Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Bruk av Magnetic Resonance Spectroscopy som et verktøy for måling av Bi-hemisfærisk transkranial elektrostimulasjonen Effekter på Primær Motor Cortex Metabolism

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

Transcranial likestrøm stimulering (tDCS) er en neuromodulation teknikk som har blitt stadig mer brukt det siste tiåret i behandling av nevrologiske og psykiatriske sykdommer som hjerneslag og depresjon. Likevel forblir de mekanismer som ligger til grunn for sin evne til å modulere hjerne-eksitabilitet for å forbedre kliniske symptomer 33 dårlig forstått. For å bidra til å forbedre denne forståelse, kan protonmagnetisk resonansspektroskopi (1H-MRS) bli brukt som den tillater in vivo kvantifisering av hjerne metabolitter som f.eks γ-aminosmørsyre (GABA) og glutamat i et område-spesifikk måte 41. Faktisk en fersk studie viste at en H-MRS er faktisk et kraftig middel til å bedre forstå effektene av tDCS på nevrotransmitter konsentrasjon 34. Denne artikkelen tar sikte på å beskrive den fullstendige protokollen for å kombinere tDCS (NeuroConn MR kompatibel stimulator) med en H-MRS på tre T ved hjelp av en MEGA-PRESS seqinnflytelse. Vi vil beskrive virkningen av en protokoll som har vist store løftet for behandling av motoriske dysfunksjoner etter hjerneslag, som består av bilateral stimulering av primære motoriske cortex 27,30,31. Metodologiske faktorer å vurdere og mulige endringer i protokollen blir også diskutert.

Introduction

Ideen om å bruke elektrisitet til den menneskelige hjerne å modulere aktiviteten har vært studert siden antikken. Faktisk har skrifter fra så tidlig som det 11. århundre blitt funnet som beskriver bruk av torpedo elektrisk fisk i behandling av epileptiske anfall en. Likevel, det er ikke før nylig at ikke-invasiv hjernestimulering har høstet stor interesse i det vitenskapelige samfunn som det ble vist seg å gi regulerende effekt på kognitiv funksjon og motorisk respons to. Mens transkranial magnetisk stimulering (TMS) har blitt grundig studert siden tidlig på 1980-tallet 3, har nyere interessen for transkranial likestrøm stimulering (tDCS) økt som det er nå ansett som et levedyktig alternativ behandling for et bredt spekter av neuro-patologi, som for eksempel hjerneslag 4, alkoholavhengighet 5, og kroniske smerter seks. tDCS har mange fordeler i forhold til TMS nervestimulering teknikker som, for eksempel,siden det er relativt billig, smertefritt, godt tolerert av pasientene og bærbar, og dermed gjør det mulig å administrere ved seng 7. Faktisk bare en liten prosentandel av pasientene opplever en mild kriblende følelse under stimulering 8. Men denne følelsen forsvinner vanligvis etter noen få sekunder 9. Derfor lar tDCS robuste dobbeltblinde, simuleringskontrollerte studier siden et flertall av deltakerne kan ikke skille humbug stimulering fra virke stimulering 9,10.

tDCS involverer induksjon av en konstant-strømstyrken lav elektrisk strøm (1-2 mA) påført på cortex via overflateelektroder som er plassert på hodebunnen i faget. Elektrodene er vanligvis plassert i saltvann-fuktet svamp eller direkte på hodebunnen med en EEG-type lim. For å gjennomføre en undersøkelse tDCS, fire viktigste parametrene må reguleres ved experimenter: 1) varigheten av stimulering; 2) intensiteten av stimulering; 3) elektrodestørrelse; og 4) elektrode montage. I standard protokoller, blir den "aktive" elektrode plassert over området av interesse, mens referanseelektroden er vanligvis plassert over supraorbital regionen. Den strøm flyter fra den positivt ladede anode mot den negativt ladet katode. Effekten av tDCS på primær motor cortex (M1) er bestemt av polariteten av stimulering hvor anodisk stimulering forbedrer eksitabilitet av en populasjon av nerveceller og katodisk stimulering reduserer det 11. I motsetning til TMS, er utilstrekkelig til å frembringe aksjonspotensialer i kortikale neuroner den induserte strøm. Endringene i kortikal eksitabilitet antas å være på grunn av modulering av neuronal membran terskel fører enten til hyperpolarisering av membranpotensialer eller tilrettelegging for depolarisering av neuroner, avhengig av retningen av strømmen som føres 8,11. Varigheten av excitability endringer kan vare i opptil 90 minutter etter forskyvningenstimulering av, avhengig av stimulering varighet 11,12.

tDCS og Motor Rehabilitering

M1 har vært mye brukt som et mål på stimulering siden oppstemthet endringer fremkalt av tDCS kan kvantifiseres gjennom motor fremkalt respons (MEPS) indusert av enkeltpuls TMS 3. Tidlige studier som viser muligheten for å måle polaritet spesifikke oppstemthet endringer indusert av tDCS har brukt M1 som et mål for stimulering 11,12. Siden den gang har M1 forblitt en av de viktigste målene for tDCS i studier som involverer både kliniske populasjoner og friske personer på grunn av sin betydning i motorisk funksjon, minne dannelse og konsolidering av motoriske ferdigheter 12.

Hjernen er avhengig av et komplekst samspill mellom motoriske regioner av begge halvkuler til å utføre en bevegelse 14. Når ett område er skadet, etter å ha fått et slag for eksempel inter-halvkule interaksjoner er endret. Studier på hjernen plastisitet har vist at de motoriske områder av hjernen tilpasse seg denne modifikasjon på forskjellige måter 15. For det første kan de intakte, omkringliggende områder av det skadede området blir overactived, som fører til hemming av det skadede området - en prosess som kalles intra-hemisfærisk inhibering. For det andre kan det homologe området av det skadede området blitt overactivated og utøve hemming på den skadede hemisfære - en prosess som kalles inter hemisfærisk inhibering. Den berørte M1 kan derfor dobbelt straffet: først av lesjon og andre ved hemming kommer fra både upåvirket M1 og den omkringliggende regionen av de berørte M1 16. En fersk studie har vist at økt eksitabilitet i upåvirket halvkule er knyttet til tregere rehabilitering 17, som har blitt beskrevet som mistilpasset inter-hemisfærisk konkurranse 18.

Forstå plastisitet oppstår etteret hjerneslag kan føre til utvikling av neuromodulation protokoller som kan gjenopprette interhemispheric interaksjoner 19. Tre hoved tDCS behandlinger har blitt foreslått hos pasienter med motoriske mangler følgende hjerneslag 20,21. Den første behandlingen tar sikte på å reaktivere den skadde motor cortex ved ensidig anodisk stimulering (a-tDCS). I dette tilfellet, stimulering tar sikte på å direkte øke aktiviteten i perilesional områder, som antas å være avgjørende for utvinning. Faktisk har studier vist forbedring av paretic øvre eller nedre lem etter denne behandlingen 22-26. Den andre behandlingen ble utviklet med sikte på å redusere den over-aktivering av contralesional halvkule ved å anvende ensidige katodisk tDCS (C-tDCS) over den intakte M1. Her, stimulering tar sikte på å indirekte øke aktiviteten i perilesional områder gjennom interhemispehric interaksjoner. Resultater fra disse studiene har vist forbedring av motor funksjonellepå etter c-tDCS 4,27-29. Til slutt tar sikte tredje behandling på å kombinere de eksitatoriske virkningene av a-tDCS over skadde M1 med hemmende effekter av c-tDCS over upåvirket M1 bruker bilaterale tDCS. Resultatene har vist forbedringer i motorisk funksjon etter bilaterale tDCS 27,30,31. Videre viste en studie større forbedringer følgende bilaterale tDCS forhold til både ensidige metoder 32.

