Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Brug af Magnetic Resonance Spectroscopy som et værktøj til måling af Bi-halvkugleformet Transkranial Electric Stimulation Virkninger på Primary Motor Cortex Metabolisme

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

Transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) er en neuromodulation teknik, der i stigende grad blevet anvendt i det seneste årti i behandling af neurologiske og psykiatriske lidelser, såsom slagtilfælde og depression. Alligevel forbliver mekanismerne bag dets evne til at modulere hjerneexcitabilitet at forbedre kliniske symptomer dårligt forstået 33. Til at forbedre denne forståelse, kan proton magnetisk resonans spektroskopi (1H-MRS) anvendes som den tillader in vivo kvantificering af hjernen metabolitter, såsom γ-aminosmørsyre (GABA) og glutamat i en region-specifik måde 41. I virkeligheden, en nylig undersøgelse viste, at 1H-MRS er faktisk et stærkt middel til bedre at forstå virkningerne af TDCs på neurotransmitter-koncentration 34. Denne artikel har til formål at beskrive den komplette protokol til at kombinere TDCs (NeuroConn MR kompatibel stimulator) med 1H-MRS på 3 T ved hjælp af en MEGA-PRESS sequence. Vi vil beskrive konsekvenserne af en protokol, der har vist meget lovende for behandling af de motoriske dysfunktioner efter slagtilfælde, som består af bilateral stimulation af primære motoriske cortex 27,30,31. Metodologiske faktorer til at overveje og eventuelle ændringer af protokollen er også drøftet.

Introduction

Idéen om at anvende elektricitet til den menneskelige hjerne til at modulere dets aktivitet er blevet undersøgt siden oldtiden. Faktisk har skrifter fra så tidligt som det 11. århundrede blevet fundet, som beskriver anvendelsen af torpedoen elektrisk fisk i behandlingen af epileptiske anfald 1. Alligevel er det først for nylig, at non-invasiv brain stimulation har modtaget udbredt interesse i det videnskabelige samfund, da det viste sig at producere modulerende virkninger på den kognitive funktion og motorisk reaktion 2. Mens transkraniel magnetisk stimulation (TMS) er blevet grundigt undersøgt siden begyndelsen af 1980'erne 3, har de seneste interesse i transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) steg som det nu betragtes som en levedygtig behandlingsmulighed for en bred vifte af neuropatologier, såsom slagtilfælde 4, alkoholafhængighed 5 og kronisk smerte 6. TDCs har mange fordele i forhold Nervestimulerings- teknikker som TMS, for eksempel,da det er relativt billigt, smertefri, tolereres godt af patienter, og bærbare, hvilket gør det muligt at administrere på bedside 7. I virkeligheden er det kun en lille procentdel af patienterne oplever en mild prikkende fornemmelse under stimulation 8. Men denne fornemmelse forsvinder normalt efter et par sekunder 9. Derfor TDCs giver robuste dobbeltblindede, sham-kontrollerede studier, da et flertal af deltagerne kan ikke skelne sham stimulation fra det virkelige stimulation 9,10.

TDCs involverer induktion af en konstant lav strømstyrke elektrisk strøm (1-2 mA) anvendes til cortex via overflade elektroder placeret på hovedbunden af ​​emnet. Elektroderne er normalt placeret i saltholdige-gennemblødt svampe eller direkte på hovedbunden med en EEG-typen pasta. At foretage en TDCs undersøgelse, skal kontrolleres af forsøgslederen fire vigtigste parametre: 1) varigheden af ​​stimulation; 2) intensiteten af ​​stimulation; 3) elektrode størrelse; og 4) elektroden montage. I standard protokoller, er den "aktive" elektrode anbragt over området af interesse, mens referenceelektrode sædvanligvis er placeret over supraorbital region. Strømmen flyder fra den positivt ladede anode mod den negativt ladede katode. Effekten af TDCs om primær motor cortex (M1) er bestemt af polariteten af den stimulation, hvor anodestimulation øger ophidselse af en population af neuroner og katodisk stimulering reducerer det 11. I modsætning til TMS, den inducerede strøm er tilstrækkelig til at frembringe virkningspotentialer i corticale neuroner. Ændringerne i kortikal ophidselse menes at skyldes modulering af membranen neuronal tærskel fører til enten hyperpolarisering af membranpotentialer eller en lettelse af depolarisering af neuroner, afhængigt af retningen af strømmen 8,11. Varigheden af ​​excitabilitet ændringer kan vare i op til 90 minutter efter offsetstimulering, afhængigt af stimulation varighed 11,12.

TDCs og Motor Rehabilitering

M1 har været flittigt brugt som et mål for stimulation da excitabilitet ændringer fremkaldt af TDCs kan kvantificeres gennem motor evoked potentialer (MEP) fremkaldt ved en enkelt puls TMS 3. Tidlige studier, der viser muligheden for at måle polaritet-specifikke excitabilitet forandringer som følge af TDCs har brugt M1 som et mål for stimulation 11,12. Siden da har M1 været en af de primære mål for TDCs i undersøgelser med både kliniske populationer og raske personer på grund af dens betydning i motorisk funktion, hukommelse dannelse og konsolidering af motoriske færdigheder 12.

Hjernen er afhængig af et komplekst samspil mellem motoriske områder i begge halvkugler til at udføre en bevægelse 14. Når et område er beskadiget, efter at have lidt et slagtilfælde for eksempel inter-Hemi-interaktioner er ændret. Undersøgelser om hjernens plasticitet har vist, at de motoriske områder i hjernen tilpasse sig denne ændring på forskellige måder 15. For det første kan de intakte, omkringliggende områder af det beskadigede område bliver overactived, hvilket fører til hæmning af det beskadigede område - en proces, der kaldes intra-halvkugleformet hæmning. For det andet kan det homologe område af det beskadigede område bliver overaktivt og udøve inhibering på det skadede hemisfære - en proces, der kaldes inter-halvkugleformet inhibering. Den sygdomsramte M1 kan derfor to gange straffet: først af læsionen og den anden ved inhibering kommer fra både upåvirket M1 og den omgivende region af den berørte M1 16. En nylig undersøgelse har vist, at forøget uro i upåvirket halvkugle er forbundet med langsommere rehabilitering 17, som er blevet beskrevet som utilpasset inter-hemisfærisk konkurrence 18.

Forstå plasticitet indtruffet efteret slagtilfælde, kan føre til udvikling af Neuromodulation protokoller, der kan genoprette interhemispheric interaktioner 19. Tre vigtigste TDCs behandlinger er blevet foreslået hos patienter med motoriske underskud efter slagtilfælde 20,21. Den første behandling har til formål at genaktivere den skadede motor cortex ved ensidig anodestimulation (a-TDCs). I dette tilfælde stimulation sigte på direkte at øge aktiviteten i perilæsional områder, som menes at være af afgørende betydning for inddrivelsen. Faktisk har undersøgelser vist, forbedring af paretisk øvre eller nedre lemmer efter denne behandling 22-26. Den anden behandling blev udviklet med det formål at reducere den over-aktivering af contralesional halvkugle ved at anvende ensidige katodiske TDCs (C-TDCs) over intakt M1. Her, stimulation sigter mod indirekte stigende aktivitet i perilæsional områder via interhemispehric interaktioner. Resultater fra disse undersøgelser har vist forbedring af motor functipå efter c-TDCs 4,27-29. Endelig er den tredje behandling sigter på at kombinere de excitatoriske virkninger af a-TDCs over skadede M1 med de inhiberende virkninger af c-TDCs over upåvirket M1 anvendelse af bilaterale TDCs. Resultaterne har vist forbedringer i motorisk funktion efter bilaterale TDCs 27,30,31. Desuden er en undersøgelse viste større forbedringer efter bilaterale TDCs sammenlignet med både ensidige metoder 32.

