Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

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

Transkraniyal akım stimülasyonu (TDC'ler), artan bir şekilde inme ve depresyon gibi nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisinde son on yıl içinde kullanılan bir nöromodülasyon tekniktir. Ancak, klinik semptomları iyileştirmek için beyin eksitabilitesini modüle kabiliyetini altında yatan mekanizmalar yeterince 33 anlaşılamamıştır. Böyle bir bölgeye spesifik bir şekilde 41 γ-aminobutirik asit (GABA) ve glutamat gibi beyin metabolitleri, in vivo ölçümü sağlar olarak anlaşılmasına yardımcı için, proton manyetik rezonans spektroskopi (1H-MRS) kullanılabilir. Aslında, yeni bir çalışma 1H-MRS gerçekten iyi nörotransmitter konsantrasyonu 34 TEKMER etkilerini anlamak için güçlü bir araç olduğunu göstermiştir. Bu makalede, bir MEGA-PRESS seq kullanılarak 3 T 1 H-MRS ile TEKMER (NeuroConn MR uyumlu uyarıcı) birleştirilmesi için tam bir protokol açıklar hedefliyorbolluk,. Biz primer motor kortekslerin 27,30,31 ikili stimülasyonu oluşur inme sonrası motor bozukluklarının tedavisi için büyük umut göstermiştir protokol etkisini anlatacağız. Metodolojik faktörler dikkate ve protokole olası değişiklikler de ele alınmıştır.

Introduction

Aktivitesini modüle etmek için, insan beyni elektrik tatbik etmek sureti fikri çok eski zamanlardan beri incelenmiştir. Aslında, en erken 11. yüzyıl kadar yazıları epileptik nöbetler 1 tedavisinde torpido elektrikli balıkların kullanımını tarif ettiği bulunmuştur. Ancak, yakın bir zamanda kognitif fonksiyon ve motor tepkisi 2 düzenleyici etkileri üretmek için görüldüğü gibi non-invaziv beyin stimülasyonu bilimsel topluluk içinde yaygın bir ilgi aldığını kadar değil. Transkranial manyetik stimülasyon (TMS) yaygın erken 1980 3 yana çalışılmaktadır iken şimdi nöropatolojilerin geniş bir yelpazede için uygun bir tedavi seçeneği olarak kabul edildiği, transkranial doğru akım uyarımı (TEKMER) son faiz, örneğin inme 4 gibi, artmıştır alkol bağımlılığı 5 ve kronik ağrı 6. TEKMER Örneğin, TMS gibi nörostimülasyon teknikleri üzerinde birçok avantajı vardır,nispeten ucuz, ağrısız olduğu, iyi ve böylece yatak 7 de tatbik edilmesi mümkün kılar, hastalar tarafından iyi tolere edilen ve taşınabilir. Aslında, hastaların sadece küçük bir yüzdesi stimülasyon 8 sırasında hafif bir karıncalanma hissi yaşıyorsanız. Ancak, bu hissi genelde bir kaç saniye sonra 9 kaybolur. Sonuç olarak, TEKMER gerçek stimülasyon 9,10 dan sahte uyarımı ayırt edemez katılanların çoğunluğu beri sağlam çift-kör, plasebo-kontrollü çalışmalar sağlar.

TEKMER sabit düşük amper elektrik akımı (1-2 mA) indüksiyon konunun kafa derisi üzerinde konumlandırılmış yüzeysel elektrotlar aracılığıyla korteks uygulanan içerir. Elektrotlar genellikle tuzlu batırılmış sünger ya da doğrudan bir EEG-tipi hamurlu kafa derisi üzerine yerleştirilir. Bir TEKMER çalışma yürütmek için, dört ana parametreleri deneyci tarafından kontrol edilmesi gerekir: stimülasyon 1) süresi; 2) stimülasyon yoğunluğu; 3) elektrot boyutu; ve 4) elektrot montaj. Referans elektrotu genellikle deliğinin üstünde bölge üzerinde yerleştirilir ise, standart protokollere olarak, "aktif" elektrot ilgi bölgesi üzerine yerleştirilir. Mevcut negatif yüklü katot doğru pozitif yüklü anot akar. Anot uyarımı nöron popülasyonunun uyarılabilirliğini artırır ve katodal uyarımı 11 azaltır burada primer motor korteks (M + -1) hakkında TDC'ler etkisi uyarım polaritelerine göre belirlenir. TMS farklı olarak, indüklenen akım kortikal nöronlarda aksiyon potansiyeli üretmek için yetersizdir. Kortikal uyarılmada değişiklikler membran potansiyellerinin hiperpolarizasyonuna veya akım akışının 8,11 yönüne bağlı nöronların depolarizasyon kolaylaştırılması ya da yol açan membran nöronal eşik modülasyonundan ötürü olduğuna inanılmaktadır. Ofset sonra uyarılma değişikliklerin süresi, en fazla 90 dakika boyunca devam edebilirstimülasyon, stimülasyon süresi 11,12 bağlı.

TEKMER ve Motor Rehabilitasyon

Motor tek darbe TMS 3 tarafından uyarılan potansiyeller (MEP) uyarılmış içinden TEKMER tarafından ortaya heyecanlanma değişiklikler sayılabilir olabilir çünkü M1 yoğun stimülasyon bir hedef olarak kullanılır olmuştur. TEKMER tarafından uyarılan kutup özgü heyecanlanma değişiklikleri ölçme imkanı gösteren Erken çalışmalar stimülasyon 11,12 bir hedef olarak M1 kullandık. O zamandan beri, M1 klinik popülasyonları ve çünkü motor fonksiyon, hafıza oluşumunda önemi sağlıklı gönüllü, ve motor becerileri 12 konsolidasyonu hem de içeren çalışmalarda TEKMER birincil hedeflerinden birini kalmıştır.

Beyin hareketi 14 gerçekleştirmek için her iki yarımkürede motor bölgeleri arasındaki karmaşık bir etkileşim dayanır. Bir alan hasar gördüğünde, örneğin inme sonrasında, interhemisferik etkileşimleri değişmiş. Beynin esnekliği ile ilgili çalışmalar, beyin motor alanlar farklı şekillerde 15 bu versiyonda, uyum göstermiştir. Içi hemisferik inhibisyonu olarak anılan bir işlemde - İlk olarak, zarar gören alanın, sağlam, çevre bölgeler hasarlı alanın inhibisyonuna yol overactived olabilir. İkincisi, hasarlı alanın homolog bölgesi aşırı aktive olur ve yaralı yarımkürede inhibisyonu uygulamayın - interhemisferik inhibisyon denilen bir süreç. Etkilenen M1 nedenle iki kez cezalandırılmış olabilir: İlk lezyon tarafından ve ikinci etkilenmemiş M1 ve etkilenen M1 16 çevreleyen bölgede hem gelen inhibe ederek. Yeni yapılan bir çalışmada uyumsuz interhemisferik yarışma 18 olarak tarif edilmiştir yavaş rehabilitasyon, 17 bağlantılı etkilenmemiş yarımkürede heyecanlanma arttığını göstermiştir.

Sonra meydana plastikliğini AnlamakBir inme hemisferlerarası etkileşimleri 19 geri yükleyebilirsiniz nöromodülasyonu protokollerin gelişmesine neden olabilir. Üç ana TEKMER tedavi inme 20,21 aşağıdaki motor açıkları olan hastalarda önerilmiştir. İlk tedavi tek taraflı anot uyarımı (a-TEKMER) tarafından yaralanan, motor korteksi etkinleştirmek amaçlamaktadır. Bu durumda, uyarım doğrudan geri kazanım için gerekli olduğuna inanılmaktadır lezyon çevresindeki alanda, aktiviteyi arttırmayı amaçlamaktadır. Aslında, çalışmalar bu tedavinin 22-26 aşağıdaki parestetik üst veya alt ekstremite iyileşme göstermiştir. İkinci tedavi sağlam M1 üzerinde tek taraflı bir katot TDC'ler (Cı-TDC'ler) kullanılarak contralesional yarıkürenin aşırı aktivasyonu azaltmak amacı ile geliştirilmiştir. Burada, stimülasyon dolaylı interhemispehric etkileşim yoluyla Perilezyonel alanlarında faaliyet artırmayı hedeflemektedir. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar, motor functi iyileşme göstermiştirc-TEKMER 4,27-29 sonra. Son olarak, üçüncü tedavi ikili TEKMER kullanarak etkilenmemiş M1 üzerinde c-TEKMER engelleyici etkileri ile yaralı M1 üzerinde-TEKMER uyarıcı etkilerini birleştirerek amaçlamaktadır. Sonuçlar ikili TEKMER 27,30,31 sonra, motor fonksiyonda iyileşme göstermiştir. Ayrıca, bir çalışma hem tek taraflı yöntemlere 32 oranla ikili TEKMER aşağıdaki büyük iyileşmeler gösterdi.