Fysiologiske mekanismer av tDCS

Til tross for den økende bruk av tDCS ved behandling av slag, den fysiologiske mekanisme som ligger til grunn dets virkninger fortsatt ukjent 33. En bedre forståelse av de fysiologiske effektene kan bidra til å utvikle bedre behandlingstilbud og kan føre til standardiserte protokoller. Som nevnt tidligere, kan virkningene av tDCS vare i opptil 90 minutter etter forskyvningen av stimulering 11,12. Derfor hyperpolarization / depolarizationprosesser kan ikke helt forklare langtidsvirkning 33,34. Ulike hypoteser har blitt foreslått om den fysiologiske mekanismen bak tDCS ettervirkninger på M1 herunder endringer i neurotransmitterfrigivning, proteinsyntese, ionekanal funksjon, eller reseptor aktivitet 34,35. Innsikt i denne saken først ble ervervet gjennom farmakologiske studier som viser en undertrykkelse av ettervirkningene av anodisk og katodisk stimulering på M1 oppstemthet ved glutamatergic N-metyl-D-aspartat (NMDA) dekstrometorfan 36,37, mens den motsatte effekten ble vist ved hjelp av en NMDA reseptor agonist 38. NMDA-reseptorene antas å være involvert i læring og hukommelse funksjon gjennom langsiktig (LTP) og langtidsdepresjon (LTD), begge formidlet av glutamaterg og gabaergic nevroner 39,40. Dyrestudier er i tråd med denne hypotesen som de har vist at a-tDCS induserer LTP 13.

<p class = "jove_content"> Til tross for den viktige fremskritt i vår forståelse av mekanismene for handlingen underliggende tDCS effekter, farmakologiske protokoller presentere viktige begrensninger. Faktisk kan narkotika handling ikke være så romlig spesifikk som tDCS, spesielt i sammenheng med menneskelig eksperimentering, og virkningsmekanismen til deres effekter er hovedsakelig på grunn av post-synaptiske reseptorer 34. Derfor er det et behov for å undersøke mer direkte effektene av tDCS på den menneskelige hjerne. Proton-magnetisk resonans-spektroskopi (1H-MRS) er en god kandidat som det tillater ikke-invasiv in vivo deteksjon av nevrotransmitter-konsentrasjoner i et bestemt område av interesse. Denne metode er basert på det prinsipp at hver proton-inneholdende nevrokjemiske i hjernen har en bestemt molekylstruktur, og følgelig produserer kjemisk spesifikke resonanser som kan oppdages av en H-41 MRS. Den kjøpte signal fra hjernens volum iinteressen er generert fra alle protoner som appellerer mellom 1 og 5 ppm. De ervervede neurochemicals er representert på et spektrum og plottet som en funksjon av deres kjemiske skift med noen tydelig skjelnbare topper, men hvor mange resonanser fra de forskjellige nevrokjemiske overlapper hverandre. Signalstyrken for hver topp er proporsjonal med konsentrasjonen av den 41 neurometabolite. Mengden av neurochemicals som kan kvantifiseres avhenger av styrken til det magnetiske feltet 42,43. Men lav konsentrasjons metabolitter, som er skjult av meget sterke resonanser, er vanskelig å tallfeste ved lavere feltstyrke for eksempel 3 T. En måte å få informasjon om slike overlappende signaler er å fjerne de sterke resonanser via spektral redigering. En av slike teknikker er et MEGA-PRESS-sekvens, som tillater deteksjon av γ-aminobutyric acid (GABA) signaler 44,45.

Bare noen få studier har undersøkt effekten av tDCS påhjernens metabolisme ved hjelp av en H-MRS i motor 34,46 og ikke-motoriske regioner 47. Stagg og medarbeidere 34 vurdert virkningene av en-tDCS, c-tDCS, og humbug stimulering på M1 metabolisme. De fant en signifikant reduksjon i GABA konsentrasjonen etter et-tDCS, og en betydelig reduksjon av glutamat + glutamin (Glx) og GABA etter c-tDCS. I en annen studie ble det rapportert at mengden av endringer i GABA-konsentrasjonen indusert av a-tDCS løpet M1 var relatert til motorisk læring 46.

Disse studiene markere potensialet i å kombinere en H-MRS med tDCS å øke vår forståelse av den fysiologiske mekanismen bak effekten av tDCS på motorisk funksjon. I tillegg er bruken av kliniske protokoller slik som a-tDCS og c-tDCS løpet M1 nyttig fordi deres adferdsmessige effekter er godt studert, og kan være direkte relatert til fysiologiske resultater. Derfor, en standard protokoll for å kombinere bilateral TDCS og 1 H-MRS demonstreres i friske deltakerne ved anvendelse av en 3 T MRI-system. Bihemispheric tDCS presenteres til kontrast data med en tidligere MRS studie der ensidig katodisk eller ensidige anodisk tDCS ble brukt over motor cortex 34. Protokollen er beskrevet spesielt for stimulering med en NeuroConn stimulator i en Siemens 3 T scanner utfører MEGA-PRESS en H-MRS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Studien ble godkjent av Forsknings- og fellesskapsetikk Styrene i Unité de Neuroimagerie Fonctionnelle og University of Montreal og ble gjort i samsvar med etiske retningslinjer som nevnt i Helsinkideklarasjonen. Alle fagene ga skriftlig informert samtykke etter nøye screening for MRI-kompatibilitet og ble økonomisk kompensert for sin deltakelse.

1. tDCS Material

  1. Kontroller at alle nødvendige materialer er tilgjengelige før du starter eksperimentet (se Figur 1 for liste).
    Merk: Ulike elektrode størrelser er tilgjengelige for tDCS. For denne studien, vil to 5 x 7 cm gummi elektroder brukes. Andre størrelser kan velges avhengig av området for stimulering og den ønskede focality av stimulerings 48.
  2. Sørg for å sjekke at batteriene i DC-stimulator betales til periodisk lade dem siden den ikke kan lades eller plugget inn during stimulering av sikkerhetsmessige grunner.

