Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي كأداة لقياس ثنائي نصف الكرة الغربي عبر الجمجمة التحفيز الكهربائي التأثيرات على الابتدائية موتور اللحاء الأيض

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

التحفيز الحالية المباشر عبر الجمجمة (tDCS) هي تقنية تعديل العمليات العصبية التي استخدمت بشكل متزايد على مدى العقد الماضي في علاج الاضطرابات العصبية والنفسية مثل السكتة الدماغية والاكتئاب. ومع ذلك، فإن الآليات الكامنة وراء قدرته على تعديل استثارة الدماغ لتحسين الأعراض السريرية لا تزال غير مفهومة 33. للمساعدة في تحسين هذا الفهم، بروتون الرنين المغناطيسي الطيفي (1 H-MRS) يمكن استخدامها لأنها تسمح الكمي في الجسم الحي من نواتج الأيض في المخ مثل حمض الغاما γ (GABA) والغلوتامات في المنطقة بطريقة محددة 41. في الواقع، أظهرت دراسة حديثة أن 1 H-MRS هو في الواقع وسيلة قوية لفهم أفضل للآثار tDCS على تركيز الناقل العصبي 34. وتهدف هذه المقالة لوصف بروتوكول كامل للجمع بين tDCS (NeuroConn MR مشجعا متوافق) مع 1 H-MRS في 3 T باستخدام يليها MEGA-PRESSuence. سنقوم بشرح تأثير بروتوكول التي أظهرت وعدا كبيرا لعلاج الاختلالات الحركية بعد السكتة الدماغية، التي تتألف من التحفيز الثنائي من القشور المحرك الأساسي 27،30،31. العوامل المنهجية للنظر وأيضا مناقشة التعديلات الممكنة على البروتوكول.

Introduction

وقد تمت دراسة فكرة تطبيق الكهرباء على الدماغ البشري لتعديل نشاطها منذ العصور القديمة. في الواقع، تم العثور على كتابات في وقت مبكر من القرن ال 11 التي تصف استخدام الأسماك الكهربائية طوربيد في علاج نوبات الصرع 1. ومع ذلك، فإنه ليس حتى وقت قريب أن تحفيز المخ غير الغازية وتلقى اهتماما واسعا في الأوساط العلمية كما تبين أن آثارا تغييري على الوظيفة المعرفية والاستجابة الحركية 2. في حين أن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) وقد درس على نطاق واسع منذ مطلع عام 1980 3، ازداد الاهتمام مؤخرا في عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS) حيث أنها تعتبر الآن خيار العلاج قابلة للحياة لمجموعة واسعة من neuropathologies، مثل السكتة الدماغية 4، إدمان الكحول 5، 6 والألم المزمن. tDCS لديه العديد من المزايا أكثر من التقنيات تحفيزا عصبيا مثل TMS، على سبيل المثال،لأنها غير مكلفة نسبيا وغير مؤلمة، جيد التحمل من قبل المرضى، والمحمولة، مما يجعل من الممكن لإدارة في السرير 7. في الواقع، سوى نسبة صغيرة من المرضى تجربة إحساس بوخز خفيف خلال التحفيز 8. ولكن هذا الإحساس يختفي عادة بعد بضع ثوان 9. وبالتالي، يسمح tDCS والدراسات التي تسيطر عليها خدعة مزدوجة التعمية قوية منذ أن غالبية المشاركين لا يستطيعون التفريق تحفيز مزيف من التحفيز الحقيقي 9،10.

tDCS ينطوي على تحريض تيار كهربائي المنخفضة التيار المستمر (1-2 مللي أمبير) تطبيقها على القشرة عن طريق وضع أقطاب كهربائية على سطح فروة الرأس من هذا الموضوع. عادة يتم وضع أقطاب كهربائية في الإسفنج غارقة في المياه المالحة أو مباشرة على فروة الرأس مع معجون من نوع EEG. لإجراء دراسة tDCS، تحتاج إلى رقابة من قبل المجرب أربعة معالم رئيسية هي: 1) مدة التحفيز. 2) شدة التحفيز. 3) حجم القطب. و4) المونتاج القطب. في بروتوكولات القياسية ويتم وضع قطب كهربائي "نشط" على المنطقة من الفائدة في حين عادة ما يوضع القطب المرجع على المنطقة فوق الحجاج. يتدفق التيار من القطب الموجب موجبة الشحنة نحو القطب السالب الشحنة السالبة. يتحدد تأثير tDCS على القشرة الحركية الأولية (M1) بنسبة قطبية حيث يعزز التحفيز التحفيز مصعدي استثارة السكان من الخلايا العصبية وتحفيز المهبطي يقلل ذلك 11. بخلاف TMS، التيار المستحث غير كاف لإنتاج إمكانات العمل في الخلايا العصبية القشرية. ويعتقد أن التغييرات في استثارة القشرية أن ذلك يعود إلى التشكيل الغشاء عتبة العصبية مما يؤدي إلى فرط الاستقطاب إما من إمكانات غشاء أو تسهيل الاستقطاب من الخلايا العصبية تبعا لاتجاه تدفق التيار 8،11. يمكن مدة التغييرات استثارة تستمر لمدة تصل إلى 90 دقيقة بعد إزاحةمن التحفيز، وهذا يتوقف على مدة التحفيز 11،12.

tDCS وموتور التأهيل

وقد استخدمت على نطاق واسع في M1 كهدف من التحفيز منذ استثارة التغييرات التي تسببها tDCS يمكن قياسها كميا من خلال محرك أثار إمكانات (أعضاء البرلمان) الناجم عن نبض واحد TMS 3. وقد استخدمت الدراسات المبكرة التي تبين إمكانية قياس التغييرات استثارة قطبية محددة يسببها tDCS M1 كهدف من التحفيز 11،12. منذ ذلك الحين، ظلت M1 واحدة من الأهداف الرئيسية لtDCS في الدراسات السريرية تشمل كلا من السكان ومواضيع صحية لما لها من أهمية في وظيفة الحركة، وتشكيل الذاكرة، وتعزيز المهارات الحركية 12.

يعتمد الدماغ على تفاعل معقد بين المناطق الحركية لنصفي الكرة الأرضية لإجراء حركة 14. عند تلف منطقة واحدة، بعد اصابته بجلطة على سبيل المثال، بين الوكالاتيتم تغيير التفاعلات نصف الكرة الغربي. وقد أظهرت الدراسات على اللدونة الدماغ أن المناطق الحركية في الدماغ على التكيف مع هذا التعديل بطرق مختلفة 15. أولا، يمكن أن تمس، والمناطق المحيطة بها من المنطقة المتضررة تصبح overactived، مما يؤدي إلى تثبيط المنطقة المتضررة - عملية تسمى تثبيط داخل نصف الكرة الغربي. الثانية، المنطقة المتجانسة للمنطقة المتضررة يمكن أن يصبح مفرط النشاط وممارسة تثبيط على نصف الكرة المصابة - عملية تسمى تثبيط بين نصف الكرة الغربي. وبالتالي، يمكن للM1 المتضررين يعاقب مرتين: الأولى من قبل الآفة والثانية عن طريق تثبيط القادمة من كل من M1 يتأثر والمنطقة المحيطة بها من المتضررين M1 16. وقد أظهرت دراسة حديثة أن زيادة استثارة في نصف الكرة الأرضية لم تتأثر يرتبط أبطأ تأهيل 17، والتي وصفت بأنها غير القادرة على التأقلم المنافسة بين نصف الكرة الغربي (18).

فهم اللدونة وقع بعدقد يؤدي لسكتة دماغية في تطوير بروتوكولات تعديل العمليات العصبية التي يمكن استعادة التفاعلات نصفي 19. لقد تم اقتراح ثلاثة علاجات tDCS الرئيسية في المرضى الذين يعانون من العجز الحركي التالية السكتة الدماغية 20،21. وتهدف المعالجة الأولى لإعادة تنشيط القشرة الحركية أصيب التحفيز مصعدي من جانب واحد (أ-tDCS). في هذه الحالة، يهدف إلى زيادة التحفيز مباشرة النشاط في مناطق محيط بالآفة، والتي يعتقد أنها ضرورية للانتعاش. في الواقع، أظهرت الدراسات تحسنا في الطرف العلوي أو السفلي الخزلي بعد هذا العلاج 22-26. تم تطوير العلاج الثاني بهدف الحد من الإفراط في تفعيل نصف الكرة contralesional من خلال تطبيق tDCS المهبطي الأحادية (ج-tDCS) على M1 سليمة. هنا، ويهدف إلى زيادة تحفيز النشاط غير مباشر في مناطق محيط بالآفة من خلال التفاعلات interhemispehric. وقد أظهرت نتائج هذه الدراسات تحسين functi السياراتعلى بعد ج-tDCS 4،27-29. أخيرا، تهدف المعالجة الثالثة في الجمع بين الآثار مثير لل-tDCS على M1 المصاب مع الآثار المثبطة للج-tDCS M1 على مدى تتأثر باستخدام tDCS الثنائية. وقد أظهرت النتائج تحسن في وظيفة الحركة بعد tDCS الثنائية 27،30،31. وعلاوة على ذلك، أظهرت دراسة واحدة تحسينات أكبر tDCS الثنائية التالية مقارنة كلتا الطريقتين من جانب واحد 32.