TEKMER fizyolojik mekanizmaları

Inme tedavisinde TDC'ler artan kullanılmasına rağmen, bunun etkisi altında yatan fizyolojik mekanizması bilinmemektedir 33 kalır. Fizyolojik etkilerinin daha iyi anlaşılması daha iyi tedavi seçenekleri geliştirmelerine yardımcı olabilecek ve standart protokollerin yol açabilir. Daha önce belirtildiği gibi uyarılmasına 11,12 ofset sonra TDC'ler etkileri en çok 90 dakika sürebilir. Bu nedenle, hiperpolarizasyon / depolarizasyonsüreçleri tamamen uzun ömürlü etkilerini 33,34 izah edemez. Hipotezler sonrası etkileri M1 nöro-ileticinin salıverilmesine, protein sentezi, iyon kanal fonksiyonunda ya da alıcı aktivitesinin 34,35 değişiklikler de dahil olmak üzere ilgili TDC'ler altında yatan fizyolojik mekanizma ile ilgili olarak önerilmiştir. Tam tersi bir etki göstermiştir, oysa bu konuda Kavrama içine ilk glutamaterjik N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptör antagonisti dekstrometorfan 36,37 M1 uyarılabilirliği üzerine anodal ve katodal uyarma etkileri sonra bir bastırılmasını gösteren farmakolojik çalışmalar ile elde edildi NMDA reseptör agonisti 38 kullanılmıştır. NMDA reseptörleri uzun süreli güçlenme (LTP) ve uzun vadeli depresyon (LTD), glutamaterjik gabaerjik nöronlar 39,40 aracılık hem aracılığıyla öğrenme ve hafıza fonksiyonu dahil olmak üzere düşünülmektedir. Onlar-TEKMER LTP 13 uyardığını göstermiştir gibi hayvan çalışmaları bu hipotezi ile uyumludur.

<eylem TEKMER etkileri, farmakolojik protokolleri mevcut önemli sınırlamalar altta yatan mekanizmaların anlaşılması yapılan önemli ilerlemelere rağmen p class = "jove_content">. Gerçekten de, ilaç etkileri, özellikle insan deneyleri bağlamında, TDC'ler gibi uzaysal olarak belirli olamaz, ve bunların etkilerinin etki mekanizması post-sinaptik reseptörlerine 34 çoğunlukla kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, daha doğrudan insan beyni üzerindeki TEKMER etkilerini araştırmak için bir ihtiyaç vardır. Bu ilgi, belirli bir bölgede nörotransmiter konsantrasyonlarda in vivo tespiti non-invaziv verir proton manyetik rezonans spektroskopi (1H-MRS) iyi bir aday. Bu yöntem, beyin, her bir proton ihtiva eden nörokimyasal özel bir moleküler yapıya sahiptir ve buna bağlı olarak, 1, H-MRS 41 ile tespit edilebilen, kimyasal olarak belirli bir ses nitelikleri olduğu prensibine dayanmaktadır. Içinde beynin hacmi edinilen sinyalmenfaati arasında fark 1 ile 5 ppm arasında çınlamasına her protonlardan oluşturulur. Edinilen nörokimyasallar bir yelpaze üzerinde temsil ve bazı açıkça ayırt zirveleri ile kimyasal kayma bir fonksiyonu olarak çizilmiştir, ancak farklı nörokimyasalların birçok rezonanslarıdır örtüştüğü yerde vardır. Her bir tepe noktasının sinyal yoğunluğu neurometabolite 41 konsantrasyonu ile orantılıdır. Tayin edilebilir nörokimyasalların miktarı manyetik alan 42,43 gücüne bağlıdır. Ancak, çok güçlü rezonanslarının gizliyor düşük konsantrasyon metabolitleri, 3 T. böyle üst üste sinyalleri hakkında bilgi elde etmenin bir yolu spektral düzenleme ile güçlü rezonanslarını kaldırmaktır gibi düşük alan gücünde ölçmek zordur. Bu gibi tekniklerin bir γ-aminobütirik asit (GABA) sinyallerine 44,45 saptanmasını sağlayan bir MEGA presleme dizisidir.

Sadece birkaç çalışma üzerinde TEKMER etkisi incelenmiştirMotor 34,46 ve motor olmayan bölgelerde 1H-MRS kullanarak beyin metabolizması 47. Stagg ve işbirlikçileri 34-TEKMER, c-TEKMER, ve M1 metabolizması üzerinde sahte stimülasyon etkileri değerlendirildi. Bir-TDC'ler aşağıdaki GABA konsantrasyonunun önemli bir azalma ve c-TDC'ler sonra glutamat + glutamin (G! X) ve bir GABA önemli azalma bulmuşlardır. Başka bir çalışmada, M1 üzerinde-TEKMER tarafından uyarılan GABA konsantrasyonunun değişim miktarı, motor öğrenme 46 ile ilişkili olduğu bildirilmiştir.

Bu çalışmalar motor fonksiyonunu TEKMER etkisi altında yatan fizyolojik mekanizma anlayışımızı artırmak için TEKMER ile 1H-MRS birleştirerek potansiyelini vurgulamak. Davranışsal etkileri iyi çalışılmış ve doğrudan fizyolojik sonuçlarına ilgili olabilir, çünkü ek olarak, M1 üzerinde-TEKMER ve c-TEKMER gibi klinik protokollerin kullanılması yararlıdır. Bu nedenle, bilateral TDC birleştirmek için standart bir protokolS ve 1H-MRS 3 T MR sistemi kullanılarak sağlıklı katılımcıların gösterilmiştir. Bihemispheric TEKMER tek taraflı katot ya da tek taraflı anot TEKMER motor korteks üzerinde 34 uygulanmıştır önceki MRS çalışma ile veri kontrast sunulmaktadır. Protokol MEGA-PRESS 1H-MRS yapan bir Siemens 3 T tarayıcı bir NeuroConn uyarıcı ile uyarılması için spesifik olarak tarif edilmiştir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Çalışma Unité de Neuroimagerie fonctionnelle ve Montréal Üniversitesi Araştırma ve Toplum Etik Kurulları tarafından onaylanmış ve Helsinki Bildirgesinde belirtildiği gibi etik kodu ile uyumlu yapıldı. Tüm denekler MRI uyumluluğu için dikkatli tarama aşağıdaki yazılı bilgilendirilmiş onam alındı ​​ve mali katılımları için telafi edilmiştir.

1. TEKMER Malzeme

  1. Gerekli tüm malzemeler deneyi (liste için bakınız Şekil 1) başlamadan önce mevcut olduğundan emin olun.
    Not: Farklı elektrot boyutları TEKMER için kullanılabilir. Bu çalışma için, iki adet 5 x 7 cm kauçuk elektrot kullanılır. Diğer boyutlar uyarım alan ve stimülasyon 48 istenen Odaklılıkla bağlı olarak seçilebilir.
  2. Cihaz şarj veya takılı du olamaz çünkü DC-uyancısının piller şarj olup olmadığını kontrol etmek emin olun ve periyodik olarak şarj etmekGüvenlik nedenlerinden dolayı halka stimülasyon.