2. Planlegging av vilkårene for Stimulering

  1. Slå på tDCS enhet i henhold til instruksjonene som følger med enheten. Pre-set tDCS enhet for to ulike stimuleringsmoduser (aktive og humbug).
  2. Som noen enheter ikke har en pre-set-modus, velger du de aktuelle humbug parametrene før du starter stimulering.
    1. Pre-definere et sett med parametre ved å laste en innstilling. Trykk på knappen 2 eller 4 for å velge fra hovedmenyen "systemet" alternativ (se figur 2).
    2. Flytt markøren til linje 2 på skjermen ved å trykke på knapp 3.
    3. Trykk på knappen 2 eller 4 til "load innstilling" vises på displayet. Trykk på knappen 3.
    4. Velg bokstav i innstillingen (A, B, C eller D) ved å trykke på knappen 2 eller 4.
    5. Flytt markøren oppover med knappen 1. Displayet vil automatisk vise "parametre" alternativet.
    6. Trykk på knappen 1 for å gå tilbake til linjen 3. Velg "fade in" alternativ fra skjermmenyen for enheten ved å trykke på knappen 2 eller 4. Trykk på knapp 3 for å gå til linje 4 og trykk på knappene 2 og 4 for å justere varigheten på 15 s.
      Merk: Fade inn varighet kan endres.
    7. Trykk på knappen 1 for å gå tilbake til linjen 3. Velg "fade out" fra skjermmenyen for enheten ved å trykke på knappene 2 eller 4. Trykk på knappen 3 for å gå til linje 4 og trykk på knappene 2 og 4 for å justere varigheten på 15 s.
      Merk: Fade inn varighet kan endres.
    8. Trykk på knappen 1 for å gå tilbake til linjen 3. Press på knappen 2 eller 4 til "varigheten" alternativet vises i displayet menyen. Trykk på knappen 3 for å gå til linje 4 og trykk på knappen 2 og 4 for å justere varigheten til minimumsvarigheten tilgjengelig på enheten (15 s for den nåværende enhet, se figur 3b).
      Merk: Dette vil indusere en kriblende følelse som ligner på den aktive stimulering.
  3. Trykk på knappene 1 og 3 samtidig for å lagre endringene av innstillingen.
  4. Pre-program de aktive stimuleringsparametere. For å gjøre dette, følger de samme instruksjonene som for innstilling av humbug stimulering, men programmere varighet til 1200 sek (20 min, se figur 3a).
  5. Pre-program teststimuleringsparametere. For å gjøre dette, følger de samme instruksjonene som for innstilling av humbug stimulering, men programmere varigheten til 45 sek.
    Merknad: Testen stimulering vil bli brukt til måling av impedansen før eksperimentering.
  6. Pseudo-løpdomly tildele betingelsene for stimulering til deltakerne.
  7. Tilordne et nummer til hver av de tre betingelsene for en blind eksperimentering: 1) bilateral: anodisk høyre, katodisk venstre; 2) bilateral: anodisk venstre, katodisk høyre; 3) sham: anodisk rett, katodisk venstre.

3. Samtykkende deltakerne

  1. Informere deltakeren av prosedyren og signere samtykkeerklæring.
    1. Kontroller at deltakerne ikke har noen kontraindikasjon for tDCS: en psykiatrisk eller nevrologisk historie, tilstedeværelse av en pacemaker, metall implantert i skallen, en historie med besvimelse, tidligere krampeanfall, en historie med rusmisbruk, en familiehistorie med anfall, en historie med feber anfall, mangel på søvn i den foregående natt, en historie av hudens følsomhet, og noen alkoholforbruk gårsdagen.
    2. Informere deltakeren av de mest rapporterte bivirkninger av tDCS: mild kribling; moderat tretthet; lys følelse av kløe under elektrodene; svakbrennende følelse.
  2. Informere deltakeren av de vanlige MR kontraindikasjoner og bivirkninger.

4. Målinger for Elektroder Place

  1. Bruk 10/20 internasjonale systemet for å finne følgende landemerker på deltakeren hodet: nasion og inion (figur 4a), preauricular poeng, og de ​​to målrettede områder: C3 og C4 (figur 4b).
    1. Finn nasion som tydelig deprimert området ligger på neseryggen på nivået mellom begge øyne. Finn inion som den mest fremtredende projeksjon av nakkeknøl plassert på den nedre delen av skallen. Finn preauricular punkt nær hvert øre; det er innrykk over zygomatic hakk. Lokaliser C3 og C4 basert på målinger som beskrevet nedenfor.
  2. Bruk et målebånd for å måle avstanden mellom nasion og inion langs midtlinjen av hodet og lage et merke på 50% av avstanden viddha ikke-permanent hydro markør.
  3. Bruk et målebånd for å måle avstanden mellom de to preauricular poeng og lage et merke med en ikke-permanent hydro merke på 50% av avstanden i tråd med foregående mark. Dette punktet tilsvarer Cz (toppunktet).
  4. Fra Cz, langs linjen opprettet mellom de preauricular punkter, markere to punkter, ett på hver side, med en ikke-permanent hydro markør som tilsvarer 20% av den totale distanse. Disse merkene tilsvarer målområdene (C3 og C4, figur 4b).
    Merk: Andre metoder som TMS eller nevro kan også brukes til å lokalisere M1.

5. Plassering av elektroder

  1. Flytt så mye hår som mulig bort fra de målrettede områder som vil bli stimulert. Påfør en EEG-type peeling gel med en bomullspinne for å rengjøre de målrettede områder.
  2. Rengjør målrettede områder med 70% isopropylalkohol og pimpstein prepping puten å forbedre elektrodekontakt.
  3. Sjenerøst dekke hele elektrode med en EEG-type ledende lim. Sørg for at lim er ca 5 mm tykk over hele overflaten. Sørg for at hele gummi området er dekket med lim. Lett våt målområdene og ledende lim på elektrodene med en saltoppløsning.
  4. Plasser elektrodene som vist i figur 4b og trykk elektrodene fast på målrettede områder. Sett en strikk rundt hodet på deltakeren for å sikre optimal stabilitet av elektrodene. Juster det på en slik måte at deltakeren vil oppleve noen smerte eller ubehag under skanning økten.
  5. Forsikre deg om at ledningene ikke kommer i kontakt med huden for å unngå potensielle brannskader.

6. tDCS Test Utenfor Scanner Room

  1. Bruk et multimeter for å bekrefte riktig funksjon av elektrodekabelen og motstand.
  2. Slå på tDCS enheten og laste test stimuleringsinnstillingene. Trykk på knappen 2 eller 4 for å velge fra hovedmenyen "systemet" alternativet. Flytt markøren til linje 2 på skjermen ved å trykke på knappen 3. Trykk på knapp 2 eller 4 til "load innstilling" vises på displayet. Trykk på knappen 3. Velg bokstav i pre-programmert test innstilling (A, B, C eller D) ved å trykke på knappen 2 eller 4.
  3. Flytt markøren oppover med knappen 1. Displayet vil automatisk vise "parametere" alternativet. På første linje, trykk på knappen 2. Displayet viser "stimulering?" med de forskjellige forhåndsprogrammerte parametere.
  • Trykk på knappen 1 for å starte stimulering. Displayet viser impedansen nivå og automatisk stoppe hvis det kommer mer enn 20 kohm. Hvis impedansen nivået er over 20 kohm, trekk elektrodeledningene fra den indre boks og gå ut av rommet skanning for å kontrollere posisjonering av elektrodene.
  • Gjenta testen stimulering. Når et godt nivå på impedance er nådd og når test stimulering er over, koble elektrodene fra den indre boksen.

    • 7. tDCS Setup

    1. Som vist i figur 5, plasserer tDCS enheten og den ytre boksen i skanneren kontrollrommet.
      Merk: tDCS enheten og den ytre boksen ikke er MR-kompatibel, og bør ikke tas inn i magnetmiljøet.
    2. Plugg boksen ytre ledningene inn i tDCS enheten og deretter den lange boksen kabelen inn i den ytre boksen.
    3. Kjør tDCS boksen kabelen fra skanneren kontrollrommet inn i MR rommet. Sørg for å kjøre denne kabelen så rett som mulig, unngå knekk eller løkker, langs veggen av MRI rom mot baksiden av MR skanner. Sett flere MR-kompatible sandsekker i kabelen for å sikre stabilitet, som vist i figur 5.
    4. Ta den indre boksen inn i MR-rom og plugge den lange boksen kabelen inn i det (figur 5).

