Login processing...

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

Behavior

Ikke-invasiv elektrisk Brain Stimulation montager for Modulation of Human Motor Function

doi: 10.3791/53367 Published: February 4, 2016

Summary

Ikke-invasiv elektrisk brain stimulation kan modulere kortikal funktion og adfærd, både til forskning og kliniske formål. Denne protokol beskriver forskellige brain stimulation tilgange til modulering af den humane motoriske system.

Abstract

Non-invasiv elektrisk brain stimulation (NEBS) anvendes til at modulere hjernefunktion og adfærd, både til forskning og kliniske formål. Især kan NEBS anvendes transcranially enten som jævnstrøm stimulation (TDCs) eller vekselstrøm stimulation (TAC). Disse stimulering typer øve tids-, dosis- og i tilfælde af TDCs polaritet-specifikke effekter på motorik og dygtighed læring i raske forsøgspersoner. Senest har TDCs blevet brugt til at forøge behandling af motoriske handicap hos patienter med slagtilfælde eller bevægelsesforstyrrelser. Denne artikel giver en trin-for-trin-protokollen for at målrette den primære motor cortex med TDCs og transkraniel tilfældig støj stimulation (tRNS), en særlig form af TAC bruger en elektrisk strøm anvendes tilfældigt inden for en forud defineret frekvensområde. Opsætningen af ​​to forskellige stimulation montager forklares. I begge montager den emitterende elektrode (anoden for TDCs) placeres på den primære motor cortex af interesse. Forensidig motor cortex stimulation den modtagende elektrode anbringes på den kontralaterale pande mens det for bilateral motor cortex stimulation den modtagende elektrode placeres på den modsatte primære motor cortex. De fordele og ulemper ved hver montage for graduering af kortikal ophidselse og motorisk funktion, herunder indlæring diskuteres, samt sikkerhed, tolerabilitet og blændende aspekter.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Ikke-invasiv elektrisk brain stimulation (NEBS), administration af elektriske strømme til hjernen gennem den intakte kraniet, kan ændre hjernens funktion og adfærd 1 - 3 ud. For at optimere den terapeutiske potentiale håndhævelsesorganer strategier forstå de underliggende mekanismer, der fører til neurofysiologiske og adfærdsmæssige virkninger er stadig behov. Standardisering af ansøgning på tværs af forskellige laboratorier og fuld gennemsigtighed i stimulation procedurer danner grundlag for sammenlignelighed af data, som understøtter pålidelig fortolkning af resultater og evaluering af de foreslåede virkningsmekanismer. Transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) eller transkraniel vekselstrøm stimulation (TAC'er) afvige parametrene for anvendte elektriske strøm: TDCs består af en ensrettet konstant strøm mellem to elektroder (anode og katode) 2 - 6, mens TAC bruger en vekselstrøm påført ved enspecifik frekvens 7. Transkraniel tilfældig støj stimulation (tRNS) er en særlig form for TAC, der bruger en vekselstrøm påføres tilfældige frekvenser (f.eks., 100-640 Hz), hvilket resulterer i hurtigt varierende stimulation intensiteter og fjerne polaritet-relaterede effekter 4,6,7. Polaritet er kun aktuelt, hvis indstillingen stimulation omfatter en stimulering offset, f.eks støjspektrum tilfældigt skiftende omkring en +1 mA baseline intensitet (normalt ikke anvendes). Ved anvendelse af denne artikel, vil vi fokusere på arbejde ved hjælp af TDCs og tRNS virkninger på det motoriske system, der nøje følger en nylig publikation fra vores laboratorium 6.

De underliggende virkningsmekanismer af tRNS er endnu mindre forstået end af TDCs men sandsynligvis forskellig fra sidstnævnte. Teoretisk i begrebsramme stokastisk resonans tRNS introducerer stimulation-induceret støj til en neuronal system, som kan give en signalbehandling fordel ved at ændre the signal-støj-forhold 4,8,9. TRNS kan overvejende forstærke svagere signaler og kunne dermed optimere opgave-specifik hjerneaktivitet (endogene støj 9). Anodiske TDCs øger kortikal ophidselse indikeret ved ændring af den spontane neuronal fyring 10 eller øget motor evoked potentiale (MEP) amplituder 2 med virkningerne outlasting stimulering varighed minutter til timer. Langvarige stigninger i synaptisk effektivitet kendt som langtidspotensering menes at bidrage til indlæring og hukommelse. Faktisk er anodisk TDCs øger synaptisk effektivitet af motor kortikale synapser gentagne gange aktiveres af en svag synaptisk input 11. I overensstemmelse, er erhvervelse forbedret motorik / færdighed ofte afsløret, hvis stimulation er co-påført med motor træning 11 - 13, også antyder synaptisk co-aktivering som en forudsætning for denne aktivitet-afhængig proces. Ikke desto mindre er kausalitet mellem stigninger i cortical ophidselse (stigning i fyring sats eller MEP amplitude) på den ene side og forbedret synaptisk effektivitet (LTP eller adfærdsmæssige funktion såsom motorisk læring) på den anden side er ikke påvist.

NEBS anvendt til den primære motor cortex (M1) har tiltrukket stigende interesse som sikker og effektiv metode til at modulere human motorisk funktion 1. Neurofysiologiske effekter og adfærdsmæssige udfald kan afhænge af stimulering strategi (f.eks TDCs polaritet eller tRNS), elektrode størrelse og montage 4 - 6,14,15. Bortset fra faglige iboende anatomiske og fysiologiske faktorer elektroden montage påvirker væsentligt elektrisk felt distribution og kan resultere i forskellige mønstre af nuværende spredning inden cortex 16-18. Ud over intensiteten af den tilførte strøm størrelsen af elektroderne bestemmer strømtæthed leveret 3. Fælles elektrode montageri human motor systemstudier indbefatter (figur 1): 1) anodisk TDCs som ensidig M1 stimulering med anoden placeret på M1 af interesse og katoden er anbragt på den kontralaterale panden; den grundlæggende idé med denne tilgang er opregulering af ophidselse i M1 renter 6,13,19 - 22; 2) anodisk TDCs som bilateral M1 stimulering (også omtalt som "bihemispheric" eller "dobbelt" stimulering) med anoden placeret på M1 af interesse og katoden er anbragt på den modstående M1 5,6,14,23,24; den grundlæggende idé med denne tilgang er at maksimere stimulation fordele ved opregulering af ophidselse i M1 af interesse, mens nedregulere uro i den modsatte M1 (dvs. modulation af interhemispheric hæmning mellem de to M1s); 3) For tRNS har kun ovennævnte ensidige M1 stimulation montage været Investigated 4,6; med denne montage ophidselse styrke effekter af tRNS er fundet for frekvensspektret af 100-640 Hz 4. Valget af brain stimulation strategi og elektrode montage repræsenterer et afgørende skridt for en effektiv og pålidelig anvendelse af NEBS i kliniske eller forskningsmiljøer. Her disse tre neb procedurer er beskrevet i detaljer, som anvendes i humane motor systemet undersøgelser og metodiske og konceptuelle aspekter diskuteres. Materialer til unilateral eller bilateral TDCs og ensidige tRNS er de samme (figur 2).