Uyarım için Koşullarının 2. Planlama

  1. Cihazla birlikte verilen talimatlara göre TEKMER aygıtı açın. (Aktif ve plasebo), iki farklı stimülasyon modları için TDC'ler cihazı önceden ayarlanır.
  2. Bazı cihazlar önceden ayarlanmış bir mod yok gibi, uyarılma başlamadan önce uygun sahte parametreleri seçin.
    1. Bir ayarı yükleyerek parametreleri bir dizi önceden tanımlayabilir. 2 ya da 4 ana menüde "Sistem" seçeneğini seçmek için düğmesine basın (Şekil 2).
    2. Düğmesine 3 basarak ekranda hattına 2 imleci hareket ettirin.
    3. "Yük ayarı" ekranda görünene kadar düğmesine 2 veya 4 düğmesine basın. Düğmesine 3 basın.
    4. Düğmesine 2 veya basarak ayarı (A, B, C veya D) harfini seçin 4.
    5. Ekran otomatik olarak "parametreleri" seçeneğini gösterecektir 1. tuşu ile yukarı götür.
    6. Geri hattına gitmek 3. düğmesine 3 hattına 4 gitmek için düğmeye 2 veya 4. basarak cihazın ekran menüsünden seçeneği "fade" ı seçin ve düğmelerine basın düğmesine 1 basın 2 ve 4 15 s süresini ayarlamak için.
      Not: sürelerinde Fade değiştirilebilir.
    7. Geri hattına gitmek 3. düğmesine 3 hattına 4 gitmek için düğmeleri 2 veya 4. basarak cihazın ekran menüsünde "fade out" seçeneğini seçin ve düğmelerine basın düğmesine 1 basın 2 ve 4 15 s süresini ayarlamak için.
      Not: sürelerinde Fade değiştirilebilir.
    8. Hattına geri 3. Pres gitmek için düğmeye 1 basın"süresi" seçeneği ekranı menüsünde görene kadar düğmesine 2 veya 4 s. 4. satırdaki gidin ve cihazda mevcut asgari süresi süresini ayarlamak için düğmeyi 2 ve 4 basın düğmesine 3 basın (mevcut cihaz için 15 sn; bakınız Şekil 3b).
      Not: Bu aktif stimülasyon benzer bir karıncalanma hissi neden olacaktır.
  3. Ayar değişiklikleri kaydetmek için aynı anda düğmeleri 1 ve 3 tuşlarına basın.
  4. Ön programı aktif stimülasyon parametreleri. Bunu yapmak sahte stimülasyon ayarı için aynı yönergeleri izleyin, ancak 1,200 sn süresini programlamak için (Şekil 3a bakın 20 dk).
  5. Ön programı test uyarımı parametreleri. Bunu yapmak için, sahte stimülasyon ayarı için aynı talimatları izleyin ama 45 sn süresini programlamak.
    Not: test uyarımı deney öncesinde empedansı ölçmek için kullanılır.
  6. Pseudo-ranHaber- katılımcılara stimülasyon koşulları atayabilir.
  7. 1) İkili: Bir kör deneme için üç koşulun her birine bir numara atamak anot sağ, katot sol; 2) İkili: anot, katot sağa sola; 3) sahte: anot sağ, katot sol.

3. Katılımcılar açık-

  1. Prosedürün katılımcı bilgilendirmek ve onam formunu imzalamak.
    1. Katılımcılar TEKMER için herhangi bir kontrendikasyonu yoktur emin olun: a psikiyatrik veya nörolojik öyküsü, bir kalp pili varlığı, metal kafatası implante, bayılma öyküsü, nöbet öyküsü, madde kötüye kullanımı, nöbet aile geçmişine, ateşli sıçramalarla, önceki gece uyku eksikliği, cilt hassasiyeti öyküsü ve herhangi bir alkol tüketimi önceki gün bir öyküsü.
    2. TEKMER en bildirilen yan etkilerin katılımcıyı bilgilendirin: hafif karıncalanma; orta yorgunluk; elektrotların altında kaşıntı ışık hissi; hafifyanma hissi.
  2. Her zamanki MR kontrendikasyonlar ve yan etkileri katılımcı bilgilendirin.

Elektrotlar Yerleştirme 4. Ölçümler

  1. Katılımcı kafasına aşağıdaki işaretlerini bulmak için uluslararası 10/20 sistemini kullanın: nasion ve INION (Şekil 4a), preauriküler noktaları ve iki hedef alanları: C3 ve C4 (Şekil 4b).
    1. Her iki göz arasındaki düzeyde burun köprüsü üzerinde yer alan ayrı bir basılı alan olarak nasion bulun. Kafatasının alt kısmında yer alan oksipital kemiğin en önemli projeksiyon olarak INION bulun. Her kulağınıza yakın preauriküler noktasını bulun; Bu elmacık çizgisinin üzerinde girinti olduğunu. Aşağıda tarif edildiği gibi ölçümlere dayanan C3 ve C4 bulun.
  2. Başın orta hat boyunca nasion ile inion arasındaki mesafeyi ölçmek için bir ölçüm bandı kullanın ve mesafe zekâ% 50 bir işareti yapmakha daimi olmayan hidro işaretleyici.
  3. İki preauriküler nokta arasındaki mesafeyi ölçmek ve önceki işareti doğrultusunda mesafesinin% 50 daimi olmayan hidro işaretleyici ile bir işareti yapmak için bir ölçüm bandı kullanın. Bu nokta Cz'den (köşe) karşılık gelmektedir.
  4. CZ, preauriküler noktaları arasında oluşturulan hattı boyunca, toplam mesafenin% 20 tekabül eden kalıcı olmayan hidro markör ile, iki nokta, her biri bir tarafta işaretleyin. Bu işaretler, hedef alanları (C3, C4, Şekil 4b) karşılık gelir.
    Not: TMS veya nöronavigasyon gibi diğer yöntemler de M1 lokalize etmek için de kullanılabilir.

Elektrotlar 5. Yerleştirme

  1. Uyarılacak hedeflenen alanlardan uzak mümkün olduğu kadar saç taşıyın. Hedeflenen alanları temizlemek için pamuk çubuk ile bir EEG-tipi peeling jeli uygulayın.
  2. Elektrot teması artırmak için% 70 izopropil alkol ve ponza hazırladığımız ped ile hedeflenen alanları temizlemek.
  3. Cömertçe EEG-tipi iletken macun ile tüm elektrot kapsamaktadır. Hamur tüm yüzeyi boyunca kalınlık yaklaşık 5 mm olduğundan emin olun. Tüm lastik alan macun ile kaplı olduğundan emin olun. Hafifçe hedef bölgeleri ve bir tuzlu su çözeltisi ile elektrotlar üzerindeki iletken macun ıslak.
  4. Şekil 4b'de gösterildiği gibi, elektrotları yerleştirin ve sıkı bir şekilde hedef alanları üzerine elektrotları basın. Elektrotlar optimal istikrarı sağlamak için katılımcının başının etrafında bir lastik bant yerleştirin. Katılımcı tarama oturumu sırasında herhangi bir ağrı veya rahatsızlık yaşayacak şekilde ayarlayın.
  5. Kabloları potansiyel yanmaları önlemek için deri ile temas etmediğinden emin olun.

Tarayıcı Outside Room 6. TEKMER Testi

  1. Elektrot kablosu ve direniş düzgün işleyişini doğrulamak için bir multimetre kullanın.
  2. TEKMER Aygıtı açın ve test uyarımı ayarlarını yükleyin. 2 ya da 4 ana menüde "Sistem" seçeneğini seçmek için düğmesine basın. "Yük ayarı" ekranda görünene kadar düğmesine 3. düğmesine basın 2 veya 4 düğmesine basarak ekranda hattına 2 imleci hareket ettirin. Düğmesine basarak önceden programlanmış test ayarı (A, B, C veya D) harfini seçin 3. düğmesine basın 2 veya 4.
  3. Otomatik olarak "parametreleri" seçeneği gösterecektir ekranda 1. tuşu ile yukarı götür. İlk satırda, düğme 2. gösterecektir ekran basın "stimülasyon?" Farklı önceden programlanmış parametreleri ile.
  • Uyarılmaya başlanması düğmesine 1 basın. Ekran empedans seviyesini gösterir ve otomatik olarak 20'den fazla kohm ulaşırsa duracaktır. Empedans seviyesi 20 kohm üzerinde ise, iç kutusundan elektrot telleri çıkarın ve elektrotların konumlandırma doğrulamak için tarama oda çıkmak.
  • Test stimülasyon yineler. Ne zaman impedan iyi bir seviyedece ulaştı ve test uyarımı üzerinde olduğunda, iç kutusundan elektrotları fişten çekin.

    • 7. TEKMER Kur

    1. Şekil 5'te gösterildiği gibi, TDC'ler cihaz ve tarayıcı kontrol odasındaki dış kutusunun üzerine yerleştirin.
      Not: TDC'ler cihazı ve dış kutu uyumlu MR değildir ve mıknatıs çevreye alınmamalıdır.
    2. TEKMER cihazın içine dış kutu teller takın ve ardından dış kutuya uzun kutu kabloyu takın.
    3. MRG odasına tarayıcı kontrol odasından TEKMER kutu kabloyu çalıştırın. MRI tarayıcısı arkasına doğru MRG odasından duvar boyunca, bükülmeden veya döngüler kaçınarak, mümkün olduğunca düz olarak bu kablo çalıştırmak için emin olun. Şekil 5'te gösterildiği gibi, istikrarı sağlamak için kablo üzerinde birden fazla MR uyumlu kum torbaları koydu.
    4. (Şekil 5) MR odasına iç kutuyu getirin ve içine uzun kutu kabloyu takın.