الفسيولوجية آليات tDCS

على الرغم من الاستخدام المتزايد للtDCS في علاج السكتة الدماغية، والآلية الفسيولوجية الكامنة آثاره ما زال مجهولا 33. فهم أفضل للتأثيرات فسيولوجية يمكن أن تساعد في تطوير خيارات العلاج أفضل ويمكن أن يؤدي إلى بروتوكولات موحدة. كما ذكر آنفا، يمكن أن آثار tDCS تستمر لمدة تصل إلى 90 دقيقة بعد إزاحة التحفيز 11،12. لذا، فرط الاستقطاب / الاستقطابعمليات لا يمكن أن يفسر تماما الآثار طويلة الأمد 33،34. وقد اقترح فرضيات مختلفة حول الآلية الفسيولوجية الكامنة tDCS بعد التأثيرات على M1 بما في ذلك التغيرات في الافراج عن الناقلات العصبيه، تخليق البروتين، وظيفة القناة الايونية، أو نشاط مستقبلات 34،35. وقد اكتسبت نظرة ثاقبة هذه المسألة أولا من خلال الدراسات الدوائية تظهر بعد قمع آثار مصعدي والتحفيز المهبطي على M1 استثارة قبل دإكسترومثورفن glutamatergic N-ميثيل مد اسبارتاتي (NMDA) مستقبلات 36،37 في حين تبين تأثير معاكس باستخدام مستقبلات ناهض NMDA 38. ويعتقد أن مستقبلات NMDA أن تشارك في التعلم والذاكرة وظيفة من خلال التقوية الطويلة الأمد (LTP) والطويل والاكتئاب (LTD)، وكلاهما بوساطة glutamatergic والخلايا العصبية GABAergic 39،40. الدراسات على الحيوانات تتماشى مع هذه الفرضية لأنها أظهرت أن يدفع LTP-tDCS 13.

<ف الطبقة = "jove_content"> وعلى الرغم من التقدم المهم المحرز في فهمنا لآليات العمل الكامنة آثار tDCS والبروتوكولات الدوائية القيود المهمة الحالية. في الواقع، يمكن إجراء المخدرات لا تكون محددة مكانيا كما tDCS، وخاصة في سياق التجارب على البشر، و هو آلية عمل آثارها يرجع في معظمه إلى مستقبلات بعد متشابك 34. وبالتالي، هناك حاجة للتحقيق أكثر مباشرة آثار tDCS على الدماغ البشري. بروتون الرنين المغناطيسي الطيفي (1 H-MRS) هو مرشح جيد لأنه يسمح غير الغازية في الكشف فيفو تركيزات الناقلات العصبية في منطقة محددة من الفائدة. ويستند هذا الأسلوب على مبدأ أن كل الكيميائية العصبية التي تحتوي على بروتون في الدماغ لديه التركيب الجزيئي محددة وبالتالي تنتج الرنين محددة كيميائيا التي يمكن الكشف عنها بواسطة H-1 MRS 41. إشارة المكتسبة من حجم الدماغ لفييتم إنشاء المترتبة عليك من جميع البروتونات التي يتردد صداها بين 1 و 5 جزء في المليون. ويمثل نوروشيميكالس حصلت على الطيف وتآمر بوصفها وظيفة من التحول الكيميائي مع بعض قمم تمييزها بوضوح، ولكن حيث تتداخل العديد من الأصداء من نوروشيميكالس مختلفة. قوة إشارة كل ذروة يتناسب مع تركيز neurometabolite 41. كمية نوروشيميكالس التي يمكن قياسها كميا يعتمد على قوة المجال المغناطيسي 42،43. ومع ذلك، الأيض المنخفض التركيز، والتي تحجب الأصداء قوية جدا، من الصعب قياس في أقل قوة المجال مثل 3 T. طريقة واحدة للحصول على معلومات حول هذه الإشارات المتداخلة هو لإزالة الأصداء القوية عبر التحرير الطيفي. واحدة من هذه التقنيات هو سلسلة MEGA-PRESS، والذي يسمح الكشف عن حمض الغاما γ (GABA) إشارات 44،45.

فقط حققت بعض الدراسات تأثير tDCS علىالأيض في المخ باستخدام 1 H-MRS في المناطق الحركية 34،46 وغير الحركية 47. ستاغ والمتعاونين 34 تقييم آثار-tDCS، ج-tDCS، وتحفيز مزيف على M1 الأيض. وجدوا انخفاضا كبيرا في تركيز GABA بعد-tDCS، وانخفاض كبير في الغلوتامات + الجلوتامين (GLX) وGABA التالية ج-tDCS. في دراسة أخرى، أفيد أن كمية التغيرات في تركيز GABA التي تحدثها على tDCS-M1 على مدى له علاقة التعلم الحركي 46.

هذه الدراسات تسلط الضوء على إمكانية الجمع بين 1 H-MRS مع tDCS لزيادة فهمنا للآلية الفسيولوجية الكامنة وراء تأثير tDCS على وظيفة الحركة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام البروتوكولات السريرية مثل tDCS و-ج-tDCS خلال M1 هو مفيد لآثارها السلوكية هي مدروسة ويمكن أن يعزى مباشرة إلى النتائج الفسيولوجية. لذا، بروتوكول قياسي للجمع بين TDC الثنائيويتجلى S و 1 H-MRS في المشاركين الأصحاء باستخدام نظام T 3 MRI. وتقدم Bihemispheric tDCS على النقيض البيانات مع دراسة MRS السابقة حيث طبقت المهبطي من جانب واحد أو tDCS مصعدي الأحادية فوق القشرة الحركية 34. يوصف بروتوكول خصيصا لحفز مع مشجعا NeuroConn في سيمنز 3 T الماسح الضوئي أداء MEGA-PRESS 1 H-MRS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت الموافقة على الدراسة من قبل مجالس أخلاقيات البحوث وجماعة اتحدوا دي Neuroimagerie Fonctionnelle وجامعة مونتريال، وكان عمله في الامتثال لمدونة قواعد الأخلاق كما جاء في إعلان هلسنكي. جميع المواد أعطى موافقة مكتوبة أبلغ التالية فحص دقيق للتوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي وتم تعويضها ماليا عن مشاركتهم.

1. المواد tDCS

  1. تأكد لجميع المواد الضرورية قبل بدء التجربة (انظر الشكل 1 لائحة).
    ملاحظة: أحجام مختلفة متاحة الكهربائي عن tDCS. لهذه الدراسة، سيتم استخدام اثنين من 5 × 7 سم أقطاب مطاطية. ويمكن اختيار أحجام أخرى اعتمادا على المنطقة من التحفيز وfocality المطلوب من التحفيز 48.
  2. تأكد للتأكد من أن يتم تحميل البطاريات من DC-ومشجعا لتوجيه الاتهام لهم بشكل دوري منذ الجهاز لا يمكن شحن أو توصيل في دوالتحفيز عصابة لأسباب تتعلق بالسلامة.

2. التخطيط للشروط التحفيز

  1. تشغيل الجهاز tDCS وفقا للتعليمات المضمنة مع الجهاز. قبل مجموعة الجهاز tDCS للضعين التحفيز المختلفة (النشطة والشام).
  2. حيث أن بعض الأجهزة لا يكون لها وضع محدد مسبقا، حدد معالم صورية المناسبة قبل بدء التحفيز.
    1. قبل تحديد مجموعة من المعلمات عن طريق تحميل الإعداد. اضغط على زر 2 أو 4 لتحديد من القائمة الرئيسية "النظام" الخيار (انظر الشكل 2).
    2. نقل المؤشر إلى السطر 2 على الشاشة عن طريق الضغط على زر 3.
    3. اضغط على زر 2 أو 4 حتى "وضع الحمل" ويظهر على الشاشة. اضغط على الزر 3.
    4. حدد حرف من الإعداد (A، B، C أو D) عن طريق الضغط على زر 2 أو 4.
    5. تحرك المؤشر صعودا مع زر 1. العرض سوف تظهر تلقائيا "المعلمات" الخيار.
    6. اضغط على زر 1 إلى العودة إلى خط 3. حدد "تتلاشى في" خيار من القائمة شاشة الجهاز عن طريق الضغط على زر 2 أو 4. اضغط على زر 3 للذهاب إلى خط 4 واضغط على الأزرار 2 و 4 لضبط المدة إلى 15 ثانية.
      ملاحظة: يمكن تعديل تتلاشى في فترات.
    7. اضغط على زر 1 إلى العودة إلى خط 3. حدد "تتلاشى" خيار من القائمة شاشة الجهاز عن طريق الضغط على أزرار 2 أو 4. اضغط على زر 3 للذهاب إلى خط 4 واضغط على الأزرار 2 و 4 لضبط المدة إلى 15 ثانية.
      ملاحظة: يمكن تعديل تتلاشى في فترات.
    8. اضغط على زر 1 إلى العودة إلى خط 3. بريليالي زر 2 أو 4 حتى يظهر "مدة" الخيار في القائمة عرض. اضغط على زر 3 للذهاب إلى خط 4 واضغط على زر 2 و 4 لضبط المدة إلى الحد الأدنى من المدة المتاحة على الجهاز (15 ثانية للجهاز الحالي؛ انظر الشكل 3B).
      ملاحظة: هذا سوف يحفز الإحساس بالوخز مماثل لتحفيز نشط.
  3. اضغط على الأزرار 1 و 3 في وقت واحد لحفظ التغييرات من الإعداد.
  4. قبل برنامج المعلمات التحفيز الفعالة. للقيام بذلك، اتبع نفس التعليمات بالنسبة لإعداد لتحفيز مزيف، ولكن البرنامج لمدة 1200 ثانية (20 دقيقة؛ انظر الشكل 3A).
  5. قبل برنامج المعلمات التحفيز الاختبار. للقيام بذلك، اتبع نفس التعليمات بالنسبة لإعداد لتحفيز مزيف ولكن البرنامج لمدة 45 ثانية.
    ملاحظة: سيتم استخدام التحفيز اختبار لقياس مقاومة سابقة على التجريب.
  6. شبه ركضdomly تعيين شروط التحفيز للمشاركين.
  7. تخصيص رقم لكل واحد من الشروط الثلاثة لإجراء التجارب الأعمى: 1) الثنائي: مصعدي اليمين، اليسار المهبطي. 2) ثنائية: غادر مصعدي، والحق المهبطي. 3) الشام: مصعدي اليمين، اليسار المهبطي.

