Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

Published: November 19, 2014 doi: 10.3791/51631
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 1, 3, 1
1Department of Psychology, University of Montréal, 2Montreal Neurological Institute, McGill University, 3Center for Magnetic Resonance Research and Department of Radiology, University of Minnesota

Abstract

גירוי Transcranial הישיר הנוכחי (tDCS) הוא טכניקת neuromodulation כי נעשתה שימוש יותר ויותר בעשור האחרון בטיפול בהפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות כגון שבץ ודיכאון. עם זאת, המנגנונים העומדים בבסיס יכולתה לווסת את רגישות מוח לשיפור תסמינים קליניים נשאר הבינו היטב 33. כדי לשפר את ההבנה זו, ספקטרוסקופיה פרוטון תהודה המגנטית (1 H-MRS) יכולה לשמש כפי שהוא מאפשר כימות vivo של מטבוליטים מוח כגון חומצת γ-aminobutyric (GABA) וגלוטמט באופן ספציפי לאזור 41. למעשה, מחקר שנערך לאחרונה הראה כי 1 H-MRS הוא אכן אמצעי רב עוצמה כדי להבין טוב יותר את ההשפעות של tDCS בריכוז מוליך עצבי 34. מטרת מאמר זה הוא לתאר את הפרוטוקול המלא לשילוב tDCS (ממריץ תואם NeuroConn MR) עם 1 H-MRS ב -3 T באמצעות seq MEGA-PRESSהשפעה. נתאר את ההשפעה של פרוטוקול שהראה הבטחה גדולה לטיפול בליקויים מוטוריים לאחר שבץ, אשר מורכב מגירוי דו-צדדי של קליפת מוח מוטורי הראשוני 27,30,31. גורמים מתודולוגיים לשקול ושינויים אפשריים לפרוטוקול הם דנו גם.

Introduction

הרעיון של החלת חשמל למוח האנושי כדי לווסת את פעילותו נחקר מאז ימי קדם. למעשה, כתבים ממוקדם ככל המאה ה -11 נמצאו שמתארים את השימוש בדגים חשמליים הטורפדו בטיפול בהתקפים אפילפטיים 1. ובכל זאת, זה לא עד לאחרונה כי גירוי המוח לא פולשני זכה לעניין נרחב בקהילה המדעית כפי שהוצג כדי ליצור אפקטי ויסות על תפקוד הקוגניטיבי ותגובה מוטורית 2. בעוד גירוי המגנטי transcranial (TMS), נחקר בהרחבה מאז תחילת 1980 3, הריבית האחרונה בגירוי הנוכחי ישיר transcranial (tDCS) גדלה כפי שהוא נתפס כיום כאפשרות טיפול מעשית עבור מגוון רחב של neuropathologies, כגון שבץ 4, התמכרות לאלכוהול 5, וכאב כרוני 6. יש tDCS יתרונות רבים על פני שיטות גירוי עצביות כמו TMS, למשל,שכן הוא זול יחסית, ללא כאבים, נסבל היטב על ידי חולים, ונייד, וכך מאפשר לנהל ליד המיטה 7. למעשה, רק אחוז קטן של מטופלים חווה תחושת עקצוץ קלה במהלך גירוי 8. עם זאת, תחושה זו בדרך כלל נעלמת לאחר מספר שניות 9. כתוצאה מכך, tDCS מאפשר מחקרי מבוקרי דמה חזקים כפולים סמיות, שכן רוב המשתתפים לא יכול להבחין גירוי מזויף מגירוי אמיתי 9,10.

tDCS כרוך האינדוקציה של זרם חשמלי נמוך amperage קבוע (1-2 mA) מוחלת על הקורטקס באמצעות אלקטרודות משטח ממוקמות על הקרקפת של הנושא. אלקטרודות ממוקמות בדרך כלל בספוגים ספוגים מי מלח או ישירות על הקרקפת עם דבק EEG-סוג. לערוך מחקר tDCS, ארבעה פרמטרים עיקריים צריכים להיות נשלטו על ידי הנסיין: 1) זמן גירוי; 2) עוצמת הגירוי; 3) גודל אלקטרודה; ו 4) מונטאז 'אלקטרודה. בפרוטוקולים סטנדרטיים, אלקטרודה "הפעילה" ממוקמת מעל האזור של עניין תוך האלקטרודה ההתייחסות מושמת בדרך כלל על אזור supraorbital. הזרם זורם מן האנודה הטעונה חיובי לכיוון הקתודה הטעונה השלילי. ההשפעה של tDCS על קליפת המוח המוטורי ראשוני (M1) נקבעת על ידי הקוטביות של הגירוי בי anodal גירוי משפר את הרגישות של אוכלוסייה של תאי עצב וגירוי cathodal מפחית לו 11. שלא כמו TMS, הנוכחי המושרה אינו מספיק כדי לייצר פוטנציאל פעולה בתאי עצב בקליפת המוח. השינויים ברגישות קליפת המוח הם האמינו להיות עקב האפנון של הסף העצבי הקרום מוביל לאו hyperpolarization של פוטנציאלי הממברנה או סיוע של שלילת קוטביות של תאי עצב בהתאם לכיוון הזרימה הנוכחית 8,11. משך שינויי הרגישות יכול להימשך עד 90 דקות לאחר הקיזוזשל גירוי, בהתאם למשך גירוי 11,12.

שיקום tDCS ומוטורי

M1 כבר נעשה שימוש נרחב כמטרה של גירוי שכן שינויי רגישות שהושרו על ידי tDCS ניתן לכמת באמצעות מנוע פוטנציאלים מעורר (חברי הפרלמנט האירופי) הנגרמים על ידי הדופק יחיד TMS 3. מחקרים מוקדמים מראים את האפשרות של מדידת שינויי רגישות קוטביות ספציפית הנגרמים על ידי tDCS השתמשו M1 כמטרה של גירוי 11,12. מאז, M1 נשאר אחד היעדים העיקריים של tDCS במחקרים שכלל שני אוכלוסיות קליניות ונבדקים בריאים בגלל חשיבותו בתפקוד מוטורי, יצירת זיכרון, ואיחוד של מיומנויות מוטוריות 12.

המוח מסתמך על יחסי גומלין מורכבים בין האזורים המוטוריים של שני ההמיספרות לבצע תנועה 14. כאשר אזור אחד ניזוק, לאחר שסבל משבץ למשל, הביןאינטראקציות של חצי מוח משתנות. מחקרים על גמישות מוחית הראו כי האזורים המוטוריים של המוח להסתגל לשינוי הזה בדרכים שונות 15. ראשית, האזורים שלמים, המקיפים את האזור הפגוע יכולים להיות overactived, שהובילו לעיכוב של האזור הפגוע - תהליך הנקרא עיכוב תוך חצאים מוח. שנית, האזור הומולוגי של האזור הפגוע יכול להיות overactivated ולהפעיל עיכוב בחצי הכדור הפצוע - תהליך הנקרא עיכוב בין חצאים מוח. M1 המושפע ולכן יכול להיענש פעמיים: תחילה על ידי הנגע והשני על ידי העיכוב מגיע משני M1 לא הושפע, והאזור שמסביב של M1 המושפע 16. מחקר שנערך לאחרונה הראה כי הגדיל את רגישות בחצי הכדור מושפע קשורה לשיקום איטי 17, אשר תואר כתחרות בין חצי מוח הסתגלות 18.

הבנת הפלסטיות שהתרחשה לאחרשבץ עלול להוביל לפיתוח פרוטוקולי neuromodulation שיכולה להחזיר את אינטראקציות המיספרי 19. שלושה טיפולי tDCS עיקריים הוצעו בחולים עם ליקויים מוטוריים לאחר השבץ 20,21. הטיפול הראשון נועד להפעיל מחדש את קליפת המוח המוטורי נפגע על ידי גירוי חד צדדי anodal (א-tDCS). במקרה זה, גירוי מטרה ישירות הגברת פעילות באזורי perilesional, שהם האמינו להיות חיוניים להחלמה. למעשה, מחקרים הראו שיפור של הגפה העליונה או תחתונה המשותקת לאחר טיפול זה 22-26. הטיפול השני פותח במטרה לצמצם את-הפעלת יתר של חצי הכדור contralesional על ידי יישום tDCS cathodal חד-צדדי (c-tDCS) מעל M1 שלם. כאן, גירוי מטרה בעקיפין הגדלת פעילות באזורי perilesional דרך אינטראקציות interhemispehric. תוצאות ממחקרים אלה הראו שיפור של functi מנועעל לאחר כ-tDCS 4,27-29. לבסוף, הטיפול השלישי שמטרתו שילוב ההשפעות המעוררות של-tDCS מעל M1 הפצוע עם ההשפעות המעכבות של c-tDCS מעל M1 מושפע באמצעות tDCS הדו-צדדי. תוצאות מצביעות על שיפור בתפקוד מוטורי לאחר tDCS דו-צדדי 27,30,31. יתר על כן, מחקר אחד הראה שיפור גדול יותר הבא tDCS הדו-צדדי בהשוואה לשתי שיטות חד-צדדיות 32.

פיסיולוגי מנגנוני tDCS

למרות השימוש הגובר של tDCS בטיפול בשבץ מוחי, המנגנון הפיזיולוגי שבסיס השפעותיו עדיין לא ידועים 33. הבנה טובה יותר של ההשפעות הפיזיולוגיות יכולה לעזור לפתח אפשרויות טיפול טובות יותר ועלולה להוביל לפרוטוקולים סטנדרטיים. כפי שהוזכר קודם לכן, את ההשפעות של tDCS יכולות להימשך עד 90 דקות לאחר הקיזוז של גירוי 11,12. לכן, hyperpolarization / שלילת קוטביותתהליכים לא יכולים להסביר לגמרי את ההשפעות ארוכות טווח 33,34. השערות שונות הוצעו בנוגע למנגנון הפיזיולוגי הבסיסי tDCS לאחר לוואי על M1 לרבות שינויים בשחרור הנוירוטרנסמיטר, סינתזת חלבון, פונקצית ערוץ יון, או פעילות קולטן 34,35. תובנות בעניין זה נרכשו תחילה דרך מחקרים פרמקולוגיים הראו דיכוי של אחרי ההשפעות של anodal וגירוי cathodal על רגישות M1 על ידי החומר שממשמש glutamatergic N-methyl-D-aspartate אנטגוניסט לרצפטור (NMDA) 36,37 ואילו ההשפעה ההפוכה הוצגה באמצעות אגוניסט הקולטן NMDA 38. קולטני ה- NMDA הם חשבו להיות מעורבים בתפקוד למידה וזיכרון באמצעות הגברה ארוכה טווח (LTP) ודיכאון לטווח ארוך (בע"מ), שניהם בתיווכו של glutamatergic ונוירונים GABAergic 39,40. מחקרים בבעלי חיים בקנה אחד עם השערה זו כפי שהם הראו ש- tDCS גורם 13 LTP.