Figur 1
Figur 1. Elektrode montager og strømretning for forskellige håndhævelsesorganer strategier. (A) For ensidig anodisk transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs), er anoden centreret over den primære motor cortex af interesse og katoden placeret over than kontralaterale supra-orbital område. (B) For bilateral motor cortex stimulation, anode og katode er placeret hver over en motor cortex. Placeringen af ​​anoden bestemmer motor cortex af interesse for anodiske TDCs. (C) For ensidig transkraniel tilfældig støj stimulation (tRNS) er en elektrode placeret over motoren cortex og den anden elektrode i den kontralaterale supra-orbital område. Den strøm mellem elektroderne er angivet med den sorte pil. Anode (+, rød), katode (-, blå), Vekselstrøm (+/-, grøn). Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Etik erklæring: Humane studier kræver skriftligt informeret samtykke fra deltagerne før studiet. Opnå godkendelse fra den relevante etiske komité før rekruttering af deltagere. Sørg undersøgelser er i overensstemmelse med Helsinki-deklarationen. De repræsentative resultater rapporteret her (figur 4) er baseret på en undersøgelse udført i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen ændret ved 59 th WMA Generalforsamling, Seoul, oktober 2008 og godkendt af den lokale etiske komité for universitetet i Freiburg. Alle emner gav skriftligt informeret samtykke før studiets start 6.

1. Sikkerhed Screening

  1. Screen deltageren for potentielle kontraindikationer for invasiv hjerne stimulation 3, f.eks., Ved hjælp af spørgeskemaer 25.

2. Motor Cortex Lokalisering

  1. Find deltagerens hånd motor cortex ved en af ​​to distinct fremgangsmåder, ved at placere hjernen repræsentation af musklen af interesse ved transkraniel magnetisk stimulation (TMS) -induceret MEP, eller ved at placere standard M1 position (C3 / C4) baseret på EEG 10/20 internationale system med et målebånd 26 .
  2. For TMS-induceret MEP optagelse bede deltageren at fjerne ethvert objekt, der kan være påvirket af TMS magnetfelt, herunder kreditkort, mobiltelefoner og metalgenstande i almindelighed.
  3. Spørg deltageren at sidde komfortabelt.
  4. Kontroller forbindelser mellem EMG-forstærker og computeren bruges til signal konfiguration og erhvervelse ved brug af en software interface.
  5. Tænd for EMG-forstærker, og tilslut EMG elektrodekablerne.
  6. Clean deltagers hud ved sagte gnide med forberedelse hud pasta i regionerne i hånd, hvor elektroderne skal placeres. Fjern overskydende med ren gaze.
  7. Vedhæft EMG overfladeelektroder i en mave-sene montage på hånden muskel iinteresse (f.eks., M. bortføreren pollicis brevis af højre), og tilslut en jordelektrode (f.eks., på underarmen). Formålet med undersøgelsen bestemmer, hvilken hånd muskel til at bruge.
    Bemærk: For genanvendelige elektroder er det nødvendigt at anvende en lille mængde af ledende pasta på elektroden overfladen, før du sætter det til deltagerens hud.
  8. (Valgfrit trin) Start optagelsen software til MEP erhvervelse, hvis der ønskes opbevaring MEP data.
  9. Kontroller EMG impedansværdier. Sørg for, at impedans er <20 kOhm.
  10. Tænd for magnetiske stimulator og oplade kondensatoren ved at trykke den tilsvarende "charge" -knappen.
  11. Placer et tal-of-otte TMS tændspole på deltageren hovedbunden på interhemispheric revne og flytte det til den motoriske hjernebark (omkring placerer C3 / C4 af EEG 10/20 internationale system). Hold TMS spole i en 45 ° -50 o vinkel henført til interhemispheric fissure 27,28, med håndtaget orienteret bagud, der producerer en kortikal strøm fra posterior til anterior 29.
    Bemærk: To forskellige TMS spoler anvendes til motor cortex lokalisering: figur-of-otte eller cirkulære spoler. Brug om muligt et tal-of-otte spole, da det giver mere omdrejningspunkt brain stimulation 30 og større pålidelighed af målinger af kortikal ophidselse 31.
  12. Når den magnetiske stimulator er opladet (synlig på displayet), aflade stimulator enten ved at trykke på knappen udløser eller ved at træde på fodkontakten eller automatisk ved et softwareprogram. Dette vil efterfølgende at levere en enkelt TMS puls gennem den tilsluttede TMS spolen placeret over deltagerens hovedbund. Standard TMS puls indstillinger (. Fx 100 mikrosekunder stigetid af den inducerede strøm og 800 mikrosekunder henfald tid til monofasiske stimuli, kortere henfald tider for bifasisk stimuli) er specifikke for enheden (firmware).
  13. Start med lav stimulation intensitet (f.eks., Indstille intensiteten til 45% output ved hjælp af stimulering intensitet controller knappen på stimulator) og se til MEP'erne synlige på EMG-forstærker.
    1. Hvis der ikke MEP er synlig stigning stimulering intensitet i 2-5% trin, indtil en MEP er klart til stede (f.eks., 0,5-1 mV amplitude). Gentag stimulation ved at trykke på aftrækkeren eller aktivere fodkontakten hvis puls levering ikke er automatiseret. Informer deltageren at stimulering bliver lidt stærkere, og at benbevægelser, ansigts ryk og øje-blinker forventes.
      Bemærk: Etablere et minimum interval på 5 sek mellem impulser for at undgå lavfrekvente stimulation effekt på hjernens uro.
  14. Flyt spolen radialt i 1 cm trin omkring oprindeligt stimuleret websted for at finde stedet med den største MEP respons efter anvendelsen af ​​enkelte TMS pulser. Derfra starte igen bevæge spolen for at sikreden "hotspot" (kortikal område med maksimal MEP amplitude).
    Bemærk: Brugen af et hoved cap (. Fx bruges til gitter markeringer) er til lokalisering procedure ikke anbefales, da hætten skal fjernes for NEBS elektrodeplacering og hotspot position kan gå tabt.
  15. Reducer stimulation intensitet i ca. 2% -steps bruge stimulering intensitet controller knop på stimulator (MEP skal stadig være til stede). Dette vil undgå unøjagtighed på grund supramaksimal stimulation. Bekræft hotspot ved at bevæge spolen radialt i 1 cm trin omkring hotspot og kontrol af MEP størrelse. Hotspottet skal stadig svare til den største og mest konsekvente MEP amplitude.
    Bemærk: Spørg deltageren til frivilligt kontrakt musklen af interesse, hvis det pågældende hotspot er svært at finde (. Fx ingen MEP stede ved høje stimulation intensiteter). Ved at gøre dette, stimulationsintensiteten nødvendig for at fremkalde MEP formindskesog det kan være nemmere at identificere relevante kortikale stimulation sites. Hvis denne metode, bede deltageren til at slappe af musklen efter at finde et relevant stimulation websted og justere stimulation intensitet, så pålidelige MEP'er kan findes, når musklen er i hvile. Fortsæt at finde hotspot.
  16. Marker hotspot position og spole orientering med ikke-permanent hud markør.
  17. For bilateral M1 stimulation Gentag trin 2,11-2,16 for kontralaterale ben.