Fysiologiske mekanismer af TDCs

På trods af den stigende brug af TDCs i behandlingen af slagtilfælde, den fysiologiske mekanisme bag dens virkninger fortsat ukendt 33. En bedre forståelse af de fysiologiske virkninger kan hjælpe med at udvikle bedre behandlingsmuligheder og kan føre til standardiserede protokoller. Som nævnt tidligere, kan virkningerne af TDCs vare i op til 90 minutter efter forskydningen af stimulation 11,12. Derfor hyperpolarisering / depolariseringprocesser kan ikke helt forklare langvarige virkninger 33,34. Forskellige hypoteser er blevet foreslået med hensyn til fysiologiske mekanisme bag TDCs eftervirkninger på M1 herunder ændringer i neurotransmitter-frigivelse, proteinsyntese, ionkanalfunktion, eller receptor aktivitet 34,35. Indsigt i denne sag blev først erhvervet gennem farmakologiske undersøgelser, der viser en undertrykkelse af eftervirkningerne af anodisk og katodisk stimulering på M1 ophidselse ved glutamaterge N-methyl-D-aspartat (NMDA) receptor antagonist dextromethorphan 36,37 hvorimod den modsatte virkning blev vist ved hjælp af en NMDA-receptor agonist 38. NMDA-receptorer menes at være involveret i indlæring og hukommelse funktion gennem lang sigt (LTP) og lang sigt depression (LTD), begge medieret af glutamaterge og GABAerge neuroner 39,40. Dyreforsøg er i overensstemmelse med denne hypotese, da de har vist, at a-TDCs inducerer LTP 13.

<p class = "jove_content"> På trods af de vigtige fremskridt i vores forståelse af virkningsmekanismer underliggende TDCs effekter, farmakologiske protokoller tilstedeværende vigtige begrænsninger. Faktisk kan stofvirkningen ikke være så rumligt specifik som TDCs, især i forbindelse med den menneskelige eksperimenter og virkningsmekanismen af deres virkninger skyldes hovedsagelig postsynaptiske receptorer 34. Der er derfor et behov for at undersøge mere direkte virkninger TDCs på den menneskelige hjerne. Proton magnetisk resonans spektroskopi (1H-MRS) er en god kandidat, da det tillader ikke-invasiv in vivo detektion af neurotransmitter koncentrationer i en bestemt region af interesse. Denne metode er baseret på princippet om, at hver proton-holdige neurokemiske i hjernen har en specifik molekylær struktur og dermed producerer kemisk specifikke resonanser, som kan påvises ved hjælp af 1H-MRS 41. Den erhvervede signal fra hjernens volumen iinteresse genereres fra alle protoner, der giver genlyd mellem 1 og 5 ppm. De tilkøbte neurochemicals er repræsenteret på et spektrum og afbildet som en funktion af deres kemiske skift med nogle klart adskilte toppe, men hvor mange resonanser fra de forskellige neurochemicals overlapper hinanden. Signalet intensiteten af hver top er proportional med koncentrationen af neurometabolite 41. Mængden af neurochemicals, som kan kvantificeres, afhænger af styrken af det magnetiske felt 42,43. Imidlertid er lav koncentration metabolitter, som er dækket af meget stærke resonanser, er svære at kvantificere ved lavere feltstyrke såsom 3 T. En måde at indhente oplysninger om sådanne overlappende signaler er at fjerne de stærke resonanser via spektral redigering. En af sådanne teknikker er en MEGA-PRESS sekvens, der tillader detektion af γ-aminosmørsyre (GABA) signaler 44,45.

Kun få studier har undersøgt effekten af ​​TDCs påhjernens stofskifte ved hjælp af 1H-MRS i motordrevne 34,46 og non-motoriske områder 47. Stagg og samarbejdspartnere 34 vurderet virkningerne af a-TDCs, c-TDCs, og humbug stimulation på M1 metabolisme. De fandt en signifikant reduktion i GABA-koncentration efter a-TDCs, og en betydelig reduktion af glutamat + glutamin (Glx) og GABA efter c-TDCs. I en anden undersøgelse blev det rapporteret, at mængden af ændringer i GABA-koncentration induceret af a-TDCs løbet M1 var relateret til motorisk læring 46.

Disse undersøgelser understreger mulighederne for at kombinere 1H-MRS med TDCs at øge vores forståelse af den fysiologiske mekanisme bag virkningen af TDCs på motorisk funktion. Desuden anvendelse af kliniske protokoller såsom a-TDCs og c-TDCs i M1 er nyttigt, fordi deres adfærdsmæssige virkninger er godt undersøgt og kan være direkte knyttet til fysiologiske resultater. Derfor er en standard-protokol til at kombinere bilateral TDCS og 1H-MRS er vist i raske deltagere anvendelse af en 3 T MRI-system. Bihemispheric TDCs præsenteres til kontrast data med en tidligere MRS studie, hvor ensidig katodisk eller ensidige anodiske TDCs blev påført over motoriske hjernebark 34. Protokollen er beskrevet specifikt til stimulation med en NeuroConn stimulator i en Siemens 3 T scanner udfører MEGA-PRESS 1H-MRS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Undersøgelsen blev godkendt af Forsknings- og EF Etik bestyrelser Unité de Neuroimagerie fonctionnelle og University of Montreal og blev udført i overensstemmelse med de etiske regler som anført i Helsinki-erklæringen. Alle emner gav skriftligt informeret samtykke efter omhyggelig screening for MRI kompatibilitet og blev økonomisk kompenseret for deres deltagelse.

1. TDCs Material

  1. Sørg for, at alle nødvendige materialer er tilgængelige, før du starter eksperimentet (se figur 1 for liste).
    Bemærk: Forskellige elektrode størrelser er tilgængelige for TDCs. Til denne undersøgelse, vil to 5 x 7 cm gummi elektroder anvendes. Andre størrelser kan vælges afhængigt af området af stimulation og den ønskede focality af stimulation 48.
  2. Sørg for at kontrollere, at batterierne i DC-stimulator debiteres og regelmæssigt oplade dem, da enheden ikke kan oplades eller tilsluttet-in during stimulation af sikkerhedsmæssige årsager.

