMRI förvärvet. Som vi tidigare testade ³¹ och även av Bestmann et al. ^32, är en tyst period på 90 ms krävs efter varje TMS puls för att undvika artefakter på MR bilder på grund av läckströmmar via TMS-spole under laddning period stimulatorn. Kontinuerlig TBS består av tåg på tre avges vid 50Hz (20 ms mellan pulserna) separerade med 200 ms, därför osannolikt att passa i en fMRI förvärv. Dessutom cTBS appliceras vanligen endast under 40s (600 pulser), WHich tillåter inte många upprepningar av EPI-sekvenser. Kontinuerlig TBS-protokollet är också mycket bullriga som bör resultera i en stark neural aktivitet i auditiva områden och därför kanske inte lämpar sig för att undersöka auditiv bearbetning. Emellertid kan andra formerna för TBS, som intermittent eller mellanliggande TBS appliceras med en lämpligt lång TR ^20.

Säkerhet för kombinerade cTBS och fMRI

Säkerhet för cTBS

Kontinuerlig TBS har den teoretiska potentialen ge en högre risk för krampanfall än andra repetitiva TMS protokoll eftersom det ger högfrekventa skurar (50Hz) och bör därför användas med försiktighet ^33. En läkare eller sjuksköterska som har erfarenhet av rTMS och är skicklig i hanteringen av anfall bör vara inom räckhåll från rTMS laboratoriet när en deltagare som studeras. Ett fall av beslag med cTBS har rapporterats i en frisk människautan riskfaktorer för epilepsi ^34, där de använde en högre intensitet (dvs. 100% vila motor tröskel) än i det ursprungliga protokollet ²⁰ (dvs. 80% aktiv motor tröskel). Förfarandet att följa i händelse av ett anfall beskrivs i säkerhetsföreskrifterna ^35,36.

MR-kompatibla verktyg

När TMS appliceras inne i MR-scannern rummet, är det avgörande att alla de verktyg som används inuti skannern vara MR kompatibel. Här var det flera ledade armen (skräddarsydd) för att montera TMS spolen MR kompatibel (gjord med Acetal och polykarbonat), och passa inom MR säng specifikationer. Multi-ledad arm är särskilt användbar för långa perioder av stimulering och ger flexibel placering av spolen, och möjliggör rotation i flera riktningar. Trackers (Brainsight) används för positionering och spårning är MR kompatibla. Den infraröda kameran (Polaris) är inne i MR-scannern rummet menförvaras på ett säkert avstånd från MR scannern (minst två meter från skannerglaset). Här ingen skärmning av den infraröda kameran behövs, som vid detta avstånd är magnetfältet 0,3 mT (3 Gauss) (personlig kommunikation med ingenjör från Siemens, ^37,38), vilket är mindre än ett kylskåp magnet (50 Gauss). När det gäller TMS stimulatorn systemet använde vi en bärbar enhet, som sätts upp i en observation svit granne med skannern.

Parametrar för stimulering

Den första cTBS studien på människa var av Huang et al. ²⁰ som anbringas skurar av 3 pulser vid 50Hz, upprepas vid 5 Hz över den primära motoriska cortex, vid 80% aktiv motorns tröskel. Här, eftersom vi använde cTBS att rikta Heschl s gyrus, motiverade vi att använda den aktiva motorn tröskeln som referens åtgärd inte kan vara en bra indikator på retbarhet av denna hjärnans område. Dessutom använde vi cTBS inuti MR-miljö, och denna inställning effektivt minskar produktionen intensitet med cirka 20% (se tidigare avsnitt). Som referens, studiet av Bestmann et al. ³⁹ med en liknande installation (dvs Magstim system med en MR-kompatibel TMS spole) rapporterade en genomsnittlig intensitet stimulering av 42% maximal stimulator produktionen i 12 deltagare motsvarande 70% individuell aktiv motorns tröskel. Här har vi använt 41% av stimulatorn utgång, som därför jämförbar med tidigare cTBS studier och passar i säkerhetsföreskrifterna för cTBS användning, se Oberman et al. ⁴⁰ för granskning.

Det har också noteras att flera fysiska mekanismer för interaktion mellan biologiska vävnader och statiska magnetfält teoretiskt kan leda till förändring av fysiologiska eller biokemiska processer ^37. Dock har flera studier publicerats rapporterar att dessa effekter är under tröskelvärdet betydelse ^38,41,42. Dessutom, i vår studie TMS WAs utförts off-line, när deltagaren låg ner på skannerglaset och utanför hålet i MR scannern. I detta fall består den huvudsakliga magnetiska miljön av det statiska magnetfältet B0 som minskar med avståndet från magneten, vid deltagarens avståndet, är styrkan av det magnetiska fältet runt 3mT (= 3 Gauss, eller ungefär tio gånger styrkan hos jordens magnetfält) ^37,43.

Slutsats

Kombinerade rTMS och fMRI tekniker ger kvantitativa metoder för att bedöma TMS-inducerade förändringar i beteende och underliggande hjärnaktivitet. TMS själv gör för att tolka beteendet i tid, men det finns en ökad insikt i litteraturen att tolkningen av resultaten är inte så enkelt som ursprungligen trodde ^4,44,45. Den främsta orsaken är att TMS inducerar förändringar i neural aktivitet i stimulerade området, men även i avlägsna områden från det stimulerade stället, och en förändring i beteende CANnot tillhandahålla information om de bakomliggande förändringarna i funktionell aktivitet och anslutningsmöjligheter.

Därför i vår studie fMRI genomfördes före och efter TMS. Vi visade att kontinuerlig theta skurstimuleringen appliceras över höger Heschl s gyrus inducerade en ökning av fMRI svar på de homologa områdena i den kontralaterala hemisfären. Detta resultat är i linje med tidigare studier på visuell eller språkbehandling visar en roll homologa områden i den kontralaterala hemisfären efter TMS-inducerad störning ^10,13,46,47. Om sådana Interhemispheric interaktioner kompenserande för att bevara funktion eller resultat från kortfristiga-plasticitet är inte väl förstådd och ytterligare forskning behövs för att förstå vilken typ av sådana mekanismer.

Kombinerade TMS och off-line fMRI öppna nya perspektiv för att undersöka funktionella aktivering mönster och anslutningsmöjligheter i auditiva neurala nätverk och är också särskilt användbar to utvärdera eventuella omorganisation eller kortikal plasticitet. Dessutom skulle denna kombination kan också användas för att utvärdera och bedöma långsiktiga klinisk uppföljning i audiologiska, neurologiska eller psykiatriska störningar.

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