<p class = "jove_content"> למרות ההתקדמות החשובה שנעשתה בהבנה של מנגנוני פעולה שבבסיס תופעות tDCS, פרוטוקולים תרופתיים מגבלות חשובות הווה שלנו. ואכן, פעולת תרופה לא יכולה להיות כמו במרחב ספציפי כtDCS, במיוחד בהקשר של ניסויים בבני אדם, ומנגנון פעולה של ההשפעות שלהם הוא בעיקר בשל קולטנים פוסט-סינפטי 34. לכן, יש צורך לחקור בצורה ישירה יותר את ההשפעות של tDCS על המוח האנושי. ספקטרוסקופיה פרוטון התהודה מגנטית (1 H-MRS) היא מועמד טוב שכן היא מאפשרת לא פולשנית באיתור vivo של ריכוזים של נוירוטרנסמיטרים באזור מסוים של עניין. שיטה זו מבוססת על העיקרון שלכל neurochemical המכיל פרוטון במוח מבנה מולקולרי ספציפי וכתוצאה מכך, מייצרת תהודה כימית ספציפית שיכול להיות מזוהה על ידי 1 H-MRS 41. האות נרכשה משל נפח המוח של בההתעניינות נוצרה מכל הפרוטונים שמהדהדים בין עמודים לדקה 1 ו -5. Neurochemicals רכשה מיוצגת על ספקטרום ולהתוות כפונקציה של ההיסט הכימי שלהם עם כמה פסגות באופן ברור להבחנה, אבל איפה תהודות רבות מneurochemicals השונות חופפות. עוצמת האות של כל שיא היא פרופורציונלית לריכוז של neurometabolite 41. כמות neurochemicals שניתן לכמת תלויה בעוצמת השדה המגנטי 42,43. עם זאת, מטבוליטים ריכוז נמוך, אשר מוסתרים על ידי תהודה מאוד חזקה, קשה לכמת בעוצמת שדה נמוכה כגון 3 ט דרך אחת לקבל מידע על אותות חופפים כזה הוא להסיר את התהודות חזקות באמצעות עריכת רפאים. אחת טכניקות אלו הוא רצף MEGA-PRESS, המאפשר זיהוי של חומצת γ-aminobutyric אותות (GABA) 44,45.

רק מעט מאוד מחקרים שבחנו את ההשפעה של tDCS בחילוף חומרים במוח באמצעות 1 H-MRS באזורים מוטוריים 34,46 ולא מנועי 47. Stagg ומשתפי פעולה 34 העריכו את ההשפעות של-tDCS, ג-tDCS, וגירוי מזויף על חילוף חומרים M1. הם מצאו ירידה משמעותית בריכוז GABA הבא-tDCS, והפחתה משמעותית של גלוטמט + גלוטמין (GLX) וGABA הבא c-tDCS. במחקר אחר, דווח כי הסכום של שינויים בריכוז GABA הנגרמים על ידי-tDCS מעל M1 היה קשור ללמידה מוטורית 46.

מחקרים אלה מדגישים את הפוטנציאל של שילוב 1 H-MRS עם tDCS להגביר את ההבנה של המנגנון הפיזיולוגי העומד בבסיס השפעת tDCS על תפקוד מוטורי שלנו. בנוסף, השימוש בפרוטוקולים קליניים כגון-tDCS ו- c-tDCS מעל M1 הוא שימושי משום שההשפעות ההתנהגותיות שלהם הן גם למדו ויכולות להיות קשורות ישירות לתוצאות פיסיולוגיות. לכן, פרוטוקול סטנדרטי לשילוב TDC הדו-צדדיS ו 1 H-MRS בא לידי ביטוי במשתתפים בריאים באמצעות מערכת של 3 T MRI. Bihemispheric tDCS מוצג להשוות נתונים עם מחקר MRS קודם בי cathodal חד-צדדי או חד-צדדי tDCS anodal יושמו על הקורטקס מוטורי 34. הפרוטוקול מתואר במפורש לגירוי עם ממריץ NeuroConn בסורק T סימנס 3 ביצוע MEGA-PRESS 1 H-MRS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

המחקר אושר על ידי לוחות האתיקה המחקר וקהילה של להתאחד דה Neuroimagerie Fonctionnelle ואוניברסיטת מונטריאול ונעשה בעמידה בקוד אתי כאמור בהצהרת הלסינקי. כל הנבדקים נתנו סכמה בכתב הודיעה הבאים סינון קפדני לתאימות MRI וקבלו פיצוי מבחינה כלכלית עבור השתתפותם.

1. tDCS חומר

  1. ודא שכל החומרים הדרושים זמינים לפני תחילת הניסוי (ראה איור 1 לרשימה).
    הערה: גדלי אלקטרודה שונים זמינים עבור tDCS. במחקר זה, אשר תשמש אלקטרודות גומי שני 5 x 7 סנטימטר. ניתן לבחור גדלים אחרים בהתאם לאזור של גירוי וfocality הרצוי של הגירוי 48.
  2. הקפד לבדוק שהסוללות של DC-ממריץ מחויבות ולגבות אותם מעת לעת שכן לא ניתן לטעון את המכשיר או מחובר-בduגירוי טבעת מטעמי בטיחות.

2. תכנון של התנאים לגירוי

  1. הפעל את התקן tDCS בהתאם להוראות המצורפות להתקן. טרום להגדיר את התקן tDCS לשני מצבים שונים גירוי (פעילים והעמדת פן).
  2. כפי שאין לי כמה מכשירים מצב שנקבע מראש, לבחור את הפרמטרים הדמה המתאימים לפני תחילת גירוי.
    1. להגדיר מראש סט של פרמטרים על ידי טעינת הגדרה. לחץ על לחצן 2 או 4 לבחירה מהתפריט הראשי את האפשרות "מערכת" (ראה איור 2).
    2. העבר את הסמן לשורה 2 בתצוגה על ידי לחיצה על לחצן 3.
    3. לחץ על לחצן 2 או 4 עד "הגדרת העומס" מראה על הצג. לחץ על לחצן 3.
    4. בחר את המכתב של ההגדרה (A, B, C או D) על ידי לחיצה על לחצן 2 או 4.
    5. הזז את הסמן כלפי מעלה עם הכפתור 1. התצוגה תציג באופן אוטומטי את האפשרות "פרמטרים".
    6. לחץ על לחצן 1 כדי לחזור לקו 3. בחרו את "לדעוך ב" אפשרות מתפריט המסך של המכשיר על ידי לחיצה על לחצן 2 או 4. לחץ על לחצן 3 ללכת לקו 4 ולחצו על לחצנים 2 ו 4 להתאים את משך הזמן עד 15 שניות.
      הערה: Fade במשכי זמן יכול להיות שונה.
    7. לחץ על לחצן 1 כדי לחזור לקו 3. בחרו את אפשרות "לדהות" מתפריט המסך של המכשיר על ידי לחיצה על לחצנים 2 או 4. לחץ על לחצן 3 ללכת לקו 4 ולחצו על לחצנים 2 ו 4 להתאים את משך הזמן עד 15 שניות.
      הערה: Fade במשכי זמן יכול להיות שונה.
    8. לחץ על לחצן 1 כדי לחזור לקו 3. Presזה הכפתור 2 או 4 עד האפשרות "המשך" מראה בתפריט התצוגה. לחץ על לחצן 3 ללכת לקו 4 ולחצו על הכפתור 2 ו- 4 כדי להתאים את משך הזמן עד משך הזמן המינימאלי זמין במכשיר (15 שניות למכשיר הנוכחי, ראה איור 3 ב).
      הערה: זה יגרום לתחושת עקצוץ דומה לגירוי הפעיל.
  3. לחץ על לחצנים 1 ו -3 בו-זמנית כדי לשמור את השינויים של ההגדרה.
  4. טרום תכנית הפרמטרים גירוי הפעיל. לשם כך, בצע אותן ההוראות להגדרה של הגירוי המזויף, אבל לתכנת את משך הזמן עד 1,200 שניות (20 דקות, ראו איור 3 א).
  5. טרום תכנית הפרמטרים גירוי המבחן. לשם כך, בצע אותן ההוראות להגדרה של הגירוי המזויף אבל לתכנת את משך הזמן עד 45 שניות.
    הערה: גירוי המבחן ישמש למדידת העכבה לפני הניסויים.
  6. פסאודו-רןdomly להקצות התנאים של גירוי למשתתפים.
  7. הקצאת מספר לכל אחת משלושת התנאים לניסויים עיוורים: 1) דו-צדדי: anodal ימין, שמאל cathodal; 2) דו-צדדי: anodal שמאלה, ימינה cathodal; 3) אחיזת עיניים: שמאל anodal תקין, cathodal.

3. הסכמת המשתתפים

  1. ליידע את המשתתף בהליך ולחתום על טופס הסכמה.
    1. ודא שאין לי משתתפים כל הוראה נגד לtDCS: היסטוריה פסיכיאטרית או נוירולוגיות, הנוכחות של קוצב לב, מתכת מושתלת בגולגולת, היסטוריה של התעלפויות, היסטוריה של התקפים, היסטוריה של שימוש בסמים, היסטוריה של התקף משפחה, היסטוריה של התקפי חום, חוסר השינה בלילה הקודם, היסטוריה של רגישות בעור, וכל צריכת אלכוהול ביום הקודם.
    2. ליידע את המשתתף של תופעות לוואי המדווחות ביותר של tDCS: עקצוץ קל; עייפות מתונה; תחושת אור של גירוד מתחת לאלקטרודות; קלתחושת צריבה.
  2. ליידע את המשתתף של התוויות נגד MR ואת תופעות לוואי.

