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Behavior

Non-Invasive Brain Stimulation électrique Montages pour modulation de la fonction Motor humain

doi: 10.3791/53367 Published: February 4, 2016

Summary

la stimulation électrique du cerveau non invasive peut moduler la fonction et le comportement corticale, à la fois pour la recherche et à des fins cliniques. Ce protocole décrit différentes méthodes de stimulation cérébrale pour la modulation du système de moteur humain.

Abstract

la stimulation électrique du cerveau non-invasive (NEEF) est utilisé pour moduler le fonctionnement du cerveau et le comportement, à la fois pour la recherche et à des fins cliniques. En particulier, NEBS peut être appliqué transcranially soit que la stimulation du courant continu (STCC) ou en alternance stimulation actuelle (TAC). Ces types de stimulation exercent imparti, la dose et dans le cas de STCC effets spécifiques de polarité sur la fonction motrice et de la compétence d'apprentissage chez les sujets sains. Dernièrement, STCC a été utilisé pour augmenter le traitement des handicaps moteurs chez les patients avec un AVC ou de troubles du mouvement. Cet article fournit un protocole étape par étape pour cibler le cortex moteur primaire avec STCC et la stimulation de bruit aléatoire transcrânienne (tRNS), une forme spécifique de TAC en utilisant un courant électrique appliqué au hasard dans une plage de fréquence prédéfinie. La configuration des deux montages de stimulation différents est expliqué. Dans les deux montages de l'électrode d'émission (l'anode pour tDCS) est placé sur le cortex moteur primaire d'intérêt. Pourstimulation du cortex moteur unilatérale l'électrode de réception est placé sur le front tandis controlatéral pour la stimulation bilatérale du cortex moteur de l'électrode de réception est placé sur le cortex moteur primaire opposée. Les avantages et les inconvénients de chaque montage pour la modulation de l'excitabilité corticale et la fonction du moteur y compris l'apprentissage sont abordés, ainsi que la sécurité, la tolérabilité et aspects aveuglantes.

Introduction

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Stimulation non invasive électrique du cerveau (NEEF), l'administration des courants électriques au cerveau à travers le crâne intact, peut modifier le fonctionnement du cerveau et le comportement 1-3. Pour optimiser le potentiel thérapeutique des stratégies NEBS comprendre les mécanismes sous-jacents menant à des effets neurophysiologiques et comportementaux sont encore nécessaires. La normalisation de la demande dans les différents laboratoires et pleine transparence des procédures de stimulation constitue la base de la comparabilité des données qui supporte interprétation fiable des résultats et l'évaluation des mécanismes d'action proposés. La stimulation transcrânienne à courant continu (STCC) ou transcrânienne alternant courant de stimulation (TAC) diffèrent par des paramètres du courant électrique appliqué: STCC se compose d'un flux de courant constant unidirectionnelle entre deux électrodes (anode et cathode) 2 - 6 TAC tout en utilise un courant alternatif appliqué àfréquence spécifique 7. La stimulation de bruit aléatoire transcrânienne (tRNS) est une forme particulière de TAC qui utilise un courant alternatif appliqué à des fréquences aléatoires (par exemple., 100-640 Hz) résultant en différentes intensités de stimulation rapidement et en supprimant les effets liés polarité-4,6,7. La polarité est seulement de pertinence si le paramètre de stimulation comprend une stimulation compensée, par exemple, le spectre de bruit changeant de façon aléatoire autour d'une intensité mA +1 de référence (généralement pas utilisée). Aux fins de cet article, nous allons nous concentrer sur le travail à l'aide STCC et Trns effets sur le système moteur, suivant de près une publication récente de notre laboratoire 6.

Les mécanismes sous-jacents de l'action de tRNS sont encore moins connus que du STCC, mais probablement différent de ce dernier. En théorie, dans le cadre conceptuel de la résonance stochastique tRNS introduit du bruit induit par la stimulation à un système neuronal qui peut fournir un avantage de traitement du signal en modifiant ee rapport signal sur bruit 4,8,9. TRNS peut principalement amplifier les signaux les plus faibles et peut ainsi optimiser l'activité du cerveau spécifique à la tâche (bruit endogène 9). Anodal STCC augmente l'excitabilité corticale indiqué par la modification du taux de la décharge neuronale spontanée 10 ou augmenté moteur potentiel évoqué (MEP) amplitudes 2 avec les effets qui survivra à la durée de stimulation pour les minutes à quelques heures. augmentations durables dans l'efficacité synaptique connu sous le nom de potentialisation à long terme sont considérés comme contribuant à l'apprentissage et la mémoire. En effet, anodique STCC améliore synaptique efficacité du moteur synapses corticales plusieurs reprises activées par une faible entrée synaptique 11. Conformément, l'acquisition amélioration de la fonction du moteur / compétence est souvent révélé que si la stimulation est co-appliqué avec une formation à moteur de 11 à 13, suggère également co-activation synaptique comme une condition préalable de ce processus dépendant de l'activité. Néanmoins, la causalité entre les augmentations de cexcitabilité ortical (augmentation de taux d'allumage ou de l'amplitude du PEM) d'une part et l'amélioration de l'efficacité synaptique (LTP ou la fonction du comportement tels que l'apprentissage moteur) d'autre part n'a pas été démontrée.

NEBS appliquée au cortex moteur primaire (M1) a suscité l'intérêt de plus en plus comme méthode sûre et efficace pour moduler la fonction motrice humaine 1. Effets neurophysiologiques et les résultats comportementaux peuvent dépendre de la stratégie de stimulation (par exemple, STCC polarité ou tRNS), la taille de l'électrode et montage 4 - 6,14,15. Outre les facteurs anatomiques et physiologiques faisant l'objet inhérentes au montage d'électrode influe de manière significative la distribution de champ électrique et peuvent conduire à différents modèles d'étalement de courant à l'intérieur du cortex 16-18. En plus de l'intensité du courant appliqué à la taille des électrodes détermine la densité de courant délivré 3. montages d'électrode communeà moteur humain études de système comprennent (figure 1): 1) la stimulation anodique tDCS M1 unilatérale avec l'anode positionnée sur l'intérêt de M1 et la cathode positionnée sur le front controlatéral; l'idée de base de cette approche est-régulation de l'excitabilité de la M1 d'intérêt 6,13,19 - 22; 2) la stimulation anodique tDCS bilatérale M1 (également dénommé "bihemispheric" ou "dual" stimulation) avec l'anode positionnée sur l'intérêt de M1 et la cathode positionnée sur le 5,6,14,23,24 M1 contralatérale; l'idée de base de cette approche est de maximiser les avantages de stimulation par la régulation positive de l'excitabilité de la M1 d'intérêt tout en régulant à la baisse l'excitabilité dans le sens opposé M1 (ie, la modulation de l'inhibition interhémisphérique entre les deux M1); 3) Pour tRNS, seul le unilatérale M1 stimulation montage mentionné ci-dessus a été investigATED 4,6; avec ce montage excitabilité effets de tRNS amélioration ont été trouvés pour le spectre de fréquences de 100 à 640 Hz 4. Le choix de la stratégie de stimulation du cerveau et l'électrode montage représente une étape essentielle pour une utilisation efficace et fiable de NEBS en milieu clinique ou de recherche. Voici ces trois procédures NEBS sont décrits en détail comme utilisés dans les études du système moteur humaines et les aspects méthodologiques et conceptuels sont discutées. Matériaux pour STCC unilatérales ou bilatérales et unilatérales tRNS sont les mêmes (Figure 2).

Figure 1
Figure 1. montages électrode et la direction du courant pour les stratégies de NEBS distinctes. (A) