Summary
इस पत्र में कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) के साथ पता चला activations द्वारा निर्देशित समवर्ती transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) के दौरान (ईईजी) के आंकड़ों का संग्रह और Electroencephalography का विश्लेषण करने के लिए एक विधि का वर्णन करता है. घटना से संबंधित क्षमता की टीएमएस विरूपण साक्ष्य हटाने और निकासी के लिए एक विधि प्रतिमान डिजाइन और प्रयोगात्मक सेटअप में विचार के रूप में के रूप में अच्छी तरह से वर्णित है.
Abstract
Transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) एक cortical क्षेत्र और संज्ञानात्मक / neurophysiological प्रभाव के बीच एक कारण लिंक स्थापित करने के लिए एक प्रभावी तरीका है. विशेष रूप से, एक लक्ष्य क्षेत्र की सामान्य गतिविधियों के साथ एक क्षणिक हस्तक्षेप बनाने और एक electrophysiological संकेत में बदलाव को मापने के द्वारा, हम उत्तेजित मस्तिष्क क्षेत्र या नेटवर्क और हम रिकॉर्ड है कि electrophysiological संकेत के बीच एक कारण लिंक स्थापित कर सकते हैं. लक्ष्य मस्तिष्क क्षेत्रों कार्यात्मक पूर्व fMRI स्कैन के साथ परिभाषित कर रहे हैं, टीएमएस दर्ज पैदा की क्षमता के साथ fMRI सक्रियण लिंक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. हालांकि, इस तरह के प्रयोगों का आयोजन महत्वपूर्ण तकनीकी चुंबकीय नाड़ी द्वारा ईईजी संकेत में पेश उच्च आयाम कलाकृतियों दी चुनौतियों, और सफलतापूर्वक कार्यात्मक fMRI द्वारा परिभाषित किया गया है कि क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए कठिनाई प्रस्तुत करता है. यहाँ हम इन तीन आम उपकरणों के संयोजन के लिए एक पद्धति का वर्णन: टीएमएस, ईईजी, और fMRI. हम उत्तेजक & # गाइड करने के लिए समझाने39, ईईजी टीएमएस संयोजन और कैसे दर्ज आंकड़ों से विश्वसनीय ईआरपी निकालने के लिए उपयुक्त एक ईआरपी अध्ययन डिजाइन करने के लिए कैसे, समवर्ती टीएमएस दौरान ईईजी रिकॉर्ड करने के लिए कैसे संरचनात्मक या कार्यात्मक एमआरआई डेटा का उपयोग कर वांछित लक्ष्य क्षेत्र के लिए एस कुंडल. हम fMRI निर्देशित टीएमएस आमने चयनात्मक एन 1 और ईआरपी के शरीर चयनात्मक N1 घटक extrastriate प्रांतस्था में अलग तंत्रिका नेटवर्क के साथ जुड़े रहे हैं दिखाने के लिए ईईजी साथ समवर्ती इस्तेमाल किया गया था जिसमें एक पूर्व में प्रकाशित अध्ययन से प्रतिनिधि परिणाम प्रदान करेगा. इस विधि हमें टीएमएस और ईईजी की उच्च अस्थायी समाधान के साथ fMRI के उच्च स्थानिक संकल्प गठबंधन और इसलिए विभिन्न संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं के तंत्रिका आधार के लिए एक व्यापक समझ प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है.
Introduction
Transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) मस्तिष्क का लक्ष्य क्षेत्रों में सामान्य तंत्रिका गतिविधि को क्षणिक हस्तक्षेप उत्पन्न करता है. इस क्षणभंगुर तंत्रिका हस्तक्षेप बनाने और एक व्यवहार या शारीरिक परिवर्तन को मापने के द्वारा, हम (एक समीक्षा देखने के लिए Pascual-लियोन एट अल. और टेलर एट अल. 1,2) लक्षित क्षेत्र और मापा प्रयोगात्मक प्रभाव के बीच एक कारण लिंक आकर्षित कर सकते हैं. इस तरह के एक प्रयोगात्मक प्रभाव, उदाहरण के लिए, हो सकता है एक संज्ञानात्मक कार्य या electrophysiological (ईईजी) गतिविधि में एक परिवर्तन पर एक प्रदर्शन. दरअसल, हाल के वर्षों में शोधकर्ताओं सीधे घटना से संबंधित क्षमता (ईआरपी) या oscillatory गतिविधि पैटर्न (जैसे 2-7) के साथ cortical क्षेत्रों से संबद्ध करने ईईजी के साथ संयोजन में टीएमएस का उपयोग शुरू कर दिया है. एक ईआरपी प्रयोग के दौरान fMRI निर्देशित टीएमएस: इस पद्धति पत्र में हम टीएमएस और ईईजी के संयोजन के लिए एक विशेष और उपयोगी ढांचे का वर्णन करेंगे. सबसे पहले, हम एफएम द्वारा पूर्वनिर्धारित क्षेत्रों के लिए टीएमएस लागू करने के लिए कैसे विस्तार होगाआरआई, ईईजी डेटा रिकॉर्डिंग करते हुए. हम तो विश्वसनीय ईआरपी की निकासी की अनुमति देता है कि एक प्रयोगात्मक डिजाइन का वर्णन करेंगे. इस तरह के एक प्रयोग के लक्ष्य के हित की ईआरपी घटकों के लिए कार्यात्मक एमआरआई के साथ पता चला कड़ी मस्तिष्क क्षेत्रों कारणतः है. अन्त में, हम fMRI साथ पता चला रहे हैं कि चेहरे और शरीर चुनिंदा क्षेत्रों के साथ चेहरे और शरीर चयनात्मक ERPs संबंधित एक अध्ययन का एक विशिष्ट उदाहरण दे देंगे.