3. توافق المشاركون

  1. إبلاغ المشاركين في الإجراءات وتوقيع استمارة الموافقة.
    1. تحقق من أن المشاركين ليس لديها أي موانع لtDCS: تاريخ الأمراض النفسية أو العصبية، وجود جهاز تنظيم ضربات القلب، والمعادن مزروع في الجمجمة، وتاريخ من الإغماء، تاريخ من المضبوطات، وتاريخ من تعاطي المخدرات، والتاريخ العائلي للنوبة، تاريخ من نوبات الحمى، وقلة النوم في الليل السابقة، تاريخ من حساسية الجلد، وأي استهلاك الكحول في اليوم السابق.
    2. إبلاغ مشارك من أكثر الآثار الجانبية ذكرت من tDCS: وخز خفيف. التعب المعتدل. إحساس خفيف من الحكة تحت الأقطاب. طفيفحرقان.
  2. إبلاغ المشاركين من موانع MR المعتادة والآثار الجانبية.

4. القياسات لتحديد المستوى أقطاب

  1. استخدام النظام الدولي 10/20 للعثور على المعالم التالية على رأس المشاركين: الأنيفى وقمحدوة (الشكل 4A)، ونقاط أمام الأذن، والمناطق المستهدفة اثنين: C3 و C4 (الشكل 4B).
    1. تحديد موقع الأنيفى كمنطقة الاكتئاب متميزة تقع على جسر الأنف عند مستوى بين كلتا العينين. تحديد موقع قمحدوة كما الإسقاط الأبرز للعظم القذالي تقع في الجزء السفلي من الجمجمة. تحديد موقع النقطة أمام الأذن قرب كل أذن. هو تسنن فوق الشق الوجني. تحديد موقع C3 و C4 على أساس القياسات كما هو موضح أدناه.
  2. استخدام شريط قياس لقياس المسافة بين الأنيفى وقمحدوة على طول خط الوسط من الرأس وجعل علامة على 50٪ من الطرافة المسافةهكتار علامة المائية غير الدائمة.
  3. استخدام شريط قياس لقياس المسافة بين نقطتين أمام الأذن وجعل علامة مع علامة غير دائمة المائية على 50٪ من المسافة في خط مع العلامة السابقة. هذه النقطة يتوافق مع تشيكوسلوفاكيا (قمة الرأس).
  4. من تشيكوسلوفاكيا، وعلى طول خط إنشاؤها بين نقاط أمام الأذن، بمناسبة نقطتين، واحدة على كل جانب، مع علامة مائية غير الدائمة التي تتوافق مع 20٪ من المسافة الإجمالية. هذه علامات تتوافق مع المناطق المستهدفة (C3 و C4، الشكل 4B).
    ملاحظة: يمكن أيضا أساليب أخرى مثل TMS أو neuronavigation أن تستخدم لتوطين M1.

5. وضع أقطاب كهربائية

  1. التحرك قدر ممكن الشعر بعيدا عن المناطق المستهدفة التي سيتم حفز. تطبيق EEG من نوع جل التقشير مع مسحة القطن لتنظيف المناطق المستهدفة.
  2. تنظيف المناطق المستهدفة مع 70٪ ايزوبروبيل والخفاف سادة الإستعداد لتعزيز الاتصال الكهربائي.
  3. تغطية بسخاء القطب كامل مع EEG من نوع معجون موصل. تأكد من أن معجون حوالي 5 مم عبر السطح بأكمله. تأكد من تغطية المنطقة بأكملها مع عجينة مطاطية. الرطب برفق المناطق المستهدفة ولصق موصل كهربائي على بمحلول ملحي.
  4. وضع الأقطاب كما هو مبين في الشكل 4B واضغط على أقطاب بحزم على المناطق المستهدفة. ضع الشريط المطاطي حول رئيس مشارك لضمان الاستقرار الأمثل للأقطاب. تعديله في مثل هذه الطريقة أن المشاركين سوف تشهد أي ألم أو إزعاج خلال الدورة المسح.
  5. تأكد من أن يؤدي لا تأتي في اتصال مع الجلد لتجنب الحروق المحتملة.

6. tDCS اختبار خارج غرفة الماسح الضوئي

  1. استخدام المتعدد للتحقق من حسن سير العمل في الكابل الكهربائي والمقاومة.
  2. تشغيل الجهاز tDCS وتحميل الإعدادات التحفيز الاختبار. اضغط على زر 2 أو 4 لتحديد من القائمة الرئيسية "النظام" الخيار. نقل المؤشر إلى السطر 2 على الشاشة عن طريق الضغط على زر 3. اضغط على زر 2 أو 4 حتى "وضع الحمل" ويظهر على الشاشة. اضغط على زر 3. حدد خطاب الإعداد اختبار مبرمجة مسبقا (A، B، C أو D) عن طريق الضغط على زر 2 أو 4.
  3. تحرك المؤشر صعودا مع زر 1. سوف تظهر على الشاشة "المعلمات" الخيار تلقائيا. في السطر الأول، اضغط على زر 2. سوف تظهر على الشاشة "التحفيز؟" مع المعلمات مبرمجة مسبقا مختلفة.
  • اضغط على الزر 1 لبدء التحفيز. سوف تظهر على الشاشة في مستوى مقاومة وتتوقف تلقائيا إذا بلغت أكثر من 20 أوم. إذا كان مستوى مقاومة هو أكثر من 20 أوم، توصيل الاسلاك الكهربائي من مربع الداخلي والخروج من غرفة الفحص للتحقق من المواقع من الأقطاب الكهربائية.
  • إعادة تنشيط الاختبار. عندما يكون مستوى جيد من impedanوبلغ م، وعندما تحفيز الاختبار هو أكثر، افصل أقطاب من داخل المربع.

    • 7. إعداد tDCS

    1. كما هو مبين في الشكل (5)، وضع الجهاز tDCS والصندوق الخارجي في غرفة التحكم الماسح الضوئي.
      ملاحظة: الجهاز tDCS والصندوق الخارجي ليست متوافقة السيد وينبغي ألا يؤخذ في البيئة المغناطيس.
    2. توصيل الأسلاك مربع الخارجي في الجهاز tDCS ثم قم بتوصيل الكابل مربع طويلة داخل منطقة الجزاء الخارجي.
    3. تشغيل الكابل مربع tDCS من غرفة التحكم الماسح الضوئي إلى غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي. تأكد من تشغيل هذا الكابل كما مستقيم ممكن، وتجنب أي مكامن الخلل أو الحلقات، وعلى طول جدار غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي نحو الجزء الخلفي من الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. وضع أكياس الرمل متعددة متوافقة MR على الكابل لضمان استقرارها، كما هو مبين في الشكل (5).
    4. جلب المربع الداخلي إلى غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي وتوصيل الكابل مربع طويل فيه (الشكل 5).