2. Planlægning af betingelserne for Stimulation

  1. Tænd TDCs indretningen ifølge de instruktioner, der fulgte med enheden. Pre-indstille TDCs enhed til to forskellige stimulation modes (aktive og fingeret).
  2. Da nogle enheder ikke har en pre-sæt mode, vælge de relevante humbug parametre før start stimulation.
    1. Pre-definere et sæt af parametre ved at indlæse en indstilling. Tryk på knappen 2 eller 4 for at vælge fra hovedmenuen "systemet" option (se figur 2).
    2. Flyt markøren til linje 2 på skærmen ved at trykke på tasten 3.
    3. Tryk på knappen 2 eller 4, indtil "load setting" vises på displayet. Tryk på knappen 3.
    4. Vælg bogstav i indstillingen (A, B, C eller D) ved at trykke på knappen 2 eller 4.
    5. Flyt markøren opad med knappen 1. Displayet vil automatisk vise "parametre" valgmulighed.
    6. Tryk på knappen 1 for at gå tilbage til den linje 3. Vælg "fade in" option fra skærmen menu af enheden ved at trykke på 2 eller 4. Tryk på knappen 3 for at gå til linje 4 og tryk på knapperne 2 og 4 for at indstille varigheden til 15 s.
      Bemærk: Fader ind varigheder kan ændres.
    7. Tryk på knappen 1 for at gå tilbage til den linje 3. Vælg "fade out" option fra skærmen menu på enheden ved at trykke på knapperne 2 eller 4. Tryk på knappen 3 for at gå til linje 4 og tryk på knapperne 2 og 4 for at indstille varigheden til 15 s.
      Bemærk: Fader ind varigheder kan ændres.
    8. Tryk på knappen 1 for at gå tilbage til den linje 3. Press knappen 2 eller 4, indtil "varigheden" valgmulighed vises på menuen. Tryk på knappen 3 for at gå til linje 4 og tryk på knappen 2 og 4 for at indstille varigheden til den minimale varighed tilgængelige på enheden (15 s for den foreliggende anordning, se figur 3b).
      Bemærk: Dette vil fremkalde en prikkende fornemmelse lig den aktive stimulation.
  3. Tryk på knapperne 1 og 3 samtidigt for at gemme ændringerne i indstillingen.
  4. Pre-program de aktive stimuleringsparametre. For at gøre dette, skal du følge de samme instruktioner som for indstilling af humbug stimulation, men programmere varigheden til 1.200 sek (20 min, se figur 3a).
  5. Pre-program stimuleringsparatmetrene test. For at gøre dette, skal du følge de samme instruktioner som for indstilling af humbug stimulation men programmere varigheden til 45 sek.
    Bemærk: Prøven stimulation vil blive anvendt til måling af impedans forud for eksperimenteren.
  6. Pseudo-løbdomly tildele betingelser for stimulation til deltagerne.
  7. Tildele et nummer til hver af de tre betingelser for en blind eksperimenter: 1) bilateral: anodisk højre katodisk til venstre; 2) bilateral: anodisk venstre, katodisk højre; 3) sham: anodisk, højre, katodisk venstre.

3. samtykkende deltagerne

  1. Informer deltageren af ​​proceduren og underskrive samtykkeerklæring.
    1. Kontroller, at deltagerne ikke har nogen kontraindikation til TDCs: en psykiatrisk eller neurologisk historie, tilstedeværelsen af ​​en pacemaker, metal implanteret i kraniet, en historie af besvimelse, tidligere krampeanfald, en historie af stofmisbrug, en familie historie af krampeanfald, en anamnese med febrile krampeanfald, en mangel på søvn i den foregående nat, en historie af hudens følsomhed, og enhver alkohol forbrug den foregående dag.
    2. Informer deltageren for de fleste rapporterede bivirkninger af TDCs: mild prikken; moderat træthed; lys fornemmelse af kløe under elektroderne; svagbrændende fornemmelse.
  2. Informer deltageren af ​​de sædvanlige MR kontraindikationer og bivirkninger.

4. Målinger til elektroder Placement

  1. Brug 10/20 internationale system for at finde følgende vartegn på deltageren hoved: nasion og inion (figur 4A), præaurikulær point, og to målrettede områder: C3 og C4 (figur 4b).
    1. Find nasion som særskilte forsænkede område er placeret på broen af ​​næsen på niveauet mellem de to øjne. Find inion som den mest fremtrædende fremspring nakkebenet placeret på den nedre del af kraniet. Find det præaurikulær punkt nær hvert øre; det er indrykningen over kindbenet hak. Find C3 og C4 baseret på målinger som beskrevet nedenfor.
  2. Brug et målebånd til at måle afstanden mellem nasion og inion langs midterlinien af ​​hovedet og gøre et mærke på 50% af afstanden witha ikke-permanent vandkraft markør.
  3. Brug et målebånd til at måle afstanden mellem de to præaurikulær point og gøre et mærke med en ikke-permanent hydro markør på 50% af afstanden i overensstemmelse med det tidligere mærke. Dette punkt svarer til Cz (vertex).
  4. Fra Cz, langs linien skabt mellem præaurikulær punkter markere to punkter, en på hver side, med en ikke-permanent hydro markør, der svarer til 20% af den samlede afstand. Disse mærker svarer til målområderne (C3 og C4, figur 4b).
    Bemærk: Andre metoder, såsom TMS eller neuronavigation kan også anvendes til at lokalisere M1.

5. Placering af elektroder

  1. Flyt så meget hår som muligt væk fra de pågældende områder, som vil blive stimuleret. Påfør en EEG-typen eksfolierende gel med en bomulds-vatpind til at rense de pågældende områder.
  2. Rengør de målrettede områder med 70% isopropylalkohol og pimpsten Prepping pad til at forbedre elektrode kontakt.
  3. Generøst dække hele elektrode med en EEG-typen ledende pasta. Sikre, at pastaen er cirka 5 mm over hele overfladen. Sørg for, at hele gummi området er dækket med pasta. Let våd målområderne og ledende pasta på elektroderne med en saltvandsopløsning.
  4. Placer elektroderne som vist i figur 4b og tryk elektroderne fast på de pågældende områder. Placer en elastik omkring hovedet af deltageren for at sikre optimal stabilitet af elektroderne. Juster det på en sådan måde, at deltageren vil opleve nogen smerte eller ubehag under scanningen session.
  5. Sørg for, at ledningerne ikke kommer i kontakt med huden for at undgå potentielle forbrændinger.

6. TDCs Test Udenfor Scanner Room

  1. Brug et multimeter til at kontrollere den rette funktion af elektroden kabel og modstand.
  2. Tænd for TDCs enheden og indlæse teststimulering indstillinger. Tryk på knappen 2 eller 4 for at vælge fra hovedmenuen "systemet" valgmulighed. Flyt markøren til linje 2 på skærmen ved at trykke på knappen 3. Tryk på knappen 2 eller 4, indtil "load setting" vises på displayet. Tryk på knappen 3. Vælg bogstav i den præ-programmerede test indstilling (A, B, C eller D) ved at trykke på knappen 2 eller 4.
  3. Flyt markøren opad med knappen 1. Displayet viser automatisk "parametre" valgmulighed. På den første linje, skal du trykke på tasten 2. Displayet vil vise "stimulation?" med de forskellige forprogrammerede parametre.
  • Tryk på knappen 1 for at starte stimulation. Displayet viser impedans niveau og stopper automatisk, hvis den når op på mere end 20 kohm. Hvis impedansen niveau er over 20 kohm, tag elektrodetrådene fra den indre kasse og afslutte scanning plads til at verificere placeringen af ​​elektroderne.
  • Redo testen stimulation. Når et godt niveau for impedance er nået, og når testen stimulation er overstået, skal du tage elektroderne fra den indre kasse.

    • 7. TDCs Setup

    1. Som vist i figur 5, skal du placere TDCs enheden og den ydre kasse i scanneren kontrolrummet.
      Bemærk: TDCs enheden og den ydre kasse er ikke MR kompatible og bør ikke tages i magneten miljø.
    2. Sæt boksen ydre tråde ind i TDCs og derefter slutte den lange kasse kablet ind i den ydre kasse.
    3. Kør TDCs box kablet fra scanneren kontrolrummet i MRI rummet. Sørg for at køre dette kabel så lige som muligt, undgå eventuelle knæk eller løkker, langs væggen i MRI værelse mod bagsiden af ​​MR scanner. Sæt flere MR kompatible sandsække på kablet for at sikre dets stabilitet, som vist i figur 5.
    4. Bring den inderste kasse ind i MRI rummet og sæt den lange kasse kablet ind i det (figur 5).