4. מדידות למיקום אלקטרודות

  1. השתמש במערכת הבינלאומית 10/20 למצוא את ציוני הדרך בראש המשתתף הבאים: נקודות nasion והזיז (איור 4 א), preauricular, ושני האזורים ממוקדים: C3 ו- C4 (איור 4).
    1. אתר nasion כאיזור השקוע מובחן הממוקם על גשר האף ברמה בין שני העיניים. אתר inion כהשלכה הבולטת ביותר של העצם העורף ממוקם בחלק התחתון של הגולגולת. אתר את הנקודה ליד כל אוזן preauricular; זה הכניסה מעל החריץ הזיגומטית. אתר את C3 ו- C4 מבוסס על מדידות כפי שיתואר להלן.
  2. השתמש בסרט מדידה כדי למדוד את המרחק בין nasion וinion לאורך קו האמצע של הראש ולעשות סימן על 50% משנינות המרחקסמן הידרו לא קבוע חה.
  3. השתמש בסרט מדידה כדי למדוד את המרחק בין שתי נקודות preauricular ולעשות סימן עם סמן הידרו לא קבוע ב 50% מהמרחק בקו אחד עם הסימן הקודם. נקודה זו מקבילה לCz (קודקוד).
  4. מCz, לאורך הקו שנוצר בין נקודות preauricular, לסמן שתי נקודות, אחת בכל צד, עם סמן הידרו לא קבוע שמתאים ל- 20% מהמרחק הכולל. סימנים אלה מתאימות לאזורי היעד (C3 ו- C4, איור 4).
    הערה: גם בשיטות אחרות כגון TMS או neuronavigation ניתן להשתמש כדי למקם M1.

5. מיקום של אלקטרודות

  1. העבר כמה שיותר שערות מהאזורים הממוקדים שיהיה מגורה. החל ג'ל פילינג EEG-סוג עם-קלון צמר גפן כדי לנקות את האזורים הממוקדים.
  2. נקה את האזורים הממוקדים עם 70% אלכוהול איזופרופיל וכרית prepping ספוג כדי לשפר את קשר אלקטרודה.
  3. בנדיבות לכסות את כל אלקטרודה עם דבק מוליך EEG-סוג. ודא שהדבק הוא כ 5 מ"מ עובי על פני כל השטח. ודא שהאזור כולו הגומי מכוסה בדבק. קל להרטיב את אזורי היעד ולהדביק מוליך על האלקטרודות בתמיסה מי מלח.
  4. מקם את האלקטרודות כפי שמוצג באיור 4 ולחץ על אלקטרודות בחוזקה על האזורים הממוקדים. הנח גומייה סביב ראשו של המשתתף על מנת להבטיח יציבות אופטימלית של אלקטרודות. התאם אותו באופן כזה שהמשתתף חווה כאב או אי נוחות במהלך פגישת הסריקה.
  5. ודא כי המוביל לא בא במגע עם העור, כדי למנוע כוויות אפשריות.

מבחן 6. tDCS מחוץ לחדר הסורק

  1. השתמש במודד כדי לוודא את התפקוד התקין של כבל האלקטרודה והתנגדות.
  2. הפעל את התקן tDCS וטען את הגדרות גירוי מבחן. לחץ על לחצן 2 או 4 לבחירה מהתפריט הראשי את האפשרות "מערכת". העבר את הסמן לשורה 2 בתצוגה על ידי לחיצה על לחצן 3. לחץ על לחצן 2 או 4 עד "הגדרת העומס" מראה על הצג. לחץ על לחצן 3. בחר את המכתב של ההגדרה מתוכנתת מראש המבחן (A, B, C או D) על ידי לחיצה על לחצן 2 או 4.
  3. הזז את הסמן כלפי מעלה עם הכפתור 1. התצוגה יציג באופן אוטומטי "פרמטרים" אפשרות. בשורה הראשונה, לחץ על לחצן 2. בתצוגה תופיע "גירוי?" עם הפרמטרים מתוכנתים מראש השונים.
  • לחץ על לחצן 1 כדי להפעיל את הגירוי. התצוגה תציג את רמת העכבה ובאופן אוטומטי להפסיק אם זה מגיע ליותר מ -20 ק"ג-אוהם. אם רמת העכבה היא מעל 20 ק"ג-אוהם, נתק את חוטי האלקטרודה מהתיבה הפנימית ולצאת מחדר הסריקה כדי לוודא את המיקום של האלקטרודות.
  • לעשות שוב את גירוי המבחן. כאשר רמה טובה של impedanהוא הגיעה לספירה וכאשר גירוי המבחן נגמר, נתק את האלקטרודות מהתיבה הפנימית.

    • 7. התקנת tDCS

    1. כפי שניתן לראות בתרשים 5, להניח את מכשיר tDCS והתיבה החיצונית בחדר הבקרה של הסורק.
      הערה: מכשיר tDCS והתיבה החיצונית הם לא MR התואם ולא צריך להילקח בסביבת המגנט.
    2. חבר את חוטי תיבה החיצוניים למכשיר tDCS ולאחר מכן חבר את כבל התיבה הארוך לתוך התיבה החיצונית.
    3. הפעל את ממיר כבלי tDCS מהסורק חדר הבקרה לחדר MRI. הקפד להפעיל את הכבל הזה וישר ככל האפשר, להימנע מכל פיתולים או לולאות, לאורך הקיר של חדר MRI לכיוון החלק האחורי של סורק ה- MRI. שים שקי חול תואמים MR מרובה על את הכבל כדי לוודא את יציבותה, כפי שמוצג באיור 5.
    4. להביא את התיבה הפנימית לחדר MRI וחבר את כבל התיבה הארוך לתוכו (איור 5).

    8. הסריקה MRI Preparation

    1. שאל את המשתתף להיכנס לחדר MRI, אם לא כבר שם ממבחן tDCS, ולשים באטמי אוזניים.
    2. הניח כרית דקה מתחת לאזור הסליל של שולחן MRI. שאל את המשתתף לשכב על השולחן. הניח כרית מתחת לרגליו של המשתתף לנוחות ושמיכה במידת הצורך. תן משתתף כפתור האזעקה למטרות אבטחה.
    3. שים אוזניות נפרדות על שני האוזניים, כדי לאפשר העברת מידע משליטת סורק החדר למשתתף בחדר MRI.
    4. מקם את ראשו של המשתתף גבוה ככל האפשר מתחת לאזור שבו סליל הראש ימוקם (החלק עליון של הראש, הקרוב ככל האפשר לחלק העליון של הטבלה שבה הסליל יוצב). שים את חוטי האלקטרודה בצד ימין של ראשו של המשתתף, כפי שהומלץ על ידי חברת מכשור tDCS.
    5. הנח את הסליל 32 ערוץ יקבל בלבד סביב ראשו של המשתתף. להפעיל את כבלי אלקטרודה דרךבצד ימין של הסליל. מקם את ראשו של המשתתף וישר ככל האפשר באמצעות לייזר אדום מיצוב (תכונה מובנית של הסורק).
    6. שאל את המשתתף להזיז את זרועות ורגליים לתנוחה נוחה, תוך הקפדה שלא לגעת בידות. הקפד להזכיר למשתתף להישאר בשקט ככל האפשר בכל הפגישה. כאשר המשתתף מוכן, להזיז את השולחן האחרון בקו האמצעי כדי להגיע לחוטי אלקטרודה בגב הסורק.
    7. השתמש קלטת רפואית לייצב את כבל האלקטרודה בצד ימין של הגב של הסליל. חבר את חוטי אלקטרודה הממוקמים בתוך הסורק לתוך התיבה הפנימית tDCS. לשים את הקופסה הפנימית בצד ימין של הסורק עם שק חול עליו ליציבות מקסימלי.
    8. הזז את השולחן חזרה למקומה הסופי. שמור tDCS מופעל ואלקטרודות מחוברים לתיבה החיצונית לכל הפגישה MRI.

    9. טרום tDCS 1 H-MRS מושב

    הפעל רצף מְאַתֵר לרכוש תמונות הדרושות כדי לאמת את המיקום הנכון של הראש ולהשוות מְאַתֵר שני אשר נרכש בסוף הפגישה כדי לבדוק תנועה כוללת.
  • לרכוש T 1 תמונות MPRAGE משוקללות אנטומית במיצוב של voxel M1 וזיהוי של מומים מבניים אפשריים (T R = 2,300 אלפיות שני; T E = 2.91 אלפיות השני; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 מ"מ; 256 x 256 מטריצה ; T I: 900 אלפיות השני; 176 פרוסות; נטייה: sagittal; זמן רכישה: 4 דקות 12 שניות).
  • לבצע שחזור רב-מתכנן של התמונות במטוסים המתאימים יותר להדמיה של ספקטרוסקופיה (VOI) נפח של הריבית.
    1. בכרטיס 3D, לעיין בתמונות MPRAGE הגלם (כיוון sagittal). מחלון "הטווחים מקבילים יצירת" בחר "2x2 הצירי". התאם את המיקום של הקווים המקבילים ולחץ על שמור כדי ליצור את התצוגה המאונכות הצירית.
    2. מחלון "הטווחים מקבילים יצירת" בחר "2x2 העטרה". התאם את המיקום של הקווים המקבילים ולחץ על "השמור" כדי ליצור את התצוגה המאונכות העטרה.
  • אתר את M1 עזב מבוסס על יוסרי ו -49 נקודתי הציון האנטומיות 'משתפי הפעולה בשלוש פרוסות נטייה. ואז, למקם את VOI (30 x 30 x 30 מ"מ 3) באזור ללא כל זִוּוּת יחסית לציר הסורק (איור 6).
  • לרכוש קו סריקת רוחב (21 ים).
    1. בחר את כרטיס ספקטרוסקופיה למדוד קו רוחב מים על החלק האמיתי של האות מסריקת קו רוחב זה. טען את הנתונים גולמיים קו רוחב מהדפדפן. טען את (תפריט פרוטוקולים: בחר את הפרוטוקול) פרוטוקול מדידת קו-רוחב.
    2. התאם את שלב שימוש בכלים שלאחר העיבוד האינטראקטיבי תוכנת סורק. בחר את סעיף תיקון השלב ולהתאים את השלב לנקודת ההתחלה עם הסמן.
    3. על מנת להקטין את הקו-הרוחב,להפעיל את רצף 50 MAP (EST) FAST שלוש פעמים. חזור על סריקת קו רוחב ומדידת קו-רוחב (שלב 9.5). שים לב לשורת רוחב המים סופי.
  • התחל 4 בלוקים של סריקות 64 המטבוליט (32 "OFF הערוך" ו- 32 "על עריכה", רציף) עם רצף MEGA-PRESS 44,45, שבם התפרצו 51, OVS 51 ואחסון נפרד של FIDs מופעלים (T R = 3 של, T E = 68 אלפיות שני, זמן רכישה כולל: 12 דקות)
  • לרכוש התייחסות מים באמצעות רצף MEGA-PRESS ללא דיכוי מים MEGA, עם דיכוי אדים ("RF מרק") ועם מדידת דלתא ב 0 עמודים לדקה. לרכוש בלוק אחד של 4 סריקות המטבוליט במקום 64 (זמן רכישה: 42 שניות).