    8. MRI tarama PrAyırma

    1. Değil zaten orada TEKMER testi ise, MRG odasına girmek için katılımcıdan, ve kulaklıklar koymak.
    2. MRG tablonun bobin alanı altında ince bir yastık koyun. Masanın üzerinde yatmak katılımcıdan. Gerekirse konfor için katılımcı ve bir battaniye ayakları altına bir yastık koyun. Katılımcının güvenlik amaçlı alarm düğmesine verin.
    3. MR odasında katılımcıya tarayıcı kontrol odasından bilgi iletimini sağlamak için her iki kulakta üzerinde ayrı kulaklık koyun.
    4. Kafa bobin (sarmal yerleştirileceği tablonun üst mümkün olduğunca yakın başın tepesinde) yerleştirilmiş olacak alanı altında mümkün olduğu kadar yüksek katılımcının kafasını yerleştirin. TEKMER cihaz şirketi tarafından tavsiye edildiği gibi, katılımcının kafasının sağ tarafı boyunca elektrot telleri koyun.
    5. Katılımcının başının etrafında 32-kanal almak sadece bobin yerleştirin. Yoluyla elektrot Kablolarıbobinin sağ tarafıdır. (Dahili tarayıcı özelliği) kırmızı bir konumlandırma lazer kullanılarak mümkün olduğunca düz katılımcının başını yerleştirin.
    6. Eller dokunmayın emin yaparken, rahat bir pozisyon kollarını ve bacaklarını hareket ettirmek için katılımcıdan. Bütün oturum boyunca mümkün olduğunca hareketsiz kalmak için katılımcı hatırlatmak için emin olun. Katılımcı hazır olduğunda, tarayıcının arka elektrot telleri ulaşmak için orta çizgiye geçmiş tabloyu taşımak.
    7. Bobinin arka sağ tarafındaki elektrot kablo stabilize etmek için tıbbi bant kullanın. TEKMER iç kutuya tarayıcının içinde bulunan elektrot telleri takın. Maksimum denge için üzerinde bir kum torbasıyla tarayıcının sağ tarafında iç kutu koyun.
    8. Nihai konumuna geri tabloyu taşıyın. TEKMER tutun açık ve elektrotlar tüm MRG oturumu için dış kutu takılı.

    9. Ön TEKMER 1H-MRS Oturum

    Başın doğru konumlandırma doğrulamak ve genel hareketini kontrol etmek için oturumun sonunda elde edilecek ikinci bir Localizer karşılaştırmak için gerekli görüntüleri elde etmek için bir yerelleştirici dizisi çalıştırın.
  • M1 vokselden ve olası yapısal anormalliklerin tespiti konumlandırma için anatomik T 1 -ağırlıklı MPRAGE görüntüleri elde (T R = 2300 milisaniye T E = 2.91 ms; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm; 256 x 256 matris T I: 900 ms; 176 dilim; yönelimi: sagital; edinimi süresi: 4 dk 12 sn).
  • Spektroskopisi hacim-faiz (VOI) görselleştirilmesi için daha uygun olan düzlemlerde görüntülerin çok planlayıcısı yeniden gerçekleştirin.
    1. 3D kartında, MPRAGE ham görüntüleri (sagital yönlendirme) göz atın. "Yaratmak paralel aralıklar" penceresinden "eksen 2X2" seçeneğini seçin. Paralel çizgilerin konumunu ayarlayın ve eksenel dik görünüm oluşturmak için tasarruf tıklayın.
    2. "Yaratmak paralel aralıklar" penceresinden "koronal 2X2" seçeneğini seçin. Paralel çizgilerin konumunu ayarlayın ve koronal dik görünüm oluşturmak için "kaydet" seçeneğini tıklayın.
  • Üç oryantasyon dilimleri üzerinde Yousry dayalı sol M1 ve Ortak çalışanların 49 anatomik noktaları bulun. Daha sonra, tarayıcı eksenine herhangi lanma bağlı (Şekil 6) olan alan üzerine VOI'yi (30 x 30 x 30 mm3) yerleştirin.
  • Bir çizgi genişliği tarama (21 ler) edinin.
    1. Bu çizgi genişliği tarama sinyalinin gerçek bir parçaya su hat genişliğini ölçmek için spektroskopi kartını seçin. Tarayıcıdan çizgi genişliği ham verileri yükleyin. Çizgi genişliği ölçüm protokolü (protokoller menüsü: protokolünü seçin) yükleyin.
    2. Tarayıcı yazılımı interaktif işlem sonrası araçlarını kullanarak faz ayarlayın. Faz düzeltme bölümü seçin ve imleç ile taban için faz ayarlayın.
    3. Hat genişliğinin azaltılması için,FAST (EST) MAP 50 sırasının üç kez çalıştırın. Çizgi genişliği tarama ve çizgi genişliği ölçümü (adım 9.5) tekrarlayın. Nihai su hattı genişliği unutmayın.
  • BUHAR 51, 51 ve FID bireysel depolama OVS bir MEGA-PRESS dizisi 44,45 ile etkinleştirildiğinde (aralanmış 32 "EDIT OFF" ve 32 "EDIT ON",) 64 metaboliti taramaların 4 blok başlayın (T R = 3 s, t E = 68 msn, toplam iktisap süresi: 12 dak)
  • BUHAR baskılama ("sadece RF kapalı") ile ve 0 ppm bir delta ölçümü ile MEGA su bastırılması olmadan MEGA-PRESS dizisi kullanarak bir su başvuru edinebilir. (: 42 sn alma zamanı) yerine 64 4 metaboliti taramaları tek bir blok Edinme.

    • 10. TEKMER Prosedürü

    1. TEKMER stimülasyon başlayacak ve tarayıcı tüm uyarılması için sessiz olacağını katılımcı bilgilendirin.
    2. İki önceden prog birini seçinstimülasyon durumuna ve başlangıç ​​göre parametre rammed. Stimülasyon 20 dakika boyunca empedans ve voltaj takip edin. Stimülasyon bittiğinde, post-TEKMER MRS oturumu başlayacak katılımcıyı bildirmek. TEKMER cihazı kapatmayın.

    11. Post-TEKMER 1H-MRS Oturum

    1. Ön-TEKMER tarama ancak satın alma çift blok olarak MEGA-BASIN dizisi ile aynı metaboliti taramalar çalıştırın (64 taramaların 8 blok (32 "EDIT OFF" ve 32 "EDIT ON", aralıklı)) ikide metabolitleri kazanmak farklı zaman post-TEKMER işaret ediyor.
    2. Ön-TEKMER seansında olduğu gibi, aynı parametreleri kullanarak bir su referans tarama kazanır. Bir yerelleştiricisinin dizisi ile oturumu bitirin.
    3. Görme kafa hareket indeksi olarak tarama oturumun başında ve sonunda edinilen yerelleştirici görüntüleri karşılaştırın.
    4. Izleme kartına erişmek ve tarayıcı menüsüne gidin. Birinci ve yerel ikinci seçinmetodlarının ham görüntüler. Izleme kartı görüntüleri yükleyin ve hem de görüntü karşılaştırın. Sunucusu üzerinden Dicom formatında ihracat verileri.