FMRI activations साथ ईईजी संकेतों को जोड़ने के लाभ क्या है? ईईजी और fMRI आमतौर पर दृश्य इनपुट के लिए cortical प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए उपकरणों का इस्तेमाल कर रहे हैं. उदाहरण के लिए, दृश्य मार्ग में श्रेणी-चयनात्मकता ईईजी डेटा 8,9, और कार्यात्मक एमआरआई 10-12 से निकाले ईआरपी के माध्यम से दोनों, ऐसे चेहरे, शरीर के अंगों, और लिखित शब्दों के रूप में अलग अलग दृश्य वस्तु श्रेणियों के लिए मूल्यांकन किया गया था. इन दो आम अनुसंधान उपकरण द्वारा मापा संकेतों मौलिक अलग प्रकृति का है, तथापि, कर रहे हैं. ईईजी महान लौकिक के साथ तंत्रिका बिजली की गतिविधि के बारे में जानकारी रखती हैप्रेसिजन, लेकिन बहुत कम स्थानिक संकल्प और कई अलग अंतर्निहित स्रोतों का एक मिश्रण को प्रतिबिंबित कर सकते. fMRI उत्तेजना प्रस्तुति या / और कार्य निष्पादन के दौरान होने वाली धीमी hemodynamic परिवर्तन पर निर्भर neuronal गतिविधि का एक अप्रत्यक्ष उपाय प्रदान करता है, लेकिन एक उच्च स्थानिक संकल्प के साथ इस गतिविधि को प्रस्तुत करता है. दो उपायों के बीच एक संबंध स्थापित करने और इस प्रकार महान ब्याज की हो सकती है, लेकिन यह खोपड़ी दर्ज electrophysiological प्रतिक्रिया और कार्यात्मक एमआरआई के साथ पता चला क्षेत्रों के बीच एक कारण लिंक मतलब यह नहीं है कि में सीमित है. (जैसे 13-15) एक साथ मापा यहां तक कि जब ईईजी और कार्यात्मक रूप में परिभाषित किया cortical क्षेत्रों में गतिविधियों के बीच एक दिशात्मक कारण संबंध निर्धारित नहीं किया जा सकता है. टीएमएस इस तरह के एक कारण संबंध की स्थापना को प्राप्त करने में सहायता कर सकते हैं एक उपकरण है.
एक साथ एक ईईजी टीएमएस अध्ययन के कारण ज्यादातर ईईजी संकेत ख के लिए शुरू की उच्च वोल्टेज विरूपण साक्ष्य के लिए, methodologically चुनौती दे रहा हैY चुंबकीय उत्तेजना (एक समीक्षा के लिए चित्रा 1 देखें, Ilmoniemi एट अल. 16 देखें). यह विरूपण साक्ष्य अक्सर पल्स इस प्रकार ब्याज की सबसे ईआरपी घटकों अधिभावी, चित्रा 2A के बाद दिया है मिसे के कुछ सैकड़ों पिछले कर सकते हैं कि एक धीमी माध्यमिक (या अवशिष्ट) विरूपण साक्ष्य के बाद क्षणिक कम रहने नाड़ी संबंधी गड़बड़ी, के होते हैं. यह माध्यमिक विरूपण साक्ष्य ऐसे तारों और त्वचा में इन धाराओं के धीमी गति से क्षय में चुंबकीय नाड़ी से प्रेरित धाराओं, और इस तरह के ऑपरेशन के द्वारा हासिल खोपड़ी और श्रवण या somatosensory पैदा की क्षमता से अधिक पेशी गतिविधि के रूप में शारीरिक सूत्रों के रूप में यांत्रिक स्रोतों शामिल हो सकते हैं कुंडल 17-20. हस्तक्षेप के यांत्रिक सूत्रों शायद शारीरिक लोगों की तुलना में बड़ा आयाम कलाकृतियों का उत्पादन हालांकि, इन विभिन्न कलाकृतियों अलग नहीं किया जा सकता है, और संकेत में उनमें से किसी का अस्तित्व परिणाम उलझाना कर सकते हैं. एक संभव तोएक साथ ईईजी टीएमएस के विरोध के रूप lution, ("ऑफ़लाइन टीएमएस") रिकॉर्डिंग से पहले ईईजी को दोहराए टीएमएस दालों के आवेदन पत्र है. cortical गतिविधि पर इस तरह के एक प्रोटोकॉल की निरोधात्मक प्रभाव कई मिनट के लिए बनी रहती है (और आधे घंटे तक) उत्तेजना के बाद, और ईईजी यह प्रभावी समय खिड़की के दौरान मापा और आधारभूत के साथ तुलना में, पूर्व टीएमएस, ईईजी डेटा किया जा सकता है. दोहराए उत्तेजना, हालांकि, दालों मिलीसेकंड प्रस्ताव पर परीक्षण शुरू होने के लिए एक सटीक समय सापेक्ष में प्रशासित किया जा सकता है जहां ऑनलाइन टीएमएस, की पेशकश कर सकते हैं कि उच्च अस्थायी समाधान कमी परिभाषा से है. दोहराए उत्तेजना का प्रभाव भी वांछित तुलना में एक व्यापक क्षेत्र भर में cortical कनेक्शन के माध्यम से प्रचार और इसलिए महत्वपूर्ण है और साथ स्थानिक संकल्प कम कर सकते हैं.
टीएमएस प्रदान कर सकते हैं कि दोनों स्थानिक और अस्थायी समाधान का लाभ लेने के लिए, एक साथ ईईजी टीएमएस संयोजन लागू किया जा सकता है. हालांकि, इस कलाकृतियों को हटाने के लिए तरीकों की आवश्यकताईईजी संकेत पर चुंबकीय उत्तेजना द्वारा उत्पन्न. कोई विधि पर सहमति हुई है, हालांकि टीएमएस विरूपण साक्ष्य दूर करने के लिए बहुत कुछ ऑफ़लाइन गणितीय समाधान, 16,21,22 प्रस्तावित किया गया है, और कोई एक विधि सभी प्रयोगात्मक डिजाइन के लिए इष्टतम हो सकता है. एक नमूना और पकड़ circuitry से मिलकर "कतरन" प्रणाली, भी क्षण भर टीएमएस पल्स वितरण 20 के दौरान ईईजी अधिग्रहण रोकने के लिए विकसित किया गया था. इस तकनीक को विशेष हार्डवेयर की आवश्यकता है, लेकिन पूरी तरह से अवशिष्ट टीएमएस विरूपण साक्ष्य नहीं निकाल सकता है न केवल. इस पत्र में हम THUT और उनके सहयोगियों ने 19, ईआरपी के अध्ययन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त द्वारा विकसित एक ईईजी टीएमएस कार्यप्रणाली का एक रूपांतर का वर्णन करेंगे. इस तकनीक ईआरपी की विश्वसनीय निकासी टीएमएस पल्स चित्रा 2 की वजह से सभी अवशिष्ट शोर घटकों को नष्ट करते हुए. हम आगे एक सफल ईईजी टीएमएस प्रयोगात्मक स्थापना की दिशा में सामान्य मार्गदर्शन प्रदान करेगा अनुमति देता है.