    • נוהל 10. tDCS

    1. ליידע את המשתתף שגירוי tDCS יתחיל ושהסורק יהיה שקט לכל הגירוי.
    2. בחר באחת משני פרוג בעברנגח פרמטרים בהתאם למצב ולהתחיל הגירוי. עקוב אחר העכבה והמתח במהלך 20 דקות של גירוי. כאשר הגירוי הוא מעל, תודיע על כך למשתתף שהפוסט-tDCS מושב MRS יתחיל. אל תכבה את מכשיר tDCS.

    11. פוסט-tDCS H-MRS מושב 1

    1. להפעיל את אותו סריקות המטבוליט עם רצף MEGA-PRESS כטרום-tDCS לסרוק אבל כפול בלוקים של רכישה (8 בלוקים של 64 סריקות ("הערוך OFF" 32 ו -32 "על עריכה", רציף)) לרכישת מטבוליטים בשני זמן שונה מצביע לאחר tDCS.
    2. כמו בישיבת קדם tDCS, לרכוש סריקת התייחסות מים באמצעות אותם הפרמטרים. לסיים את המפגש עם רצף מְאַתֵר.
    3. מבחינה ויזואלית להשוות התמונות מְאַתֵר נרכשו בתחילת וסיום של פגישת הסריקה כמדד לתנועת הראש.
    4. גש לכרטיס הצפייה ולעבור לתפריט הדפדפן. בחר את הראשון והשני מקומייםתמונות גולמי izer. טען את התמונות בכרטיס הצפייה ולהשוות את שני התמונות. נתוני יצוא בפורמט DICOM דרך השרת.

    12. ניתוח של H-MRS נתונים 1

    1. נתוני יבוא באמצעות תוכנת תכנות ועיבוד, ולהתאים את התדירות ושלב של FIDs מאוחסן בנפרד באמצעות אות TCR וtCho בין 2.85 ו3.40 ppm. לשם כך, תוכל להשתמש בפונקצית lsqnonlin התוכנה כדי להתאים תדירות ושלב של כל FIDs הבודד הפך-פורייה (ספקטרום) לספקטרום הממוצע של המושב.
      הערה: זו היא גישה ספציפית לאתר ושיטות אחרות ליבוא וניתוח הנתונים לא בהכרח משפיע על איכות הנתונים.
    2. כדי להשיג את הספקטרום הסופי, לחסר את האותות מסריקות חלופיות עם פולסים כפולים מפוספסים סלקטיבית שיושמו על 4.7 עמודים לדקה ו -7.5 ppm ("ערוך OFF") ועל 1.9 עמודים לדקה ו 4.7 עמודים לדקה ("ערוך ב") (איור 7 ).
    3. השתמש בLCModel 52לניתוח של שני ההבדל והספקטרום "הערוך OFF". בטל סימולציות ברירת מחדל ודוגמנות בסיס.
    4. בצע בדיקה ויזואלית של הספקטרום שלא לכלול מפגשים עם זיהום מאות השומנים subscapular (ראה F igure 9).
    5. כחלק מבקרת איכות, להוציא ספקטרום עם linewidth של TCR-CH 3 לעיל 10 הרץ. כולל רק במטבוליטים הניתוח (GABA, GLX, TCR, tNAA) שהיו לכמת עם גבולות קריימר-Rao נמוכים (CRLB) נמוכים מ -35%.
      הערה: CRLB לספק שגיאה משוערת של כימות המטבוליט. CRLB> 50% הוא לא אמין, והוא חתך מומלץ על ידי מדריך לLCModel. רב בתחום השתמש נמוך מ -35% CRLB כסטנדרט. 53-55 בנוסף, CRLB צריך להישמר בחשבון בעת לפרש את התוצאות.
    6. להשיג quantifications GABA וGLX מהספקטרום "בדיקת הבדלים", TCR מ" ערוך OFF "הספקטרום, וtNAA משני" הערוך OFF "ו"; DIFF "ריכוזי Express של מטבוליטים השונים של ריבית כיחס על TCR לGABA וGLX, להכפיל את היחס בפקטור התיקון-בממוצע הקבוצה הבא כדי להסביר להגדיר את הבסיס שונה המשמש למונה והמכנה (tNAA מ.." עריכת OFF "ספקטרום / tNAA מ" ספקטרום DIFF").
      הערה: ניתן גם לכמת ריכוזי GABA וGLX באמצעות אות מים או NAA.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    איור 6 מציג את העמדה של VOI ממוקמת על הייצוג של יד בM1 שבו כל אמצעי MRS נלקחו. באיור 6 ד, הדמיית 3D מציגה הצגה ברורה של אלקטרודות tDCS ממוקמות על הקרקפת מעל הקורטקס המוטורי הראשוני המשוערת. איור 7 נציג מופעים "הערוך OFF" והבדל ספקטרום ("בדיקת הבדלים") שנרכש בM1. הפסגות המתאימות GLX, GABA + MM כמו גם NAA ניתן לראות בבירור.

    איור 8 מציג את אחוז השינוי בין רכישת MRS מראש tDCS ופוסט-tDCS לשלושה תנאים שונים במשתתף בודד. תוצאות כבר מהטיפול שלאחר tDCS מופרדות לשתי נקודות זמן כדי להמחיש את האבולוציה של שינוי לאורך זמן. איור 8 א מציגה את אחוז השינוי עבור GLX. לגירוי מזויף, מציג ריכוז GLX אין אפנון בולט. לstimu הדו-צדדיlation 1 (anodal עזב, cathodal ימין), שוב אין אפנון בולט של GLX הוא ציין; עם זאת, אפנון של הריכוז לאורך הזמן הוא הפוך למה שרואה בגירוי המזויף. לבסוף, בנוגע לגירוי דו-צדדי 2 (cathodal עזב, anodal ימין), דפוס דומה נצפה לגירוי המזויף אבל עם שיפור בולט של ריכוז GLX בנקודת הזמן השני בעקבות גירוי.

    איור 8 ב מציג את אחוז השינוי בריכוז של GABA ביחס למצב של גירוי. לגירוי המזויף, מציג ריכוז GABA לא אפנון בולט. עם זאת, ירידה קלה הוא ציין בשתי נקודות הזמן. האפנון של GABA הבא הגירוי המזויף הוא יותר חשוב מאשר לGLX ,. בניגוד לכך, עלייה ניכרה בריכוז GABA נראית בנקודה לאחר גירוי דו-צדדי 1 (האנודה עזבה, קתודת ימין) השני בזמן. לבסוף, דפוס דומה של שינוי לגירוי המזויף הוא ציין לגירוי דו-צדדי 2 (קתודת שמאל, האנודה ימין).

    איור 9 מציג את הספקטרום המתקבל משני משתתפים שונים. 9 איור מציג ספקטרום באיכות טובה עם אות שומנים מקובלים. איור 9 ב מציג ספקטרום עם אותות שומנים גדולים, אשר הוצאו לאחר בדיקה ויזואלית. לבסוף, איור 10 מציג תזוזה של המיקום של voxel עניין בעקבות תנועת משתתף 5 מ"מ.

    איור 1
    איור 1: חומרים. 1) תמיסת מלח; 2) דבק מוליך; 3) ג'ל אלקטרודה; 4) אלכוהול prepping פנקס; 5) סרט מדידה; 6) עיפרון EEG; 7) גומיות; 8) תיבה פנימית; 9) מכשיר tDCS; 10) תיבה חיצונית; 11) ממיר כבלים פנימיים; 12) ממיר כבלים חיצוניים; 13) אלקטרודות; 14) ממיר כבלים ארוכים

    ss = "jove_content" FO: לשמור על-together.within עמודים = "תמיד"> איור 2
    איור 2: תמונת מכשיר tDCS של המיקום של הכפתורים על מכשיר tDCS הספציפי בשימוש בפרוטוקול הנוכחי. לחצנים אלה משמשים לנקבעו מראש הגדרות השונות.

    איור 3
    איור 3: כמובן זמן של תנאי tDCS. ) כמובן זמן של מצב tDCS הפעיל. לאחר רכישת המטבוליט מראש tDCS, להדליק את מכשיר tDCS וכבש את נוכחי במשך 15 שניות עד שעוצמת 1 mA הוא הגיע. לעורר למגיעות 20 דקות וכבש את הזרם למשך 15 שניות עד שעוצמת 0 mA. אל תכבה את מכשיר tDCS ולהמשיך לרכישת המטבוליט פוסט הגירוי. B) כמובן זמן של מצב tDCS הדמה. לאחר רכישת המטבוליט-tDCS מראש, TUR n במכשיר tDCS וכבש את נוכחי במשך 15 שניות עד שעוצמת 1 mA מתקבל. לעורר במשך 15 שניות (הזמן המינימאלי זמין במכשיר הנוכחי) ורמפה למטה הנוכחית במשך 15 שניות עד שעוצמת 0 mA הוא הגיע. חכה 20 דקות. אל תכבה את מכשיר tDCS ולהמשיך לרכישת המטבוליט פוסט הגירוי.

    איור 4
    איור 4: מיצוב אלקטרודה) 10/20 ציוני דרך מערכת בינלאומית המשמשות לזיהוי של C3 ו- C4. הקודקוד (CZ) מתאים ל -50% מהמרחק בין nasion וinion, ו -50% מהמרחק בין שתי נקודות preauricular. B) C3 ו- C4 מתאים ל- 20% מהמרחק הכולל בין נקודות preauricular, נמדד מנקודת הקודקוד. הקפד להשאיר לפחות 8 סנטימטר של מרחק בין שני האלקטרודות.

    together.within עמודים = "תמיד"> איור 5
    איור 5: מבט סכמטי של חדר MR. מיקום של החומרים בחדרי סריקת MR וקונסולה. זה חיוני כדי לעקוב אחר הפרוטוקול למיקום של החלקים השונים של המכשיר על מנת לקבל אות MR באיכות טובה וגם למטרות בטיחות.

    איור 6
    איור 6: מיקום VOI. עמדה של VOI (30 x 30 x 30 מ"מ 3) על יד האזור השמאלי של M1 בsagittal (), (ב) העטרה, ופרוסות ציריות (C). הדמיית 3D של המיקום של אלקטרודות מוצגת ב( ד ').