    1H-MRS Verilerin 12. analizi

    1. Bir programlama ve işleme yazılımı kullanarak İthalat verileri ve ppm 2.85 arasında ve 3,40 TCR ve Tcho sinyali kullanılarak ayrı ayrı saklanır FID sıklığını ve fazını ayarlayın. Bunu yapmak için, oturumun ortalama spektrumları frekans ve her Fourier-dönüştürülmüş FID (spektrumları) aşaması uygun yazılımın lsqnonlin işlevini kullanın.
      Not: Bu site-spesifik yaklaşım ve mutlaka veri kalitesini etkilemez veri aktarma ve analiz etmek için başka yöntemler olduğunu.
    2. 4.7 ppm ve 7.5 ppm ("OFF EDIT") uygulanan ve 1.9 ppm ve 4.7 ppm ("EDIT ON") (Şekil 7 de vardı seçici çift bantlı darbeleri ile alternatif taramaları sinyalleri çıkarma, son spektrumları elde etmek ).
    3. Kullanım LCModel 52Her iki farkı analizi ve "EDIT OFF" spektrumları için. Varsayılan simülasyonları ve temel modelleme devre dışı bırakın.
    4. Subskapular lipid sinyalden kirlenme ile oturumları dışlamak için spektrumları bir görsel kontrol gerçekleştirin (F igure 9).
    5. Kalite kontrol parçası olarak, TCR-CH 3Hz 10 yukarıda çizgi genişliği ile spektrumları dahil değildir. Sadece% 35 daha düşük Cramer-Rao alt sınırları (CH'dir) ile ölçüldü analiz metabolitleri (GABA, Glx, TCR, tNAA) dahil.
      Not: CH'dir metaboliti miktar tahmini hatası sağlar. CH'dir>% 50 güvenilir değildir ve LCModel kılavuzunda tarafından önerilen kesme olduğunu. Sonuçları yorumlarken alanında birçok standart olarak bir CH'dir daha düşük% 35 kullandık. 53-55 Ayrıca, CH'dir akılda tutulmalıdır.
    6. "EDIT OFF" ve "hem" OFF EDIT "spektrumları ve tNAA gelen" FARKLI "spektrumları, TCR GABA ve Glx quantifications edinin; FARK "TCR üzerinde oranları gibi ilgi farklı metabolitlerin Express konsantrasyonları GABA ve Glx için, gelen pay ve payda (tNAA için kullanılan farklı baz seti için hesap için aşağıdaki grup ortalama düzeltme faktörü ile oranını çarpın.." FARK "spektrumları" dan spektrumları / tNAA "EDIT OFF).
      Not: Not: GABA ya da G! X konsantrasyonları aynı zamanda, su veya NAA sinyali kullanılarak ölçülebilir.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Şekil 6, tüm MRS önlemler alınmıştır M1 el temsili bulunan VOI konumunu gösterir. Şekil 6D içinde, bir 3B görselleştirme varsayılan birincil motor korteksin üzerine kafa derisi üzerinde konumlandırılmış TEKMER elektrotlar açık bir temsilini göstermektedir. Şekil 7 temsilcisi "EDIT OFF" ve fark M1 edinilmiş ("FARKLI") spektrumları Şekil. Glx, GABA + MM olarak a naftalen asetik asit karşı gelen bir zirve açık bir şekilde görülebilir.

    Şekil 8, bir tek katılımcı üç farklı koşullar için MRS etme ön-TDC'ler sonrası TDC'ler arasındaki değişimin yüzdesini göstermektedir. Post-TEKMER oturumu Sonuçları 8a Şekil. Zamanla değişim evrimini göstermek için iki kez puan ayrılmıştır Glx için değişim yüzdesini gösterir edilmektedir. Plasebo uyarılması için, Glx konsantrasyon görüntüler kayda değer modülasyonu. Ikili stimu içinlation 1 (sol anot, sağ katot), yine Glx hiç bir kayda değer modülasyon görülmektedir; Ancak, zaman içinde konsantrasyon modülasyon plasebo uyarılması olarak gözlemlenen ile ters düşmektedir. Son olarak, ikili stimülasyonu 2 (sol katot sağ anod) ile ilgili olarak, benzer bir model plasebo uyarılmaya ancak uyarımını takiben ikinci zaman noktasında G! X konsantrasyonunun kayda değer bir donanım ile de gözlenmiştir.

    Şekil 8b, stimülasyon duruma ilişkin olarak GABA konsantrasyonu değişikliği yüzdesini gösterir. Sham uyarılması için, GABA konsantrasyonu görüntüler kayda değer modülasyonu. Ancak, hafif bir azalma her iki zaman noktasında gözlenmiştir. Sham uyarılmasını takip GABA modülasyon Glx için daha önemli olduğu ,. Bunun aksine, GABA konsantrasyonunun bir kayda değer bir artış ikili uyarma 1 (sol anot sağ katot) sonra ikinci zaman noktasında görülür. Değişim Son olarak, benzer bir modelsahte stimülasyon ikili uyarılması 2 (sol katot, sağ anot) gözlenmektedir.

    Şekil 9, iki farklı katılımcılardan alınan spektrumlarını göstermektedir. Şekil 9a, kabul edilebilir bir lipid sinyal ile iyi bir kaliteye sahip bir spektrumunu gösterir. Şekil 9b, görsel incelemeden sonra, dahil edilmiş, büyük lipidler sinyalleri, bir spektrumunu göstermektedir. Son olarak, şekil 10, 5 mm'lik bir katılımcı hareket Aşağıdaki, ilgili vokselin yerde yer değiştirmesini göstermektedir.

    Şekil 1,
    Şekil 1: Malzemeler. 1) serum fizyolojik; 2) İletken macun; 3) Elektrod jeli; 4) Alkol pad hazırlıyor; 5) bandı Ölçüm; 6) EEG kalem; 7) Kauçuk bantlar; 8) İç kutu; 9) TEKMER cihaz; 10) Dış kutu; 11) İç kutusu kablosu; 12) Dış kutusu kablosu; 13) Elektrotlar; 14) Uzun kutusu kablo


    Şekil 2: Mevcut protokolde kullanılan özel TEKMER cihaz üzerindeki düğmeler konumlandırma TEKMER cihaz görüntü. Bu düğmeler farklı ayarları önceden ayarlanmış kullanılır.

    Şekil 3,
    Şekil 3: TDC'ler koşullarının zaman akışı. Aktif TEKMER durumun A) Saat kursu. Ön-TEKMER metaboliti kazanılmasından sonra, mA ulaşıldığında 1 şiddetinde kadar TEKMER cihaz ve rampa yukarı 15 sn için geçerli açın. 0 mA şiddetinde kadar 20 dakika ve rampa aşağı 15 sn için geçerli ulaşıldığında için uyarır. TEKMER aygıtı kapatın ve post-stimülasyon metaboliti alımına devam etmeyin. B) sahte TEKMER durumun zaman seyri. Ön-TEKMER metaboliti alımından sonra, TUR1 mA şiddetinde kadar TEKMER cihaz ve rampa yukarı 15 sn için geçerli üzerinde n elde edilir. 0 mA şiddetinde kadar 15 sn (şimdiki cihazda mevcut minimum süre) ve rampa aşağı 15 sn için geçerli için teşvik ulaşılır. 20 dakika bekleyin. TEKMER aygıtı kapatın ve post-stimülasyon metaboliti alımına devam etmeyin.

    Şekil 4,
    Şekil 4: Elektrot konumlandırma A) C3 ve C4 belirlenmesi için kullanılan uluslararası 10/20 sistemi görülecek. Tepesi (Cz) nasion ile inion ve iki bölgede yaygın nokta arasındaki mesafe 50% arasındaki mesafenin% 50'sine karşılık gelir. B) C3, C4 tepe noktasından ölçülen preauriküler noktaları arasında kat ettiği toplam mesafe,% 20 karşılık gelir. Her iki elektrot arasındaki mesafe en az 8 cm bırakın emin olun.


    Şekil 5: MR odasında şematik görünümü. MR tarama ve konsol odalarda malzemelerin yerleştirilmesi. İyi kaliteli bir MR sinyal elde etmek için ve güvenlik amaçlı cihazın çeşitli parçalarının konumlandırılması için bir protokolü takip etmek esastır.

    Şekil 6,
    Şekil 6: VOI yerleştirme. (A), sagital, (B), koronal ve (C) eksenel dilimleri M1 sol alanı üzerinde VOI konumu (30 x 30 x 30 mm3). Elektrotların konumlandırma 3 boyutlu görüntü (D) 'de gösterilmiştir.