3. NEBS Elektrode Forberedelse

  1. Tilslut kablerne til gummi elektroder, og placere elektroderne inde i svamp poser. Sørg elektrode størrelse og svamp taske størrelse gør kamp. Materialer er kommercielt tilgængelige i standardstørrelser (f.eks., 5x5 cm2, 5x7 cm2).
  2. Soak svamp poser på begge sider med isotonisk NaCl-opløsning, men undgå overdreven iblødsætning at forhindre saltbroer eller drypper ned på frivillige.
    1. Dette trin er optional: For at forhindre lækage af NaCl-opløsning ved brug af bandager i stedet for elastikker, placere elektroder og svamp poser inde ikke-ledende gummi svamp dækker.
      Bemærk: Alternativt dækker gummi elektrode med ledende pasta og placere dem direkte på deltagerens hoved, dvs. ikke bruger svamp poser eller gummi svamp dækker.

4. NEBS Placering af elektroder (figur 1)

  1. Find hovedet mærkning (er), der angiver motorens cortical hotspot og dele håret omkring området.
  2. For at forbedre ledningsevne rense huden før elektrodeplacering ved forsigtigt at gnide huden området omkring hovedet markeringer med en vatpind gennemvædet med 40-50% alkohol eller forberedelse hud pasta. Undgå at ridse huden! Fjern overskydende med en vatpind og rent område igen med isotonisk NaCl-opløsning. Tørre området bagefter.
    Bemærk: Sørg hovedet mærkning (s) forbliver synlige; bemærkning, hvis nødvendigt. Placer den ene elektrode efter hovedet mærkning for M1 af interesse (kontralaterale til hånden af ​​interesse). Bringe svampen så meget som muligt i direkte kontakt med huden. Placer elektroden kablet mod deltagerens tilbage for at undgå forstyrrelser under stimulation og / eller opgave udførelse og for at lette forbindelsen til NEBS enhed.
    Bemærk: Håret under elektroden bør få fugtig. I tilfælde af overdreven hår befugtning, bruge papir eller hånd håndklæder til at absorbere overskydende.
    Bemærk: anodisk TDCs, elektroden placeret på motoren kortikale hotspot af interesse (der ønskes øget ophidselse) svarer til anoden, som regel forbundet med det røde kabel. Katoden (sædvanligvis forbundet med en sort eller blå kabel) anbringes på den modsatte supraorbital område eller M1 (se nedenfor). Konventionelt elektrode placering er den samme for tRNS, selv i den klassiske protokol er der ingen polaritet specificitet på grund af det alternerende current flow. Specifik placering kan være vigtigt, hvis de stimulation indstillinger omfatter en stimulering offset.
  3. For ensidig M1 stimulation sted den anden elektrode (for anodiske TDCs: den katode) over den kontralaterale supra-orbital område (svarende til elektrode Fp2 i EEG 10/20 internationale system). Sørg for, at kablet er orienteret mod bagsiden af ​​deltageren.
  4. For bilateral M1 stimulation springe trin 4.4. Anbring den anden elektrode (for anodiske TDCs: katoden) på den modsatte M1 efter hovedet mærkning ipsilaterale til lemmet anvendt i undersøgelsen. Sørg for, at kablet er orienteret mod bagsiden af ​​deltageren.
  5. Dække hovedet to gange med en elastisk bandage cirkulært i medio-lateral retning for at stabilisere M1 elektrode, derefter bruge den resterende bandage til dække hovedet cirkulært i anterior-posterior retning for at stabilisere begge elektroder.
  6. Der benyttes klæbebånd til at fastgøre enden af ​​Bandage.
  7. Fastgør kablerne med en selvklæbende tape på deltagerens hals eller skjorte.
  8. Slut elektrodekablerne til NEBS enhed.