    8. MRI Scan Preparation

    1. Spørg deltageren at indtaste MR rum, hvis de ikke allerede derinde fra TDCs test, og til at sætte i ørepropper.
    2. Sætte en tynd pude under spolen område af MRI tabel. Spørg deltageren til at ligge ned på bordet. Sætte en pude under benene deltagerens for komfort og et tæppe, hvis nødvendigt. Giv deltageren alarmknappen til sikkerheden.
    3. Put separate hovedtelefoner over begge ører for at tillade overførsel af information fra scanneren kontrolrummet til deltageren i MRI rummet.
    4. Placer deltagerens hoved så højt som muligt under det område, hvor hovedet spole vil blive placeret (toppen af ​​hovedet så tæt som muligt på toppen af ​​bordet, hvor spolen skal placeres). Sæt elektrodetrådene langs højre side af hovedet af deltageren, som anbefalet af TDCs enheden selskab.
    5. Placer 32-kanals modtager kun spole omkring hovedet af deltageren. Kør elektrodekablerne gennemhøjre side af spolen. Placer lederen af ​​deltageren så lige som muligt ved hjælp af en rød positionering laser (indbygget funktion af scanneren).
    6. Spørg deltageren til at bevæge arme og ben ind i en behagelig stilling og samtidig sørge for, at hænderne ikke rører. Sørg for at minde deltageren at bo så stille som muligt under hele sessionen. Når deltageren er klar, flytte bordet forbi midterlinien at nå elektrodetrådene på bagsiden af ​​scanneren.
    7. Brug medicinsk tape til at stabilisere elektrode kablet på højre side af bagsiden af ​​spolen. Sæt elektrodetrådene placeret inde i scanneren ind i TDCs indre boks. Sæt den inderste kasse i højre side af scanneren med en sandsæk på det for maksimal stabilitet.
    8. Flytte bordet tilbage til dens endelige position. Holde TDCs tændt og elektroderne tilsluttet ydre kasse for hele MRI session.

    9. Pre-TDCs 1H-MRS Session

    Kør en localizer sekvens til at erhverve billeder, der er nødvendige for at kontrollere korrekt positionering af hovedet og til at sammenligne et andet localizer som vil blive opnået ved afslutningen af ​​sessionen at kontrollere for den samlede bevægelse.
  • Anskaf anatomiske T 1 vægtede MPRAGE billeder til positionering af M1 voxel og påvisning af mulige strukturelle abnormiteter (T R = 2.300 ms; T E = 2,91 ms; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm, 256 x 256 matrix ; T I: 900 ms, 176 skiver, orientering: sagittal; erhvervelse tid: 4 min 12 sek).
  • Udfør en multi-planner rekonstruktion af billederne i planer, der er mere passende for visualisering af spektroskopi volumen-of-interesse (VOI).
    1. I 3D-kortet, gennemse MPRAGE RAW-billeder (sagittal retning). Fra "at skabe parallelle intervaller" vinduet vælge "aksial 2X2". Juster placeringen af ​​de parallelle linier, og klik på Gem for at oprette aksiale ortogonal visning.
    2. Fra "at skabe parallelle intervaller" vinduet vælge "koronal 2X2". Juster placeringen af ​​de parallelle linier, og klik på "Gem" for at oprette den koronale ortogonal visning.
  • Find den venstre M1 baseret på Yousry og samarbejdspartneres 49 anatomiske kendetegn på de tre orientering skiver. Derefter placere VOI (30 x 30 x 30 mm 3) på området uden vinkling i forhold til scannerens akse (figur 6).
  • Anskaf en line-bredde-scanning (21 s).
    1. Vælg spektroskopi kortet til at måle vand linje bredde på den reelle del af signalet fra denne linje-bredde scanning. Indlæse line-bredde rådata fra browseren. Indlæse line-bredde måling protokol (protokoller menu: Vælg en protokol).
    2. Juster fase ved hjælp af scannerens software interaktive post-værktøjer. Vælg korrektion afsnittet fase og justere fase til baseline med markøren.
    3. For at reducere den linje-bredde,køre FAST (EST) KORT 50 sekvens tre gange. Gentag line-bredde scanning og line-bredde måling (trin 9.5). Bemærk den endelige vandlinje bredde.
  • Start 4 blokke af 64 metabolit scanninger (32 "EDIT OFF" og 32 "EDIT ON", indskudt) med et MEGA-PRESS sekvens 44,45, hvor VAPOR 51, OVS 51 og individuel opbevaring af FIDS er aktiveret (T R = 3 S, T E = 68 msek, samlet anskaffelsessum tid: 12 min)
  • Erhverve en vand henvisning hjælp MEGA-PRESS sekvens uden MEGA vand undertrykkelse, med damp undertrykkelse ("kun RF off"), og med en delta måling ved 0 ppm. Anskaf en enkelt blok af 4 metabolit scanninger i stedet for 64 (erhvervelse tid: 42 sec).

    • 10. TDCs Procedure

    1. Informerer den deltageren, at TDCs stimulation vil starte og at scanneren vil være tavs for hele stimulation.
    2. Vælg en af ​​de to tidligere progvædret parametre ifølge tilstand og starte stimulation. Hold styr på impedansen og spændingen i løbet af de 20 minutter for stimulation. Når stimulation er overstået, meddeler den deltager, den post-TDCs MRS session vil begynde. Sluk ikke for TDCs enheden.

    11. Post-TDCs 1H-MRS Session

    1. Kør samme metabolit scanninger med MEGA-PRESS sekvens som pre-TDCs scanning, men dobbelt blokke af erhvervelsen (8 blokke af 64 scanninger (32 "EDIT OFF" og 32 "EDIT ON", sammenflettet)) til at erhverve de metabolitter på to forskellige tidspunkter post-TDCs.
    2. Som med præ-TDCs session erhverve en vand henvisning scanning ved hjælp af de samme parametre. Afslut session med en localizer sekvens.
    3. Visuelt sammenligne localizer billeder optaget i begyndelsen og slutningen af ​​scanning session som et indeks for hoved bevægelse.
    4. Gå til visning kortet og gå til browserens menu. Vælg den første og anden lokalIzer RAW-billeder. Læg billederne i TV-kortet og sammenligne de to billeder. Eksporttal i DICOM-format via serveren.