    8. MRI Scan Preparation

    1. Be deltakeren til å gå inn i MR rommet, hvis det ikke allerede der fra tDCS test, og å sette i ørepropper.
    2. Sett en tynn pute under spolen område av MRI-tabellen. Be deltakeren til å legge seg ned på bordet. Sett en pute under bena av deltakeren for komfort og et teppe hvis nødvendig. Gi deltakeren på alarmknappen for sikkerhetsformål.
    3. Sett separate hodetelefoner over begge ørene for å tillate overføring av informasjon fra skanneren kontrollrommet til deltakeren i MR rommet.
    4. Plasser deltaker hode så høyt som mulig under det området der hodespole vil bli plassert (fra toppen av hodet så nær som mulig til toppen av bordet, hvor spolen vil bli plassert). Sett elektrodetråder langs høyre side av hodet til deltakeren, som anbefalt av tDCS enhet selskap.
    5. Plasser 32-kanal får bare spole rundt hodet for deltakeren. Kjør elektrodekablene gjennompå høyre side av spolen. Plasser leder av deltakeren så rett som mulig ved hjelp av en rød posisjonering laser (innebygd funksjon av skanneren).
    6. Be deltakeren til å bevege armer og ben i en komfortabel stilling, samtidig sørge for at hendene ikke berører. Sørg for å minne deltakeren å bo så stille som mulig under hele økten. Når deltakeren er klar, beveger bordet seg forbi midtlinjen for å nå elektrode ledninger på baksiden av skanneren.
    7. Bruk medisinsk tape for å stabilisere elektroden kabelen på høyre side av baksiden av spolen. Plugg elektrodetråder som ligger inne i skanneren inn i tDCS indre boksen. Sett den indre boksen på høyre side av skanneren med en sandsekk på den for maksimal stabilitet.
    8. Flytt tabellen tilbake til sin endelige posisjon. Holde tDCS slått på og elektrodene plugget inn i den ytre boksen for hele MR økten.

    9. Pre-tDCS en H-MRS Session

    Kjør en localizer sekvens for å hente bilder for å verifisere korrekt posisjonering av hodet og å sammenligne med en annen localizer som vil bli kjøpt på slutten av økten for å se etter generelle bevegelse.
  • Tilegne seg anatomiske T 1 -vektede MPRAGE bilder for plassering av M1 voxel og påvisning av mulige strukturelle misdannelser (T R = 2,300 msek; T E = 2.91 msek; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm, 256 x 256 matrise ; T I: 900 ms, 176 skiver, orientering: sagittal; oppkjøpet: 4 min 12 sek).
  • Utfør en multi-planner rekonstruksjon av bildene i flyene som er mer passende for visualisering av spektroskopi volum-of-interesse (VOI).
    1. I 3D-kort, bla gjennom MPRAGE rå bilder (sagittal orientering). Fra "skape parallelle serier" vinduet, velg "aksial 2X2". Justere plasseringen av de parallelle linjer, og klikk på Lagre for å opprette aksial ortogonale visning.
    2. Fra "skape parallelle serier" vinduet, velg "koronale 2X2". Justere plasseringen av de parallelle linjer, og klikk på "lagre" for å skape den koronale ortogonale visning.
  • Finn den venstre M1 basert på Yousry og samarbeidspartnere '49 anatomiske landemerker på de tre orienterings skiver. Deretter plasserer du VOI (30 x 30 x 30 mm 3) på området uten noen vinkling i forhold til skanner aksen (figur 6).
  • Tilegne seg en linje bredde scan (21 s).
    1. Velg spektroskopi kortet for å måle vannlinje-bredde på den reelle delen av signalet fra denne linjebredde-skanning. Laste linjebredde rådata fra nettleseren. Laste line-breddemål protokollen (protokoller menyen: velg protokollen).
    2. Juster fase ved hjelp av skannerprogramvaren interaktive etterbehandlingsverktøy. Velg fase korreksjon delen og justere fasen for grunnlinjen med markøren.
    3. For å redusere linjebredde,kjøre FAST (EST) MAP 50 sekvens tre ganger. Gjenta line-bredde skanning og linjen breddemåling (trinn 9.5). Legg merke til den endelige vannlinje-bredde.
  • Begynn 4 blokker med 64 metabolitt skanner (32 "EDIT OFF" og 32 "EDIT ON", innfelt) med en MEGA-PRESS sekvens 44,45, hvor DAMP 51, OVS 51 og individuell lagring av fids er aktivert (T R = 3 S, T E = 68 msek, samlet anskaffelses tid: 12 min)
  • Tilegne seg en vannreferanse ved hjelp MEGA-PRESS sekvens uten MEGA vann undertrykkelse, med DAMP undertrykkelse ("bare RF off") og med en delta måling ved 0 ppm. Anskaffe en enkelt blokk med fire metabolitt skanninger i stedet for 64 (anskaffelses tid: 42 sek).

    • 10. tDCS Prosedyre

    1. Informere deltakeren at tDCS stimulering vil starte og at skanneren vil være stille for hele stimulering.
    2. Velg ett av de to tidligere progstampet parametre i henhold til den tilstand og starte stimulering. Hold orden på impedans og spenning i løpet av de 20 min av stimulering. Når stimuleringen er over, varsle deltakeren at post-tDCS MRS økten starter. Ikke slå av tDCS enheten.

    11. Post-tDCS en H-MRS Session

    1. Kjør de samme metabolitten skanninger med MEGA-PRESS sekvens som den pre-tDCS skanne, men doble blokker av oppkjøpet (8 blokker av 64 skanninger (32 "EDIT OFF" og 32 "EDIT ON", innfelt)) om å kjøpe metabolittene på to forskjellige tidspunkter etter tDCS.
    2. Som med den pre-tDCS session, erverve en vannreferanse skanning ved hjelp av de samme parametrene. Avslutt økten med en localizer sekvens.
    3. Sammenligne visuelt loka bildene ervervet ved begynnelsen og slutten av skanneøkten som en indeks av hodet bevegelse.
    4. Åpne Kodekortet og gå til nettlesermenyen. Velg den første og andre lokaleIzer RAW-bilder. Last inn bildene i visningskort og sammenligne begge bildene. Eksportere data i DICOM-format via serveren.