    איור 7
    איור 7: spectr המטבוליט 1 H-MRSאממ. נציג (א) "OFF הערוך" והבדל (ב) ספקטרום ("בדיקת הבדלים") שנרכש ברצף MEGA-PRESS 44,45 כולל את הנתונים הגולמיים, בכושר מLCModel והשאריות. Cr: קריאטין הכולל (קריאטין פוספט + (Cr-CH 3 + PCR-CH 3)); NAA: N -acetyl-aspartate + NAAG (sNAA + NAAG); GLX: גלוטמט + גלוטמין (Glu + GLN); GABA + MM: חומצה + מקרו-מולקולות γ-aminobutyric

    איור 8
    איור 8: אפקטים של tDCS דו-צדדי על GLX וGABA לנושא אחד. ) השפעות tDCS על ריכוז GLX מוצגות בשלושת התנאים. תוצאות באות לידי ביטוי כאחוז השינוי בין הרכישה מראש tDCS ושתי הרכישות שלאחר הגירוי. B) תופעות tDCS בריכוז GABA מוצגות בשלושה התנאים. תוצאות באות לידי ביטוי כאחוז מצ'ה nge בין הרכישה מראש tDCS ושתי הרכישות שלאחר הגירוי. שאם: האנודה שמאל, קתודה תקין;: דו-צדדית, דו-צדדית 1 2 דו-צדדית: קתודת שמאל, האנודה תקין

    איור 9
    איור 9: בדיקה ויזואלית של הספקטרום) דוגמא של נתונים באיכות טובות. איור מציג את "OFF הערוך" וספקטרום "בדיקת הבדלים" עם כמות סבירה של שומנים. יחס אות לרעש מניתוח ספקטרום "בדיקת הבדלים": 56 CRLB של אות GABA: LW 14% מTCR-CH 3 על 3 עמודים לדקה: 5.6 הרץ. דוגמא ב ') של נתונים באיכות ירודים הנגרמים על ידי תנועה מוגזמת של המשתתף. איור מציג את "OFF הערוך" וספקטרום "בדיקת הבדלים". יחס אות לרעש מניתוח ספקטרום "בדיקת הבדלים": 39 CRLB של אות GABA: LW 47% TCR-CH 3 על 3 עמודים לדקה: 4.4 הרץ

    > איור 10
    איור 10: מיקום VOI אחרי עמדתה של תנועה של VOI (30 x 30 x 30 מ"מ 3) על יד האזור השמאלי של M1 ב() sagittal ו- (ב) פרוסות העטרה לאחר תנועה של 5 מ"מ. הכללה של עצמות גולגולת וקרומי המוח בתיבה תוביל להכללה של שומנים וסילוק של הסריקה. הריבוע האפור האור מציג את עמדתו הראשונית של VOI.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    העבודה הנוכחית נועדה לתאר פרוטוקול סטנדרטי לtDCS שילוב ו1 H-MRS באמצעות סורק 3 T. בחלק הבא, גורמים מתודולוגיים יידונו.

    שלבים קריטיים
    הקרנת התוויות נגד
    קודם לניסוי, הוא חיוני למשתתפי מסך לכל תוויות נגד בנוגע לשימוש בtDCS ו1 H-MRS. השימוש בקריטריוני ההדרה הבאה מומלץ לtDCS: היסטוריה פסיכיאטרית או נוירולוגיות, הנוכחות של קוצב לב, חתיכת המתכת המושתלת בגולגולת, היסטוריה של התעלפויות, היסטוריה של התקפים או היסטוריה של שימוש בסמים. מכיוון שרק מטבוליטים מM1 עזב יירכשו, ההרחקה של משתתפים ביד שמאל מהמחקר מומלצת. למעשה, מחקר שנעשה לאחרונה הראה עיכוב המיספרי ההפרש בין ההמיספרות הדומיננטיות והלא דומיננטיות בהתאם להעדפת היד, אשר יכול לווסת את ההשפעה של גירויים 15. יתר על כן, לפני תחילת הניסוי, לבדוק נגע כלשהו בקרקפת ולבקש כל מחלת עור 56. אם יש מתנת נגע, מנסה להימנע מגירוי ישיר על האזור הפגוע. מומלץ גם לבדוק את העור לאחר גירוי 57. כמו כן, בדיקות סקר לנוכחות של אלרגיות לכל אחד מהמוצרים המשמשים למונטאז 'אלקטרודה. עבור 1 H-MRS, קריטריוני ההדרה צריכים להיות זהים לכל מחקר הדמיה בתהודה מגנטי כולל סינון קפדני של כל ניתוחים מוקדמים לנוכחות של מתכת בגוף.

    כמו כן, חשוב כדי לקבוע אם המשתתף חש אי נוחות בזמן גירוי tDCS. שוב, לאחר הניסוי, משתתף צריך לשאול על כל תופעת לוואי. ניתן להשתמש ברשומת טופס כולל את תופעות הלוואי המדווחים ביותר לכמת את נוכחותם ביחס לפרוטוקול (ראה 58 לדוגמא). תופעות הלוואי המדווחים ביותר הן עקצוץ קל (70.6%), עייפות מתונה (35.3%), תחושת אור של גירוד מתחת לאלקטרודות (30.4%), ותחושה קלה בוערת (21.6%) 58.

    תנועת חפצי אומנות הפחתה

    תנועה של המשתתף בסורק היא אחד נושאים המרכזיים במהלך 1 H-MRS כמו זה הוא אחד מהגורמים העיקריים המשפיעים על איכות הנתונים 59. כפי שניתן לראות בתרשים 10, תנועה של הנושא (מיום 1 מ"מ עד 5 מ"מ) יכולה להוביל לאות שומנים גדולה בספקטרום ובכך לשנות את איכות הנתונים וכתוצאה מכך, עד כדי התעלמות מרכישה זו מהנתונים. לכן, חשוב להסביר בזהירות למשתתף את החשיבות של יציבות בראש במהלך כל הסריקה. במהלך מיצובו של המשתתף בסורק, זה חשוב לשאול את הנושא כדי למצוא את התנוחה הנוחה ביותר, כדי למנוע כל תנועה נוספת. משךing המיצוב של VOI, חשוב גם ליידע את המשתתף שלמרות הסריקה שותקת, זה חיוני כדי להישאר עדיין.

    בנוסף, משך הניסוי הוא גורם חשוב על מנת למזער את הכמות כוללת של תנועה. ראשית, חשוב להשתמש באורך אופטימלי לרצף האנטומי, קצר ככל האפשר, אבל מספיק זמן כדי להשיג תמונות באיכות טובות עבור מיקום של VOI. שנית, השימוש ברצף קצר של רכישת המטבוליט מומלץ לפני tDCS. שלישית, על מנת ללכוד את המהלך הזמני של תופעות גירוי, השימוש ברצף ארוך של רכישה לאחר הגירוי מומלץ. רביעית, להשוות לפני ותמונות מְאַתֵר שלאחר הניסוי להעריך תנועת משתתף.

    ניתוח
    רצף MEGA-PRESS 44,45 משמש לרכוש דוכאו מקומיים, מים, ונערך ספקטרום. לוקליזציה המרחבית בעיתונות מבוצעת באמצעות 906; דופק מסונכרן-מסונן המינג (מוצר זמן רוחב פס = 8.75, משך = 2.12 אלפיות שני, רוחב פס (FWHM) = 4.2 קילוהרץ) ושני 180 פולסים מאו ° (משך = 5.25 אלפיות שני, רוחב פס = 1.2 קילוהרץ). כל קטניות הלוקליזציה מבוצעות ב 3 עמודים לדקה. דופק של רצועה מכפולה סלקטיבית 180 מעלות שנערו-לה-רו מוחל על 1.9, תדר התהודה של β-CH 2 של GABA, ולסירוגין 4.7 עמודים לדקה עם 7.5 ו 4.7 עמודים לדקה. דיכוי מים נוסף באמצעות כוח משתנה עם עיכובים מותאמים הרפיה (אדים) ודיכוי נפח חיצוני, OVS 50 הותאמו למערכת האנושית 3 T והתאגד לפני MEGA-PRESS ומשמשים לדכא מים ולשפר את הלוקליזציה של VOI. כאשר הדופק סלקטיבית מוחל על 1.9 עמודים לדקה, התהודה על 1.9 עמודים לדקה והתהודות בתוך רוחב הפס של הדופק הן הפוכות גורמים למיקוד מחודש של γ-CH 2 תהודה של GABA ("ערוך ב"). כאשר הדופק סלקטיבית מוחל על 7.5 עמודים לדקה, של רגילpectrum בT E של 68 אלפיות שני מתקבל ("OFF הערוך") עם תהודת γ-CH 2 של שלב GABA המווסת. החיסור של אותות מתוצאות סריקות חלופיות בתצפית סלקטיבית של קווים חיצוניים של שלישייה GABA וביטול קריאטין הכולל (קריאטין פוספט +) התהודה ("בדיקת הבדלים"). בשל רוחב הפס של דופק ההיפוך, תהודות נוספות של NAA, Glu + GLN, ומקרו-מולקולות גם נצפו. כל הפרוטוקול מחולק לארבע רכישות רציפות והתדירות הוא מתעדכנת לפני כל סריקה בודדת כדי למזער את סחף התדירות בשל החומרה. הרכישה הרציפה ואחסון FID בודד מאפשר התיקון של תדירות ושלב שבלאחר עיבוד.

    שיטת הניתוח שתוארה בפרוטוקול מאפשרת חישוב בכושר הטוב ביותר של הספקטרום הניסיוני כקומבינציה ליניארית של ספקטרום מודל. ספקטרום מודל בבסיס הקבוע לספקטרום "OFF הערוך" היו מדומים המבוסס על פורמליזם מטריצת צפיפות 59 וידוע משמרות כימיות וזיווגי J 60, וכלל את הדברים הבאים: אצטיל מחצית של -acetylaspartate N (sNAA), אלאנין, ascorbate (ASC) (עלא), aspartate (ASP ), מחצית aspartate של NAA (mNAA), קבוצת 2 CH של Cr (Cr-CH 2), CH 3 קבוצה של Cr (Cr-CH 2), CH 2 קבוצה של PCR (PCR-CH 2), CH קבוצת 3 של PCR (PCR-CH 2), GABA, גלוקוז (Glc), Glu, GLN, glycerophosphorylcholine (GPC), גליצין (גלאי), גלוטתיון (GSH), חומצת החלב (לאק), מיו -inositol (MI), -acetylaspartylglutamate N ( NAAG), phosphorylcholine (PCho), phosphorylethanolamine (PE), scyllo -inositol (SI), וטאורין.