    12. Analyse af 1H-MRS data

    1. Importer data via en programmering og forarbejdning software og justere frekvens og fase af individuelt lagrede FIDS hjælp af TCR og TCHO signal mellem 2,85 og 3,40 ppm. For at gøre dette, skal du bruge softwarens lsqnonlin funktion til at passe frekvensen og fasen af ​​hver enkelt Fourier-transformerede FIDS (spektre) til den gennemsnitlige spektre af sessionen.
      Bemærk: dette er en site-specifik tilgang og andre metoder til at importere og analyse af data vil ikke nødvendigvis påvirke datakvaliteten.
    2. For at opnå den endelige spektre, trække signalerne fra alternative scanninger med de selektive dobbelt-banded impulser, der blev anvendt ved 4,7 ppm og 7,5 ppm ("Rediger OFF"), og ved 1,9 ppm og 4,7 ppm ("EDIT ON") (Figur 7 ).
    3. Brug LCModel 52til analyse af både forskel og "EDIT OFF" spektre. Deaktivere standardindstillingerne simuleringer og baseline modellering.
    4. Udfør en visuel inspektion af spektre at udelukke sessioner med forurening fra subscapular lipid signal (se F igur 9).
    5. Som en del af kvalitetskontrol, udelukker spektre med linewidth af TCR-CH 3 over 10 Hz. Kun indgå i analysen metabolitter (GABA, GLX, TCR, tNAA), som blev kvantificeret med Cramer-Rao nedre grænser (CRLB) lavere end 35%.
      Bemærk: CRLB give anslåede fejl af metabolitten kvantificering. CRLB> 50% er ikke pålidelige og er en anbefalet cut-off ved LCModel manual. Mange i området har brugt en CRLB mindre end 35% som standard. 53-55 Desuden bør CRLB holdes for øje ved fortolkningen af resultaterne.
    6. Anskaf GABA og GLX kvantificeringer fra "DIFF" spektre, TCR fra "Rediger OFF" spektre, og tNAA fra både "EDIT OFF" og "; DIFF "udtrykke koncentrationer af de forskellige metabolitter af interesse som nøgletal end TCR For GABA og Glx, multipliceres ratio med følgende gruppe-gennemsnit korrektionsfaktor til at redegøre for de forskellige basis sæt anvendes til tæller og nævner (tNAA fra.". EDIT OFF "spektre / tNAA fra" DIFF "spektre).
      Note: Note: GABA og GLX-koncentrationer kan også kvantificeres ved hjælp af vand eller NAA signal.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Figur 6 viser placeringen af VOI placeret på repræsentation hånd i M1, hvor alle MRS foranstaltninger blev truffet. I figur 6D, en 3D-visualisering viser en klar repræsentation af TDCs elektroder placeret på hovedbunden over formodede primære motor cortex. Figur 7 viser repræsentant "EDIT OFF" og forskel ("Diff") spektre erhvervet i M1. Toppe svarende til Glx, GABA + MM samt NAA kan ses tydeligt.

    Figur 8 viser den procentvise ændring mellem MRS erhvervelse pre-TDCs og post-TDCs for de tre forskellige forhold i en enkelt deltager. Resultater fra post-TDCs session er adskilt i to tidspunkter at illustrere udviklingen af ændringer over tid. Figur 8a viser den procentvise ændring for Glx. For sham stimulation, GLX koncentrationslejre viser nogen nævneværdig modulation. For bilateral stimuning 1 (venstre anodisk, højre katodisk), igen ingen bemærkelsesværdig modulering af Glx overholdes; dog modulation af koncentrationen over tid er modsat hvad der er observeret i fingeret stimulation. Endelig vedrørende bilateral stimulation 2 (venstre katodisk, højre anodisk), er et lignende mønster observeret til fingeret stimulation, men med en bemærkelsesværdig forbedring af Glx koncentrationen i den anden gang-point efter stimulation.

    Figur 8b viser den procentvise ændring i koncentrationen af GABA i forhold til tilstanden af stimulation. For sham stimulation, GABA koncentration viser nogen nævneværdig modulation. Dog er der observeret en lille reduktion på begge tidspunkter. Modulering af GABA efter den falske stimulering er vigtigere end for Glx ,. I modsætning hertil er en markant forøgelse af GABA-koncentration set i andet tidspunkt efter bilateral stimulation 1 (venstre anode, katode højre). Endelig et lignende mønster af forandringertil den falske stimulering observeres for bilateral stimulation 2 (venstre katode, anode højre).

    Figur 9 viser den opnåede spektre fra to forskellige deltagere. Figur 9a viser et spektrum af god kvalitet med en acceptable lipider signal. Figur 9b viser et spektrum med store lipider signaler, som blev udelukket efter visuel inspektion. Endelig viser figur 10, forskydning af placeringen af voxel følgende 5 mm deltager bevægelse.

    Figur 1
    Figur 1: Materialer. 1) Saltvandsopløsning; 2) Ledende pasta; 3) Elektrode gel; 4) Alkohol prepping pad; 5) Målebånd; 6) EEG blyant; 7) Gummibånd; 8) Inner box; 9) TDCs indretningen; 10) Ydre box; 11) Indre kasse kabel; 12) Ydre kasse kabel; 13) Elektroder; 14) Lang kasse kabel


    Figur 2: TDCs anordning Billede af placeringen af knapperne på specifikke TDCs anordning, der anvendes i den nuværende protokol. Disse knapper bruges til at forudindstille de forskellige indstillinger.

    Figur 3
    Figur 3: Tidsforløb for TDCs betingelser. A) Tidsforløb af den aktive TDCs tilstand. Efter metabolit erhvervelse forud for TDCs, tænde TDCs enheden og ramp-up strøm til 15 sekunder, indtil en intensitet på 1 mA er nået. Stimulere i 20 minutter og rampe-down strøm til 15 sekunder, indtil en intensitet på 0 mA er nået. Sluk ikke for TDCs enheden og fortsæt til metabolit erhvervelse post-stimulation. B) Tidsforløb for fingeret TDCs tilstand. Efter pre-TDCs metabolit erhvervelse, TURn på TDCs enheden og ramp-up strøm til 15 sekunder, indtil en intensitet på 1 mA er opnået. Stimulere til 15 sekunder (den mindste tid til rådighed på den aktuelle enhed) og rampe-ned strøm til 15 sekunder, indtil en intensitet på 0 mA er nået. Vent i 20 minutter. Sluk ikke for TDCs enheden og fortsæt til metabolit erhvervelse post-stimulation.

    Figur 4
    Figur 4: Elektrode positionering A) 10/20 internationale vartegn, der anvendes til identifikation af C3 og C4. Toppunktet (Cz) svarer til 50% af afstanden mellem nasion og inion, og 50% af afstanden mellem de to præaurikulær punkter. B) C3 og C4 svarer til 20% af den samlede afstand mellem de præaurikulær, målt fra toppunktet punkt. Sørg for at efterlade mindst 8 cm afstand mellem de to elektroder.


    Figur 5: Skematisk billede af MR rummet. Placering af disse materialer i de MR scanning og konsol værelser. Det er vigtigt at følge protokollen for placeringen af ​​de forskellige dele af anordningen med henblik på at opnå et MR-signal af god kvalitet og af sikkerhedsgrunde.

    Figur 6
    Figur 6: VOI placering. Position VOI (30 x 30 x 30 mm 3) over det venstre område af M1 i (A) sagittal (B) coronal, og (C) aksiale skiver. 3D visualisering af placeringen af ​​elektroderne er vist i (D).

    Figur 7
    Figur 7: 1H-MRS metabolit spectrum. Repræsentant (A) "EDIT OFF" og (B) forskel ("Diff") spektre erhvervet med MEGA-PRESS sekvens 44,45 herunder rådata, pasform fra LCModel og residualerne. Cr: total kreatin (kreatin + phosphocreatin (Cr-CH 3 + PCr-CH 3)); NAA: N-acetyl-aspartat + NAAG (sNAA + NAAG); Glx: glutamat + glutamin (Glu + Gin); GABA + MM: γ-aminosmørsyre + makromolekyler

    Figur 8
    Figur 8: Virkninger af bilaterale TDCs på Glx og GABA til et enkelt emne. A) TDCs virkninger på Glx koncentration er vist for de tre betingelser. Resultater er udtrykt som procentvise ændring mellem erhvervelse forud for TDCs og de to efterstimulering opkøb. B) TDCs virkninger på GABA-koncentration er vist for de tre betingelser. Resultater er udtrykt som procent af chaNSÆ mellem erhvervelse forud for TDCs og de to efterstimulering opkøb. Sham: Bilateral, Bilateral 1: venstre anode, højre katode; Bilateral 2: venstre katode, højre anode

    Figur 9
    Figur 9: Visuel inspektion af spektre A) Eksempel på en god kvalitet af data. Figuren viser "EDIT OFF" og "Diff" spektre med en acceptabel mængde af lipider. SNR fra analyse af "DIFF" spektre: 56 CRLB af GABA signal: 14% Lw af TCR-CH 3 på 3 ppm: 5,6 Hz. B) Eksempel på en dårlig kvalitet af data forårsaget af overdreven bevægelse af deltageren. Figuren viser "EDIT OFF" og "Diff" spektre. SNR fra analyse af "DIFF" spektre: 39 CRLB af GABA signal: 47% Lw af TCR-CH 3 på 3 ppm: 4,4 Hz


    Figur 10: VOI placering efter bevægelse holdning VOI (30 x 30 x 30 mm 3) over det venstre område af M1 i (A) sagittal og (B) koronale skiver efter en bevægelse på 5 mm. Inddragelse af kranieknoglerne og meninges i boksen ville føre til inddragelse af lipider og eliminering af scanningen. Den lysegrå firkant viser den oprindelige placering af VOI.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    I nærværende dokument har til formål at beskrive en standard-protokol til at kombinere TDCs og 1 H-MRS ved hjælp af en 3 T scanner. I det næste afsnit vil metodologiske faktorer blive diskuteret.

    Kritiske Steps
    Kontraindikationer Screening
    Forud for forsøget, er det afgørende at screene deltagerne for enhver kontraindikation vedrørende anvendelsen af TDCs og 1 H-MRS. Det anbefales at bruge følgende udelukkelseskriterier for TDCs: en psykiatrisk eller neurologisk historie, tilstedeværelsen af ​​en pacemaker, et stykke metal implanteret i kraniet, en historie af besvimelse, en tidligere krampeanfald, eller en historie af stofmisbrug. Fordi kun metabolitter fra venstre M1 vil blive erhvervet, er udelukkelsen af ​​venstrehåndede deltagere fra undersøgelsen anbefales. Faktisk har en nylig undersøgelse vist forskellen interhemispheric inhibering mellem de dominerende og ikke-dominerende halvkugler afhængigt af præference hånd, Som kan modulere effekten af stimulation 15. Desuden inden du starter eksperimentet, så tjek for enhver læsion på hovedbunden og bede om enhver hudsygdom 56. Hvis der er en læsion til stede, forsøge at undgå direkte at stimulere det berørte område. Det anbefales også at inspicere huden efter stimulation 57. Også screene for tilstedeværelsen af ​​allergi over for nogen af ​​de produkter, der anvendes til elektrode montage. For 1H-MRS, bør udelukkelseskriterierne være den samme som for enhver magnetisk resonans undersøgelse, herunder en omhyggelig screening af eventuelle tidligere operationer for tilstedeværelsen af metal i kroppen.

    Det er også vigtigt at fastslå, om deltageren følte ubehag i løbet af TDCs stimulation. Igen, efter eksperimentet, deltager bør blive spurgt om eventuelle bivirkninger. Det er muligt at anvende en post-form, herunder de rapporterede bivirkninger at kvantificere deres tilstedeværelse i forhold til protokollen (se 58 foret eksempel). De mest rapporterede bivirkninger er milde snurren (70,6%), moderat træthed (35,3%), en let følelse af kløe under elektroderne (30,4%), og let brændende fornemmelse (21,6%) 58.

    Bevægelse artefakter Reduktion

    Bevægelse af deltageren i scanneren er et stort problem i løbet af 1H-MRS, da dette er en af de vigtigste faktorer, der påvirker kvaliteten af de data, 59. Som vist i figur 10, kan en bevægelse af motivet (fra 1 mm til 5 mm) føre til store lipider signal i spektret således ændre kvaliteten af de data, og dermed udelukkelse af denne erhvervelse fra dataene. Derfor er det afgørende at omhyggeligt forklare deltageren betydningen af ​​hoved stabilitet under hele scanningen. Under placering af deltageren i scanneren, er det vigtigt at spørge motivet for at finde den mest behagelige stilling for at undgå enhver yderligere bevægelse. During positionering af VOI, er det også vigtigt at underrette den deltager, selvom scanningen er tavs, er det vigtigt at forblive i ro.

    Desuden er varigheden af ​​forsøget er en vigtig faktor for at minimere den samlede mængde af bevægelse. Først er det vigtigt at bruge en optimal længde for den anatomiske sekvens, så kort som muligt, men længe nok til at få billeder af god kvalitet for placering af VOI. For det andet, anbefales brug af en kort sekvens af metabolit erhvervelse før TDCs. Tredje, for at fange det tidslige forløb af stimulering, er anvendelsen af ​​en længere sekvens af erhvervelse efter stimulering tilrådes. For det fjerde, sammenligne præ- og post-eksperiment localizer billeder at estimere deltager bevægelse.

    Analyse
    MEGA-PRESS sekvens 44,45 bruges til at erhverve lokaliseret, vand undertrykt, og redigeret spektre. En rumlig lokalisering i PRESS udføres under anvendelse af en 906; Hamming-filtreret sync puls (båndbredde tid produkt = 8.75, varighed = 2,12 ms, båndbredde (FWHM) = 4,2 kHz) og to 180 ° mao pulser (varighed = 5,25 msek, båndbredde = 1,2 kHz). Alle lokaltilpasning pulser udføres på 3 ppm. En selektiv dobbelt-banded 180 ° Shinnar-Le Roux påtrykkes på 1,9 resonansfrekvensen af β-CH2 af GABA, og 4,7 ppm skiftevis med 7,5 og 4,7 ppm. Yderligere vand undertrykkelse ved hjælp af variabel effekt med optimerede afslapning forsinkelser (damp) og ydre volumen undertrykkelse, OVS 50 blev tilpasset til det menneskelige 3 T-system og indarbejdet før MEGA-PRESS og anvendes til at undertrykke vand og for at forbedre lokaliseringen af VOI. Når den selektive puls påføres ved 1,9 ppm, er resonans på 1,9 ppm, og resonanser inden for båndbredden af pulsen inverteret forårsager omlægning af γ-CH 2 resonans af GABA ("EDIT ON"). Når den selektive påtrykkes ved 7,5 ppm, er den sædvanlige spectrum ved T E på 68 ms er opnået ("EDIT OFF") med γ-CH 2 resonans af GABA fasemoduleret. Subtraktion af signaler fra alternative scanner resulterer i selektiv observation af ydre linjer af GABA triplet og annullering af den samlede kreatin (kreatin + phosphocreatin) resonans ("Diff"). På grund af den båndbredde af inversion puls, der yderligere resonanser NAA, Glu + Gin, og makromolekyler også observeret. Hele protokol er opdelt i fire sammenflettede opkøb og frekvensen opdateres før hver enkelt scanning for at minimere frekvensen driver på grund af hardware. De sammenflettede erhvervelse og enkelt FID opbevaring tillader korrektion af frekvens og fase i post-processing.

    Beskrevet i protokollen analysemetode tillader beregningen af ​​den bedste tilpasning af den eksperimentelle spektrum som en lineær kombination af model spektre. Model spektre i basissæt for"EDIT OFF" spektre blev simuleret baseret på tæthedsmatrix formalisme 59 og kendt kemiske skift og J koblinger 60 og omfattede følgende: acetyldel N -acetylaspartate (sNAA), alanin (Ala), ascorbat (ASC), aspartat (Asp ), aspartat del af NAA (MNAA), CH2 gruppe af Cr (Cr-CH2), CH3 gruppe af Cr (Cr-CH2), CH2-gruppe af PCR (PCR-CH2), CH3 gruppe PCr (PCR-CH2), GABA, glucose (Glc), Glu, Gin, glycerophosphorylcholin (GPC), glycin (Gly), glutathion (GSH), lactat (Lac), myo-inositol (MI), N -acetylaspartylglutamate ( NAAG), phosphorylcholin (PCho) phosphorylethanolamine (PE), scyllo-inositol (SI) og taurin.