Figur 2
Figur 2. Materialer, der anvendes til NEBS protokoller. Konventionelle materialer, der anvendes i ikke-invasive elektrisk brain stimulation protokoller omfatter en NEBS enhed, elektrodekablerne, ledende gummi elektroder, perforerede svamp poser, gummi svamp låg (valgfrit), isotonisk NaCl-opløsning og bandager. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

5. Stimulation

  1. Tænd for NEBS enhed.
  2. Juster neb enhedsindstillinger vedrørende stimulering type (TDCs eller tRNS), intensitet (f.eks., 1 mA, 1,5 mA eller 2 mA), varighed (f.eks., 10-40 mi), rampe op og ned (tiden mellem begyndelsen af stimulation og maksimal intensitet, typisk 8-15 sek), og yderligere faktorer relateret til stimulering (f.eks, frekvens spektrum for tRNS).
    Bemærk: Konventionelt, fingeret stimulation omfatter rampe op umiddelbart efterfulgt af rampe ned. Følgelig deltageren har fornemmelsen af ​​stimuleringen, men varigheden af ​​stimuleringen ikke er tilstrækkelig til at udøve varig indvirkning på hjernens funktion. Nogle nationale håndhævelsesorganer enheder omfatter en undersøgelse mode, som giver mulighed for blænding af deltager og investigator ved at indtaste en undersøgelse specifikt emne kode. Koden bestemmer stimulation indstillinger automatisk. Alternativt kan en anden eksperimentator angive indstillinger stimulering i hver session og dækker skærmen fra forsøgslederen udfører stimulering.
  3. Informer deltageren om potentielle bivirkninger forbundet med NEBS. Almindelige bivirkninger omfatter kløe / prikken eller brændende fornemmelse underneath elektroderne, hovedpine og ubehag 32. Brændende fornemmelse kan være et tegn på dårlig elektrode kontakt med huden.
  4. Start stimuleringen.
    Bemærk: Fælles stimulation varighed varer cirka 10-20 min baseret på rapporter undersøger ændringer på kortikal ophidselse (se repræsentativt resultater afsnit). Empirisk blev den maksimale stimulering varighed sat til 40 min 3.
  5. Check for kontinuitet i stimulation under rampe op og stimulering. Hvis impedansen er for høj eller elektroder er i dårlig kontakt med huden, kan stimulation ophører automatisk.
    Bemærk: I tilfælde impedans er for høj eller de deltagende rapporter stigende ubehag under stimulering forsøge at mindske impedans ved fx bedre fiksere elektroderne på stimulering sites eller tilføje ledende medium. NaCl-opløsning kan tilsættes ved anvendelse af en sprøjte direkte i svampene efter deres placering on hovedet.
    Bemærk: Af sikkerhedsmæssige årsager nogle enheder rapporterer impedans hele stimulation. Det NEBS enhed kan slukke, hvis impedans når en bestemt tærskel (f.eks., 55 kOhm).
  6. Hvis NEBS er co-påført med udførelse af en motor opgave, starte test / uddannelse efter stimulation optrappet og deltageren føler komfortable med stimulation. I tilfælde undersøgelsen ikke omfatter en motor opgave under stimulation, sørg deltageren forbliver siddende og vågen under stimulering periode, og vent, til stimulation er forbi.
  7. Check med deltageren for bivirkninger af stimulation, f.eks., Ved at uddele et standardiseret spørgeskema 32 eller direkte bede deltageren. I tilfælde af undersøgelser, herunder flere dages stimulation, notere eventuelle bivirkninger mellem dage.
    Bemærk: Til vurdering af blændende effekt, spørger deltageren efter hver stimulering session at gætte, hvilken stimulering type (fingeret / tilstand) deltageren gennemgik. Hvis forsøgslederen også blændet, kunne forsøgslederen også bemærke hans gæt om deltagerens stimulering type. Sammenligne svar med det faktiske stimulation typen til at kontrollere hastigheden af korrekte gæt 33.
  8. Desinficer elektroder og svampe med ikke-farlige stoffer, såsom 40-50% alkohol. Skyl grundigt i vand bagefter. Lad materialer tørre før opbevaring.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

For at undersøge effekten af ​​NEBS på den menneskelige motoriske system er det vigtigt at overveje passende resultatmål. En fordel ved motoriske system er tilgængeligheden af ​​de kortikale bemærkning fra elektrofysiologiske værktøjer. Motor fremkaldte potentialer anvendes hyppigt som indikator for motor kortikal ophidselse. Efter påføring af 9 eller flere minutter af anodiske TDCs ved en strømtæthed på 29 uA / cm 2, er motorens kortikal ophidselse øges i mindst 30 min i de fleste raske frivillige 19,21,22 (se også figur 3). Katodisk TDCs meste forårsager det modsatte (ophidselse-aftagende) eller ingen virkning 19,22. Som diskuteret nylig 22, der er en vis variation i respons retning, med nogle fag viser den modsatte retning af virkning for anodisk og katodiske TDCs. Dette bør tages i betragtning ved prøven størrelse beregningeri undersøgelser ved hjælp NEBS. Interessant var sammenlignelige ændringer i M1 ophidselse fundet efter unilaterale og bilaterale TDCs 5,23, og enkel motorisk funktion blev ligeledes forbedret direkte efter hver stimulering type 5. Derfor er det i øjeblikket under efterforskning, om yderligere nedregulering af ophidselse af den kontralaterale M1 ved hjælp af bilaterale M1 montage udøver specifikke fordele for motorisk adfærd (se nedenfor). I modsætning hertil hviletilstand fMRI angivet klart forskellige kortikale netværk ændringer: bilateral TDCs modulerer funktionel konnektivitet i den primære og sekundære motor og præfrontal områder, mens ensidige TDCs modulerer funktionel forbindelse i præfrontale, parietal og cerebellare områder 34.

tRNS har netop udviklet som et redskab til at modulere kortikal ophidselse 4. På grund af den vekselstrøm tRNS anvendes uden polaritet specificitet (så længe derer ikke opvejes af stimulation intensitet). , Effektivitet tRNS synes dog at afhænge af den anvendte støj spektrum, med høje frekvenser (100-640 Hz), der viser mere robuste virkninger end lave frekvenser (<100 Hz) 4. Når direkte i forhold til ensidige anodiske TDCs blev en lignende, men lidt længere varig stigning i M1 ophidselse (målt ved MEP amplitude ændringer) fundet efter ensidige tRNS (Figur 3).

Figur 3
Figur 3. Tidsforløb for motor kortikal ophidselse efter forskellige NEBS strategier. MEP amplituden er vist som en funktion af tid før og efter 10 min af ensidig anodisk transkraniel direkte stimulering (TDCs) eller transkraniel tilfældig støj stimulation (tRNS) påført på den primære motor cortex ved en strømtæthed på 29 uA / cm 2 (1 mA / 35 cm2). Fejl barer indicate standardfejl. Bemærk, at tRNS udøver lignende virkninger på motor kortikal ophidselse forhold til anodisk TDCs. MEP amplitude vender tilbage til baseline niveau efter ca. 50 min for anodiske TDCs og efter 90 min for tRNS. Fra Terney et al. (2008) 4 med tilladelse. Klik her for at se en større version af dette tal.