टीएमएस अध्ययन में एक और चुनौती मैं संबोधितn इस पद्धति कागज वांछित cortical क्षेत्र के एक सटीक लक्ष्यीकरण के लिए सबसे अच्छा कुंडल स्थिति और कोण लग रहा है. हम पूर्व प्राप्त कर लिया कार्यात्मक एमआरआई छवियों के साथ विषय के सिर coregister को एक stereotactic नेविगेशन प्रणाली के उपयोग के बारे में बताएगी. नेविगेशन प्रणाली anatomically से परिभाषित मस्तिष्क संरचना स्थानीय बनाना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है हालांकि कई कार्यों और प्रयोगात्मक प्रभाव के लिए सक्रियण के सटीक स्थान अकेले संरचनात्मक मार्कर से inferred नहीं किया जा सकता है, क्योंकि एक fMRI निर्देशित लक्ष्यीकरण विशेष रूप से उपयोगी है. ब्याज (आरओआई) के इस तरह के कार्यात्मक क्षेत्रों के लिए, एक क्षेत्र की परिभाषा अलग - अलग प्रत्येक भागीदार के लिए किया जाता है.
ऊपर के सभी उदाहरण देकर स्पष्ट करने के लिए, हम हम ईईजी fMRI activations 7 द्वारा निर्देशित टीएमएस साथ समवर्ती दर्ज की गई थी, जिसमें पहले से किए गए एक अध्ययन का एक उदाहरण प्रदान करेगा. इस अध्ययन में, एक डबल हदबंदी आमने चयनात्मक और शरीर चयनात्मक ERPs के बीच बनाया गया था: हालांकि चेहरे और शरीर ERPs मटरप्रत्येक ईआरपी प्रतिक्रिया अंतर्निहित तंत्रिका नेटवर्क को अलग कर देना करने के लिए सक्षम पार्श्व पश्चकपाल पालि में अलग से परिभाषित आमने चयनात्मक और शरीर चयनात्मक क्षेत्रों को लक्षित, वही विलंबता और इलेक्ट्रोड स्थलों के आसपास k. अंत में, हम टीएमएस आवेदन के दौरान ईईजी रिकॉर्डिंग के अनुकूलन के लिए और अधिक सामान्य सलाह देने की कोशिश करेंगे.
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Protocol
प्रयोग दो अलग सत्रों में आयोजित किया जाता है. पहले सत्र के दौरान एक कार्यात्मक एमआरआई प्रयोग (जैसे एक कार्यात्मक localizer) एक व्यक्ति के विषय के आधार पर वांछित टीएमएस लक्ष्य क्षेत्रों को परिभाषित करने के क्रम में किया जाता है. fMRI परिणाम तो लक्षित कर एक सटीक टीएमएस के लिए एक stereotactic नेविगेशन प्रणाली में खिलाया जाता है. दूसरे सत्र ईईजी टीएमएस साथ समवर्ती दर्ज की गई है, जिसके दौरान fMRI डेटा के विश्लेषण के बाद आयोजित किया जाता है. यहाँ वर्णित प्रोटोकॉल तेल अवीव Sourasky मेडिकल सेंटर की आचार समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था.
इस पत्र में दिए गए उदाहरण में, डेटा MATLAB संस्करण 7.7 (R2008b) के साथ विश्लेषण किया गया. एसपीएम 23 के लिए MATLAB और MarsBar उपकरण बॉक्स के लिए सांख्यिकीय पैरामीट्रिक मानचित्रण (एसपीएम 5) सॉफ्टवेयर fMRI डाटा प्रोसेसिंग के लिए इस्तेमाल किया गया.
1. FMRI सत्र और fMRI डेटा विश्लेषण
- एक गूंज तलीय इमेजिंग (ईपीआई) sequenc का उपयोग कर एक कार्यात्मक एमआरआई कार्य को चलानेई टीएमएस साथ लक्षित करने के लिए सक्रियण के वांछित foci निर्धारित करने के लिए. इस तरह के उदाहरण के नीचे में OFA और EBA के रूप में आसन्न क्षेत्रों के बीच एक बेहतर हदबंदी के लिए, उच्च संकल्प स्कैनिंग की सिफारिश की है. 3 मिमी 3 या छोटे के Voxels, 8 चैनलों या अधिक की एक एमआरआई सिर कुंडल के साथ प्राप्त की, आसन्न क्षेत्रों delineating के लिए पर्याप्त हैं.
- Neuroanatomical डेटा प्राप्त करने के लिए एक T1 भारित संरचनात्मक स्कैन चलाएँ. छवि पर बाहरी मार्कर (नाक की जैसे टिप) बाद में इसकी स्कैन के साथ विषय के सिर coregister के लिए इस्तेमाल किया जाएगा के बाद से प्रतिभागी के चेहरे पूरी तरह से, इस स्कैन के मद्देनजर क्षेत्र में शामिल है कि सुनिश्चित करें.
- डेटा संग्रह के बाद, प्रयोगात्मक शर्तों के बीच विरोधाभासों के आधार पर ब्याज की वांछित मस्तिष्क क्षेत्रों को परिभाषित करने के एसपीएम के लिए MarsBar उपकरण बॉक्स का उपयोग करें. विरोधाभासों पश्चकपाल चेहरे क्षेत्र (OFA) को परिभाषित करने के लिए> वस्तुओं का सामना करना है, और प्रयोग निकायों> Extrastirate शरीर क्षेत्र (EBA) को परिभाषित करने के लिए वस्तुओं. आगे वें सुनिश्चित करने के लिएदो cortical लक्ष्य प्रत्येक रॉय से अन्य प्रयोगात्मक हालत (EBA से आमने voxels को बाहर, और OFA से शरीर voxels) का जवाब देने के लिए किसी भी voxels मुखौटा करने के लिए (MarsBar में), उपयोग "संयोजन" कार्यात्मक अलग कर रहे हैं पर.