    12. Analyse av 1H-MRS-data

    1. Importere data ved hjelp av et programmerings og prosessering programvare, og justere frekvens og fase av individuelt lagrede fids hjelp TCR og TCHO signalet mellom 2,85 og 3,40 ppm. For å gjøre dette, bruke programvarens lsqnonlin funksjon for å passe frekvens og fase av hver enkelt Fourier-transform fids (spectra) til gjennomsnittet spektra av økten.
      Merk: Dette er en stedsspesifikk tilnærming og andre metoder for å importere og analysere data vil ikke nødvendigvis påvirke datakvaliteten.
    2. For å få den endelige spektra, subtrahere signalene fra alternative skanninger med de selektive dobbel-banded pulser som ble brukt på 4,7 ppm og 7,5 ppm («ENDRE OFF") og på 1,9 ppm og 4,7 ppm ("EDIT ON") (figur 7 ).
    3. Bruk LCModel 52for analyse av både forskjell og "EDIT AV" spektra. Deaktivere standard simuleringer og baseline modellering.
    4. Utfør en visuell inspeksjon av spektra å ekskludere økter med forurensning fra subscapular lipid signal (se F igur 9).
    5. Som en del av kvalitetskontrollen, utelukker spektra med linjebredde med TCR-CH 3 over 10 Hz. Bare ta med i analyse metabolitter (GABA, GLX, TCR, tNAA) som ble kvantifisert med Cramer-Rao nedre grenser (CRLB) lavere enn 35%.
      Merk: CRLB gi estimert feil av metabolitten kvantifisering. CRLB> 50% er ikke pålitelig, og er en anbefalt cut-off av LCModel håndboken. Mange i felten har brukt en CRLB lavere enn 35% som standard. 53-55 I tillegg bør CRLB holdes i bakhodet når man tolker resultatene.
    6. Skaff GABA og GLX quantifications fra "DIFF" spektra, TCR fra "Rediger OFF" spektra, og tNAA fra både "EDIT OFF" og "; DIFF "Express konsentrasjoner av de ulike metabolitter av interesse som forholdstall enn TCR For GABA og Glx, multiplisere forholdet ved følgende gruppe-gjennomsnitt korreksjonsfaktor å ta hensyn til annet grunnlag settet som brukes for teller og nevner (tNAA fra.." EDIT AV "spektra / tNAA fra" DIFF "spektra).
      Merk: Merk: GABA og GLX konsentrasjoner også kan kvantifiseres ved hjelp av vann eller NAA signal.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Figur 6 viser stillingen av VOI plassert på representasjon av hånden i M1 der alle MRS tiltak ble tatt. I figur 6D, viser en 3D-visualisering en klar representasjon av tDCS elektroder plassert på hodebunnen over antatte primære motor cortex. Figur 7 viser representative "EDIT OFF" og forskjellen ("DIFF") spektra kjøpt i M1. Topper tilsvarende Glx, GABA + MM samt NAA kan tydelig ses.

    Figur 8 viser prosentvis endring mellom MRS oppkjøpsforhånds tDCS og post-tDCS for de tre ulike forhold i en enkelt deltaker. Resultater fra post-tDCS session er delt inn i to tidspunkter for å illustrere utviklingen av endring over tid. Figur 8a viser prosentandelen av endring for Glx. For humbug stimulering, GLX konsentrasjons viser ingen merkbar modulering. For bilateral stimugen 1 (venstre anodisk, rett katodisk), igjen ingen merkbar modulering av Glx er observert; er imidlertid modulering av konsentrasjon over tid motsatt til hva som er observert i sham stimulering. Til slutt, med hensyn bilateral stimulering 2 (katodisk venstre, høyre anodisk), er et lignende mønster observert til narre stimulering, men med en bemerkelsesverdig forbedring av Glx-konsentrasjonen i den andre tid-punktet etter stimulering.

    Figur 8b viser den prosentvise endring i konsentrasjonen av GABA i forhold til tilstanden av stimulering. For humbug stimulering, GABA konsentrasjons viser ingen merkbar modulering. Imidlertid er det observert en svak reduksjon ved begge tidspunkter. Modulering av GABA etter stimulering sham er viktigere enn for Glx ,. I motsetning til dette er en merkbar økning av GABA-konsentrasjonen sett i den andre-tids punkt etter stimulering bilateral 1 (venstre anode, katode høyre). Til slutt, et lignende mønster av endringtil humbug stimulering er observert for bilateral stimulering 2 (venstre katode, rett anode).

    Figur 9 viser spektra erholdt fra to forskjellige deltakere. Figur 9a viser et spektrum av god kvalitet med et akseptabelt signal lipider. Figur 9b viser et spektrum med store lipider signaler, som ble utelukket etter visuell inspeksjon. Til slutt, figur 10 viser forskyvningen av plasseringen av volumelement av interesse følgende 5 mm deltaker bevegelse.

    Figur 1
    Figur 1: Materials. 1) Saline løsning; 2) Ledende lim; 3) elektrode gel; 4) Alkohol prepping pad; 5) Målebånd; 6) EEG blyant; 7) Gummi band; 8) Indre boks; 9) tDCS enhet; 10) Ytre boksen; 11) Indre boks kabel; 12) Ytre boks kabel; 13) Elektroder; 14) Long boks kabel


    Figur 2: tDCS enhet Bilde av plasseringen av knappene på spesifikke tDCS enhet som brukes i denne protokollen. Disse knappene brukes til å forhåndsinnstille de ulike innstillingene.

    Figur 3
    Figur 3: Tid løpet av tDCS forhold. A) Tidsforløp av den aktive tDCS tilstand. Etter pre-tDCS metabolitt oppkjøpet, slå på tDCS enheten og ramp-up gjeldende i 15 sek før en intensitet på 1 mA er nådd. Stimulerer i 20 min og rampe-ned gjeldende i 15 sekunder før en intensitet på 0 mA er nådd. Ikke slå av tDCS enheten og gå videre til post-stimulering metabolitten oppkjøpet. B) Tid løpet av humbug tDCS tilstand. Etter pre-tDCS metabolitt oppkjøp, TURn på tDCS enheten og ramp-up gjeldende i 15 sekunder før en intensitet på 1 mA blir oppnådd. Stimulere etter 15 sek (minimumstiden tilgjengelig på den aktuelle enhet) og rampe-ned gjeldende i 15 sekunder før en intensitet på 0 mA er nådd. Vent i 20 min. Ikke slå av tDCS enheten og gå videre til post-stimulering metabolitten oppkjøpet.

    Figur 4
    Figur 4: Elektrode posisjonering A) 10/20 internasjonale systemet landemerker som benyttes for identifikasjon av C3 og C4. Toppunktet (Cz) svarer til 50% av avstanden mellom det nasion og inion, og 50% av avstanden mellom de to punkter preauricular. B) C3 og C4 tilsvarer 20% av den totale avstand mellom punktene preauricular, målt fra toppunktet punktet. Sørg for å la det være minst 8 cm avstand mellom de to elektrodene.


    Figur 5: skjematisk riss av MR rommet. Plassering av materialene i MR scanning og konsoll rom. Det er vesentlig å følge protokollen for posisjonering av de forskjellige deler av innretningen for å oppnå en MR-signal av god kvalitet, og for sikkerhets skyld.

    Figur 6
    Figur 6: VOI plassering. Posisjon til VOI (30 x 30 x 30 mm 3) over på venstre side av M1 i (A) sagittale, (B) koronale, og (C) aksiale snitt. 3D-visualisering av posisjoneringen av elektrodene er vist i (D).

    Figur 7
    Figur 7: 1 H-MRS metabolitten spectrum. Representant (A) "EDIT OFF" og (B) forskjell ("DIFF") spektra anskaffet med MEGA-PRESS sekvens 44,45 inkludert rådata, passformen fra LCModel og restene. Cr: total kreatin (kreatin + fosfokreatin (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: Effekter av bilaterale tDCS på Glx og GABA for et enkelt emne. A) tDCS effekter på Glx konsentrasjon er vist for de tre forholdene. Resultatene er uttrykt som prosentvis endring mellom pre-tDCS oppkjøp og de to etterstimulerings oppkjøp. B) tDCS effekter på GABA konsentrasjon er vist for de tre forholdene. Resultater er uttrykt som prosentandel av change mellom pre-tDCS oppkjøp og de to etterstimulerings oppkjøp. Sham: Bilateral, Bilateral 1: venstre anode, rett katode; Bilateral 2: venstre katode, rett anode

    Figur 9
    Figur 9: Visuell inspeksjon av spektra A) Eksempel på en god datakvalitet. Figuren viser "EDIT OFF" og "DIFF" spektra med en akseptabel mengde lipider. SNR fra analyse av "DIFF" spektra: 56 CRLB av GABA-signalet: 14% Lw av TCR-CH 3 ved 3 ppm: 5.6 Hz. B) Eksempel på en dårlig kvalitet data forårsaket av overdreven bevegelse av deltakeren. Figuren viser "EDIT OFF" og "DIFF" spektra. SNR fra analyse av "DIFF" spektra: 39 CRLB av GABA-signalet: 47% Lw av TCR-CH3 3 ved ppm: 4,4 Hz


    Figur 10: VOI sted etter at bevegelsen Posisjon av VOI (30 x 30 x 30 mm 3) over på venstre side av M1 i (A) sagittal og (B) koronale snitt etter en bevegelse på 5 mm. Inkludering av Hjerne bein og hjernehinnene i boksen ville føre til inkludering av lipider og eliminering av skanningen. Lys grå firkant viser startposisjonen for VOI.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Foreliggende papir rettet til å beskrive en standardprotokoll for å kombinere tDCS og 1 H-MRS ved hjelp av en 3 T skanner. I neste avsnitt vil metodologiske faktorer bli diskutert.