På trods af den heterogenitet studiedesign, et fælles koncept begynder at udvikle sig fra håndhævelsesorganer forsøg tester effekten af ​​TDCs og tRNS på motorik: NEBS påvirker motorisk ydeevne eller færdigheder, når samtidig anvendes med træning / test. Anodisk TDCs og tRNS anvendt som ensidig M1 stimulering eller anodiske TDCs anvendes som bilateral M1 stimulering under træning blev alle vist sig at forbedre implicit motor sekvens læring 4,35 - 38 på den serielle reactitil tiden opgave 39. Tilsvarende blev ensidige anodiske TDCs anvendt i løbet af motor træning vist sig at øge hastigheden af læring i en udtrykkelig motorisk læring paradigme 40. Men virkningerne af katodisk stimulering på implicit og eksplicit motorisk læring synes at være anderledes: mens katodiske TDCs under træning ikke signifikant påvirker sekvens læring under implicit motorisk læring 35, blev det rapporteret at indvirke negativt eksplicit motor læring 40. Årsagerne til denne uoverensstemmelse brug for yderligere undersøgelse.

I tidligere undersøgelser med fokus på mere komplekse motorik læring over flere dage anodiske TDCs anvendes som ensidig M1 stimulering under træning væsentligt forbedret visuomotorisk dygtighed learning 13,20. Dygtighed blev bestemt ved ændringer i bevægelse nøjagtighed som funktion af bevægelse hastighed (dvs. den hastighed-nøjagtighed-tradeoff). Påfaldende, i en direkte sammenligning af elektrode montager og stimulering typer, både ensidige og bilaterale M1 anodisk TDCs og ensidige tRNS enhanced dygtighed læring på en visuomotorisk ord og bogstav sporing opgave 6 (figur 4A). Med hensyn til de mekanismer, det er i øjeblikket uvist, om TDCs og tRNS opererer med de samme virkningsmekanismer. Men tidsforløbet for dygtighed gevinster inden sessionen klart forskellig mellem TDCs og tRNS: Ensidige TDCs udøvede væsentlige virkninger på dygtighed gevinster umiddelbart efter stimulation startet. I modsætning hertil bilaterale TDCs og tRNS langsomt forbedret dygtighed gevinster i løbet af sessioner (figur 4B). Denne divergens peger på timeligt specifikke interaktioner mellem NEBS type og motor læreproces. Dette bør overvejes, når du vælger stimulation typer for fremtidige undersøgelser af det motoriske system hos raske forsøgspersoner samt patienter med neurologiske lidelser.

igur 4 "src =" / files / ftp_upload / 53.367 / 53367fig4.jpg "/>
Figur 4. Styrkelse af motorik ved træning og forstærkning af forskellige håndhævelsesorganer strategier. (A) Ændringer i motorik løbet tre dages motorisk træning pr stimulation gruppe. Skill øger over tid i fingeret stimulation kontrolgruppen og augmented yderligere ved hver NEBS strategi. (B) Scatter plot af delkomponenter motorisk læring. Alle stimulation grupper præsentere væsentlig større samlet motorisk læring sammenlignet med sham stimulation kontrolgruppen. Kun ensidig anodiske transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) afslører større umiddelbare virkninger på motorisk læring -. Dvs, umiddelbare ændringer i dygtighed efter debut af stimulation, sammenlignet med fingeret kontrol og transkraniel tilfældig støj stimulation (tRNS). DC: M1-SO = ensidige TDCs. DC: M1-M1 = bilaterale TDCs. RN: M1-SO = ensidige tRNS. * P <0,05, ** p <0,01. Fejlsøjler = standardafvigelse på middelværdien. Fra Prichard et al. (2014) 6 med tilladelse. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denne protokol beskriver typiske materialer og proceduremæssige skridt for modulation af hånd motorisk funktion og dygtighed læring ved hjælp NEBS, specifikt unilaterale og bilaterale M1 stimulation for anodisk TDCs, og ensidige tRNS. Før du vælger en bestemt NEBS protokol for et menneske motorsystem undersøgelse, f.eks., I forbindelse med motorisk læring, metodiske aspekter (sikkerhed, tolerabilitet, blinding) samt konceptuelle aspekter (montage eller strømtype specifikke virkninger på en bestemt område af hjernen) skal tages i betragtning. Fordele og begrænsninger ved de tre strategier er vist i tabel 1.

NEBS typen Fordel Begrænsning
Fælles for anodisk TDCs og tRNS Sikker
Billig
Let at administrere
Outlasting effekt på Cortical ophidselse (op til 90 min)
Forbedring af motorik og motorisk færdighed læring i raske forsøgspersoner og patienter med motoriske underskud
Funktionel focality nås ved en kombination af NEBS med en bestemt opgave
Strukturel stimulation focality er begrænset og defineret af elektrode størrelse og montage
Større elektroder kan stimulere kortikale områder, der støder til M1 af interesse
Ensidig M1 stimulation
(TDCs)
Polaritet specificitet (kan vælges retning af ophidselse ændring i M1 af interesse) Modtagelse af elektrode (katoden) er en aktiv elektrode og kan udøve en confounding effekt på underliggende hjerne område
Vanskeligt deltagende blinding ved højere stimulation intensiteter (strømtæthed> 40 uA / cm 2, f.eks.,> 1 mA / 25 cm2)
Bilateral M1 stimulation
Polaritet specificitet (kan vælges retning af ophidselse ændring i M1 af interesse)
Udtalte modulering af interhemispheric tilslutning foruden ophidselse forøgelse af M1 af interesse (ønskede aftagende effekt på den modsatte M1)
Vanskeligt deltagende blinding ved højere stimulation intensiteter (strømtæthed> 40 uA / cm 2, f.eks.,> 1 mA / 25 cm2)
Højere risiko for strømshunting grundet nærhed af elektroderne
Ensidig M1 stimulation
(tRNS)
Mindst bivirkninger
Forbedret deltager blændende
Ingen polaritet-specificitet
Virkninger på ophidselse og motorisk adfærd er mere robuste ved høj frekvens spektrum (100-640 Hz)

NEBS, ikke-invasiv elektrisk brain stimulation; M1, primær motor cortex; TDCs, transkraniel jævnstrøm stimulation; tRNS, transkraniel tilfældig støj stimulation

Tabel 1: Fordele og begrænsninger af TDCs og tRNS.