- एसपीएम का उपयोग, कार्यात्मक स्कैन के साथ संरचनात्मक T1 छवियों Corregister.
- नेविगेशन प्रणाली पर अपलोड करने के क्रम में एक पोर्टेबल ड्राइव करने के लिए संरचनात्मक स्कैन की फ़ाइलें, साथ ही प्रासंगिक कार्यात्मक विपरीत फाइलें, कॉपी करें.
2. ईईजी टीएमएस प्रयोग के लिए एक प्रतिमान की तैयारी की अनुमति देगा कि ईआरपी निकालना
विश्वसनीय और replicable ERPs 19 की निकासी की अनुमति देता है कि एक तरह से टीएमएस आवेदन के दौरान ईईजी डेटा इकट्ठा करने के लिए एक विधि नीचे खंड में है वर्णित है. इस तकनीक का लाभ यह आसानी से माध्यमिक, लंबे समय तक चलने, टीएमएस विरूपण साक्ष्य संभालती है, और यहां तक कि अनुमति देने के लिए पर्याप्त मजबूत है सही टीएमएस सी के अंतर्गत स्थित इलेक्ट्रोड पर डेटा की बहालीविरूपण साक्ष्य उच्चतम वोल्टेज और सबसे लंबे समय तक की अवधि का है, जहां तेल,.
- प्रतिमान के संगठन
- अलग ब्लॉकों में अलग टीएमएस शर्तों (अलग लक्ष्य मस्तिष्क क्षेत्रों, साथ ही एक नहीं, टीएमएस हालत) चलाएँ.
- प्रत्येक ब्लॉक में बेतरतीब ढंग से एक घटना से संबंधित डिजाइन में (इसके आगे जैसे चेहरे, वस्तुओं, दृश्यों और) सभी प्रोत्साहन शर्तों के साथ प्रतिभागी उपस्थित थे.
- बेहतर ईआरपी की गुणवत्ता और टीएमएस शोर टेम्पलेट के लिए (नीचे) की हालत के अनुसार कम से कम 50 परीक्षणों के लिए सुनिश्चित करें.
- छवि उभरने के बाद वांछित विलंबता टीएमएस नाड़ी / दालों का समय निर्धारित करें. यह एक केबल टीएमएस उत्तेजक को जाता है, जिसमें से एक समानांतर बंदरगाह, के लिए लिख के माध्यम से किया जाता है. इस समारोह में ऐसे MATLAB 24 या ई प्रधानमंत्री के लिए Psychtoolbox (संस्करण 2 या 3) के रूप में मनोवैज्ञानिक प्रयोगों, (सामग्री तालिका देखें) के लिए सबसे सॉफ्टवेयर में उपलब्ध है. प्रोत्साहन (और नाड़ी) predictability (कम करने के लिए अंतर उत्तेजना अंतराल (आईएसआई) घबरानाउदाहरण के लिए) प्रत्येक आईएसआई पर 0-500 मिसे के बीच एक यादृच्छिक मूल्य जोड़ने.
- एक अतिरिक्त रिक्त स्क्रीन हालत तैयार:
- टीएमएस उसी तीव्रता में आवेदन किया है, लेकिन स्क्रीन पर कोई उत्तेजना प्रस्तुति के साथ किया जाएगा, जिसके दौरान परीक्षण की तैयारी. इन रिक्त स्क्रीन टीएमएस परीक्षण दृश्य उत्तेजना के अभाव में एक टीएमएस विरूपण साक्ष्य टेम्पलेट गणना करने के लिए कार्य किया जाएगा.
- ब्लॉक में प्रयोगात्मक शर्तों में से किसी एक के repetitions की संख्या के समान होने के लिए रिक्त परीक्षणों के repetitions की संख्या निर्धारित करें.
- टीएमएस अवशिष्ट विरूपण साक्ष्य के आकार का सही प्रतिनिधित्व के लिए, बल्कि शुरुआत में या अंत में उन सब को पेश की तुलना में पूरे ब्लॉक भर में रिक्त परीक्षणों randomize.
3. ईईजी और Neuronavigation प्रणाली स्थापित करने, और प्रयोग का आयोजन
व्यक्तिगत रूप से परिभाषित ROIs का लक्ष्य सटीक टीएमएस एक stereotactic नवी के उपयोग के साथ संभव हैएक अवरक्त कैमरा के शामिल gation प्रणाली, अवरक्त सेंसर भागीदार के सिर, और एक विशेष सॉफ्टवेयर पर मुहिम शुरू की.
- स्क्रीन प्रतिभागियों टीएमएस सुरक्षा मानदंडों के आधार पर. मिर्गी की एक स्वयं या परिवार के इतिहास के साथ भागीदारी विषयों से बाहर निकालें, अन्य स्नायविक शर्तों के साथ या लगातार सिरदर्द, और psychoactive ड्रग्स पर विषयों के साथ विषयों. आम तौर पर जांच के लिए नहीं है, इस तरह के (ज्यादातर आसानी से बेहोश करने के लिए एक प्रवृत्ति के रूप में प्रकट) वैसोवेगल syncopes के रूप में स्वायत्त विकारों के लिए संदेह के साथ विषयों को भी बाहर रखा जा सकता है. कम से कम 2 घंटा पहले प्रयोग से पहले शाम को शुरू करने मादक पेयों से बचने के लिए प्रतिभागियों, और कैफीनयुक्त पेय आज्ञा. आगे के निर्देश और सुरक्षा की चर्चा रॉसी एट अल 25, और Magstim सुरक्षा समीक्षा (देखें http://joedevlin.psychol.ucl.ac.uk/tms/docs/magstim_safety.pdf ).
- टी की तैयारीवह प्रणाली neuronavigation:
- सत्र शुरू होने से पहले, नेविगेशन प्रणाली के सॉफ्टवेयर में संरचनात्मक स्कैन फाइलें खिलाओ.