    8. MRI المسح الضوئي العلاقات العامةeparation

    1. أطلب من المشاركين لدخول غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي، إن لم يكن بالفعل هناك من اختبار tDCS، ووضع سدادات في.
    2. وضع وسادة رقيقة تحت منطقة فائف من الجدول التصوير بالرنين المغناطيسي. أطلب من المشاركين أن تستلقي على الطاولة. وضع وسادة تحت أرجل المشارك للراحة وبطانية إذا لزم الأمر. إعطاء المشاركين على زر التنبيه لأغراض أمنية.
    3. وضع سماعات منفصلة على كلتا الأذنين للسماح لنقل المعلومات من غرفة التحكم الماسح الضوئي إلى المشارك في غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي.
    4. موقف رئيس المشارك على أعلى مستوى ممكن تحت منطقة حيث سيتم وضع لفائف الرأس (أعلى الرأس أقرب وقت ممكن إلى الأعلى من الجدول حيث سيتم وضع لفائف). وضع الأسلاك الكهربائي على طول الجانب الأيمن من الرأس للمشارك، على النحو الموصى به من قبل الشركة جهاز tDCS.
    5. وضع لفائف 32 قناة استقبال فقط حول الرأس من المشاركين. تشغيل الكابلات الكهربائي من خلالالجانب الأيمن من لفائف. وضع رئيس مشارك كما مستقيم ممكن باستخدام الليزر المواقع الأحمر (المدمج في ميزة من الماسح الضوئي).
    6. أطلب من المشاركين للتحرك الذراعين والساقين في وضع مريح، مع التأكد من أن يديه لا تلمس. تأكد من أن نذكر المشاركين على البقاء كما لا يزال ممكن خلال الدورة بأكملها. عندما المشارك جاهز، نقل الجدول الماضي خط الوسط للوصول إلى الأسلاك الكهربائي في الجزء الخلفي من الماسح الضوئي.
    7. استخدام الشريط الطبية لتحقيق الاستقرار في كابل الكهربائي على الجانب الأيمن من الجزء الخلفي من لفائف. توصيل الأسلاك الكهربائي الموجود داخل الماسح الضوئي في مربع الداخلية tDCS. وضع مربع الداخلية على الجانب الأيمن من الماسح الضوئي مع الرمل على ذلك لاستقرار القصوى.
    8. نقل الجدول مرة أخرى إلى موقفها النهائي. تحولت حفاظ على tDCS على والأقطاب موصول مربع الخارجي للدورة التصوير بالرنين المغناطيسي بأكملها.

    9. ما قبل الدورة tDCS 1 H-MRS

    تشغيل تسلسل كالايزر للحصول على الصور اللازمة للتحقق من تحديد المواقع المناسبة من الرأس وللمقارنة إلى كالايزر الثانية التي سيتم الحصول عليها في نهاية الدورة للتحقق من الحركة الشاملة.
  • الحصول التشريحية تي 1 صور MPRAGE -weighted لتحديد المواقع من فوكسل M1 والكشف عن التشوهات الهيكلية المحتملة (T R = 2300 ميللي ثانية، تي E = 2.91 ميللي ثانية، FA: 9 درجة؛ فوف = 256 × 256 مم؛ 256 × 256 مصفوفة ، T I: 900 ميللي ثانية، 176 شرائح، التوجه: سهمي، اكتساب الوقت: 4 دقائق و 12 ثانية).
  • إجراء إعادة الإعمار المتعددة مخطط للصور في طائرات التي هي أكثر ملاءمة لتصور من التحليل الطيفي حجم المصالح (أصوات العراق).
    1. في بطاقة 3D، وتصفح الصور الخام MPRAGE (التوجه سهمي). من "خلق نطاقات موازية" نافذة حدد "2X2 المحوري". ضبط الموقف من خطوط متوازية وانقر على حفظ لإنشاء عرض متعامد المحوري.
    2. من "خلق نطاقات موازية" نافذة حدد "2X2 الاكليلية". ضبط الموقف من خطوط متوازية وانقر على "حفظ" لإنشاء عرض متعامد الاكليلية.
  • تحديد موقع M1 غادر على أساس يسري و 49 معالم تشريحية المتعاونين "على شرائح التوجه الثلاثة. بعد ذلك، ضع أصوات العراق (30 × 30 × 30 مم 3) على المنطقة دون أي التزوي نسبة إلى محور الماسح الضوئي (الشكل 6).
  • الحصول على فحص خط العرض (21 ق).
    1. اختر البطاقة الطيفي لقياس المياه خط العرض على جزء حقيقي من إشارة من هذا خط العرض المسح الضوئي. تحميل البيانات الخام خط العرض من المستعرض. تحميل بروتوكول قياس خط العرض (البروتوكولات القائمة: حدد البروتوكول).
    2. ضبط المرحلة باستخدام برنامج الماسح الضوئي أدوات مرحلة ما بعد المعالجة التفاعلية. حدد قسم التصحيح المرحلة وضبط للمرحلة الأساس مع المؤشر.
    3. من أجل الحد من خط العرض،تشغيل سريع (EST) 50 خريطة تسلسل ثلاث مرات. تكرار الفحص خط العرض وقياس خط العرض (الخطوة 9.5). لاحظ النهائي المياه خط العرض.
  • بدء 4 كتل من 64 بالاشعة الأيض (32 "OFF تحرير" و 32 "تحرير ON"، معشق) مع تسلسل MEGA-PRESS 44،45، حيث VAPOR 51، 51 OVS والتخزين الفردي FIDS يتم تمكين (T = R 3 S، T E = 68 ميللي ثانية، ومجموع اكتساب الوقت: 12 دقيقة)
  • الحصول على إشارة المياه باستخدام تسلسل MEGA-PRESS دون قمع المياه ميجا، مع قمع البخاري ("الوحيد RF قبالة") مع وجود قياس دلتا في 0 جزء في المليون. الحصول على كتلة واحدة من 4 بالاشعة الأيض بدلا من 64 (اكتساب الوقت: 42 ثانية).

    • 10. tDCS الداخلي

    1. إبلاغ المشاركين أن التحفيز tDCS ستبدأ وأن الماسح الضوئي سيكون صامتا لتحفيز بأكمله.
    2. اختيار واحد من اثنين قبل بروغصدم المعلمات وفقا لحالة وبدء التحفيز. تتبع للمقاومة والجهد خلال 20 دقيقة من التحفيز. عندما التحفيز قد انتهت، وإخطار المشاركين أن يبدأ مرحلة ما بعد tDCS جلسة MRS. لا تقم بإيقاف تشغيل الجهاز tDCS.

    11. ما بعد tDCS 1 H-MRS الدورة

    1. تشغيل نفس بالاشعة الأيض مع تسلسل MEGA-PRESS مثل قبل tDCS مسح لكن ضعف كتل من الاستحواذ (8 كتل من 64 بالاشعة (32 "تحرير OFF" و 32 "تحرير ON"، معشق)) للحصول على نواتج الأيض في اثنين وقت مختلف نقاط بعد tDCS.
    2. كما هو الحال مع الدورة ما قبل tDCS، الحصول على مسح مرجعي المياه باستخدام نفس المعلمات. الانتهاء من الدورة مع تسلسل كالايزر.
    3. مقارنة بصريا الصور كالايزر المكتسبة في بداية ونهاية الدورة المسح بمثابة مؤشر للحركة الرأس.
    4. الوصول إلى بطاقة عرض وانتقل إلى القائمة المتصفح. تحديد أول وثاني المحليةizer الصور الخام. تحميل الصور في بطاقة عرض ومقارنة الصور على حد سواء. تصدير البيانات في شكل DICOM عبر ملقم.

    12. تحليل 1 H-MRS البيانات

    1. استيراد البيانات باستخدام البرمجة والتجهيز والبرمجيات، وضبط وتيرة ومرحلة FIDS تخزينها بشكل فردي باستخدام TCR وtCho إشارة بين 2.85 و 3.40 جزء في المليون. للقيام بذلك، استخدم وظيفة lsqnonlin البرنامج لتتناسب مع التردد والطور كل FIDS فورييه تحويل الفردية (أطياف) لمتوسط ​​أطياف الدورة.
      ملاحظة: هذا هو نهج في مواقع محددة وغيرها من الأساليب لاستيراد وتحليل البيانات لن يؤثر بالضرورة جودة البيانات.
    2. للحصول على الأطياف النهائي، طرح إشارات من مسح بديلة مع نبضات المزدوج النطاقات الانتقائية التي تم تطبيقها على 4.7 جزء في المليون و 7.5 جزء في المليون ("تعديل OFF") وبنسبة 1.9 جزء في المليون و 4.7 جزء في المليون ("تحرير ON") (الشكل 7 ).
    3. استخدام LCModel 52لتحليل كل الفرق و "تحرير OFF" الأطياف. إيقاف المحاكاة الافتراضية والنمذجة الأساس.
    4. إجراء الفحص البصري من الأطياف لاستبعاد جلسات مع التلوث من تحت الكتف إشارة الدهون (انظر F igure 9).
    5. كجزء من مراقبة الجودة، مع استبعاد أطياف linewidth من TCR-CH 3 فوق 10 هرتز. تشمل فقط في تحليل الأيض (GABA، GLX، TCR، tNAA) التي تم قياسها مع كريمر-راو الحدود الدنيا (CRLB) أقل من 35٪.
      ملاحظة: CRLB توفير الخطأ المقدر للالكمي الأيض. CRLB> 50٪ ليست مضمونة وهي أوصى قطع بواسطة دليل LCModel. استخدمت كثير في الحقل CRLB أقل من 35٪ كمعيار. 53-55 بالإضافة إلى ذلك، CRLB يجب أن يوضع في الاعتبار عند تفسير النتائج.
    6. الحصول على GABA وGLX quantifications من "مهرجان دبي السينمائي الدولي" الأطياف، TCR من "تحرير OFF" الأطياف، وtNAA من كل من "تحرير OFF" و "، مهرجان دبي السينمائي الدولي "تركيزات صريح من نواتج الأيض المختلفة من خلال نسب الفائدة كما TCR لGABA وGLX، تتضاعف هذه النسبة بحلول عامل التصحيح بلغ متوسط ​​المجموعة التالية لحساب مجموعة أسس مختلفة تستخدم في البسط والمقام (من tNAA". تحرير OFF "أطياف / tNAA من" مهرجان دبي السينمائي الدولي "أطياف).
      ملاحظة: ملاحظة: يمكن أيضا تركيزات GABA وGLX يكون كميا باستخدام الماء أو ناه الإشارة.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    ويبين الشكل 6 موقف أصوات العراق تقع على تمثيل جنبا إلى M1 حيث اتخذت جميع التدابير MRS. في الشكل 6D، ويظهر التصور 3D تمثيل واضح للأقطاب tDCS وضعه على فروة الرأس خلال المفترضة القشرة الحركية الأولية. الشكل 7 يبين ممثل "تحرير OFF"، والفرق ("مهرجان دبي السينمائي الدولي") أطياف المكتسبة في M1. قمم المقابلة لGLX، GABA + MM كذلك NAA يمكن رؤيتها بوضوح.