    Den indstillet til "DIFF" spektre grundlag blev genereret ud fra eksperimentelt målte spektre af fire 100 mM opløsninger af NAA, GABA, Glu og Gin (600 ml sfærisk glas flasks) under anvendelse af de samme parametre og scanneren til in vivo eksperimenter. Hver opløsning indeholdt endvidere K 2 HPO 4 (72 mM), KH 2 PO 4 (28 mM), natriumazid (0,1 mM), 3- (trimethylsilyl) -1-propansulfonsyre-natriumsalt (TSP; 2 mM), formiat ( 200 mM; ekstraudstyr), og destilleret vand. Det grundlag, der spektre blev erhvervet ved den fysiologiske temperatur på 37 ° C, og blev gjort enhver indsats for at minimere afkøling (~ 1 ° C inden for 15 erhvervelse) ved forvarmning af fantomer i en stor vandtank, før du placerer hver enkelt i en mindre vand -filled isoleret plastbeholder, som blev anbragt i spolen. Temperatur og pH er særligt vigtige i spektroskopi fordi de påvirker den kemiske skift af metabolitterne. Derudover, for både "EDIT OFF" og "Diff" spektre, basissæt omfattede en metabolit-nulled makromolekylær spektrum eksperimentelt målt fra 10 forsøgspersoner fra occipital cortex ved hjælp afinversion-recovery (inversion tid, T I = 760 ms) teknik ved hjælp af de samme parametre som den regelmæssige MEGA-PRESS erhvervelse (undtagen T R = 2,7 s) 61.

    Phantom Testing
    Afprøvning af proceduren på en 100 mM GABA fantom med og uden TDCs stimulator, som vil blive brugt på deltagerne med de nøjagtige scanner og sekvens parametre anbefales kraftigt forud for den første deltager ved at blive undersøgt. Proceduren skal omfatte en localizer sekvens, en anatomisk sekvens (dvs. MPRAGE), en line-bredde scanning og 16 "EDIT ON" og "Rediger OFF" scanninger. Dette bør gentages, hvis stimulator, stimuleringsparametre eller scannere ændres. For at undersøge forekomsten af ​​artefakter på signalet, bør man gennemgå spektre for ændringer i SNR med og uden TDCs simulator, tilstedeværelse af pigge og støj ved bestemte frekvenser, og SNR værdier og eventuelle vigtige artefakt på den anatomiske imaGES.

    Eventuelle ændringer af protokollen
    1H-MRS parametre
    At erhverve metabolitkoncentrationer hjælp af 1H-MRS, er det nødvendigt at lokalisere et bestemt område, og excitere signaler i dette volumen 35. I det foreliggende papir, blev proceduren for placering af en enkelt VOI over venstre M1 beskrevet. Dog kan anvendes mange forskellige ændringer til denne protokol. Vellykket måling af metabolitkoncentrationer er blevet påvist i forskellige subkortikale regioner, såsom den præfrontale cortex 62, Hippocampus 63, cerebellum striatum og Pons 64, visuelle cortex 66 og auditive cortex 67. Størrelsen af VOI kan også variere som en funktion af området af interesse, men mængden varierer typisk mellem 3 og 27 cm 3 68. Men det er svært at opnå koncentration af lav koncentration metabolitter such som GABA fra voxel er mindre end 20 cm 3. Et vigtigt spørgsmål er, at sørge for at undgå enhver kontakt af VOI med kranieknoglerne, meninges og ekstra-cerebral cerebrospinalvæske. I mindre hjerner, kan VOI omfatter en del af den venstre laterale ventrikel. I dette tilfælde optagelse af ventriklen er at foretrække over optagelse af kranieknogler.

    Desuden, afhængigt af den valgte erhvervelse sekvens, forskellige metabolitter kan kvantificeres 69. Tidligere metoder, såsom Point-RE-Løst spektroskopi (PRESS) sekvens 70 og stimuleret ekko erhvervelse mode (damp) 71, ikke tillod kvantificering af GABA ved 1,5 T. Men på grund af polariteten-specifikke effekt af TDCs på kortikal uro, er det afgørende, kvantificering af både excitatoriske (glutamat) og hæmmende (GABA) neurotransmittere. I denne protokol, blev brugen af MEGA-PRESS spektral redigering sekvens 44,45 vist, Som tillader kvantificering af de vigtigste neurochemicals, herunder GABA (se figur 6). Andre sekvenser, der tillader GABA kvantificering, såsom ultra-kort TE MRS og J -resolved MRS, er blevet udviklet gennem de sidste par år (se 41 for en gennemgang).

    Endelig, da metabolitkoncentrationer normalt udtrykt som et forhold i relation til en anden metabolit (relativ koncentration), valget af reference metabolit er meget vigtigt, og især i undersøgelser under anvendelse af kliniske populationer 69. De mest almindeligt anvendte referencenumre metabolitter er TCR og NAA, da deres koncentrationer findes at være relativt stabilt i den menneskelige hjerne. Det skal bemærkes, er det også muligt at bruge en absolut kvantificering af nedbrydningsprodukter, der kræver henvisninger til enten en ekstern (fx fantom) eller intern signal (fx vand signal) 68. Anvendelsen af ​​en intern reference vand kræver en ekstratrin af væv korrektion da koncentrationen og afslapning vand egenskaber afviger mellem grå materie, hvid substans og cerebrospinalvæske (CSF). 72 Korrektionen væv kan udføres enten ved hjælp af den anslåede vævssammensætning i VOI af alle deltagere eller ved hjælp af fagspecifik vævssammensætning fra segmentering 73. Derudover skal det bemærkes, at TDCs bærer den teoretiske risiko for at inducere ødem, hvilket kan have en mindre indvirkning på vandkoncentrationer. Men Nitsche og samarbejdspartnere 74 vurderes direkte denne specifikke bekymring og viste ingen tegn på ødemer efter TDCs på den frontale cortex. Følgelig er anvendelsen af ​​en vand henvisning betragtes som en farbar vej.

    TDCs Parametre
    Forskellige elektroder størrelser kan bruges 9 afhængig af regionen af stimulation og den ønskede focality af stimulation 75,76. Da Silva og samarbejdspartnere 56 1H-MRS er en teknik, der kan anvendes til at kontrollere de virkningsmekanismer specifikke TDCs protokoller, der har vist sig at forbedre symptomer i forskellige kliniske populationer. Elektrode positionering og varighed af stimulering kan modificeres til at undersøge virkningerne af disse specifikke TDCs protokoller, såsom dem, der anvendes i behandling af smerte, depression, tinnitus, Parkinsons, migræne og alkoholmisbrug (se 77 for en beskrivelse af de protokoller ). Det bør også bemærkes, at hvis impedans er over 20 kohm, vil enheden ikke stimulere og vise en impedans fejlmeddelelse på skærmen. Forskellige faktorer, der kan forårsage en høj impedans omfatter: 1) utilstrækkelig mængde ledende pasta på elektroderne; 2) utilstrækkelig pres på elektroderne; 3) dårlig coNTACT med hovedbunden (forårsaget af hår); 4) fortykkelse af hovedbunden på grund af skaldethed; 5) problemer med forbindelser; 6) problemer med ledninger; (7) problemer med stimulator; og 8) problemer med elektroder.