- संरचनात्मक छवियों पर कार्यात्मक एमआरआई परिणाम (विरोधाभासों) ढ़कें.
- नाक की टिप, अक्सर nasion के रूप में भेजा नाक पुल के गहरे हिस्से, और प्रत्येक के तुंगिका: Neuronavigation सॉफ्टवेयर का उपयोग करना, छवियों पर वांछित लक्ष्यों, साथ ही coregistration के लिए की सेवा करेंगे कि बाहरी शारीरिक मार्कर निशान कान.
- भागीदार के सिर पर ईईजी टोपी माउंट और इलेक्ट्रोड कनेक्ट:
- 5 kΩ से अधिक नहीं इलेक्ट्रोड प्रतिबाधा रखने की कोशिश करें.
- , इलेक्ट्रोड की टीएमएस संबंधी ताप से बचने के जितना संभव हो कम जेल का उपयोग करें. जेल की छोटी राशि के साथ अच्छा प्रतिबाधा प्राप्त करने के लिए एक पूरी तरह से त्वचा तैयारी करते हैं. वैकल्पिक रूप से, प्रयोग में आने से पहले अपने बालों को धोने के लिए प्रतिभागियों से पूछो.
- इलेक्ट्रोड तारों ईए पार नहीं कर सुनिश्चित करें किअन्य CH और दूर तार का स्थान से उन्मुख होते हैं. तारों में छोरों से बचें.
- शोर विरूपण साक्ष्य का एक बेहतर प्रतिनिधित्व के लिए एक उच्च नमूना दर का प्रयोग करें. यह इस पद्धति का उपयोग ज्यादातर पिछले अध्ययनों 7,26-28 किया है, ऊपर 1 kHz या उपयोग करने के लिए सिफारिश की है.
- जहाँ तक संभव हो कुंडली से संदर्भ और जमीन इलेक्ट्रोड रखें. इस उदाहरण में, पश्चकपाल प्रांतस्था में क्षेत्रों एक नाक संदर्भ और एक Fz जमीन 7 का उपयोग कर निशाना बनाया गया. अन्य उदाहरण 3,4,27,29,30 को देखने के लिए. जरूरत के रूप में डेटा इस तरह आम औसत के रूप में, एक नया संदर्भ के लिए ऑफ़लाइन फिर से संदर्भित किया जा सकता है ध्यान दें.
नोट: टीएमएस ईईजी सेटअप के अनुकूलन के बारे में एक समीक्षा के लिए, Veniero एट अल 31 देखें.
- इस प्रकार है, स्कैन के साथ विषय के सिर Coregister:
- भागीदार के सिर पर अवरक्त डिटेक्टरों माउंट.
- पूर्वनिर्धारित मार्कर (टिप का उपयोग नेविगेशन प्रणाली के साथ सिर स्थान Coregisterनाक की, आदि) चित्रा 3 देखें. यह सभी स्तरों पर सटीक कुंडल स्थान सुनिश्चित करने के लिए ब्लॉकों के बीच coregistration दोहराने की सलाह दी है.
- लक्ष्य क्षेत्रों जानें:
- विषय ठोड़ी स्क्रीन से वांछित दूरी पर एक chinrest पर आराम के साथ बैठा है.
- वे (एक सटीक शोर टेम्पलेट माप के लिए महत्वपूर्ण) प्रयोगात्मक ब्लॉक दौरान आंदोलनों से परहेज करने के लिए कहा जाता है के रूप में प्रतिभागियों ने अपने कुर्सी पर आराम कर रहे हैं सुनिश्चित करें.
- नेविगेशन प्रणाली चित्रा 3 से एक टीएमएस लक्ष्य चुनें.
- सूचक उपकरण का उपयोग (सामग्री तालिका देखें), नेविगेशन प्रणाली इष्टतम कुंडल स्थान के लिए उपयोगकर्ता गाइड और इलेक्ट्रोड टोपी पर एक छोटे से स्टीकर के साथ चिह्नित करते हैं. यह सिर को सीधा सूचक पकड़ करने के लिए महत्वपूर्ण है. पहले प्रत्येक ब्लॉक के लिए इस चरण को दोहराएँ. यह (कुंडल नेविगेट ब्लॉक के दौरान ऑनलाइन नेविगेशन का उपयोग करने के लिए अनुशंसित नहीं है कि नोटकिसी भी कुंडली आंदोलन के बाद से) यह दबाए हुए ही टीएमएस विरूपण साक्ष्य टेम्पलेट का एक सबसे अच्छा माप के लिए नहीं होना चाहिए. यह predefining और टीएमएस स्थान चिह्नित स्थिर उत्तेजना को प्राप्त करने के लिए सबसे अच्छा तरीका है कि पाया गया था.
- एक धारक द्वारा आयोजित किया जा रहा है, जबकि मार्कर को तार के सटीक केंद्र गाइड. यकीन है कि यह सिर के लिए स्पर्शरेखा है बनाओ.
- वांछित मूल्य के लिए टीएमएस तीव्रता सेट करें. प्रतिभागी का अनुमोदन के लिए एक परीक्षण पल्स प्रशासन.
- प्रयोगात्मक ब्लॉक चलाएँ.
- नहीं, टीएमएस हालत: एक विशेष दिखावा टीएमएस का तार उपलब्ध नहीं है, तो 90 डिग्री में अगले विषय के सिर को टीएमएस का तार जगह है और यह झुकाव. रिक्त परीक्षणों सहित, हमेशा की तरह ब्लॉक चलाएँ.
पाठक भी नेविगेशन प्रणाली के आगे प्रदर्शन के लिए Andon और Zatorre 32 से जौव वीडियो कागज का उल्लेख कर सकते.
4. ईईजी आंकड़ों का विश्लेषण और ईआरपी कम्प्यूटिंग
- तत्काल पल्स artif निकालेंअधिनियम, इस प्रकार है:
- एक क्लिपिंग डिवाइस (ऊपर देखें) उपलब्ध नहीं है, ईईजी डाटा प्रोसेसिंग में पहला कदम डेटा से तत्काल टीएमएस पल्स विरूपण साक्ष्य ही बाहर कटौती करने के लिए होगा. फिल्टर वांछित नहीं हैं तो इस कदम को छोड़ दिया जा सकता है कि नोट. फिल्टर लागू कर रहे हैं लेकिन अगर विरूपण साक्ष्य की तेज धार की आकृति डेटा में विकृति पैदा करेगा. पल्स शुरू होने के बाद 10 से 15 मिसे के एक संकीर्ण समय खिड़की पर्याप्त है, लेकिन डेटा का दृश्य निरीक्षण करके यह सत्यापित करने के लिए सुनिश्चित किया जाना चाहिए.
- पल्स हटाने के बाद बनाई गई दो कटौती समाप्त होता है कनेक्ट. इस पूरा करने के लिए दो मुख्य तरीके पिछली रिपोर्टों में सुझाव दिया गया है: 1 बस (Fuggetta एट अल 26 और चित्रा 1 देखें.) एक साथ पल्स हटाने के बाद शेष दो सिरों में शामिल होने;. 2. उन्हें 7 के बीच समान रूप से स्थान दिया मूल्यों उत्पन्न करके दो कटौती सिरों के बीच एक लाइन लगाना. इस प्रकार इस प्रक्षेप के लिए इस्तेमाल समीकरण है: नमूना एक्स पर प्रत्येक लापता डेटा बिंदु y के लिए,गणना y Y 0 + ((y 1-Y 0) * (XX 0)) / (एक्स 1-X 0) एक्स 0 और वाई 0 कटौती खंड से पहले पिछले डेटा बिंदु के लिए समन्वय कर रहे हैं, जहां, और एक्स 1 = और y 1 कटौती खंड के बाद पहली डेटा बिंदु के लिए समन्वय कर रहे हैं. दोनों तकनीकों चित्र 1 में प्रदर्शन के रूप में फिल्टर, तेज वोल्टेज कदम की वजह से चर्चित निर्माण किए बिना डेटा पर लागू किया जा सकता है कि आश्वासन देता हूं. एक अधिक जटिल 3 क्रम बहुपद प्रक्षेप के लिए Reichenbach और उनके सहयोगियों ने 27 से काम करने के लिए देखें.
- घटाव विधि लागू करें:
- अगर मौजूद है (एक छवि प्रस्तुत किया गया था के रूप में यदि), समय ताला परीक्षण शुरू करने के लिए उनके द्वारा खाली स्क्रीन परीक्षण करने के लिए एक औसत ईआरपी की गणना एक नहीं, टीएमएस नियंत्रण हालत सहित प्रत्येक प्रयोगात्मक ब्लॉक, के लिए.
- यह अन्य सभी उत्तेजना की स्थिति के प्रत्येक परीक्षण से टेम्पलेट का औसत घटाना. कई ब्लॉकों चलाए जा रहे थे, तोटेम्पलेट ब्लॉकों के बीच थोड़ा अलग होगा के रूप में एक ही उत्तेजना साइट के लिए, प्रत्येक ब्लॉक के लिए अलग से यह करते हैं.
- अन्य सभी preprocessing और प्रसंस्करण कदम किसी भी अन्य ईआरपी प्रयोग के रूप में किया जाता है.
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Representative Results
एक समवर्ती ईईजी टीएमएस जांच चेहरे और occipito अस्थायी खोपड़ी पर दर्ज निकायों को ईआरपी की प्रतिक्रियाएं अलग हैं कि क्या प्रकट करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. दृश्य उत्तेजनाओं प्रस्तुत कर रहे हैं, एक प्रमुख एन 1 घटक पीछे पार्श्व इलेक्ट्रोड साइटों पर दर्ज की गई है. विशेष रूप से, N1 घटक आमतौर पर अन्य प्रोत्साहन श्रेणियों 8,33 करने से चेहरे और शरीर के लिए बड़ा है. चेहरे और उनके संबंधित चेहरे और शरीर N1 घटक पर fMRI साथ परिभाषित शरीर चयनात्मक मस्तिष्क क्षेत्रों पर उत्तेजना का प्रभाव का आकलन करके, हम चेहरा और शरीर एन 1 प्रतिक्रियाएं (कम से कम आंशिक रूप से) के सूत्रों गैर अतिव्यापी, या बल्कि प्रतिबिंबित चाहे प्रकट करने का प्रयास किया मात्रात्मक अलग सक्रियण के स्तर के साथ एक ही नेटवर्क गतिविधि.
हम पार्श्व occip में आमने चयनात्मक और शरीर चयनात्मक क्षेत्रों के लिए, (उदाहरण घड़ा एट अल. 34,35 के लिए देखें) छवि उभरने के बाद 60 मिसे और 100 मिसे में एक डबल पल्स उत्तेजना लागू प्रांतस्था डिजिटल - पश्चकपाल मुँह क्षेत्र (OFA) और extrastriate शरीर क्षेत्र (EBA) (चित्रा -4 ए, प्रासंगिक fMRI की परिभाषा के लिए ऊपर अनुभाग 1.3 विरोधाभासों देखें). विषयों चेहरे और बिना सिर के शव की गयी छवियाँ जबकि दो क्षेत्रों में अलग ब्लॉकों में प्रेरित किया गया. EBA को उत्तेजना निकायों को N1 बढ़ाने नहीं, बल्कि चेहरे को. चित्रा 2B से पहले और टीएमएस अवशिष्ट विरूपण साक्ष्य घटाव के बाद चेहरा एन 1 को दर्शाया गया है, और 4B चित्रा जबकि परिणाम, OFA को उत्तेजना चेहरे को नहीं बल्कि शरीर के लिए एन 1 आयाम बढ़ाने बताते हैं कि उत्तेजित क्षेत्र के एक समारोह के रूप में एन 1 घटक पर टीएमएस का विशिष्ट प्रभाव को दर्शाता है.