    Kritiske Steps
    Kontra Screening
    Forrige til forsøket, er det avgjørende å se deltakerne for noen kontraindikasjon om bruk av tDCS og en H-MRS. Bruken av følgende eksklusjonskriterier er anbefalt for tDCS: en psykiatrisk eller nevrologisk historie, tilstedeværelse av en pacemaker, et stykke metall implantert i skallen, en historie med besvimelse, tidligere krampeanfall, eller en historie med rusmisbruk. Fordi bare metabolitter fra venstre M1 vil bli kjøpt opp, er utelukkelse av venstrehendte deltakere fra studien anbefales. Faktisk har en fersk studie vist differensial interhemispheric hemming mellom de dominerende og ikke-dominante hjernehalvdelen avhengig av hånden preferanse, Som kan modulere virkningen av stimulering 15. Videre før du starter eksperimentet, sjekk for eventuelle lesjon i hodebunnen og be om noen hudsykdom 56. Hvis det er en lesjon stede, prøv å unngå å stimulere direkte berørte området. Det er også anbefalt å inspisere huden etter stimulering 57. Også skjermen for forekomst av allergi mot noen av produktene som brukes til elektrode montasje. For 1 H-MRS, bør kriteriene for utelukkelse være den samme som for hvilken som helst magnetisk resonans imaging studie med en forsiktig screening av eventuelle tidligere operasjoner for nærværet av metall i kroppen.

    Det er også viktig å finne ut om deltakeren følt noe ubehag under tDCS stimulering. Igjen, etter forsøket, deltaker bør bli spurt om eventuelle bivirkninger. Det er mulig å anvende en plateform, inkludert de rapporterte bivirkninger for å kvantifisere deres tilstedeværelse i forhold til protokollen (se 58 etteret eksempel). De rapporterte bivirkninger er svak prikking (70,6%), moderat tretthet (35,3%), en lett følelse av kløe under elektrodene (30,4%), og svakt brennende følelse (21,6%) 58.

    Movement Artefacts Reduksjon

    Bevegelse av deltakeren i skanneren er et stort problem i løpet av en H-MRS som dette er en av de viktigste faktorene som påvirker kvaliteten på dataene 59. Som vist i figur 10, kan en bevegelse av emnet (fra 1 mm til 5 mm) føre til store lipider signalet i spektret dermed endrer kvaliteten på dataene, og følgelig til utelukkelse av dette ervervet fra dataene. Derfor er det viktig å nøye forklare deltakeren viktigheten av hode stabilitet under hele skanningen. Under posisjonering for deltakeren i skanneren, er det viktig å spørre faget for å finne den mest komfortable posisjonen for å unngå ytterligere bevegelse. During posisjonering av VOI, er det også viktig å varsle deltakeren at selv om søket er stille, er det viktig å holde seg i ro.

    I tillegg er varigheten av forsøket en viktig faktor for å minimalisere total mengde av bevegelse. For det første er det viktig å benytte en optimal lengde for den anatomiske sekvens, så kort som mulig, men lang nok til å oppnå bilder av god kvalitet for plassering av VOI. For det andre er anvendelse av en kort sekvens av metabolitt anskaffelse anbefales før tDCS. Tredje, for å fange opp den temporale løpet av stimulerings effekter, er bruken av en lengre sekvens av oppkjøpet etter stimulering anbefales. Fjerde, sammenligne før og etter forsøket kurs- bilder å anslå deltaker bevegelse.

    Analyse
    MEGA-PRESS sekvens 44,45 brukes til å skaffe lokaliserte, vann trykt, og redigert spektra. En romlig lokalisering i PRESS er utført ved hjelp av en 906; Hamming-filtrert sync puls (båndbredde tid product = 8.75, varighet = 2.12 msek, båndbredde (FWHM) = 4,2 kHz) og to 180 ° mao pulser (varighet = 5,25 ms, båndbredde = 1,2 kHz). Alle lokaliserings pulser blir henrettet ved 3 ppm. En selektiv dobbelt-bundet 180 ° Shinnar-Le Roux puls tilført ved 1,9, resonansfrekvensen til β-CH 2 av GABA, og 4,7 ppm alternerende med 7,5 og 4,7 ppm. Ytterligere vann undertrykkelse bruker variabel strøm med optimaliserte avslapping forsinkelser (damp) og ytre volum undertrykkelse, OVS 50 ble tilrettelagt for det menneskelige 3 T system og innlemmet før MEGA-PRESS og brukes til å undertrykke vann og å bedre lokalisering av VOI. Når den selektive puls tilført ved 1,9 ppm, blir den resonans ved 1,9 ppm og resonanser innenfor båndbredden til pulsen invertert forårsaker omstilling av γ-CH2-resonans av GABA ("EDIT PÅ"). Når den selektive puls tilført ved 7,5 ppm, s den vanligepectrum ved T E på 68 msek, tilveiebrakt ("EDIT AV") med γ-CH2-resonans av GABA fasemodulert. Subtraksjon av signaler fra alternative skanner resulterer i selektiv observasjon av ytre linjer av GABA lett og kanselering av den totale kreatin (kreatin + fosfokreatin) resonans ("DIFF"). På grunn av båndbredden til pulsen inversjon, er flere resonanser av NAA, Glu + Gin, og makromolekyler også observert. Hele protokollen er delt inn i fire innfelte oppkjøp og frekvensen blir oppdatert før hvert enkelt scan for å minimere frekvens fonner på grunn av maskinvaren. Den innfelt oppkjøp og enkelt FID lagring tillater korrigering av frekvens og fase i etterbehandling.

    Analysemetoden beskrevet i protokollen tillater beregning av det beste tilpasning av de eksperimentelle spektrum som en lineær kombinasjon av spektrene modell. Modell spektra i grunnlaget satt for"EDIT off" spektra ble simulert basert på tetthet matrise formalisme 59 og kjente kjemiske skift og J koplinger 60, og inkludert følgende: acetyl-delen av N -acetylaspartate (sNAA), alanine (Ala), askorbat (Asc), aspartat (Asp ), aspartat-del av NAA (mNAA), CH2 gruppe av Cr (Cr-CH2), CH3 gruppe av Cr (Cr-CH2), CH 2 gruppe av PCR (PCR-CH2), CH3 gruppe av PCr (PCR-CH2), GABA, glukose (Gle), Glu, Gin, glycerophosphorylcholine (GPC), glycin (Gly), glutation (GSH), laktat (Lac), myo-Inositol (MI), N -acetylaspartylglutamate ( Naag), fosforylcholin (PCho), fosforyletanolamin (PE), scyllo Inositol (SI), og taurin.