    ويبين الشكل 8 النسبة المئوية للتغير بين اكتساب MRS قبل tDCS وبعد tDCS لظروف مختلفة ثلاثة في واحد مشارك. يتم فصل نتائج الدورة بعد tDCS إلى نقطتين الوقت لتوضيح تطور التغيير مع مرور الوقت. الشكل 8A يظهر النسبة المئوية للتغيير لGLX. لتحفيز مزيف، ويعرض تركيز GLX أي تعديل ملحوظ. لstimu الثنائيlation 1 (مصعدي اليسار، المهبطي الأيمن)، ومرة ​​أخرى يتم احترام أي تعديل ملحوظ من GLX. ومع ذلك، تعديل للتركيز على مر الزمن هو عكس ما يلاحظ في تحفيز مزيف. أخيرا، وفيما يتعلق التحفيز الثنائي 2 (المهبطي اليسار، مصعدي الأيمن)، لوحظ نمط مماثل لتحفيز مزيف ولكن مع تحسنا ملحوظا في تركيز GLX الثانية في الوقت نقطة بعد التحفيز.

    ويبين الشكل 8B نسبة التغير في تركيز GABA بالنسبة لحالة من التحفيز. لتحفيز مزيف، ويعرض تركيز GABA أي تعديل ملحوظ. ومع ذلك، لوحظ انخفاض طفيف في كل نقطة زمنية. التشكيل من GABA في أعقاب التحفيز صورية هو أكثر أهمية من أجل GLX،. في المقابل، شهدت زيادة ملحوظة في تركيز GABA في نقطة للمرة الثانية بعد التحفيز الثنائي 1 (الأنود اليسار، الكاثود الأيمن). أخيرا، وجود نمط مماثل للتغيير لتحفيز مزيف لوحظ لتحفيز الثنائي 2 (الكاثود الأيسر، الأنود الأيمن).

    ويبين الشكل 9 الأطياف الحصول عليها من اثنين من مختلف المشاركين. ويبين الشكل 9A طائفة من نوعية جيدة مع إشارة الدهون مقبولة الشكل 9B يظهر الطيف مع الدهون إشارات كبيرة، والذي تم استبعاده بعد الفحص البصري. أخيرا، يوضح الشكل رقم 10 النزوح من مكان فوكسل الفائدة بعد 5 مم حركة مشارك.

    الشكل 1
    الشكل 1: المواد. 1) محلول ملحي. 2) معجون موصل. 3) هلام الكهربائي. 4) الكحول الإستعداد سادة. 5) قياس الشريط. 6) قلم رصاص EEG. 7) أشرطة مطاطية. 8) داخل المربع. 9) جهاز tDCS. 10) مربع الخارجي. 11) مربع الداخلية كابل. 12) مربع الكابل الخارجي؛ 13) الأقطاب الكهربائية. 14) مربع كابل طويل

    ق ق = "jove_content" FO: المحافظة على together.within صفحة = "دائما"> الرقم 2
    الشكل 2: tDCS صورة جهاز لتحديد المواقع من الأزرار على الجهاز tDCS المحددة المستخدمة في هذا البروتوكول. وتستخدم هذه الأزرار لقبل مجموعة إعدادات مختلفة.

    الرقم 3
    الرقم 3: دورة الزمن لظروف tDCS. A) وقت سياق الشرط tDCS النشطة. بعد الاستحواذ المستقلب قبل tDCS، بدوره على الجهاز tDCS ومنحدر يصل الحالي لمدة 15 ثانية حتى كثافة من 1 مللي أمبير وصلت. تحفيز ليتم التوصل إلى 20 دقيقة ومنحدر أسفل الحالي لمدة 15 ثانية حتى وشدة 0 مللي أمبير. لا تقم بإيقاف تشغيل الجهاز tDCS، والشروع في اكتساب الأيض بعد التحفيز. ب) فترة سياق حالة صورية tDCS. بعد قبل tDCS اكتساب الأيض، والطور ن يتم الحصول على الجهاز tDCS ومنحدر يصل الحالي لمدة 15 ثانية حتى كثافة من 1 مللي أمبير. تحفيز لمدة 15 ثانية (الحد الأدنى من الوقت المتاح على الجهاز الحالي) وإلى أسفل المنحدر الحالي لمدة 15 ثانية حتى وشدة 0 مللي أمبير يتم التوصل إليه. الانتظار لمدة 20 دقيقة. لا تقم بإيقاف تشغيل الجهاز tDCS، والشروع في اكتساب الأيض بعد التحفيز.

    الرقم 4
    الرقم 4: تحديد المواقع الكهربائي أ) 10/20 معالم النظام الدولي المستخدمة لتحديد C3 و C4. قمة الرأس (تشيكوسلوفاكيا) يقابل 50٪ من المسافة بين الأنيفى وقمحدوة، و 50٪ من المسافة بين نقطتين أمام الأذن. ب) C3 و C4 تقابل 20٪ من إجمالي المسافة بين نقاط أمام الأذن، ويقاس من نقطة الذروة. للتأكد من ترك لا يقل عن 8 سم من المسافة بين كل من الأقطاب الكهربائية.

    together.within صفحة = "دائما"> الرقم 5
    الشكل 5: منظر تخطيطي للغرفة MR. وضع المواد في المسح وحدة MR الغرف. من الضروري اتباع بروتوكول لتحديد المواقع من أجزاء مختلفة من الجهاز من أجل الحصول على إشارة MR ذات نوعية جيدة ولأغراض السلامة.

    الرقم 6
    الرقم 6: أصوات العراق التنسيب. موقف أصوات العراق (30 × 30 × 30 مم 3) على المنطقة اليسرى من M1 في (A) السهمي، (ب) الإكليلي، و (C) شرائح المحورية. يظهر التصور 3D من المواقع من الأقطاب الكهربائية في (D).

    الرقم 7
    الرقم 7: 1 H-MRS الأيض spectrأم. ممثل (A) "OFF تحرير" و (ب) الفرق ("مهرجان دبي السينمائي الدولي") أطياف المكتسبة مع تسلسل MEGA-PRESS 44،45 بما في ذلك البيانات الخام، ويصلح من LCModel والمخلفات. كر: إجمالي الكرياتين (الكرياتين + فسفوكرياتين (الكروم-CH 3 + PCR-CH 3))؛ ناه: N -acetyl اسبارتاتي + NAAG (sNAA + NAAG)؛ GLX: الغلوتامات + الجلوتامين (حمض الغلوتاميك + GLN)؛ GABA + MM: + حمض الغاما γ الجزيئات-

    الرقم 8
    الرقم 8: آثار tDCS الثنائية على GLX وغابا عن موضوع واحد. أ) يتم عرض tDCS الآثار على تركيز GLX لثلاثة شروط. يتم التعبير عن النتائج كنسبة مئوية من تغيير بين الاستحواذ قبل tDCS واثنين من الاستحواذ التحفيز آخر. ب) يتم عرض tDCS الآثار على تركيز غابا عن الشروط الثلاثة. يتم التعبير عن النتائج كنسبة مئوية من تشا نجى بين الاستحواذ قبل tDCS واثنين من الاستحواذ التحفيز آخر. شام: الثنائي، الثنائي 1: الأنود الأيسر، الكاثود اليمنى. الثنائي 2: الكاثود الأيسر، الأنود الصحيح