    Det skal også bemærkes, at lokalisering af primære motor cortex for TDCs kan gøres mere præcis. I den foreliggende protokol er 10/20 EEG system, der anvendes, hvilket kan indføre mindre forskydning mellem maksimal elektrisk felt projektion og egentlig repræsentation af M1 inden PreCentral gyrus. En mulig måde at omgå dette problem er at bruge transkraniel magnetisk stimulation til præcist at lokalisere hånd repræsentation i M1 gennem TMS-inducerede muskuløs reaktion. Tilgængeligheden af ​​en TMS enhed i nærheden af ​​MR-skanner kan begrænse denne mulighed.

    Sikkerhed af TDCs og 1H-MRS
    Sikkerhed af TDCs
    Flere undersøgelser har vist, at TDCs eren sikker neuromodulation teknik producerer kun mindre bivirkninger i både ikke-kliniske og kliniske populationer 10. I virkeligheden er der ikke tale om epileptiske anfald nogensinde blevet rapporteret efter TDCs 10. Men sikkerheden af TDCs er endnu ikke undersøgt hos børn og gravide kvinder 78.

    MR Kompatible materialer
    Forsigtighed bør udvises, når stimulerende inde i en MR-scanner. Alle materialer bragt ind i MR rummet skal være MR kompatibel (se figur 1). På grund af den mulige interaktion mellem den elektriske strøm produceret af TDCs og MR-skanner, bør TDCs altid være tændt, og elektroderne skal forblive tilsluttet i løbet af MR-sekvenser, der er beskrevet i denne protokol. Coiling af trådene under hovedet spole kan producere artefakter og forvridninger i signalet. Desuden kan ukorrekt forbindelse af trådene potentielt producere en strøm stærk nok til at brænde deltageren <sup> 79. Endelig er det vigtigt at aldrig afbryde elektroderne mens den aktuelle flyder da dette kan medføre en uønsket højspænding stimulation.

    TDCs-MRS Teknik
    Brug af TDCs i forbindelse med MRS giver mulighed for bedre at forstå den underliggende mekanisme modulering af hjernens aktivitet med dette relativt nye neuromodulation teknik. Dog bør behandles nogle begrænsninger af teknikken. Første, de anvendte elektroder i TDCs er normalt temmelig store og virkningerne af stimulation menes at dække et bredt rumlige udstrækning af hjernevæv. Kombineret med det faktum, at MRS erhvervelse er begrænset til et lille voxel af interesse, kun TDCs-MRS giver mulighed for vurdering af rumligt afgrænsede virkninger trods formodede udbredt modulering af hjerneexcitabilitet. En mulig måde at omgå dette problem er at anvende flere voxels af interesse fordelt over hele hjernen. Dog vil denne SIGligt øge varigheden af ​​den eksperimentelle session, som allerede er en væsentlig begrænsning af den foreliggende teknik. Faktisk, når overvejer deltager forberedelse, præ-TDCs MRS, TDCs intervention og post-TDCs MRS, en fuld session kan nemt vare op til to timer. Varigheden kan også stige, hvis man ønsker at kortlægge tidsforløbet af TDCs virkninger på metabolitkoncentrationen.

    Et vigtigt spørgsmål relateret til varigheden af ​​forsøget er muligheden for, at elektroden impedans vil stige efter deltageren i scanneren. Da TDCs nemt kan begynde mere end 45 minutter efter placering af elektroder, der er en risiko for, at de stimulerende elektroder efterhånden vil miste tilslutning til deltagerens hovedbunden hvis pasta ansøgning er ikke optimal, og elektroderne ikke holdes stramt nok. Hvis impedans når op på mere end 20 kohm, vil stimulation ikke være muligt, og deltageren bliver nødt til at blive fjernet fra scanneren til at løse problemet. Da the beskrevne fremgangsmåde involverer multiple scanning af det samme område før og efter TDCs fjerne deltageren fra scanneren kan skabe vigtig forskydning af voxel af interesse. Det er derfor meget vigtigt at teste impedans umiddelbart før scanning og tage stor omhu, når du installerer elektroder.

    Teoretisk set kunne strømmen af ​​TDCs producere artefakter i MR-signalet. Antal og samarbejdspartnere 80 undersøgte dette specifikke problem ved at måle virkningerne af forskellige TDCs forhold (med og uden elektroder, med og uden stimulering, etc.) om kvaliteten af funktionelle magnetisk resonans billeder. Til vores viden, tilstedeværelsen af ​​artefakter i spektroskopi signal på grund af tilstedeværelsen af ​​TDCs enheden i scanneren er endnu ikke blevet evalueret.

    Endelig bør der udvises forsigtighed med hensyn til modstandene i elektrodekablerne. MR felt kan beskadige modstande, således preventing stimulation. Som en forholdsregel bør modstanden testes uden scanneren miljø forud for hver MRS session. Desuden kan en impedans på mere end 20 kohm medføre hudreaktioner og høj impedans kan afspejle en begyndende eller faktisk problem med stimulatoren. Derfor bør stimulatoren kontrolleres omhyggeligt før hver deltager og impedans niveauer kontrolleres uden for scannerens værelse forud for hver MRS session.

    Kombinerede TDCs og 1H-MRS er et kraftfuldt værktøj, der giver en kvantitativ måling af effekten af klinisk anvendte behandlinger på hjernens stofskifte. Da den fysiologiske mekanisme af TDCs effekter stadig dårligt forstået, er der behov for multimodale tilgange, der kan kaste lys over disse processer. Med den seneste stigning i interesse i TDCs som et klinisk redskab for patologier, såsom slagtilfælde 27,30,31 og depression 81, er det klart, at kombinationen af TDCs med MRS kan være en vigtigredskab til bedre at forstå de terapeutiske virkninger af TDCs. Desuden kan TDCs-MRS tjene som en tidlig redskab til at bestemme, hvilke patienter har en bedre chance for at reagere klinisk til TDCs. Hvis en sådan markør er fundet, kan TDCs-MRS bruges som en screening test før indskrive patienter i et TDCs intervention.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Forfatterne har ikke noget at afsløre.

    Acknowledgments

    Dette virker blev støttet af tilskud fra de canadiske Institutes of Health Research og naturvidenskab og teknik Forskningsråd i Canada. ST blev understøttet af en Vanier Canada Graduate stipendium fra den canadiske Institutes of Health Research. MM anerkender støtten fra Biotechnology Research Center (BTRC) tilskud P41 RR008079 og P41 EB015894 (NIBIB), og NCC P30 NS076408.

    Vi vil gerne anerkende Romain Valabrègue (Centre de NeuroImagerie de Recherche - CENIR, Paris, Frankrig) og Brice led, (Centre Recherche de l'Institut Universiatire de geriatrie (CRIUGM), Montréal, Canada, Commissariat à l'énergie atomique et aux energier alternativer (CEA), Paris, Frankrig) for at udvikle værktøjer, og Edward J. Auerbach (Center for Magnetic Resonance Research og Radiologisk Afdeling, University of Minnesota, USA). Mega-press og FASTESTMAP sekvenser blev udvikletaf Edward J. Auerbach og Małgorzata Marjańska og blev leveret af University of Minnesota under en C2P aftale.

    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 proton magnetisk resonans spektroskopi transkraniel jævnstrøm stimulation primære motor cortex GABA glutamat slagtilfælde
    Brug af Magnetic Resonance Spectroscopy som et værktøj til måling af Bi-halvkugleformet Transkranial Electric Stimulation Virkninger på Primary Motor Cortex Metabolisme
    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