Fra et metodisk synspunkt fag altid bør screenes grundigt for kontraindikationer for NEBS 3,41 bruger spørgeskemaer eller standardiserede interviews (f.eks., Keel et al., 2001 25). Disse ikke anderledes TDCs og tRNS. Absolute neb kontraindikationer omfatter: 1) kraniet deformation, fx på grund af brud, da det kan påvirke strøm og fremme uventede bivirkninger;. 2) indopereret medicinsk udstyr, f.eks cochlear implant og hjerne stimulator, som NEBS negativt kan påvirke medicinsk udstyr fungerer. Til brug af TMS (f.eks., Til motor cortex lokalisering (se protokol trin 2)) ferromagnetiske genstande i hoved / hals-området, (f.eks., Granatsplinter, kirurgiske clips) også repræsentere en absolut kontraindikation, som de objekts kan forvredet af magnetfeltet og udgør en risiko for deltageren. Yderligere udelukkelseskriterier er valgfri og afhænger af undersøgelsens formål. Fælles yderligere kontraindikationer omfatter: 1) alder over 85 år; 2) graviditet; 3) historie af kroniske hudsygdomme (for det meste i forbindelse med hoved); 4) bivirkninger til tidligere hjerne stimulation protokoller; 5) historie af hyppig eller svær hovedpine, fx migræne.; 6) haft epileptiske anfald; og 7) pacemaker. For deltagere med pacemaker bør holdes en sikkerhedsafstand på mindst 10 cm mellem stimulation websted og pacemakeren for at forhindre interferens med dens funktion.

Emner skal ikke stimuleres, hvis nogen af ​​de absolutte kontraindikationer gælder. Af sikkerhedsmæssige årsager NEBS enheden skal have maksimal ydelse i mA området, bør være batteri-drevet, og bør ikke anvendes, mens opladeren er tilsluttet stikkontakten. Når de anvendes pr protokol, TDCs og tRNS er normalt godt tolerated 32. Bivirkninger af stimulation kan omfatte kløe, prikkende fornemmelse, og hovedpine outlasting stimulering varighed eller udløse migræneanfald. Men fra anslået 16.000 TDCs sessioner (herunder flere sekventielle sessioner) ingen alvorlige TDCs bivirkninger blev rapporteret (Bikson M., personlig kommunikation, 2015, meta-analyse i forberedelse). Bivirkninger kan minimeres ved omhyggelig stimulationselektrode forberedelse og placering. Dette omfatter: 1. Hud inspektion for læsioner, 2. Anvendelse af stimulation via en ledende medium ligesom gummi elektroder dækket med ledende pasta eller med saltvand gennemblødt svampe, 3. Fade ind og ud af stimulering (en længere varighed af rampe op og rampe ned (f.eks., 15 sek) er forbundet med færre bivirkninger), og 4. Impedans kontrol. Deltagerne normalt vænne til hudfornemmelser nedenunder elektroderne kort efter rampe op stimulering. Med tRNS i de fleste tilfælde fornemmelser i huden er mindre eller slet ikke alle opfattet i forhold til TDCs (dermed tilsvarende satser for korrekt tilstand gæt for fingeret og tRNS i forhold til højere korrekt tilstand gæt med TDCs) 6. Dette kan være en fordel for undersøgelser, hvor optimal blinding af deltagere er afgørende. Men i de fleste studier deltagerne lykkedes blindet mellem reelle og falske TDCs, i hvert fald med lav til medium stimulation intensiteter 32,42. Dette skyldes sandsynligvis at gennemføre en kort rampe op og ned i flere sekunder i fingeret tilstand, som forårsager prikkende fornemmelse 42 men tilsyneladende ændrer ikke kortikal funktion 2. Brug af en "aktiv" humbug mode, der fremkalder den prikkende fornemmelse og automatisk slukker stimulation efter nogle sekunder kan være en overlegen metode til blændende både deltager og forsker i forhold til blot at placere elektroderne på hovedet af deltageren og ikke starte NEBS enhed .

t "> For sammenlignelige publikationer indikerer strømtætheden, elektrode størrelse (dvs.., målområde), elektrodeplacering, ledende substrat mellem elektroden og huden, varighed for rampe op og ned, stimulering varighed og bivirkninger. Det bør bemærkes, at angivelsen af stimulation intensitet alene ikke tilstrækkelig til at estimere den strømtæthed leveret til deltageren. til beregning af strømtæthed opdele stimulering intensitet (f.eks., 1 mA, 1,5 mA, 2 mA) ved den stimulerede område. for eksempel hvis stimulation intensitet er 1 mA og elektroden størrelse er 16 cm 2 den estimerede strømtæthed er 0,0625 mA / cm2 (dvs.., 1 mA / 16 cm2 eller 62,5 uA / cm2).

Fra et begrebsmæssigt synspunkt, flere kortikale områder af det motoriske system er tilgængelige med NEBS, enten direkte, hvis området er tæt på kortikale overflade eller via remote netværkseffekter 43,44 26. Brug af sidstnævnte teknik i en sund deltager er hurtigere og lettere sammenlignet med anvendelse af TMS-induceret MEP'er, men TMS giver overlegen nøjagtighed at lokalisere individuelle kortikale motor repræsentation af interesse. Mens behovet for eller funktionelle gavn af at bruge et TMS hotspot sammenlignet med 10/20 systemet er endnu ikke bevist, TMS-induceret MEP'er demonstrerer funktionel integritet M1 og pyramideformede tarmkanalen. For patienter med hjerneskade (fx slagtilfælde) TMS-induceret MEP'er derfor fortrinsvis anvendes til at lokalisere motor cortical repræsentation, som det kan i høj grad rykket med læsionens størrelse og placering, og sekundære motoriske områder kan frembringe motorudgangen.