    الرقم 9
    الرقم 9: الفحص البصري للأطياف أ) مثال على بيانات ذات نوعية جيدة. هذا الرقم يدل على "OFF تحرير" و "مهرجان دبي السينمائي الدولي" أطياف بمبلغ مقبول من الدهون. SNR من تحليل "مهرجان دبي السينمائي الدولي" أطياف: 56 CRLB للإشارة GABA: 14٪ اللورنسيوم من TCR-CH 3 في 3 جزء في المليون: 5.6 هرتز. ب) مثال على البيانات النوعية الرديئة التي تسببها الحركة المفرطة للمشارك. هذا الرقم يدل على "OFF تحرير" و "مهرجان دبي السينمائي الدولي" الأطياف. SNR من تحليل "مهرجان دبي السينمائي الدولي" أطياف: 39 CRLB للإشارة GABA: 47٪ اللورنسيوم من TCR-CH 3 في 3 جزء في المليون: 4.4 هرتز

    > الرقم 10
    الرقم 10: أصوات العراق المكان بعد موقف الحركة أصوات العراق (30 × 30 × 30 مم 3) على المنطقة اليسرى من M1 في (A) والسهمي (ب) شرائح الاكليلية بعد حركة من 5 ملم. ومن شأن إدراج عظام الجمجمة والسحايا في المربع يؤدي إلى إدراج الدهون والقضاء على الفحص. يظهر مربع رمادي فاتح الموقف الأولي للأصوات العراق.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    هذه الورقة تهدف لوصف بروتوكول قياسي للجمع بين tDCS و1 H-MRS باستخدام 3 T الماسح الضوئي. في القسم التالي، سوف تناقش العوامل المنهجية.

    خطوات حاسمة
    موانع الفحص
    سابقة على التجربة، لا بد من المشاركين الشاشة لأي موانع بشأن استخدام tDCS و1 H-MRS. من المستحسن استخدام المعايير التالية لاستبعاد tDCS: تاريخ الأمراض النفسية أو العصبية، وجود جهاز تنظيم ضربات القلب، وقطعة من المعدن مزروع في الجمجمة، تاريخ من الإغماء، تاريخ من المضبوطات أو تاريخ من تعاطي المخدرات. لأنه سيتم الحصول عليها الأيض فقط من M1 اليسار، فمن المستحسن استبعاد غادر الوفاض من المشاركين في الدراسة. في الواقع، أظهرت دراسة حديثة تثبيط نصفي الفرق بين نصفي الكرة الأرضية المسيطرة وغير المسيطرة اعتمادا على تفضيل اليدوالتي يمكن أن تعدل تأثير التحفيز 15. وعلاوة على ذلك، قبل البدء في التجربة، تحقق من أي آفة على فروة الرأس ونسأل عن أي مرض جلدي 56. إذا كان هناك آفة الحاضر، في محاولة لتجنب تحفيز مباشرة على المنطقة المصابة. ويوصى أيضا للتفتيش على الجلد بعد التحفيز 57. أيضا، كشف عن وجود حساسية من أي من المنتجات المستخدمة للإلكترود المونتاج. ل1 H-MRS، وينبغي أن تكون معايير الاستبعاد نفس لأي دراسة التصوير بالرنين المغناطيسي بما في ذلك فحص دقيق من أي عمليات جراحية سابقة عن وجود المعادن في الجسم.

    من المهم أيضا لتحديد ما إذا شعرت بأي انزعاج المشاركين خلال التحفيز tDCS. مرة أخرى، بعد التجربة، يجب أن يطلب من المشاركين حول أي آثار جانبية. فمن الممكن أن تستخدم على شكل قياسي بما في ذلك الآثار الجانبية الأكثر أفادت لتحديد وجودها في ما يتعلق البروتوكول (انظر 58 لعلى سبيل المثال). الآثار الجانبية الأكثر المبلغ عنها بوخز خفيف (70.6٪)، والتعب المعتدل (35.3٪)، إحساس خفيف من الحكة تحت الأقطاب (30.4٪)، وحرق طفيف الإحساس (21.6٪) 58.

    حركة الحد من القطع الأثرية

    حركة المشاركين في الماسح الضوئي هي قضية رئيسية خلال 1 H-MRS لأن هذا هو واحد من العوامل الرئيسية التي تؤثر على نوعية البيانات 59. كما هو مبين في الشكل 10، وهي حركة من هذا الموضوع (من 1 مم إلى 5 مم) يمكن أن يؤدي إلى إشارة كبيرة نسبة الدهون في الطيف بالتالي تغيير نوعية البيانات، وبالتالي، إلى استبعاد هذا الاستحواذ من البيانات. لذا، فمن الأهمية بمكان أن يشرح بعناية إلى المشارك على أهمية الاستقرار الرأس أثناء الفحص بأكمله. خلال المواقع من المشاركين في الماسح الضوئي، فإنه من المهم أن نسأل هذا الموضوع لإيجاد موقف أكثر راحة لتجنب أي حركة أخرى. الدرتحديد المواقع للأصوات العراق جي، فمن المهم أيضا إبلاغ المشاركين أنه على الرغم من الفحص هو صامت، فمن الضروري أن يبقى ساكنا.

    وبالإضافة إلى ذلك، ومدة التجربة هي عامل مهم للمساعدة في تقليل المبلغ الإجمالي للحركة. أولا، من المهم أن استخدام الأمثل لطول التسلسل التشريحي، قصيرة قدر الإمكان، ولكن طويلة بما فيه الكفاية للحصول على صور ذات نوعية جيدة لموضع أصوات العراق. الثانية، يوصى باستخدام سلسلة قصيرة من اكتساب الأيض قبل tDCS. ثالثا، من أجل القبض على ملعب الزمني للآثار التحفيز، وينصح استخدام سلسلة طويلة من الاستحواذ بعد التحفيز. الرابع، مقارنة قبل والصور كالايزر بعد التجربة لتقدير حركة مشارك.

    تحليل
    يتم استخدام تسلسل MEGA-PRESS 44،45 لاكتساب محلية والمياه قمعها، وتحريرها الأطياف. يتم إجراء التوطين المكاني في الصحافة باستخدام 906؛ نبض المزامنة تصفيتها المبالغة (عرض النطاق الترددي المنتج الوقت = 8.75، 2.12 = مدة ميللي ثانية، عرض النطاق الترددي (FWHM) = 4.2 كيلو هرتز) واثنين من البقول 180 درجة ماو (مدة = 5.25 ميللي ثانية، عرض النطاق الترددي = 1.2 كيلو هرتز). يتم تنفيذ جميع البقول التعريب في 3 جزء في المليون. يتم تطبيق انتقائي المزدوج النطاقات 180 درجة شنار-لو رو النبض عند 1.9، وتردد صدى β-CH 2 من GABA، و 4.7 جزء في المليون بالتناوب مع 7.5 و 4.7 جزء في المليون. قمع مياه إضافية باستخدام القوة متغيرة مع التأخير الأمثل للاسترخاء (البخار) وقمع الصوت الخارجي، OVS 50 تم تكييفها لنظام الإنسان 3 T وأدرجت قبل MEGA-PRESS وتستخدم لقمع المياه وتحسين توطين أصوات العراق. عندما يتم تطبيق نبض انتقائية عند 1.9 جزء في المليون، صدى عند 1.9 جزء في المليون والأصداء داخل النطاق الترددي للنبض هي مقلوب يسبب إعادة تركيز γ-CH 2 صدى GABA ("تحرير ON"). عندما يتم تطبيق نبض انتقائية عند 7.5 جزء في المليون، ليالي المعتاديتم الحصول على pectrum T E 68 ميللي ثانية ("OFF تحرير") مع صدى γ-CH 2 المرحلة GABA التضمين. الطرح من إشارات من نتائج المسح بديلة في الملاحظة الانتقائية للخطوط الخارجية من الثلاثي GABA و الإلغاء من الكرياتين الإجمالية (الكرياتين + فسفوكرياتين) صدى ("مهرجان دبي السينمائي الدولي"). نظرا لعرض النطاق الترددي للنبضة قلب، ويلاحظ أيضا الأصداء إضافية من NAA، حمض الغلوتاميك + GLN، والجزيئات. وينقسم البروتوكول كله إلى أربعة الاستحواذ معشق ويتم تحديث تردد قبل كل تفحص الفردية للحد من الانجرافات تردد بسبب الأجهزة. اكتساب معشق وتخزين ااا واحد يسمح للتصحيح وتيرة ومرحلة في مرحلة ما بعد المعالجة.