    Şekil 7,
    Şekil 7: 1H-MRS metabolit spectrum. Temsilcisi (A) "EDIT OFF" ve (B) farkı ham verilerin, LCModel gelen uyum ve artıklar dahil MEGA-BASIN dizisi 44,45 ile edinilen ("FARKLI") spektrumları. Cr: total kreatin (kreatin + fosfokreatin (Cr-CH 3 + PCr-CH 3)); NAA: N-asetil-aspartat + NAAG (sNAA + NAAG); G! X: glutamat + glutamin (Glu + Gln); GABA + MM: γ-aminobütirik asit + makromoleküllerdir

    Şekil 8,
    Şekil 8: Tek bir konu için Glx ve GABA ikili TEKMER Etkileri. A) Glx konsantrasyonuna TEKMER etkileri üç koşul için gösterilmiştir. Sonuçlar ön TDC'ler elde edilmesi ve sonraki iki stimülasyon satın alma arasındaki değişim yüzdesi olarak ifade edilmiştir. B) GABA konsantrasyonuna TEKMER etkileri üç koşul için gösterilmiştir. Sonuçlar cha yüzdesi olarak ifade edilmiştirÖn-TEKMER edinimi ve iki sonrası stimülasyon satın almalar arasında hücumdan. Sham: Bilateral, Bilateral 1: sol anot, sağ katot; İkili 2: Sol katot, sağ anot

    Şekil 9,
    Şekil 9: spektrumları A Görsel muayene) iyi kalite verilerinin örneği. Şekil lipidlerin kabul edilebilir bir miktarda "EDIT OFF" ve "FARKLI" spektrumları görülmektedir. 5.6 Hz: 3 ppm TCR-CH 3% 14 Lw: GABA sinyalin 56 CH'dir: "FARKLI" spektrumu analizinden SNR. Katılımcının aşırı hareketinden kaynaklanan bir düşük kaliteli veri B) Örnek. Rakam "EDIT OFF" ve "FARKLI" spektrumları görülmektedir. 3 ppm TCR-CH 3% 47 Lw: GABA sinyalin 39 CH'dir: "FARKLI" spektrumu analizinden SNR 4.4 Hz


    Şekil 10: 5 mm bir hareketinden sonra (A) sagittal ve (B) koronal dilim M1 sol alana VOI hareketi Pozisyonu (30 x 30 x 30 mm 3) sonra VOI konum. Kranial kemikleri ve kutusuna meninkslerin İçerme tarama lipidlerin dahil edilmesi ve ortadan kaldırılmasına yol açacak. Açık gri kare VOI başlangıç ​​konumunu göstermektedir.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Amaçlayan mevcut kağıt 3 T tarayıcı kullanarak birleştirerek TEKMER ve 1H-MRS için standart bir protokol tanımlamak için. Bir sonraki bölümde, metodolojik faktörler ele alınacaktır.

    Kritik Adımlar
    Kontrendikasyonlar Eleme
    Deneyden önceki, o TEKMER ve 1 H-MRS kullanımına ilişkin herhangi bir kontrendikasyonu için ekran katılımcılara önemlidir. Aşağıdaki dışlama kriterleri kullanılması TEKMER için tavsiye edilir: Bir psikiyatrik veya nörolojik öyküsü, bir kalp pili varlığı, kafatası implante bir metal parçası, bayılma öyküsü, nöbet öyküsü ya da madde kötüye kullanım öyküsü. Sol M1 sadece metabolit elde edilebilir olduğundan, çalışma sol elini katılımcıların dışlama tavsiye edilir. Aslında, yeni bir çalışma el tercihinize bağlı olarak, dominant ve non-dominant hemisfer arasında diferansiyel hemisferlerarası engellenmesini göstermiştirStimülasyon 15'in etkisini modüle açabilir. Ayrıca, deney başlamadan önce, kafa derisi üzerinde herhangi bir lezyon için kontrol edin ve herhangi bir cilt hastalığı 56 isteyin. Bir lezyon varsa, doğrudan etkilenen bölgeyi uyarıcı önlemek için deneyin. Ayrıca, stimülasyon sonra 57 cildi incelemek için tavsiye edilir. Ayrıca, elektrot montaj için kullanılan ürünlerin herhangi alerji varlığı için ekran. 1H-MRS, dışlama kriterleri vücutta metalin mevcudiyeti için daha önceki cerrahi dikkatli bir şekilde taranması dahil, herhangi bir manyetik rezonans görüntüleme çalışması için olan ile aynı olmalıdır.

    Bu katılımcı TEKMER uyarılması sırasında herhangi bir rahatsızlık hissettim olmadığını belirlemek için de önemlidir. Yine, deney sonrasında, katılımcı herhangi bir yan etkileri hakkında sorulmalıdır. Bu protokole göre kendi varlığını ölçmek için en bildirilen yan etkileri de dahil olmak üzere bir rekor form kullanmak mümkündür (58 bakınızbir örnek). En çok rapor edilen yan etkiler hafif karıncalanma (% 70.6), orta yorgunluk (% 35.3), elektrotların altında kaşıntı hafif hissi (% 30.4), ve hafif bir yanma hissi (% 21.6) 58 vardır.

    Hareket Eserler Azaltma

    Bu verilerin 59 kalitesini etkileyen önemli faktörlerden biri olduğu tarayıcıya katılımcının Hareketi 1H-MRS sırasında önemli bir konudur. Şekil 10 'de gösterildiği üzere, (5 mm, 1 mm kadar) konunun bir hareket böylece verilerin kalitesini değiştirme spektrumun büyük lipid sinyaline neden olur ve sonuç olarak, verilerden bu satın alma hariç olmak üzere. Bu nedenle, dikkatli tüm tarama sırasında katılımcıya kafa istikrar önemini anlatmak için çok önemlidir. Tarayıcıya katılımcının konumlandırma sırasında, herhangi bir daha fazla hareketi önlemek için en rahat pozisyonu bulmak için konuyu sormak önemlidir. DurVOI konumlandırma ing, bu tarama sessiz olsa bile, yine de kalması esastır katılımcıyı bildirmek için de önemlidir.

    Buna ek olarak, deney süresi hareketinin toplam miktarını en aza indirmek için önemli bir faktördür. İlk olarak, VOI yerleştirilmesi için iyi kalitede bir görüntü elde etmek için mümkün olduğunca kısa, ama yeterince uzun bir anatomik sekansı için en uygun uzunluğu, kullanılması önemlidir. İkinci olarak, metabolit satın kısa bir dizisinin kullanımı TDC'ler önce önerilir. Üçüncü olarak, uyarım zamansal seyrini yakalamak amacıyla verilmiştir ve stimülasyondan sonra satın alma daha uzun bir dizinin kullanılması tavsiye edilir. Dördüncü öncesi karşılaştırmak ve sonrası deney yerelleştirici görüntüleri katılımcı hareketini tahmin etmek.

    Analiz
    MEGA-PRESS sekansı 44,45 lokalize, su bastırılmış elde etmek için kullanılan ve spektrumları düzenlenir. BASINDA bir mekansal yerelleştirme 90 kullanılarak yapılır6; Hamming-filtre senkron darbesi (bant genişliği zamanlı ürün = 8.75, süre = 2.12 msn, bant genişliği (FWHM) = 4.2 kHz) ve iki 180 ° mao bakliyat (süre = 5.25 msn, bant genişliği = 1.2 kHz). Tüm yerelleştirme bakliyat 3 ppm ile yürütülür. Seçici bir çift bantlı 180 ° Shinnar-Le Roux darbe 7.5 ve 4.7 ppm, 1.9 GABA β-CH2 ve 4.7 ppm değişen rezonans frekansının uygulanır. Optimize gevşeme gecikmeler (BUHAR) ve dış hacim bastırılması ile değişken gücünü kullanarak ilave su bastırma, 50 insan 3 T sistemi için adapte ve MEGA-PRESS önce kurulmuş ve su bastırmak ve VOI lokalizasyonu iyileştirmek için kullanılır edildi OVS. Seçilen darbe 1.9 ppm'de uygulandığında, 1.9 ppm'de rezonans ve darbenin bant genişliği içinde rezonans GABA ("da düzenleme") olarak γ-CH2 rezonansının odaklanma neden ters çevrilir. seçilen darbe 7,5 ppm'de uygulandığında, her zamanki s68 msn T-E'de pectrum modüle GABA faz γ-CH 2 rezonans ile ("EDIT OFF") elde edilir. GABA üçüz ve toplam kreatin (kreatin + fosfokreatin) rezonans ("FARKLI") olarak iptali dış hatları seçici gözlem alternatif taramaları sonuçlarından sinyallerin çıkarma. Nedeniyle ters pulsunun bant genişliği, NAA, Glu + Gln ve makromoleküllerin ek rezonanslar da tespit edilmiştir. Bütün protokol dört serpiştirilmiş satın almalar ayrılır ve frekans donanım nedeniyle frekans sürükleniyor en aza indirmek için her taramadan önce güncellenir. Interleaved edinimi ve tek FID depolama post-processing frekans ve faz düzeltme sağlar.

    Protokolün açıklanan analiz yöntemi modeli spektrumları bir lineer kombinasyonu olarak deneysel spektrumun en iyi uyum hesaplanmasını sağlar. Için baz seti Model spektrumlarıN -acetylaspartate (sNAA), alanin (Ala), askorbat (Asc), aspartat parçasına asetil (Asp: "EDIT OFF" spektrumları aşağıdaki yoğunluk matrisi biçimcilik 59 dayalı simüle ve bilinen kimyasal vardiya ve J kaplinler 60, ve dahil edildi ), NAA aspartat parçası (mNAA), Cr (Cı-CH2), Cr CH3 grubu (Cı-CH2), PCR (CH 2 grubu, PCR-CH2), CH = 3 grubunun CH2 grubu, PCR (PCr-CH2), GABA, glukoz (Glc), Glu, Gln, glycerophosphorylcholine (GPC), glisin (Giy), glutatyon (GSH), laktat (lak), miyo -inositol (ml), N -acetylaspartylglutamate ( NAAG'ın), fosforilkolin (PCHO), phosphorylethanolamine (PE), scyllo -inositol (sı), ve taurin.