    הבסיס שנקבע לספקטרום "בדיקת הבדלים" נוצר מתוך ספקטרום נמדד בניסוי של ארבעה 100 פתרונות מ"מ של NAA, GABA, Glu, וGLN (600 מיליליטר ו זכוכית כדוריתlasks) באמצעות אותם הפרמטרים וסורק כמו בניסויי in vivo. כל פתרון בנוסף כלול K 2 HPO 4 (72 מ"מ), KH 2 PO 4 (28 מ"מ), אזיד הנתרן (0.1 מ"מ), 3 (trimethylsilyl) -1-propanesulfonic מלח נתרן של חומצה (TSP; 2 מ"מ), formate ( 200 מ"מ; אופציונאלי), ומים מזוקקים. ספקטרום סט הבסיס נרכש בטמפרטורה הפיזיולוגית של 37 מעלות צלזיוס ונעשה כל מאמץ על מנת למזער קירור (~ 1 ° C בתוך 15 רכישה) על ידי חימום מוקדם רוחות הרפאים בכל מים גדולים לפני הצבת כל אחד במים קטנים יותר -filled מבודד מיכל פלסטיק, שהונח בסליל. הטמפרטורה ו- pH חשובה במיוחד בספקטרוסקופיה, כי הם משפיעים על ההיסט הכימי של מטבוליטים. בנוסף, לשניהם וספקטרום "ערוכי OFF" "בדיקת הבדלים", קובע בסיס כלול ספקטרום macromolecular-nulled המטבוליט נמדד בניסוי מ -10 נושאים מהקליפה העורפית באמצעותהיפוך התאוששות (זמן היפוך, T אני = 760 אלפיות שני) טכניקת שימוש באותם פרמטרים כמו רכישת MEGA-PRESS הרגילה (למעט T R = 2.7 ים) 61.

    בדיקת פנטום
    בדיקת ההליך על פנטום מ"מ GABA 100 עם ובלי ממריץ tDCS שישמש במשתתפים עם הפרמטרים סורק ורצף המדויקים מומלץ בחום לפני המשתתף הראשון שלמדו. ההליך צריך לכלול רצף מְאַתֵר, רצף האנטומי (כלומר MPRAGE), סריקת קו הרוחב ו- 16 "על עריכה" וסריקות "הערוכה OFF". זו צריכה להיות חוזרת ונשנית אם ממריץ, פרמטרים גירוי או סורקים משתנים. על מנת לחקור את הנוכחות של חפצים באות, יש לעיין בספקטרום לשינויים ביחס האות לרעש עם ובלי סימולטור tDCS, נוכחות של קוצים ורעש בתדרים מסוימים, וערכי SNR וכל מוצר מלאכותי חשוב בהר"י אנטומייםGES.

    שינויים אפשריים לפרוטוקול
    1 H-MRS פרמטרים
    לרכוש ריכוזי המטבוליט באמצעות 1 H-MRS, יש צורך למקם אזור מסוים ולרגש אותות בכרך זה 35. בעבודה הנוכחית, את ההליך למיקום של VOI אחת על השמאל M1 תואר. עם זאת, שינויים רבים ושונים לפרוטוקול זה יכול להיות מיושם. מדידה מוצלחת של ריכוזי המטבוליט הוכח באזורים בקליפת המוח וקורטיקליים שונים, כגון קליפת מוח הקדם חזיתית 62, ההיפוקמפוס 63, סטריאטום המוח הקטן ופונס 64, חזותית 66 קליפה, ושמיעתי קליפה 67. גודל VOI יכול גם להיות שונה כפונקציה של האזור של עניין, אבל הנפח נע בדרך כלל בין 3 ל 27 סנטימטר 3 68. עם זאת, קשה לקבל ריכוז של מטבוליטים ריכוז נמוך sucשעות כפי שGABA מvoxels קטנים מ -20 סנטימטרים 3. נושא חשוב הוא לוודא להימנע מכל מגע של VOI עם עצמות גולגולת, קרומי המוח, ונוזל מוחי שדרתי חוץ-מוחי. במוח קטן יותר, VOI עשוי לכלול חלק של החדר לרוחב עזב. במקרה זה, ההכללה של החדר עדיפה על ההכללה של עצמות גולגולת.

    בנוסף, בהתאם לרצף הרכישה נבחר, ניתן לכמת מטבוליטים שונים 69. שיטות קודמות, כגון ספקטרוסקופיה נפתר-פוינט-RE (PRESS) רצף 70 ומגורה מצב הד רכישה (קיטור) 71, לא אפשר כימות של GABA ב1.5 ט עם זאת, בגלל השפעת הקוטביות הספציפית של tDCS בקליפת המוח רגישות, כימות של שני מעורר (גלוטמט) והמוליכים עצביים מעכבים (GABA) חיונית. בפרוטוקול הנוכחי, השימוש ברצף עריכת הרפאים MEGA-PRESS 44,45 הוצג, המאפשר כימות של neurochemicals הגדולה, כולל GABA (ראה איור 6). רצפים אחרים המאפשרים כימות GABA, כגון TE MRS אולטרה הקצר וJ -resolved MRS, פותחו בשנים האחרונות (ראה 41 לסקירה).

    לבסוף, מכיוון שריכוזי המטבוליט בדרך כלל באים לידי ביטוי כיחס ביחס למטבוליט אחר (ריכוז יחסי), הבחירה של המטבוליט ההתייחסות חשובה מאוד, וכך במיוחד במחקרים המעסיקים אוכלוסיות קליניות 69. מטבוליטים ההתייחסות הנפוצות ביותר הם TCR וNAA, כמו הריכוז שלהם נמצאים להיות יציב יחסית במוח האנושי. יש לציין אפשר גם להשתמש בכימות מוחלט של מטבוליטים אשר דורש התייחסות לשתי חיצוני (למשל, פנטום) או אות פנימית (למשל, אות מים) 68. השימוש בהתייחסות מים פנימי דורשת נוספתצעד של תיקון רקמות מאז תכונות ריכוז מים והרפיה שונות בין חומר אפור, חומר לבן ונוזל מוחי שדרתי (CSF). 72 תיקון הרקמות יכול להתבצע גם באמצעות הרכב הרקמה המוערכת בVOI של כל המשתתפים או באמצעות הרכב רקמות ספציפי לנושא מפילוח 73. בנוסף, יש לציין כי tDCS נושא את הסיכון התיאורטי של בצקת התרמה, אשר עשוי להיות השפעה מינורית על ריכוזי מים. עם זאת, ניטש ומשתפי פעולה 74 ישירות העריכו דאגה ספציפית זה ולא הראיתי כל הוכחה לבצקת הבאה tDCS בקליפת המוח הקדמי. כתוצאה מכך, השימוש בהתייחסות מים נחשב אפשרות מעשית.

    tDCS פרמטרים
    ניתן להשתמש בגדלים שונים אלקטרודות 9 בהתאם לאזור של גירוי וfocality הרצוי של גירוי 75,76. דה סילבה ומשתפי פעולה 56 1 H-MRS הוא טכניקה שימושית שיכול לשמש כדי לאמת את המנגנונים העומדים בבסיס פעולה של פרוטוקולי tDCS הספציפיים שהוכחו כדי לשפר את הסימפטומים באוכלוסיות קליניות שונות. אלקטרודה מיקום וזמן גירוי יכולים להיות שונה כדי לחקור את ההשפעות של פרוטוקולי tDCS הספציפיים האלה, כמו אלה ששימשו בטיפול בכאב, דיכאון, טיניטוס, פרקינסון, מיגרנה, ושימוש לרעה באלכוהול (ראו 77 לתיאור של הפרוטוקולים ). כמו כן יש לציין כי אם רמת העכבה היא מעל 20 ק"ג-אוהם, המכשיר לא יעודד ולהציג הודעת שגיאת עכבה על המסך. גורמים שונים שיכול לגרום לעכבה גבוהה כוללים: 1) כמות מספקת של דבק מוליך באלקטרודות; 2) לחץ נמוך מספק אלקטרודות; 3) שיתוף רעntact עם הקרקפת (הנגרמת על ידי שיער); 4 עיבוי) של הקרקפת עקב התקרחות; 5) בעיות עם חיבורים; 6) בעיות עם חיווט; (7) בעיות עם ממריץ; ו8) בעיות עם אלקטרודות.

    כמו כן יש לציין כי לוקליזציה של קליפת מוח מוטורי הראשונית לtDCS יכולה להתבצע מדויקת יותר. בפרוטוקול הנוכחי, משמשת מערכת ה- EEG 10/20, אשר עשוי להציג את חוסר תיאום מסוים בין הקרנה המרבית חשמלית שדה וייצוג אמיתי של M1 בgyrus precentral. דרך אחת אפשרית לעקוף את הבעיה היא להשתמש בגירוי מגנטי transcranial למקם במדויק את יד הייצוג בM1 דרך תגובת שרירים הנגרם על TMS. זמינות של יחידת TMS בקרבת סורק MR עלולה להגביל את האפשרות הזאת.

    בטיחות של tDCS ו1 H-MRS
    בטיחות של tDCS
    מחקרים רבים הראו כי tDCS הואטכניקת neuromodulation בטוחה הפקת תופעות לוואי קלות בלבד בשתי אוכלוסיות שאינן קליניות וקליניות 10. למעשה, אין מקרה של התקף אפילפטי דווח אי פעם הבא tDCS 10. עם זאת, הבטיחות של tDCS טרם נחקרה בילדים ונשים בהריון 78.

    חומרים תואמים MR
    יש לנקוט זהירות בעת הגירוי בתוך סורק MR. כל החומרים הוכנסו לחדר MR חייבים להיות MR התואם (ראה תרשים 1). בגלל האינטראקציה האפשרית בין הזרם החשמלי המיוצר על ידי tDCS וסורק MR, tDCS תמיד צריך להיות מופעל, ואלקטרודות צריכה להישאר מחוברות, ברצפי MR המתוארים בפרוטוקול הנוכחי. התפתלות של החוטים מתחת לסליל הראש יכול לייצר חפצים ועיוותים באות. יתר על כן, חיבור לא תקין של החוטים עלול לייצר זרם חזק מספיק כדי לשרוף את המשתתף <sup> 79. לבסוף, חשוב לא לנתק את האלקטרודות ואילו הזרם זורם שכן הדבר עלול לגרום לגירוי במתח גבוה לא רצוי.

    טכניקת tDCS-MRS
    באמצעות tDCS בשיתוף עם גברת מציעה את האפשרות להבין את המנגנון שבבסיס אפנון של פעילות מוחית עם טכניקת neuromodulation חדשה יחסית זה טוב יותר. עם זאת, על כמה מגבלות של הטכניקה צריכה להיות מטופל. ראשית, אלקטרודות המשמשות בtDCS הן בדרך כלל גדולות למדי ואת ההשפעות של גירויים הם האמינו כדי לכסות מידה מרחבית גדולה של רקמת המוח. יחד עם העובדה שרכישת MRS מוגבלת לvoxel קטן של עניין, tDCS-MRS מאפשר רק להערכה של השפעות מרחבית מוגבלת למרות אפנון נפוץ משוער של רגשנות המוח. דרך אחת אפשרית לעקוף בעיה זו היא להשתמש voxels המרובים של עניין הופצו בכל רחבי המוח. עם זאת, זה יהיה significantly להגדיל משך ההפעלה הניסיונית, שהוא כבר מגבלה עיקרית של הטכניקה הנוכחית. ואכן, כאשר בוחנים הכנת משתתף, מראש tDCS MRS, התערבות tDCS ופוסט-tDCS MRS, מושב מלא עשוי בקלות להימשך עד שעות. משך יכול גם להגדיל אם רוצה למפות את המסלול של השפעות tDCS בריכוז המטבוליט הזמן.