    أسلوب التحليل موضح في البروتوكول يسمح حساب الأنسب من الطيف التجريبي باعتباره تركيبة خطية من نموذج الأطياف. نموذج الأطياف في المجموعة أساسا لتم محاكاة "تحرير OFF" الأطياف على أساس كثافة مصفوفة الشكلية 59 ويعرف تحولات الكيميائية وصلات J 60، وتضمنت ما يلي: الاسيتيل شاردة من N -acetylaspartate (sNAA)، ألانين (علاء)، أسكوربات (ASC)، اسبارتاتي (ASP )، شاردة اسبارتاتي من NAA (mNAA)، CH 2 مجموعة من الكروم (الكروم-CH 2) CH 3 مجموعة من الكروم (الكروم-CH 2) CH 2 مجموعة من PCR (PCR-CH 2) CH 3 مجموعة من PCR (PCR-CH 2)، GABA، الجلوكوز (GLC)، حمض الغلوتاميك، GLN، glycerophosphorylcholine (GPC)، الجلايسين (الغليسين)، الجلوتاثيون (GSH)، اللاكتات (لاك)، ميو -inositol (MI)، N -acetylaspartylglutamate ( NAAG)، فسفوريل كولين (PCho)، phosphorylethanolamine (PE)، scyllo -inositol (سي)، والتورين.

    تم إنشاء وضع أساس ل "مهرجان دبي السينمائي الدولي" أطياف من أطياف قياسها تجريبيا من أربعة حلول 100 ملي من NAA، GABA، حمض الغلوتاميك، وGLN (600 مل زجاج كروية وlasks) باستخدام نفس المعايير والماسح الضوئي بالنسبة للتجارب في الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك تحتوي كل حل K 2 هبو 4 (72 ملم)، KH 2 PO 4 (28 ملم)، وأزيد الصوديوم (0.1 ملم)، 3- (trimethylsilyl) -1-propanesulfonic ملح حامض الصوديوم (TSP، 2 مم)، فورمات ( 200 مم؛ اختياري)، والماء المقطر. تم شراؤها من مجموعة أطياف أساس في درجة الحرارة الفسيولوجية لل37 درجة مئوية، وبذل كل جهد ممكن لتقليل التبريد (~ 1 درجة مئوية في ال 15 من الاستحواذ) عن طريق التسخين والخيالات في خزان ماء كبير قبل ان يضع كل واحد في الماء أصغر -تعبئة عزل الحاويات البلاستيكية، التي وضعت في الملف. درجة الحرارة ودرجة الحموضة أهمية خاصة في التحليل الطيفي لأنها تؤثر على التحول الكيميائي للنواتج الأيض. بالإضافة إلى ذلك، على حد سواء "تحرير OFF"، وأطياف "مهرجان دبي السينمائي الدولي"، وتضمنت مجموعات أساس مجموعة الجزيئات، أصبح بلا قيمة الأيض قياسها تجريبيا من 10 موضوعات من القشرة القذالي باستخداماسترداد انقلاب (انقلاب الوقت، T I = 760 مللي ثانية) باستخدام نفس تقنية المعلمات كما حيازة MEGA-PRESS العادية (باستثناء T R = 2.7 S) 61.

    اختبار الوهمية
    اختبار الإجراء على 100 ملي GABA الوهمية مع وبدون مشجعا tDCS التي سيتم استخدامها على المشاركين مع الماسح الضوئي وتسلسل المعلمات بالضبط ينصح بشدة قبل المشارك الأول التي تجري دراستها. وينبغي أن يشمل الإجراء سلسلة كالايزر، تسلسل التشريحية (أي MPRAGE)، مسح خط العرض و 16 "تحرير ON" و "تحرير OFF" بالاشعة. وهذا ينبغي أن يتكرر إذا تم تغيير مشجعا، المعلمات التحفيز أو الماسحات الضوئية. من أجل التحقيق في وجود القطع الأثرية على الإشارة، ينبغي للمرء النظر الأطياف لإجراء تغييرات في SNR مع وبدون محاكاة tDCS، وجود طفرات والضوضاء في ترددات معينة، وقيم SNR وأي الحرفية هامة على معهد العالم العربي التشريحيةغيس.

    التعديلات الممكنة على بروتوكول
    1 H-MRS معلمات
    للحصول على تركيزات المستقلب باستخدام 1 H-MRS، فمن الضروري حصر منطقة معينة وتثير إشارات في هذا المجلد 35. في هذه الورقة، ووصف الإجراء لوضع لأصوات العراق احد على اليسار M1. ومع ذلك، العديد من التعديلات المختلفة لهذا البروتوكول يمكن تطبيقها. وقد أظهر قياس النجاح في تركيزات المستقلب في مختلف المناطق القشرية وتحت القشرية، مثل قشرة الفص الجبهي 62، 63 الحصين، المخطط المخيخ وبونس 64، 66 القشرة البصرية، والقشرة السمعية 67. حجم أصوات العراق يمكن أن تختلف أيضا بوصفها وظيفة من المنطقة من الفائدة، ولكن حجم يتراوح عادة ما بين 3 و 27 سم 3 68. ومع ذلك، فمن الصعب الحصول على تركيز الأيض المنخفض التركيز يرغب، يمثح كما GABA من voxels أصغر من 20 سم 3. قضية مهمة هي التأكد من تجنب أي اتصال للأصوات العراق مع عظام الجمجمة، السحايا، والسائل النخاعي خارج الدماغي. في العقول الصغيرة، وأصوات العراق قد تشمل جزءا من البطين الجانبي الأيسر. في هذه الحالة، إدراج البطين هو الأفضل على إدراج عظام الجمجمة.

    بالإضافة إلى ذلك، تبعا لتسلسل اكتساب المختارة، الأيض المختلفة يمكن كميا 69. الطرق السابقة، مثل التحليل الطيفي محلولة بوينت-RE (الصحافة) تسلسل 70 وحفز وضع الاستحواذ صدى (البخار) 71، لم تسمح الكمي لGABA في 1.5 T. ومع ذلك، بسبب تأثير قطبية محددة من tDCS على القشرية استثارة والكمي على حد سواء مثير (الصوديوم) والمثبطة (GABA) العصبية أمر ضروري. في هذا البروتوكول، وظهر استخدام تسلسل MEGA-PRESS التحرير الطيفي 44،45، والذي يسمح الكمي لنوروشيميكالس الرئيسية، بما في ذلك GABA (انظر الشكل 6). متواليات أخرى تسمح GABA الكمي، مثل فائقة قصيرة TE MRS وJ -resolved MRS، تم تطويرها على مدى السنوات القليلة الماضية (انظر 41 للمراجعة).

    أخيرا، إذ عادة ما يتم التعبير عن تركيز المستقلب كنسبة فيما يتعلق أيض (التركيز النسبي)، واختيار المستقلب المرجعي هو مهم للغاية، وخاصة في ذلك الدراسات السريرية توظيف السكان 69. الأيضات إشارة الأكثر شيوعا هي TCR وناه، كما تم العثور على تركيزات على أن تكون مستقرة نسبيا في الدماغ البشري. تجدر الإشارة إلى أنه من الممكن أيضا أن استخدام القياس الكمي المطلق للنواتج الأيض الذي يتطلب الرجوع إلى إما خارجي (مثل الوهمية) أو إشارة داخلية (على سبيل المثال، إشارة الماء) 68. استخدام إشارة المياه الداخلية يتطلب مبلغا إضافياخطوة التصحيح الأنسجة حيث أن تركيز الماء والاسترخاء خصائص تختلف بين المادة الرمادية والمادة البيضاء والسائل النخاعي (CSF). 72 التصحيح الأنسجة يمكن أن يؤديها إما باستخدام تكوين الأنسجة المقدر في أصوات العراق جميع المشاركين أو باستخدام موضوع تكوين الأنسجة محدد من تجزئة 73. بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن tDCS يحمل خطر نظري من تحريض وذمة، والتي يمكن أن يكون لها تأثير طفيف على تركيزات الماء. ومع ذلك، NITSCHE والمتعاونين 74 تقييم هذا القلق مباشرة ومحددة لم تظهر أي أدلة على ذمة التالية tDCS على القشرة الأمامية. بالتالي، يعتبر استخدام إشارة المياه خيارا قابلا للتطبيق.

    tDCS معلمات
    أحجام أقطاب مختلفة يمكن أن تستخدم 9 اعتمادا على المنطقة من التحفيز وfocality المطلوب من التحفيز 75،76. دا سيلفا والمتعاونين 56 1 H-MRS هو تقنية مفيدة يمكن استخدامها للتحقق من الآليات الأساسية لعمل tDCS بروتوكولات محددة التي ثبت لتحسين الأعراض السريرية في أعداد مختلفة. المواقع الكهربائي ومدة التحفيز يمكن تعديل للتحقيق في الآثار المترتبة على هذه البروتوكولات المحددة tDCS، مثل تلك المستخدمة في علاج الألم، والاكتئاب، وطنين، باركنسون، والصداع النصفي، وتعاطي الكحول (انظر 77 للحصول على وصف البروتوكولات ). كما ينبغي الإشارة إلى أنه إذا كان مستوى مقاومة فوق 20 أوم، فإن الجهاز لن تحفز وعرض رسالة خطأ على شاشة مقاومة. العوامل المختلفة التي يمكن أن تسبب مقاومة عالية تشمل: 1) كمية كافية من معجون موصل على الأقطاب. 2) ضغط كافية على الأقطاب. 3) شارك سيئةntact مع فروة الرأس (الناجمة عن الشعر)؛ 4) سماكة في فروة الرأس بسبب الصلع. 5) مشاكل في الاتصالات. 6) مشاكل مع الأسلاك؛ (7) مشاكل مع مشجعا. و8) مشاكل مع الأقطاب.