    "FARK" spektrumları için belirlenen temel NAA, GABA, Glu, ve Gln'nin dört 100 mM çözümleri (600 ml küresel cam f deneysel ölçülen spektrumları elde edildilasks) ile aynı parametreler ve in vitro deneylerde olduğu gibi tarayıcı kullanılarak. (; 2 mM TSP), format (Her bir çözelti ilave K 2 HPO 4 (72 mm), KH 2 PO 4 (28 mM), sodyum azid (0.1 mM), 3- (trimetilsilil) -1-propansülfonik asit sodyum tuzu ihtiva isteğe bağlı), ve damıtılmış su, 200 mM. Temel standart spektrası, 37 ° C'de her çaba fizyolojik sıcaklıkta elde edildi soğutma en aza indirecek şekilde (± 1 ° C, alım izleyen 15) daha az bir su içinde her biri yerleştirmeden önce büyük bir su tankı içindeki hayaletleri ısıtılarak -filled bobin yerleştirilmiştir plastik bir kap, izole edilmiştir. Bu metabolitlerin kimyasal kayma etkiler çünkü Sıcaklık ve pH spektroskopisinde özellikle önemlidir. Ayrıca, her iki "OFF EDIT" ve "FARKLI" spektrumları, baz setleri deneysel kullanarak oksipital kortekste 10 denekten ölçülen bir metaboliti-nulled makromoleküler spektrumunu içeririnversiyon-kurtarma (inversiyon süresi, T I = 760 msn) 61 (T R = 2.7 s hariç) düzenli MEGA-PRESS edinme gibi aynı parametreleri kullanarak tekniği.

    Phantom Test
    Ve kuvvetle ilk katılımcıya önce çalışılan tavsiye edilir tam tarayıcı ve dizi parametreleri ile katılımcılar üzerinde kullanılacak TEKMER Stimülatördeki olmadan 100 mM GABA fantom yordamını test. Prosedür yerelleştirici dizisi, anatomik bir dizi (yani MPRAGE), bir çizgi genişliği tarama ve 16 "EDIT ON" ve "EDIT OFF" taramaları içermelidir. Uyarıcısı, stimülasyon parametreleri veya tarayıcılar değiştirdiyseniz bu tekrar edilmelidir. Sinyaline eserlerin varlığını araştırmak için, bir ve TEKMER simülatörü olmadan SNR değişiklikler için spektrumları gözden geçirmelidir, sivri ve belirli frekanslarda gürültü ve SNR değerleri varlığı ve anatomik ima üzerinde önemli bir eserges.

    Protokol Olası Değişiklikler
    1H-MRS Parametreleri
    1H-MRS kullanarak metabolit konsantrasyonları elde etmek için, belli bir bölgede lokalize ve bu hacim 35 sinyalleri heyecanlandırmak için gereklidir. Bu yazıda, sol M1 üzerinden tek bir VOI yerleştirilmesi için prosedür tanımlanmıştır. Bununla birlikte, bu protokol için birçok farklı modifikasyonlar uygulanabilir. Metabolit konsantrasyonlarının Başarılı ölçümü gibi prefrontal korteks 62 gibi çeşitli kortikal ve subkortikal bölgelerde göstermiştir 63, beyincik striatum hipokampus ve 64 görsel korteks 66 ve işitsel korteks 67 Pons'unuzun edilmiştir. VOI boyutu, aynı zamanda, ilgi konusu bölgenin bir fonksiyonu olarak farklılık gösterebilir fakat hacmi genellikle 68 3 cm3 ile 27 arasında değişmektedir. Bununla birlikte, düşük konsantrasyonlu metabolitlerin suc konsantrasyonunu elde etmek zordurvoksellerden gelen GABA gibi saat 20 cm 3 daha küçük. Önemli bir husus, kafatası kemikleri, meninkslerin ve ekstra-serebral beyin omurilik sıvısı ile VOI herhangi bir teması önlemek için emin olmaktır. Daha küçük beyinlerinde, VOI sol lateral ventrikül kısmını içerebilir. Bu durumda, ventrikül dahil kafatası kemikleri dahil edilmesi konusunda tercih edilir.

    Ek olarak, seçilen alıcı dizisine bağlı olarak, farklı metabolitler 69 belirlenebilir. Çünkü kortikal üzerinde TEKMER kutupluluk-spesifik etkisi gibi Noktası-RE-Çözüldü spektroskopisi (BASIN) dizi 70 ve Ancak 1.5 T. GABA ölçülmesine imkan vermedi, yankı kazanım modu (STEAM) 71 uyarılmış gibi Önceki yöntemler, heyecanlanma, hem eksitatör (glutamat) ve inhibitör (GABA) nörotransmitterlerin ölçümü esastır. Mevcut protokolde, MEGA-PRESS spektral düzenleme dizisinin 44,45 kullanımı gösterildiGABA dahil önemli nörokimyasalların ölçümü, izin veren (Şekil 6). Böyle ultra-kısa TE MRS ve J gibi GABA sayılmasına olanak tanıyan diğer dizileri, MRS, son birkaç yıldır (bir inceleme için 41 bakınız) üzerinde geliştirilmiştir -resolved.

    Metabolit konsantrasyonları genellikle başka bir metabolitini (nispi yoğunluk) göre bir oran olarak ifade edilir çünkü son olarak, referans metabolitin bir tercih klinik popülasyonlarının 69 kullanılarak çok önemlidir, ve özellikle de çok çalışmaları. Bunların konsantrasyonları, insan beyninde oldukça stabil olduğu gibi en yaygın olarak kullanılan referans metabolitler, TCR ve NAA bulunmaktadır. Bu, bir harici (örneğin, fantom) 'ye referans gerektirir metabolitlerin mutlak miktarının ya da iç sinyalini (örneğin, su sinyali) 68 kullanmak da mümkündür not edilmelidir. Bir iç su referans kullanımı için ek bir gerektirirDoku düzeltme aşaması su konsantrasyon ve gevşeme özellikleri gri madde, beyaz madde ve beyin omurilik sıvısı (BOS) arasında farklılık beri. 72 Doku düzeltme, tüm katılımcıların VOI tahmini doku bileşimi kullanarak veya konuya özel doku kompozisyonu kullanılarak gerçekleştirilir olabilir segmentasyon 73. Buna ek olarak, bu TDC'ler su konsantrasyonlannda üzerinde küçük bir etkiye sahip olabilir uyarılması ödem teorik risk taşıdığına dikkat edilmelidir. Ancak, Nitsche ve işbirlikçileri 74 doğrudan bu özel endişe değerlendirilir ve frontal korteks üzerinde TEKMER aşağıdaki ödem hiçbir kanıt gösterdi. Sonuç olarak, bir su referans kullanımı uygun bir seçenek olarak kabul edilmektedir.

    TEKMER Parametreler
    Farklı elektrotlar boyutları uyarım bölgesi ve stimülasyon 75,76 istenen Odaklılıkla bağlı olarak 9 kullanılabilir. Da Silva ve işbirlikçileri 56 1H-MRS farklı klinik popülasyonlarda belirtileri geliştirmek için gösterilmiştir belirli TEKMER protokollerin etki altında yatan mekanizmaları doğrulamak için kullanılabilecek yararlı bir tekniktir. Elektrot konumlandırma ve stimülasyon süresi (protokollerin açıklaması için 77 bkz ağrı, depresyon, kulak çınlaması, Parkinson, migren ve alkol kötüye tedavisinde kullanılan biri olarak bu özel TEKMER protokollerin etkilerini araştırmak için modifiye edilebilir ). Aynı zamanda empedans düzeyini 20 kohm üzerinde ise, cihaz teşvik ve ekranda bir empedans hata iletisi görüntüler olmayacak unutulmamalıdır. Yüksek bir empedans neden olabilir farklı faktörler şunlardır: elektrotlar üzerinde iletken macun 1) yetersiz miktarda; Elektrotlar üzerinde 2) yetersiz basınç; 3) kötü ko(saç kaynaklanan) kafa derisi ile ntact; Nedeniyle kellik kafa derisi 4) kalınlaşma; 5) bağlantılarında sorunlar; 6) kablolama ile sorunlar; (7) uyarıcı ile sorunlar; ve 8) elektrotlar ile ilgili sorunlar.