NEBS elektrode størrelse eller montage kan påvirke kortikale områder der støder op til området af interesse, hvilket resulterer i begrænset focality af selve stimulation 46,47. Men den funktionelle focality opnået ved opgave specifik aktivering af bestemte synapser 11 eller netværk, der er forstærket ved at kombinere opgave / træning med stimulation kunne være mere afgørende 46: på den ene side, funktionelle billeddiagnostiske undersøgelser viste forskellige netværksændringer efter ensidige versus bilateral M1 TDCs, eller TDCs versus tRNS henholdsvis 14,15. . På den anden side, nettoeffekten af anodiske TDCs og tRNS på motorisk adfærd, f.eks, læring, synes at være ens: Baseret på de få undersøgelser med direkte sammenligninger af stimulation type / montage, man kunne argumentere for en positiv effekt på motorisk funktion så længe M1 kontralateral til den testede hånd er målrettet efter NEBS(i tilfælde af TDCs med anodisk stimulering 4 - 6).

De fleste robuste adfærdsmæssige effekter er normalt findes, når stimulation og opgave udførelse eller uddannelse udføres samtidigt 13. Inkonsistente resultater er blevet rapporteret for NEBS og opgaver anvendes fortløbende 1. Andre elektrode montager såsom nyligt udviklede high-definition TDCs kan øge stimulation focality 48,49 men kræver fremtidig undersøgelse vedrørende de adfærdsmæssige konsekvenser. Kontrollerede undersøgelser evaluerer tRNS virkninger på slagtilfælde motor rehabilitering og læring samt komparative studier af forskellige neb strategier i patientpopulationer er stort set mangler. Fremtidige studier med NEBS af den menneskelige motoriske system er nødvendige for en bedre forståelse af løfter og faldgruber NEBS i kliniske anvendelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

MC og JR er støttet af den tyske Research Foundation (DFG RE 2740 / 3-1).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NEBS device (DC Stimulator plus) Neuroconn
Electrode cables Neuroconn
Conductive-rubber electrodes Neuroconn 5x5 cm
Perforated sponge bags Neuroconn 5x5 cm
Non-conductive rubber sponge cover Amrex-Zetron FG-02-A103 Rubber pad 3"*3"
NaCl isotonic solution  B. Braun Melsungen AG  A1151 Ecoflac, 0,9%
Cotton crepe bandage Paul Hartmann AG 931004 8x5m, textile elasticity
Adhesive tape (Leukofix) BSN medical 02122-00 2,5cm*5m
Skin preparation paste Weaver 10-30
Magnetic stimulator Magstim 3010-00 Magstim 200
EMG conductive paste GE Medical Systems 217083
EMG bipolar electrodes e.g., Natus Medical Inc. Viking 4 
EMG amplifier e.g., Natus Medical Inc. Viking 4 
Cable for EMG signal transmission e.g., Natus Medical Inc. Viking 4
Data acquisition unit  Cambridge Electronic Design (CED) MK1401-3 AD converter
Computer for signal recording and offline analysis
Signal 4.0.9 Cambridge Electronic Design (CED) Software
non-permanent skin marker Edding 8020 1 mm, blue