    נושא חשוב הקשורים לתקופת הניסוי הוא האפשרות שעכבת אלקטרודה תגדל אחרי המשתתף הוא בסורק. מאז tDCS בקלות יכולה להתחיל עוד כי 45 דקות לאחר מיקום האלקטרודה, קיים סיכון שאלקטרודות הגירוי תאבד בהדרגה דבקות בקרקפתו של המשתתף אם יישום דבק אינו אופטימלי ואלקטרודות אינן מוחזקות בחוזקה מספיק. אם העכבה מגיעה ליותר מ -20 ק"ג-אוהם, הגירוי לא יהיה אפשרי והמשתתף צריך להסיר מהסורק כדי לפתור את הבעיה. מאז ההליך מתואר דואר כרוך סריקה מרובה של אותו מראש האזור ופוסט-tDCS, הסרת המשתתף מהסורק עלול ליצור תזוזה חשובה של voxel של עניין. לכן זה מאוד חשוב לבדוק עכבה מייד לפני הסריקה ולטפל גדולים בעת התקנת אלקטרודות.

    באופן תיאורטי, הזרימה הנוכחית של tDCS יכולה לייצר חפצים באות MR. אנטל ומשתפי פעולה 80 חקרו דאגה ספציפית זה על ידי מדידת ההשפעה של תנאי tDCS שונים (עם ובלי אלקטרודות, עם ובלי גירוי, וכו ') על האיכות של תמונות בתהודה מגנטיות תפקודיות. עם זאת, למיטב ידיעתנו, הנוכחות של חפצים באות ספקטרוסקופיה בשל הנוכחות של מכשיר tDCS בסורק עדיין לא הוערכה.

    לבסוף, יש להיזהר בכל הקשור לנגדים בכבלי אלקטרודה. שדה MR עלול לגרום נזק נגדים, כך preventinגירוי g. כאמצעי זהירות, התנגדות צריכה להיבדק מחוץ לסביבת הסורק לפני כל פגישת MRS. בנוסף, עכבה של יותר מ -20 ק"ג-אוהם יכולה להוביל לתגובות בעור ועכבה גבוהה עשויים לשקף בעיה התחלי או בפועל, עם ממריץ. לכן, ממריץ יש לבדוק בקפידה לפני כל רמות משתתף והעכבה נבדקו מחוץ לחדר הסורק לפני כל פגישת MRS.

    tDCS המשולב ו1 H-MRS הוא כלי רב עוצמה המספק מדד כמותי להשפעה של טיפולים בשימוש קליני בחילוף חומרים במוח. כמנגנון הפיזיולוגי של השפעות tDCS נשאר הבין היטב, יש צורך בגישות multimodal שיכול לשפוך אור על תהליכים אלה. עם העלייה האחרונה בעניין בtDCS ככלי קליני לפתולוגיות כגון שבץ 27,30,31 ודיכאון 81, ברור ששילוב של tDCS עם גברת עשוי להיות חשובכלי כדי להבין טוב יותר את ההשפעות הטיפוליות של tDCS. יתר על כן, tDCS-MRS יכול לשמש ככלי מוקדם כדי לקבוע אילו חולי סיכוי טוב יותר להגיב קליני tDCS. אם סמן כזה הוא זה, tDCS-MRS יכול לשמש כבדיקת סקר לפני להירשם חולים בהתערבות tDCS.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    יש לי המחברים אין לחשוף.

    Acknowledgments

    עבודות זו נתמכה על ידי מענקים מהמכון הקנדי לחקר בריאות ומדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר של קנדה. ST נתמכה על ידי מלגת Vanier קנדה בוגר מהמכון הקנדי לחקר בריאות. MM מודה תמיכה ממרכז ביוטכנולוגיה מחקר (BTRC) RR008079 P41 המענק וEB015894 P41 (NIBIB), וNCC P30 NS076408.

    ברצוננו להודות רומן Valabrègue (מרכז דה NeuroImagerie דה משוכלל ונדיר - CENIR, פריז, צרפת) ורייס Tiret (המרכז משוכלל ונדיר de l'Institut Universiatire דה Gériatrie (CRIUGM), מונטריאול, קנדה; Commissariat à l'Energie atomique et aux אנרגיות חלופות (CEA), פריז, צרפת) לפיתוח כלים לעיבוד, ואדוארד ג 'אורבך (מרכז לחקר תהודה מגנטית והמחלקה לרדיולוגיה, אוניברסיטת מינסוטה, ארה"ב). רצפי MEGA-PRESS וFASTESTMAP פותחועל ידי אדוארד ג 'אורבך ומלגורז'טה Marjańska ונמסרו על-ידי אוניברסיטת מינסוטה במסגרת הסכם C2P.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    DC-stimulator plus NeuroConn 30DCS01E MR compatible device
    NuPrep preparation gel Weaver and Co. #10-61
    Ten20 conductive paste Weaver and Co. #10-20-4
    Electrode prepping pad Grass technologies MD0017 70% isopropyl alcohol and pumice
    Saline solution Local drugstore sample 0.9% sodium chloride
    Non permanent hydro-marker Sharpie SHPE20WH
    SYNGO MR VB17 Siemens AG MRI software
    MAGNETOM Trio A Tim System Siemens AG MRI scanner version
    Matlab 2013a (Version 8.1) MathWorks Inc processing and analysis software
    LCModel 6.3 LC MODEL inc see: s-provencher.com