    Ayrıca TEKMER için primer motor korteksin lokalizasyonu daha kesin yapılmış olabilir dikkat edilmelidir. Mevcut protokolde, 10/20 EEG sistemi maksimum elektrik alan projeksiyonu ve presantral girus içindeki M1 gerçek temsili arasındaki hafif dengesizliğini tanıtmak olabilir, kullanılır. Bu sorunu aşmak için olası bir yol tam TMS-uyarılan kas tepkisi ile M1 el temsil lokalize etmek transkranial manyetik stimülasyon kullanmaktır. MR tarayıcı yakın TMS biriminin Durumuna bu olasılığı sınırlayabilir.

    TEKMER Güvenlik ve 1H-MRS
    TEKMER Güvenlik
    Çoklu çalışmalar TEKMER olduğunu göstermiştirhem klinik olmayan ve klinik popülasyonlarda 10 sadece küçük olumsuz etkileri üreten güvenli bir nöromodülasyonu tekniktir. Aslında, epileptik nöbetin hiçbir durumda hiç TEKMER 10 şu bildirilmiştir. Ancak, TEKMER güvenlik henüz çocuklar ve hamile kadınlar 78 araştırılması gereken olmuştur.

    MR Uyumlu Malzemeler
    Bir MR tarayıcı içinde uyarıcı zaman dikkatli alınmalıdır. MR odasına getirilen tüm malzemeler uyumlu MR olmalıdır (bakınız şekil 1). Çünkü TEKMER ve MR tarayıcı tarafından üretilen elektrik akımı arasındaki olası etkileşimin, mevcut protokol açıklanan MR dizileri sırasında, TEKMER her zaman açık olmalıdır, ve elektrotlar bağlı kalmalıdır. Kafa bobin altında tellerin sarılması sinyalde eserler ve bozulmalara üretebilir. Ayrıca, tellerin yanlış bağlantı potansiyel katılımcı yakmak için yeterince mevcut güçlü üretmek olabilir <sup> 79. Bu istenmeyen bir yüksek voltajlı bir uyarıma neden olabilir Son olarak, mevcut akarken elektrotları bağlantısını hiç önemlidir.

    TEKMER-MRS Tekniği
    MRS ile birlikte TEKMER kullanarak daha iyi bu nispeten yeni nöromodülasyonu tekniği ile beyin aktivitesinin modülasyonu altında yatan mekanizmayı anlamak için imkan sunuyor. Bununla birlikte, bu tekniğin bazı sınırlamalar ele alınmalıdır. İlk olarak, TDC'ler kullanılan elektrotlar genellikle oldukça büyük ve uyarım etkileri beyin dokusu geniş bir mekansal ölçüde kapsayacak şekilde düşünülmektedir. MRS iktisap ilgi küçük bir voksellere sınırlı olduğu gerçeği ile birleştiğinde, TEKMER-MRS sadece beyin uyarılma tahmin yaygın modülasyonu rağmen mekansal sınırlı etkilerinin değerlendirilmesi için izin verir. Bu sorunu aşmak için muhtemel bir yöntem, beyin boyunca dağılmış ilgi birden fazla piksele kullanmaktır. Bununla birlikte, bu sig olacakanlamlı ölçüde zaten bu tekniğin önemli bir sınırlama olduğu deneysel oturumda, süresini artırabilir. Katılımcı hazırlık dikkate alındığında Nitekim, ön-TEKMER MRS, TEKMER müdahale ve post-TEKMER MRS, tam bir seans kolaylıkla iki saat kadar sürebilir. Bir metaboliti konsantrasyonuna TEKMER etkileri zaman ders harita isterse süresi de artırabilir.

    Deney süresi ile ilgili önemli bir husus, katılımcı tarayıcı sonra elektrot empedansı artacaktır ihtimalidir. TEKMER kolayca elektrot yerleştirme sonrası daha o 45 dakika başlayabilirsiniz yana, pasta uygulama optimal değildir ve elektrotlar yeterince sıkı tutulmazsa uyarıcı elektrotlar yavaş yavaş katılımcının derisine bağlılık kaybedecek bir riski vardır. Empedans fazla 20 kohm ulaşırsa, uyarılması mümkün olmayacak ve katılımcı sorunu çözmek için tarayıcıdan kaldırılması gerekir. Inci berie açıklanan prosedür ilgi vokselın önemli deplasman yaratabilir tarayıcıdan katılımcıyı kaldırarak, aynı alan öncesi ve sonrası TEKMER çoklu tarama içerir. Bu tarama empedans hemen önce test etmek ve elektrotlar kurarken çok dikkat çekmek için bu nedenle çok önemlidir.

    Teorik olarak, TDC'ler bir akım MR sinyal eşyalar üretmek olabilir. Antal ve ortak 80 işlevsel manyetik rezonans görüntü kalitesine (vs, ve uyarımı olmaksızın, ve elektrotlar olmayan) farklı TDC'ler koşullarının etkisini ölçerek özel bir ilgiye incelenmiştir. Ancak, bildiğimiz kadarıyla nedeniyle tarayıcıya TEKMER cihazın varlığı spektroskopi sinyalde eserlerin varlığı henüz hesaplanmalı.

    Son olarak, bakım elektrot kablolarının direnç ile ilgili olarak alınmalıdır. MR alan böylece preventin, dirençler zarar verebilirg stimülasyon. Bir önlem olarak, direnç öncesinde her MRS oturumuna tarayıcı ortamı dışında test edilmelidir. Ayrıca, 20'den fazla kohm bir empedans uyarıcı ile bir başlangıç ​​ya da gerçek sorunu yansıtabilir cilt reaksiyonları ve yüksek empedans yol açabilir. Bu nedenle, stimülatörü öncesinde her MRS oturumuna tarayıcı oda dışında kontrol her katılımcı ve empedans düzeyleri önce dikkatle kontrol edilmelidir.

    Kombine TEKMER ve 1H-MRS beyin metabolizması üzerinde klinik olarak kullanılan tedavilerin etkisinin nicel ölçümünü sağlayan güçlü bir araçtır. TEKMER etkileri fizyolojik mekanizması henüz tam olarak anlaşılamamıştır olarak, bu süreçlere ışık tutabilecek modlu yaklaşımlara ihtiyaç vardır. Bu tür inme 27,30,31 ve depresyon 81 gibi patolojilerin klinik bir araç olarak TEKMER ilginin son dalgalanma ile, MRS ile TEKMER kombinasyonu önemli olabileceğini açıktıraracı daha iyi TEKMER terapötik etkilerini anlamak için. Ayrıca, TEKMER-MRS hastalar TEKMER klinik cevap için daha iyi bir şans var belirlemek için erken bir araç olarak hizmet edebilir. Böyle bir işaretleyici bulunursa, TEKMER-MRS bir TEKMER müdahale hastayı önce bir tarama testi olarak kullanılabilir.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

    Acknowledgments

    Bu çalışmalar Sağlık Araştırma Kanadalı Enstitüleri ve Doğa Bilimleri ve Kanada'nın Mühendislik Araştırma Konseyi hibe tarafından desteklenmiştir. ST Sağlık Araştırma Kanadalı Enstitüleri bir Vanier Kanada Yüksek Lisans bursu ile desteklenmiştir. MM Biyoteknoloji Araştırma Merkezi (BTRC) hibe P41 RR008079 ve P41 EB015894 (NIBIB) ve NCC P30 NS076408 gelen destek kabul.

    Biz Romain Valabrègue (Centre de NeuroImagerie de Recherche - CENIR, Paris, Fransa) kabul etmek istiyorum ve Brice TIRET (Merkezi Recherche de l'Institut Universiatire de Geriatrie (CRIUGM), Montreal, Kanada; Komiserliği à l'énergie atomique et aux Enerjileri alternatifler işleme araçları geliştirmek için (CEA), Paris, Fransa), ve Edward J. Auerbach (Manyetik Rezonans Araştırma ve Radyoloji Bölümü, Minnesota Üniversitesi Merkezi, ABD). MEGA-PRESS ve FASTESTMAP dizileri geliştirildiEdward J. Auerbach ve Małgorzata Marjańska tarafından ve bir C2P anlaşması kapsamında Minnesota Üniversitesi tarafından sağlanmıştır.

    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

    Nörobilim Sayı 93 proton manyetik rezonans spektroskopi transkranial doğru akım uyarımı primer motor korteks GABA glutamat inme
    Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı
    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