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Reis, J., Fritsch, B. Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation. Curr Opin Neurol. 24, (6), 590-596 (2011).
  2. Nitsche, M., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527, (3), 633-639 (2000).
  3. Nitsche, M. A., Cohen, L. G., et al. Transcranial direct current stimulation: State of the art. Brain Stimul. 1, (3), 206-223 (2008).
  4. Terney, D., Chaieb, L., Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. J Neurosci. 28, (52), 14147-14155 (2008).
  5. Kidgell, D. J., Goodwill, A. M., Frazer, A. K., Daly, R. M. Induction of cortical plasticity and improved motor performance following unilateral and bilateral transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex. BMC Neurosci. 14, (1), 64 (2013).
  6. Prichard, G., Weiller, C., Fritsch, B., Reis, J. Brain Stimulation Effects of Different Electrical Brain Stimulation Protocols on Subcomponents of Motor Skill Learning. Brain Stimul. 7, (4), 532-540 (2014).
  7. Antal, A., Paulus, W., Hunter, M. A. Transcranial alternating current stimulation ( tACS ). Front Hum Neurosci. 7, 1-4 (2013).
  8. Collins, J. J., Chow, C. C., Imhoff, T. T. Stochastic resonance without tuning. Nature. 376, (6537), 236-238 (1995).
  9. Miniussi, C., Harris, J. A., Ruzzoli, M. Modelling non-invasive brain stimulation in cognitive neuroscience. Neurosci Biobehav Rev. 37, (8), 1702-1712 (2013).
  10. Bindman, L. J., Lippold, O. C., Redfearn, J. W. the Action of Brief Polarizing Currents on the Cerebral Cortex of the Rat (1) During Current Flow and (2) in the Production of Long-Lasting After-Effects. J Physiol. 172, 369-382 (1964).
  11. Fritsch, B., Reis, J., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: Potential implications for motor learning. Neuron. 66, (2), 198-204 (2010).
  12. Galea, J. M., Celnik, P. Brain polarization enhances the formation and retention of motor memories. J Neurophysiol. 102, (1), 294-301 (2009).
  13. Reis, J., Fischer, J. T., Prichard, G., Weiller, C., Cohen, L. G., Fritsch, B. Time- but Not Sleep-Dependent Consolidation of tDCS-Enhanced Visuomotor Skills. Cereb Cortex. (1), 1-9 (2013).
  14. Saiote, C., Turi, Z., Paulus, W., Antal, A. Combining functional magnetic resonance imaging with transcranial electrical stimulation. Front Hum Neurosci. 7, (8), 435 (2013).
  15. Sehm, B., Kipping, J., Schäfer, A., Villringer, A., Ragert, P. A Comparison between Uni- and Bilateral tDCS Effects on Functional Connectivity of the Human Motor Cortex. Front Hum Neurosci Neurosci. 7, (4), 183 (2013).
  16. Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes. Clin Neurophysiol. 121, (12), 2165-2171 (2010).
  17. Bikson, M., Rahman, a, Datta, a Computational Models of Transcranial Direct Current Stimulation. Clin EEG Neurosci. 43, (3), 176-183 (2012).
  18. Opitz, A., Paulus, W., Will, A., Thielscher, A. Determinants of the electric field during transcranial direct current stimulation. Neuroimage. 109, 140-150 (2015).
  19. Nitsche, M., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57, (10), 1899-1901 (2001).
  20. Reis, J., Schambra, H. M., et al. Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, (5), 1590-1595 (2009).
  21. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. a Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591, (7), 1987-2000 (2013).
  22. Wiethoff, S., Hamada, M., Rothwell, J. C. Variability in response to transcranial direct current stimulation of the motor cortex. Brain Stimul. 7, (3), 468-475 (2014).
  23. Mordillo-Mateos, L., Turpin-Fenoll, L., et al. Effects of simultaneous bilateral tDCS of the human motor cortex. Brain Stimul. 5, (3), 214-222 (2012).
  24. Tazoe, T., Endoh, T., Kitamura, T., Ogata, T. Polarity Specific Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Interhemispheric Inhibition. PLoS One. 9, (12), e114244 (2014).
  25. Keel, J. C., Smith, M. J., Wassermann, E. M. A safety screening questionnaire for transcranial magnetic stimulation. Clin Neurophysiol. 112, 720 (2000).
  26. Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., Dasilva, A. F., Fregni, F. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309 (2013).
  27. Brasil-Neto, J. P., Cohen, L. G., Panizza, M., Nilsson, J., Roth, B. J., Hallett, M. Optimal focal transcranial magnetic activation of the human motor cortex: effects of coil orientation, shape of the induced current pulse, and stimulus intensity. J Clin Neurophysiol. 9, (1), 132-136 (1992).
  28. Mills, K., Boniface, S., Schubert, M. Magnetic brain stimulation with a double coil: the importance of coil orientation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 85, (1), 17-21 (1992).
  29. Rothwell, J., Hallett, M., Berardelli, A., Eisen, A., Rossini, P., Paulus, W. Magnetic stimulation motor evoked potentials. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl. 52, 97-103 (1999).
  30. Ueno, S., Tashiro, T., Harada, K. Localized stimulation of neural tissues in the brain by means of a paired configuration of time-varying magnetic fields. J Appl Phys. 64, (10), 5862-5864 (1988).
  31. Fleming, M. K., Sorinola, I. O., Newham, D. J., Roberts-Lewis, S. F., Bergmann, J. H. M. The effect of coil type and navigation on the reliability of transcranial magnetic stimulation. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 20, (5), 617-625 (2012).
  32. Brunoni, A. R., Amadera, J., Berbel, B., Volz, M. S., Rizzerio, B. G., Fregni, F. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. Int J Neuropsychopharmacol. 14, (8), 1133-1145 (2011).
  33. Palm, U., Reisinger, E., et al. Brain Stimulation Evaluation of Sham Transcranial Direct Current Stimulation for Randomized, Placebo-Controlled Clinical Trials. Brain Stimul. 6, (4), 690-695 (2013).
  34. Sehm, B., Schäfer, A., et al. Dynamic modulation of intrinsic functional connectivity by transcranial direct current stimulation. J Neurophysiol. 108, (12), 3253-3263 (2012).
  35. Nitsche, M. A., Schauenburg, A., et al. Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human. J Cogn Neurosci. 15, (4), 619-626 (2003).
  36. Antal, A., Begemeier, S., Nitsche, M. A., Paulus, W. Prior state of cortical activity influences subsequent practicing of a visuomotor coordination task. Neuropsychologia. 46, (13), 3157-3161 (2008).
  37. Kang, E. K., Paik, N. J. Effect of a tDCS electrode montage on implicit motor sequence learning in healthy subjects. Exp Transl Stroke Med. 3, (1), 4 (2011).
  38. Kantak, S. S., Mummidisetty, C. K., Stinear, J. W. Primary motor and premotor cortex in implicit sequence learning - Evidence for competition between implicit and explicit human motor memory systems. Eur J Neurosci. 36, (5), 2710-2715 (2012).
  39. Nissen, M. J., Bullemer, P. Attentional requirements of learning: Evidence from performance measures. Cogn Psychol. 19, (1), 1-32 (1987).
  40. Stagg, C. J., Jayaram, G., Pastor, D., Kincses, Z. T., Matthews, P. M., Johansen-berg, H. Polarity and timing-dependent effects of transcranial direct current stimulation in explicit motor learning. Neuropsychologia. 49, (5), 800-804 (2011).
  41. 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).
  42. 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).
  43. Baudewig, J., Nitsche, M. A., Paulus, W., Frahm, J. Regional modulation of BOLD MRI responses to human sensorimotor activation by transcranial direct current stimulation. Magn Reson Med. 45, (2), 196-201 (2001).
  44. Venkatakrishnan, A., Sandrini, M. Combining transcranial direct current stimulation and neuroimaging: novel insights in understanding neuroplasticity. J Neurophysiol. 107, (1), 1-4 (2012).
  45. Neuling, T., Wagner, S., Wolters, C. H., Zaehle, T., Herrmann, C. S. Finite-element model predicts current density distribution for clinical applications of tDCS and tACS. Frontiers in Psychiatry. 3, 1-10 (2012).
  46. Bikson, M., Rahman, A. Origins of specificity during tDCS anatomical, activity-selective, and input-bias mechanisms. Front Hum Neurosci. 7, 1-5 (2013).
  47. Truong, D. Q., Hüber, M., et al. Brain Stimulation Clinician Accessible Tools for GUI Computational Models of Transcranial Electrical Stimulation BONSAI and SPHERES. Brain Stimul. 7, (4), 521-524 (2014).
  48. Caparelli-Daquer, E. M., Zimmermann, T. J., et al. A Pilot Study on Effects of 4x1 High-Definition tDCS on Motor Cortex Excitability. Proc Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc EMBS. 735-738 (2012).
  49. Kuo, H. I., Bikson, M., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: A neurophysiological study. Brain Stimul. 6, (4), 644-648 (2013).
Ikke-invasiv elektrisk Brain Stimulation montager for Modulation of Human Motor Function
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Curado, M., Fritsch, B., Reis, J. Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function. J. Vis. Exp. (108), e53367, doi:10.3791/53367 (2016).More

Curado, M., Fritsch, B., Reis, J. Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function. J. Vis. Exp. (108), e53367, doi:10.3791/53367 (2016).

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