    Grunnlaget innstilt for "DIFF" spektra ble generert fra eksperimentelt målte spektra av fire 100 mM oppløsninger av NAA, GABA, Glu og Gin (600 ml sfærisk glass flasks) under anvendelse av de samme parametre og som skanner for in vivo eksperimenter. Hver oppløsning inneholdt i tillegg K HPO 2-4 (72 mM), KH 2PO 4 (28 mM), natriumazid (0,1 mM) 3- (trimetylsilyl) -1-propansulfonsyre-natriumsalt (TSP; 2 mM), formiat ( 200 mM, valgfri), og destillert vann. De basis sett spektra ble kjøpt til den fysiologiske temperatur på 37 ° C og alle anstrengelser ble gjort for å minimere kjøling (~ 1 ° C i 15 av kjøpet) ved forvarming fantomene i en stor vanntank før du legger hver og en i en mindre vann -filled isolert plastbeholder, som ble plassert i spolen. Temperatur og pH-verdien er spesielt viktig i spektroskopi, fordi de påvirker den kjemiske forskyvning av metabolittene. I tillegg, for både "EDIT OFF" og "DIFF" spektra, basissett følger en metabolitt-Nulled makromolekylært spekteret eksperimentelt målt fra 10 emner fra occipital cortex brukerinversjon-recovery (inversjon tid, T I = 760 msek) teknikken ved hjelp av de samme parameterne som den vanlige MEGA-PRESS kjøp (bortsett fra T R = 2,7 s) 61.

    Phantom Testing
    Testing av prosedyren på en 100 mM GABA fantom med og uten tDCS stimulator som skal brukes på deltakere med nøyaktig skanner og sekvensparametre på det sterkeste før den første deltakeren som studeres. Prosedyren bør inneholde en localizer sekvens, en anatomisk sekvens (dvs. MPRAGE), en linje bredde skanning og 16 "EDIT ON" og "EDIT OFF" skanninger. Dette bør gjentas hvis stimulatorer, stimuleringsparametere eller skannere er endret. For å undersøke tilstedeværelsen av gjenstander på signal, bør man anmeldelse av spektra for endringer i SNR med og uten tDCS simulator, tilstedeværelse av pigger og støy på visse frekvenser, og SNR verdier og eventuell viktig artefakt på anatomiske imatot.

    Mulige Modifikasjoner protokollen
    En H-MRS Parametere
    For å skaffe metabolittkonsentrasjoner ved hjelp av 1H-MRS, er det nødvendig å lokalisere en bestemt region og eksitere signaler i dette volumet 35. I det foreliggende papir, ble prosedyren for plassering av et enkelt VOI over venstre M1 beskrevet. Imidlertid kan brukes mange forskjellige modifikasjoner til denne protokollen. Vellykket måling av metabolittkonsentrasjoner har blitt vist i ulike kortikale og subkortikale regioner, slik som prefrontal cortex 62, hippocampus 63, lillehjernen striatum og Pons 64, visuell cortex 66, og auditiv cortex 67. Størrelsen på VOI kan også variere som en funksjon av området av interesse, men volumet er typisk i området mellom 3 og 27 cm3 68. Det er imidlertid vanskelig å oppnå konsentrasjon av lav-konsentrasjons metabolitter such som GABA fra voksler som er mindre enn 20 cm3. En viktig problemstilling er å sørge for å unngå kontakt på VOI med kranie bein, hjernehinnene og ekstra-cerebral cerebrospinalvæsken. I mindre hjerner, kan VOI inkludere deler av venstre lateral ventrikkel. I dette tilfelle er inkluderingen av ventrikkelen å foretrekke fremfor inkludering av kraniale bein.

    I tillegg, avhengig av den valgte akkvisisjonssekvens, forskjellige metabolitter kan kvantifiseres 69. Tidligere metoder, som for eksempel Point-RE-Løst spektroskopi (PRESS) sekvens 70 og stimulert ekko oppkjøpsmodus (STEAM) 71, tillot ikke kvantifisering av GABA på 1,5 T. Men, på grunn av polaritet-spesifikk effekt av tDCS på cortical oppstemthet, er avgjørende kvantifisering av både eksitatoriske (glutamat) og hemmende (GABA) nevrotransmittere. I den foreliggende protokoll, ble bruken av MEGA-PRESS spektral redigering 44,45 sekvensen vist, Som tillater kvantifisering av de viktigste nevrokjemiske, inkludert GABA (se figur 6). Andre sekvenser slik at GABA kvantifisering, slik som ultra-kort TE MRS og J -resolved MRS, har blitt utviklet i løpet av de siste årene (se 41 for en gjennomgang).

    Til slutt, siden metabolittkonsentrasjoner blir vanligvis uttrykt som et forhold i forhold til en annen metabolitt (relativ konsentrasjon), er valget av referanse metabolitt meget viktig, og spesielt så i kliniske studier som anvender 69 populasjoner. De mest vanlig anvendte referanse metabolitter er TCR og NAA, som deres konsentrasjoner er funnet å være relativt stabile i den menneskelige hjerne. Det bør bemerkes det er også mulig å anvende et absolutt kvantifisering av metabolitter som krever å registrere enten en ekstern (f.eks fantom) eller internt signal (f.eks, vannsignal) 68. Bruken av en intern referanse vann krever en ekstratrinn av vev korreksjon siden vann konsentrasjon og avslapping egenskaper skiller mellom små grå, hvit substans og cerebrospinalvæsken (CSF). 72 Vevet korreksjon kan utføres enten ved hjelp av den estimerte vevssammensetning i VOI av alle deltakerne, eller ved hjelp av fagspesifikk vevssammensetning fra segmentering 73. I tillegg bør det bemerkes at tDCS bærer den teoretiske risiko for å indusere ødem, noe som kunne ha en mindre virkning på vannkonsentrasjoner. Men Nitsche og medarbeidere 74 direkte vurdert denne spesifikke bekymring og viste ingen tegn på ødem etter tDCS på frontal cortex. Følgelig er bruken av en vannreferanse betraktet som en levedyktig alternativ.

    tDCS Parametere
    Ulike elektroder størrelser kan brukes 9 avhengig av regionen stimulering og ønsket focality stimulering 75,76. Da Silva og medarbeidere 56 en H-MRS en nyttig teknikk som kan brukes til å verifisere de underliggende virkningsmekanismer av spesifikke tDCS protokoller som har vist seg å forbedre symptomer i ulike kliniske populasjoner. Elektrode posisjonering og varigheten av stimuleringen kan bli modifisert for å undersøke effektene av disse spesifikke tDCS protokoller, slik som de som kan brukes i behandling av smerte, depresjon, tinnitus, Parkinsons, migrene, og alkoholmisbruk (se 77 for en beskrivelse av protokollene ). Det bør også bemerkes at hvis impedansen nivået er over 20 kohm, vil enheten ikke stimulere og viser en impedans feilmelding på skjermen. Forskjellige faktorer som kan forårsake en høy impedans omfatter: 1) utilstrekkelig mengde ledende lim på elektrodene; 2) utilstrekkelig trykk på elektrodene; 3) dårlig contact med hodebunnen (forårsaket av hår); 4) fortykkelse av hodebunnen som følge av skallethet; 5) problemer med tilkoblinger; 6) problemer med ledninger; (7) problemer med stimulator; og 8) problemer med elektroder.