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Kellaway, P. The part played by electric fish in the early history of bioelectricity and electrotherapy. Bull. Hist. Med. 20 (2), 112-137 (1946).
    2. Brunoni, A. R., et al. Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): Challenges and future directions. Brain Stim. 5 (3), 175-195 (2011).
    3. Reis, J., Fritsch, B. Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation. Curr. Opin. Neurol. 24 (6), 590-596 (2011).
    4. Boggio, P. S., et al. Repeated sessions of noninvasive brain DC stimulation is associated with motor function improvement in stroke patients. Restor. Neurol. Neuros. 25 (2), 123-129 (2007).
    5. Boggio, P. S., et al. Prefrontal cortex modulation using transcranial DC stimulation reduces alcohol craving: a double-blind, sham-controlled study. Drug Alcohol. Depend. 92 (1-3), 55-60 (2008).
    6. Fregni, F., et al. A sham-controlled, phase II trial of transcranial direct current stimulation for the treatment of central pain in traumatic spinal cord injury. Pain. 122 (1-2), 197-209 (2006).
    7. Fusco, A., et al. The ABC of tDCS: Effects of Anodal, Bilateral and Cathodal Montages of Transcranial Direct Current Stimulation in Patients with Stroke-A Pilot Study. Stroke Res. Treat. , 837595 (2013).
    8. Nitsche, M. A., et al. Modulation of cortical excitability by weak direct current stimulation--technical, safety and functional aspects. Suppl. Clin. Neurophysiol. 56, 255-276 (2003).
    9. Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation. Clin. Neurophysiol. 117 (4), 845-850 (2006).
    10. Poreisz, C., Boros, K., Antal, A., Paulus, W. Safety aspects of transcranial direct current stimulation concerning healthy subjects and patients. Brain Res. Bull. 72 (4-6), 208-214 (2007).
    11. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J. Physiol. 527 Pt 3, 633-639 (2000).
    12. Priori, A., Berardelli, A., Rona, S., Accornero, N., Manfredi, M. Polarization of the human motor cortex through the scalp. Neuroreport. 9 (10), 2257-2260 (1998).
    13. Fritsch, B., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning. Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).
    14. Schulz, R., Gerloff, C., Hummel, F. C. Non-invasive brain stimulation in neurological diseases. Neuropharmacol. 64 (1), 579-587 (2013).
    15. Johansson, B. B. Current trends in stroke rehabilitation. A review with focus on brain plasticity. Acta Neurol. Scand. 123 (3), 147-159 (2011).
    16. Kandel, M., Beis, J. -M., Le Chapelain, L., Guesdon, H., Paysant, J. Non-invasive cerebral stimulation for the upper limb rehabilitation after stroke: a review. Annals Phys. Rehab. Med. 55 (9-10), 657-680 (2012).
    17. Hummel, F. C., Cohen, L. G. Non-invasive brain stimulation: a new strategy to improve neurorehabilitation after stroke. Lancet Neurol. 5 (8), 708-712 (2006).
    18. Murase, N., Duque, J., Mazzocchio, R., Cohen, L. G. Influence of interhemispheric interactions on motor function in chronic stroke. Annals Neurol. 55 (3), 400-409 (2004).
    19. Adeyemo, B. O., Simis, M., Macea, D. D., Fregni, F. Systematic review of parameters of stimulation, clinical trial design characteristics, and motor outcomes in non-invasive brain stimulation in stroke. Front. Psychiatry. 3, 88 (2012).
    20. Butler, A. J., et al. A meta-analysis of the efficacy of anodal transcranial direct current stimulation for upper limb motor recovery in stroke survivors. J. Hand Ther. 26 (2), 162-170 (2013).
    21. Marquez, J., van Vliet, P., McElduff, P., Lagopoulos, J., Parsons, M. Transcranial direct current stimulation (tDCS): Does it have merit in stroke rehabilitation? A systematic review. Int. J. Stroke. , (2013).
    22. Hummel, F. C., et al. Facilitating skilled right hand motor function in older subjects by anodal polarization over the left primary motor cortex. Neurobiol. Aging. 31 (12), 2160-2168 (2010).
    23. Reis, J., et al. Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. PNAS. 106 (5), 1590-1595 (2009).
    24. Hesse, S., et al. Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: a pilot study. Restor. Neurol. Neuros. 25 (1), 9-15 (2007).
    25. Madhavan, S., Weber, K. A., Stinear, J. W. Non-invasive brain stimulation enhances fine motor control of the hemiparetic ankle: implications for rehabilitation. Exp. Brain Res. 209 (1), 9-17 (2011).
    26. Tanaka, S., et al. Single session of transcranial direct current stimulation transiently increases knee extensor force in patients with hemiparetic stroke. Neurorehab. Neural Rep. 25 (6), 565-569 (2011).
    27. Mahmoudi, H., et al. Transcranial direct current stimulation: electrode montage in stroke. Disabil. Rehabil. 33 (15-16), 1383-1388 (2011).
    28. Mansur, C. G., et al. A sham stimulation-controlled trial of rTMS of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neurology. 64 (10), 1802-1804 (2005).
    29. Fregni, F., et al. Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neuroreport. 16 (14), 1551-1555 (2005).
    30. Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology. 75 (24), 2176-2184 (2010).
    31. Bolognini, N., et al. Neurophysiological and behavioral effects of tDCS combined with constraint-induced movement therapy in poststroke patients. Neurorehab. Neural Rep. 25 (9), 819-829 (2011).
    32. Vines, B. W., Cerruti, C., Schlaug, G. Dual-hemisphere tDCS facilitates greater improvements for healthy subjects' non-dominant hand compared to uni-hemisphere stimulation. BMC Neurosci. 9, 103 (2008).
    33. Edwardson, M. A., Lucas, T. H., Carey, J. R., Fetz, E. E. New modalities of brain stimulation for stroke rehabilitation. Exp. Brain Res. 224 (3), 335-358 (2013).
    34. Stagg, C. J., et al. Polarity-sensitive modulation of cortical neurotransmitters by transcranial stimulation. J. Neurosci. 29 (16), 5202-5206 (2009).
    35. Clark, V. P., Coffman, B. A., Trumbo, M. C., Gasparovic, C. Transcranial direct current stimulation (tDCS) produces localized and specific alterations in neurochemistry: a H magnetic resonance spectroscopy study. Neurosci. Lett. 500 (1), 67-71 (2011).
    36. Liebetanz, D., Nitsche, M. A., Tergau, F., Paulus, W. Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced after-effects of human motor cortex excitability. Brain. 125 (10), 2238-2247 (2002).
    37. Nitsche, M. A., et al. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. J. Physiol. 553 (Pt 1), 293-301 (2003).
    38. Nitsche, M. A., et al. Consolidation of human motor cortical neuroplasticity by D-cycloserine). Neuropsychopharmacol. 29 (8), 1573-1578 (2004).
    39. Shors, T. J., Matzel, L. D. Long-term potentiation: what's learning got to do with it. Behav. Brain Sci. 20 (4), 597-614 (1997).
    40. Miyamoto, E. Molecular mechanism of neuronal plasticity: induction and maintenance of long-term potentiation in the hippocampus. J. Pharmacol. Sci. 100 (5), 433-442 (2006).
    41. Puts, N. A. J., Edden, R. A. E. In vivo magnetic resonance spectroscopy of GABA: a methodological review. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 60, 29-41 (2012).
    42. Tkác, I., Oz, G., Adriany, G., Ugurbil, K., Gruetter, R. In vivo 1H NMR spectroscopy of the human brain at high magnetic fields: metabolite quantification at 4T vs. 7T. Magn. Res. Med. 62 (4), 868-879 (2009).
    43. Marjanska, M., et al. Localized 1H NMR spectroscopy in different regions of human brain in vivo at 7 T2 relaxation times and concentrations of cerebral metabolites. NMR Biomed. 25 (2), 332-339 (2012).
    44. Mescher, M., Merkle, H., Kirsch, J., Garwood, M., Gruetter, R. Simultaneous in vivo spectral editing and water suppression. NMR Biomed. 11 (6), 266-272 (1998).
    45. Mescher, M., Tannus, A., Johnson, M. O., Garwood, M. Solvent suppression using selective echo dephasing. J. Magn. Res. Series A. 123, 226-229 (1996).
    46. Stagg, C. J., Bachtiar, V., Johansen-Berg, H. The role of GABA in human motor learning. Curr. Biol. 21 (6), 480-484 (2011).
    47. Rango, M., et al. Myoinositol content in the human brain is modified by transcranial direct current stimulation in a matter of minutes: a 1H-MRS study. Magn. Reson. Med. 60 (4), 782-789 (2008).
    48. Bastani, A., Jaberzadeh, S. a-tDCS Differential Modulation of Corticospinal Excitability: The Effects of Electrode Size. Brain Stim. 6 (6), 932-937 (2013).
    49. Yousry, T. A., et al. Localization of the motor hand area to a knob on the precentral gyrus. A new landmark. Brain. 120 (Pt 1), 141-157 (1997).
    50. Gruetter, R., Tkác, I. Field mapping without reference scan using asymmetric echo-planar techniques). Magn. Res. Med. 43 (2), 319-323 (2000).
    51. Tkác, I., Starcuk, Z., Choi, I. Y., Gruetter, R. In vivo 1H NMR spectroscopy of rat brain at 1 ms echo time. Magn. Res. Med. 41 (4), 649-656 (1999).
    52. Provencher, S. W. Estimation of metabolite concentrations from localized in vivo proton NMR spectra. Magn. Res. Med. 30 (6), 672-679 (1993).
    53. Oz, G., et al. Assessment of adrenoleukodystrophy lesions by high field MRS in non-sedated pediatric patients. Neurology. 64 (3), 434-441 (2005).
    54. Henry, P. -G., et al. Brain energy metabolism and neurotransmission at near-freezing temperatures: in vivo (1)H MRS study of a hibernating mammal. J. Neurochem. 101 (6), 1505-1515 (2007).
    55. Westman, E., et al. In vivo 1H-magnetic resonance spectroscopy can detect metabolic changes in APP/PS1 mice after donepezil treatment. BMC Neurosci. 10, 33 (2009).
    56. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. J. Vis. Exp. (51), (2011).
    57. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: State of the art. Brain Stim. 1 (3), (2008).
    58. Brunoni, A. R., et al. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. Int. J. Neuropsychopharmacol. 14 (8), 1133-1145 (2011).
    59. Zaitsev, M., Speck, O., Hennig, J., Büchert, M. Single-voxel MRS with prospective motion correction and retrospective frequency correction. NMR Biomed. 23, 325-332 (2010).
    60. Henry, P. -G., et al. Proton-observed carbon-edited NMR spectroscopy in strongly coupled second-order spin systems. Magn. Res. Med. 55 (2), 250-257 (2006).
    61. Govindaraju, V., Young, K., Maudsley, A. A. Proton NMR chemical shifts and coupling constants for brain metabolites. NMR Biomed. 13 (3), 129-153 (2000).
    62. Pfeuffer, J., Tkác, I., Provencher, S. W., Gruetter, R. Toward an in vivo neurochemical profile: quantification of 18 metabolites in short-echo-time (1)H NMR spectra of the rat brain. J. Magn. Res. 141 (1), 104-120 (1999).
    63. Adler, C. M., et al. Neurochemical effects of quetiapine in patients with bipolar mania: a proton magnetic resonance spectroscopy study. J. Clin. Psychopharmacol. 33 (4), 528-532 (2013).
    64. Aoki, Y., Inokuchi, R., Suwa, H. Reduced N-acetylaspartate in the hippocampus in patients with fibromyalgia: A meta-analysis. Psychiatry Res. 213 (3), 242-248 (2013).
    65. Zahr, N. M., et al. In glutamate measured with magnetic resonance spectroscopy: behavioral correlates in aging. Neurobiol. Aging. 34 (4), 1265-1276 (2013).
    66. Reyngoudt, H., et al. Does visual cortex lactate increase following photic stimulation in migraine without aura patients? A functional (1)H-MRS study. J. Headache Pain. 12 (3), 295-302 (2011).
    67. Nenadic, I., et al. Superior temporal metabolic changes related to auditory hallucinations: a (31)P-MR spectroscopy study in antipsychotic-free schizophrenia patients. Brain Struct. Funct. , (2013).
    68. Currie, S., et al. Magnetic resonance spectroscopy of the brain. Postgrad. Med. J. 89 (1048), 94-106 (2013).
    69. Stagg, C. J. Magnetic Resonance Spectroscopy as a tool to study the role of GABA in motor-cortical plasticity. NeuroImage. , (2013).
    70. Bottomley, P. A. Spatial localization in NMR spectroscopy in vivo. Ann. N. Y. Acad. Sci. , 333-348 (1987).
    71. Frahm, J., et al. Localized high-resolution proton NMR spectroscopy using stimulated echoes: initial applications to human brain in vivo. Magn. Res. Med. 9 (1), 79-93 (1989).
    72. Gussew, A., et al. Absolute quantitation of brain metabolites with respect to heterogeneous tissue compositions in (1)H-MR spectroscopic volumes. Mag. Res. Mat. Phys. 25 (5), 321-333 (2012).
    73. Gasparovic, C., et al. Use of tissue water as a concentration reference for proton spectroscopic imaging. Magn. Res. Med. 55 (6), 1219-1226 (2006).
    74. Nitsche, M. A., et al. MRI study of human brain exposed to weak direct current stimulation of the frontal cortex. Clin. Neurophysiol. 115 (10), 2419-2423 (2004).
    75. Miranda, P. C., Faria, P., Hallett, M. What does the ratio of injected current to electrode area tell us about current density in the brain during tDCS? Clin. Neurophysiol. 120 (6), 1183-1187 (2009).
    76. Faria, P., Leal, A., Miranda, P. C. Comparing different electrode configurations using the 10-10 international system in tDCS: a finite element model analysis. IEEE Engineering Med. Biol. Soc. 2009, 1596-1599 (2009).
    77. Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG monitoring during transcranial direct current stimulation. J. Vis. Exp. (76), 1-11 (2013).
    78. Reidler, J. S., Zaghi, S., Fregni, F. Chapter 12. Neurophysiological Effects of Transcranial Direct Current Stimulation. Neurofeedback and neuromodulation techniques and applications. Coben, R., Evans, J. R. , Elsevier. Philadelphia, PA. (2011).
    79. Zheng, X., Alsop, D. C., Schlaug, G. Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow. NeuroImage. 58 (1), 26-33 (2011).
    80. Antal, A., Polanía, R., Schmidt-Samoa, C., Dechent, P., Paulus, W. Transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex during fMRI. NeuroImage. 55 (2), 590-596 (2011).
    81. Brunoni, A. R., et al. The sertraline vs. electrical current therapy for treating depression clinical study: results from a factorial, randomized, controlled trial. JAMA Psychiatry. 70, 383-391 (2013).

    Tags

    Neuroscience גיליון 93 ספקטרוסקופית תהודה מגנטית פרוטון גירוי הנוכחי ישיר transcranial קליפת המוח מוטורי ראשונית גאבא גלוטמאט שבץ
    השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Tremblay, S., Beaulé, V.,… More

    Tremblay, S., Beaulé, V., Proulx, S., Lafleur, L. P., Doyon, J., Marjańska, M., Théoret, H. The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism. J. Vis. Exp. (93), e51631, doi:10.3791/51631 (2014).

    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