    كما تجدر الإشارة إلى أن توطين القشرة الحركية الأولية للtDCS يمكن أن تكون أكثر دقة. في هذا البروتوكول، يتم استخدام نظام EEG 10/20، الذي قد يعرض اختلال طفيف بين أقصى الإسقاط مجال كهربائي والتمثيل الفعلي للM1 داخل التلفيف أمام المركزي. واحد وسيلة ممكنة للتحايل على هذه المسألة هو استخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة لتوطين بالضبط التمثيل جنبا إلى M1 من خلال استجابة العضلات الناجم عن TMS. توفر وحدة TMS في محيط الماسح الضوئي MR قد تحد من هذا الاحتمال.

    سلامة tDCS و1 H-MRS
    سلامة tDCS
    وقد أظهرت دراسات متعددة أن tDCS هوتقنية تعديل العمليات العصبية آمنة إحداث آثار سلبية طفيفة فقط في كل من السكان غير السريرية والسريرية 10. في الواقع، لقد سبق الإبلاغ عن أي حالة نوبة الصرع يلي tDCS 10. ومع ذلك، لم يتم بعد التحقيق في سلامة tDCS لدى الأطفال والنساء الحوامل 78.

    MR المتوافقة مع المواد
    ينبغي اتخاذ الحذر عند تحفيز داخل الماسح الضوئي MR. جميع المواد جلبت الى غرفة MR MR يجب أن يكون متوافق (انظر الشكل 1). بسبب تفاعل محتمل بين التيار الكهربائي التي تنتجها tDCS والماسح الضوئي MR، tDCS ينبغي دائما أن تحول، وينبغي أن تظل الأقطاب متصل، خلال تسلسل MR الموصوفة في هذا البروتوكول. يمكن اللف الأسلاك تحت لفائف الرأس إنتاج المصنوعات اليدوية وتشوهات في الإشارة. وعلاوة على ذلك، اتصال غير لائق من الأسلاك يحتمل أن تنتج تيارا قويا بما يكفي لحرق مشارك <سوب> 79. أخيرا، من المهم أبدا فصل الأقطاب في حين كان التيار يتدفق لأن ذلك قد يسبب التحفيز عالية الجهد غير المرغوب فيه.

    tDCS-MRS تقنية
    استخدام tDCS بالتزامن مع MRS توفر إمكانية فهم أفضل لآلية الكامنة تعديل لنشاط الدماغ مع هذه التقنية الجديدة نسبيا تعديل العمليات العصبية. ومع ذلك، ينبغي معالجة بعض أوجه القصور في التقنية. أولا، الأقطاب الكهربائية المستخدمة في tDCS وعادة ما تكون كبيرة نوعا ما، ويعتقد أن آثار التحفيز لتغطية مدى المكاني واسعة من أنسجة المخ. إلى جانب حقيقة أن اكتساب MRS يقتصر على فوكسل قليل من الفائدة، tDCS-MRS يسمح فقط لتقييم آثار مقيدة مكانيا على الرغم من المفترض تعديل واسع النطاق لاستثارة الدماغ. واحد وسيلة ممكنة للتحايل على هذه المشكلة هو استخدام voxels متعددة من الاهتمام وزعت في جميع أنحاء الدماغ. ومع ذلك، وهذا سوف سيجnificantly زيادة مدة الدورة التجريبية، والتي هي بالفعل قيد رئيسي للتقنية الحالية. في الواقع، عند النظر في إعداد المشاركين، قبل tDCS MRS، تدخل tDCS وبعد tDCS MRS، جلسة كاملة قد تدوم بسهولة تصل إلى ساعتين. ويمكن أيضا أن تزيد المدة إذا كان أحد يرغب في الخريطة مدار الساعة من آثار tDCS على تركيز المستقلب.

    مسألة مهمة تتعلق مدة التجربة هي إمكانية أن مقاومة القطب ستزيد بعد المشارك في الماسح الضوئي. منذ tDCS يمكن أن تبدأ بسهولة أكثر من 45 دقيقة بعد وضع قطب كهربائي، هناك خطر من شأنها أن تفقد الأقطاب تحفيز تدريجيا التمسك فروة الرأس المشارك إذا كان التطبيق عجينة ليست الأمثل وعدم عقد أقطاب يكفي بإحكام. إذا مقاومة تصل إلى أكثر من 20 أوم، والتحفيز لا يكون ممكنا، وسوف يحتاج المشارك لازالتها من الماسح الضوئي إلى حل المشكلة. منذ عشرويشمل الإجراء الموضح البريد مسح متعددة من نفس المنطقة ما قبل وما بعد tDCS، وإزالة مشارك من الماسح الضوئي قد خلق النزوح مهم من فوكسل من الفائدة. لذا فمن المهم جدا لاختبار مقاومة فورا قبل المسح واتخاذ الحذر الشديد عند تركيب الأقطاب الكهربائية.

    نظريا، يمكن أن التدفق الحالي للtDCS إنتاج المصنوعات اليدوية في إشارة MR. أنتال والمتعاونين 80 التحقيق في هذا الشأن تحديدا من خلال قياس تأثير الظروف tDCS مختلفة (مع وبدون أسلاك، مع وبدون التحفيز، الخ) على نوعية صور الرنين المغناطيسي الوظيفي. ومع ذلك، على حد علمنا، لم يتم بعد تقييم وجود القطع الأثرية في إشارة الطيفي بسبب وجود الجهاز tDCS في الماسح الضوئي.

    أخيرا، ينبغي توخي الحذر فيما يتعلق المقاومات في الكابلات الكهربائي. مجال MR قد يضر المقاومات، وبالتالي preventinز التحفيز. كإجراء وقائي، يجب اختبار المقاومة خارج بيئة الماسح الضوئي قبل كل دورة MRS. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للمقاومة من أكثر من 20 أوم يؤدي إلى ردود فعل الجلد ومقاومة عالية قد يعكس مشكلة ناشئة أو الفعلية مع مشجعا. وبالتالي، يجب أن يتم التحقق بعناية من قبل المشاركين مشجعا ومقاومة كل المستويات التحقق خارج غرفة الماسح الضوئي قبل كل دورة MRS.

    tDCS مجتمعة و1 H-MRS هو أداة قوية التي توفر مقياس كمي لتأثير العلاجات المستخدمة سريريا على استقلاب الدماغ. باعتبارها الآلية الفسيولوجية لآثار tDCS لا تزال غير مفهومة، هناك حاجة إلى اتباع نهج متعدد الوسائط التي يمكن تسليط الضوء على هذه العمليات. مع الارتفاع الأخير في الاهتمام tDCS كأداة السريرية لأمراض مثل السكتة الدماغية والاكتئاب 27،30،31 81، فمن الواضح أن الجمع بين tDCS مع MRS قد تكون هامةأداة لفهم أفضل للآثار علاجية من tDCS. وعلاوة على ذلك، قد tDCS-MRS بمثابة أداة مبكرة لتحديد المرضى الذين لديهم فرصة أفضل للرد سريريا لtDCS. إذا وجدت مثل هذه العلامة، tDCS-MRS يمكن أن تستخدم بمثابة اختبار فحص مسبق لتسجيل المرضى في التدخل tDCS.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

    Acknowledgments

    وأيد هذه الأعمال من المنح المقدمة من المعاهد الكندية لأبحاث الصحة والعلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا. وأيد ST من قبل على منحة دراسية فانييه كندا العليا من المعاهد الكندية لأبحاث الصحة. يعترف MM الدعم من مركز أبحاث التكنولوجيا الحيوية (BTRC) RR008079 منحة P41 P41 EB015894 و(NIBIB)، وNCC P30 NS076408.

    نود أن نعترف رومان Valabrègue (مركز دي دي NeuroImagerie بحوث - CENIR، باريس، فرنسا) وبرايس Tiret (مركز بحوث DE L'معهد Universiatire دي Gériatrie (CRIUGM)، مونتريال، كندا؛ بمفوضية الطاقة الذري آخرون مدخل aux الطاقات البدائل (CEA)، باريس، فرنسا) لتطوير أدوات معالجة، وإدوارد J. أورباخ (مركز البحوث بالرنين المغناطيسي وقسم الأشعة، جامعة مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية). تم وضع تسلسل MEGA-PRESS وFASTESTMAPإدوارد J. أورباخ ومالجورزاتا Marjańska وقدمت من قبل جامعة مينيسوتا بموجب اتفاق 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

    علم الأعصاب، العدد 93، بروتون الرنين المغناطيسي الطيفي، وتحفيز التيار المباشر عبر الجمجمة، القشرة الحركية الأولية، GABA، الغلوتامات، والسكتة الدماغية
    استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي كأداة لقياس ثنائي نصف الكرة الغربي عبر الجمجمة التحفيز الكهربائي التأثيرات على الابتدائية موتور اللحاء الأيض
    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