इन निष्कर्षों को समवर्ती ईईजी रिकॉर्डिंग के दौरान टीएमएस fMRI निर्देशित शो कैसे दो (या अधिक) तंत्रिका नेटवर्क अलग हैं, साथ ही एक कार्यात्मक रूप में परिभाषित मस्तिष्क क्षेत्र और एक electrophysiological संकेत के बीच एक कारण लिंक स्थापित करने का आकलन है कि लागू किया जा सकता है.
ove_content "के लिए: रखने together.within पृष्ठ =" हमेशा ">.. पार्श्व पश्चकपाल इलेक्ट्रोड PO8 में एक प्रतिनिधि विषय के चित्रा 1 डाटा प्रोसेसिंग कच्चे और संसाधित डेटा, (ए) दो परीक्षणों, 40 मिसे (लाल तीर) द्वारा अलग से युक्त दो टीएमएस दालों सहित कच्चे ईईजी डेटा;. (बी) पल्स हटाने के बाद डेटा में ज़ूम. प्रत्येक परीक्षण में दो दालों (दूसरी नाड़ी के बाद 16 मिसे के लिए सबसे पहले नाड़ी से पहले 2 मिसे) डबल नाड़ी के चारों ओर एक खिड़की काटने से डेटा से हटा रहे हैं. 4.1.2 बारे में विस्तार में कटौती किनारों तो प्रक्षेप (लाल तीर) से जुड़े हुए हैं, (ग) interpolated खंड बढ़त कलाकृतियों को बनाने के बिना फ़िल्टरिंग की अनुमति देता है. इस चित्र में, एक 40 हर्ट्ज कम पास फ़िल्टर की ईआरपी (लाल) अपने गैर फ़िल्टर्ड संस्करण के खिलाफ साजिश रची है(ग्रे), (घ) प्रक्षेप के लिए एक विकल्प के रूप में, नाड़ी हटाने के बाद बनी रहे कि नि: शुल्क समाप्त होता है (उदाहरण के लिए Fugetta एट अल 26, और पाठ में बिंदु 4.1.2 देखें) एक साथ शामिल किया जा सकता है. इधर, दोनों तरीकों की तुलना में और कम पास 40 हर्ट्ज पर छानने के बाद अत्यधिक समान waveforms (नीले और लाल निशान ज्यादातर ओवरलैप), दिखा रहे हैं. लाल ट्रेस: रैखिक प्रक्षेप विधि; नीला ट्रेस. कोई प्रक्षेप (जुड़ा किनारों समय धुरी की निरंतरता बनाए रखने के लिए, केवल उद्देश्य की साजिश रचने के लिए अलग रखा जाता है) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 2. टीएमएस कलाकृतियों और घटाव तकनीक. छवि उभरने के बाद 60 मिसे और 100 मिसे में एक डबल पल्स टीएमएस के साथ, ईआरपी एक चेहरे की एक छवि की प्रस्तुति के समय बंद - (ए) वाम. प्रत्येक पंक्ति एक इलेक्ट्रोड का प्रतिनिधित्व करता है. कुछ इलेक्ट्रोड के लिए तत्काल टीएमएस विरूपण साक्ष्य एक लंबे समय तक अवशिष्ट विरूपण साक्ष्य द्वारा पीछा किया जाता है कि ध्यान दें. राइट - लगभग कुंडल स्थान दो लाल हलकों का प्रतीक है, और कुछ इलेक्ट्रोड उन्मुखीकरण के लिए चिह्नित कर रहे हैं, (बी) के विरूपण साक्ष्य-घटाव प्रक्रिया. तत्काल पल्स विरूपण साक्ष्य (छुपा) निकाल दिया जाता है, अवशिष्ट शोर के एक टेम्पलेट "टीएमएस केवल" परीक्षणों के आधार पर मापा जाता है और पूर्ण परीक्षण से घटाया जाता है. Sadeh एट अल 7 से अनुमति के साथ अनुकूलित. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
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चित्रा 3. स्टीरियोटैक्टिक नेविगेशन प्रणाली. ऊपर: corregistration के लिए स्थलों की स्थापना. तीर द्वारा दिखाया के रूप में प्रयोग के दौरान वास्तविक सिर की स्थिति के साथ सिर के संरचनात्मक स्कैन corregister करने के लिए, संरचनात्मक स्थलों छवि पर चिह्नित कर रहे हैं. . कार्यात्मक मस्तिष्क क्षेत्रों ठीक लक्षित किया जा सकता है: फिर, विषय के सिर पर एक ही स्थलों में से अंतरिक्ष में स्थानों कैमरा नीचे से पता चला है कि एक विशेष नजर सहायता से व्यवस्था करने के लिए प्रदान की जाती हैं. Activations शारीरिक छवि पर मढ़ा जाता है, और वांछित क्षेत्रों के रूप में चिह्नित और बच रहे हैं. सत्र के दौरान प्रयोगकर्ता टीएमएस साथ लक्षित करने के लिए एक पूर्व निर्धारित क्षेत्र लोड कर सकते हैं. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 4. प्रतिनिधि परिणाम है. डबल पल्स टीएमएस एक चेहरा है या एक नेतृत्वहीन शरीर छवि के शुरू होने के बाद 60 मिसे और 100 मिसे पर, सही OFA के लिए या सही EBA को या तो लागू किया गया था. आमने एन 1 और शरीर एन 1 प्रतिक्रियाओं के बीच एक हदबंदी बनाया गया था (ए) एक प्रतिनिधि विषय में दो लक्ष्य क्षेत्रों, (बी) वाम - चेहरे और शरीर नेटवर्क के बीच डबल हदबंदी.. OFA टीएमएस चेहरों को N1 प्रतिक्रिया बढ़ाया, लेकिन नहीं करने के लिए शरीर, अपेक्षाकृत EBA टीएमएस लिए. विपरीत पैटर्न नेतृत्वहीन शरीर उत्तेजनाओं के लिए दिखाया गया है. राइट - OFA उत्तेजना, EBA उत्तेजना, और टीएमएस उत्तेजना के बिना निम्नलिखित चेहरे और शरीर के लिए एन 1 शिखर आयाम,. त्रुटि सलाखों SEM निरूपित. इस आंकड़े Sadeh से अनुमति के साथ अनुकूलित किया गया था 7. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
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Discussion
सटीक समय अंक में और एक अपेक्षाकृत अच्छा स्थानिक सटीकता के साथ क्षण भर के चयनित cortical क्षेत्रों में सामान्य neuronal गतिविधि को बाधित करने की अद्भुत क्षमता है, के बाद, टीएमएस कारणतः एक व्यवहार या एक neurophysiological उपाय के साथ एक प्रेरित मस्तिष्क क्षेत्र से जोड़ने के लिए अनुमति देता है. इस पत्र में हम कार्यात्मक रूप में परिभाषित किया cortical क्षेत्रों को लक्षित, और ईआरपी प्रतिक्रियाओं की एक विश्वसनीय मापने में सक्षम बनाता है कि एक विश्लेषण लागू करने, समवर्ती टीएमएस आवेदन के दौरान ईईजी को मापने के लिए एक विधि का वर्णन किया. हम टीएमएस दिया fMRI परिभाषित मस्तिष्क क्षेत्रों (यानी OFA और EBA) कारणतः उनके पसंदीदा उत्तेजनाओं (यानी चेहरे और शरीर) को ईआरपी प्रतिक्रियाओं के साथ जुड़े रहे हैं पूछने के लिए कि ईईजी और fMRI के साथ संयोजन में इस्तेमाल किया गया था, जिसमें साहित्य से एक उदाहरण दिया था.