    Det bør også bemerkes at lokalisering av primær motor cortex for tDCS kan gjøres mer presis. I den foreliggende protokoll, er det 10/20 EEG-systemet som brukes, noe som kan introdusere liten forskyvning mellom maksimal elektrisk felt projeksjon og faktisk representasjon av M1 innen precentral gyrus. En mulig måte å omgå dette problemet på er å bruke transcranial magnetisk stimulering til nettopp lokalisere hånden representasjon i M1 gjennom TMS-indusert muskulær respons. Tilgjengelighet av et TMS-enhet i nærheten av MR-skanneren kan begrense denne mulighet.

    Sikkerhet for tDCS og en H-MRS
    Sikkerhet for tDCS
    Flere studier har vist at tDCS eren trygg neuromodulation teknikk produserer kun mindre bivirkninger hos både prekliniske og kliniske populasjoner 10. Faktisk har ingen tilfelle av epileptiske anfall noen gang blitt rapportert følgende tDCS 10. Men sikkerheten til tDCS har ennå ikke undersøkt hos barn og gravide kvinner 78.

    MR kompatible materialer
    Forsiktighet bør utvises ved å stimulere inne i en MR-skanner. Alle materialer hentet inn i MR rommet må være MR-kompatibel (se figur 1). På grunn av den mulige interaksjonen mellom den elektriske strømmen som produseres av tDCS og MR skanner, bør tDCS alltid være slått på, og elektrodene skal være koblet, i løpet av MR-sekvenser som er beskrevet i denne protokollen. Kveiling av trådene under hodet polen kan produsere gjenstander og forvrengninger i signalet. Videre kan feilaktig tilkobling av ledningene potensielt produsere en dagens sterke nok til å brenne deltakeren <sup> 79. Til slutt er det viktig å aldri koble elektrodene mens strømmen strømmer, da dette kan føre til en uønsket høy spenning stimulering.

    tDCS-MRS Technique
    Ved hjelp av tDCS i forbindelse med MRS gir mulighet for bedre å forstå mekanismen som ligger til grunn modulering av hjerneaktivitet med denne relativt ny teknikk neuromodulering. Imidlertid bør noen begrensninger av den teknikk som tas opp. Først de elektroder som benyttes i tDCS er vanligvis ganske stor, og virkningene av stimulering antas å dekke et bredt romlige utstrekningen av hjernevev. Kombinert med det faktum at MRS oppkjøpet er begrenset til en liten voxel av interesse, tDCS-MRS tillater bare for vurdering av romlig avgrensede effekter tross antatt utbredt modulering av hjerneeksitabilitet. En mulig måte å omgå dette problemet er å bruke flere volumelementer av interesse fordelt i hele hjernen. Imidlertid vil dette significantly øke varigheten av eksperimentell sesjon, som allerede er en stor begrensning for den foreliggende teknikk. Faktisk, når de vurderer deltaker forberedelse, pre-tDCS MRS, tDCS intervensjon og post-tDCS MRS, en full sesjon kan lett vare i opptil to timer. Varighet kan også øke dersom man ønsker å kartlegge tidsforløpet av tDCS effekter på metabolitt konsentrasjon.

    Et viktig problem knyttet til varigheten av eksperimentet er muligheten for at elektroden impedans vil øke etter at deltager er i skanneren. Siden tDCS lett kan begynne mer enn 45 minutter etter elektrodene skal plasseres, er det en risiko for at de stimulerende elektroder vil gradvis miste tilslutning til deltakerens hodebunn hvis lim programmet er ikke optimal og elektroder er ikke holdt tett nok. Hvis impedansen når mer enn 20 kohm, vil stimulering ikke være mulig, og deltakeren må bli fjernet fra skanneren for å løse problemet. Siden the beskrevet prosedyren innebærer flere scanning av det samme området før og etter tDCS, fjerne deltakeren fra skanneren kan skape viktig forskyvning av voxel av interesse. Det er derfor svært viktig å teste impedans umiddelbart før skanning og å ta stor forsiktighet når du installerer elektroder.

    Teoretisk sett kan strømmen av tDCS frembringe artefakter i MR-signalet. Antal og medarbeidere 80 undersøkte denne spesifikke bekymring ved å måle effekten av ulike tDCS forhold (med og uten elektroder, med og uten stimulering, etc.) på kvaliteten av funksjonell magnetisk resonans-bilder. Men til vår kunnskap, tilstedeværelse av gjenstander i spektroskopi-signalet på grunn av tilstedeværelsen av tDCS enhet i skanneren har ennå ikke vurdert.

    Til slutt, bør man være forsiktig med hensyn til motstander i elektrodekabler. MR-feltet kan skade motstander, og dermed preventing stimulering. Som et forebyggende tiltak, bør motstanden testes utenfor skanneren miljøet før hver MRS økt. I tillegg kan en impedans på mer enn 20 kohm føre til hudreaksjoner og høy impedans kan gjenspeile en begynnende eller faktisk problemet med stimulator. Derfor bør stimulatoren sjekkes nøye før hver deltaker og impedans nivåer sjekket utenfor scanner rommet før hver MRS økt.

    Kombinerte tDCS og 1 H-MRS er et kraftig verktøy som gir et kvantitativt mål på effekten av klinisk brukte behandlinger på hjernemetabolisme. Som den fysiologiske mekanismen av tDCS effekter fortsatt dårlig forstått, er det behov for multimodale tilnærminger som kan belyse disse prosessene. Med den nylige interessen for bølge i tDCS som et klinisk verktøy for patologier så som slag 27,30,31 og 81 depresjon, er det klart at kombinasjonen av tDCS med MRS kan være en viktigverktøy for å bedre forstå den terapeutiske effekten av tDCS. Videre kan tDCS-MRS tjene som en tidlig verktøy for å avgjøre hvilke pasienter som har en bedre sjanse til å svare klinisk til tDCS. Hvis en slik markør er funnet, kan tDCS-MRS brukes som en screeningstest før melde pasienter i et tDCS intervensjon.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Forfatterne har ikke noe å avsløre.

    Acknowledgments

    Dette fungerer ble støttet med tilskudd fra den kanadiske Institutes of Health Research og naturvitenskap og Engineering Research Council of Canada. ST ble støttet av en Vanier Canada Graduate stipend fra den kanadiske Institutes of Health Research. MM erkjenner støtte fra Bioteknologi Research Center (BTRC) stipend P41 RR008079 og P41 EB015894 (NIBIB), og NCC P30 NS076408.

    Vi ønsker å takke Romain Valabrègue (Centre de NeuroImagerie de Recherche - CENIR, Paris, Frankrike) og Brice Tiret (Centre Recherche de l'Institut Universiatire de Gériatrie (CRIUGM), Montréal, Canada, Commissariat à l'énergie Atomique et aux energier alternativer (CEA), Paris, Frankrike) for å utvikle behandling verktøy, og Edward J. Auerbach (Senter for Magnetic Resonance Forskning og Department of Radiology, University of Minnesota, USA). Mega-PRESS og FASTESTMAP sekvenser ble utvikletav Edward J. Auerbach og Małgorzata Marjańska og ble levert av University of Minnesota under en C2P avtale.

    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

    Nevrovitenskap proton magnetisk resonans spektroskopi transcranial likestrøm stimulering primær motor cortex GABA glutamat hjerneslag
    Bruk av Magnetic Resonance Spectroscopy som et verktøy for måling av Bi-hemisfærisk transkranial elektrostimulasjonen Effekter på Primær Motor Cortex Metabolism
    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