19 मान्य है और कई अध्ययनों 7,26,27 में लागू किया गया था, जो वर्णित घटाव तकनीक, कई उल्लेखनीय फायदे हैं: यह अनुमति देता है residu का उन्मूलनसबसे महत्वपूर्ण ईआरपी घटकों के समय खिड़की को कवर अल लंबे समय से स्थायी टीएमएस विरूपण साक्ष्य; यह भी उतना ही (इलेक्ट्रोड के लिए बिजली के हस्तक्षेप) पहलवान, मैकेनिकल से विरूपण साक्ष्य घटकों और गैर वांछित cortical (जैसे श्रवण) मूल समाप्त; और यह भी सीधे नीचे या तार से निकटता में झूठ बोल इलेक्ट्रोड में मजबूत और विश्वसनीय है. तार छू या करीब इलेक्ट्रोड से निकटता या तारों में झूठ बोल रही हो सकता है कि जब से लाइन शोर भी बढ़ाया आयाम टीएमएस पल्स विरूपण साक्ष्य के अलावा, इन इलेक्ट्रोड में सुनाया जा सकता है. यहाँ का प्रदर्शन तकनीक के रूप में अच्छी तरह से इन इलेक्ट्रोड स्थलों पर ERPs की निकासी के लिए सक्षम बनाता है. यह बहुत बार ब्याज की पैदा की प्रतिक्रियाओं को प्रेरित cortical क्षेत्र में या निकट आरंभ के बाद से प्राथमिक महत्व का है. इसके अलावा, पूरे खोपड़ी से संकेत उबरने स्रोत पुनर्निर्माण एल्गोरिदम वांछित हैं मामलों में जहां आवश्यक है.
अनुसंधान उपकरण का संयोजन सफलताटीएमएस, ईईजी और fMRI, प्रत्येक आगे तंत्रिका गतिविधि के विभिन्न पहलुओं डालने और विभिन्न कोणों से इसी तरह के सवालों पर हमला करने के रूप में घंटे, मानव अनुभूति और मस्तिष्क समारोह के अनुसंधान में आगे एक होनहार चाल है. यह टीएमएस तेजी से बिजली की गतिविधि के लिए सहयोगी संज्ञानात्मक या व्यवहार कार्यों कारणतः के लिए, और आगे उच्च अस्थायी और स्थानिक संकल्प में, इस तरह के तुल्यकालन, मस्तिष्क दोलनों और कनेक्टिविटी के रूप में वर्तमान में विकासशील क्षेत्रों का पता लगाने के लिए ईईजी के साथ संयोजन में उपयोग किया जाएगा कि उम्मीद की जा सकती.
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Disclosures
लेखकों वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है कि घोषित.
Acknowledgments
हम इस टीएमएस प्रयोग करने के लिए अपने बहुमूल्य योगदान के लिए डेविड घड़ा धन्यवाद देना चाहूंगा. इस शोध बी, वोल्फसन फाउंडेशन से अनुदान के लिए ब्रेन मैपिंग के लिए Levie-Edersheim-Gitter संस्थान से एक फैलोशिप द्वारा वित्त पोषित किया गया; इजरायल विज्ञान फाउंडेशन और gy के लिए ब्रिटिश काउंसिल शोधकर्ता विनिमय कार्यक्रम प्रयोग उन्नत इमेजिंग, तेल अवीव Sourasky मेडिकल सेंटर के लिए Wohl संस्थान में आयोजित किया गया था से एक यात्रा अनुदान से 65/08 और 1657-1608 अनुदान.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3.0 T Signa MRI scanner | General Electric | ||
BrainAmp amplifier | Brain Products GmbH | BP-01300 | |
Electrode input box | Brain Products GmbH | Optional | |
PowerPack - battery for amplifier | Brain Products GmbH | BP-02615 | |
BrainCap - 32 flat electrodes on a flexible cap | Brain Products GmbH | BP-0300MR | Flat electrodes should be used to assure a shorter distance beween coil and scalp. If larger (e.g. pin type) electrodes are used, remove the ones under the coil |
TMS Super Rapid2 stimulator | Magstim | ||
50 mm double coil | Magstim | ||
Coil holder | Any mechanical arm or tripod that can hold the coil, be adjusted to the right angle and location, and keep the coil steady during stimulation | ||
Chinrest | |||
Polaris infrared camera | Rogue Research Inc | ||
Polaris trackers and pointer tool | Rogue Research Inc | ||
BrainSight workstation and software | Rogue Research Inc | ||
BrainVision Recorder software | Brain Products GmbH | BP-00010 | |
MATLAB software | The MathWorks Inc | ||
SPM for Matlab | Wellcome Department of Imaging Neuroscience, London, UK | ||
MarsBar region of interest toolbox for SPM | |||
Psychtoolbox for MATLAB | This toolbox and the E-prime software (below) are examples for stimulus presentation software capable of delivering commands to the TMS stimulator and to the EEG recorder with reliable timing | ||
E-Prime software | Psychology Software Tools, Inc. |
References
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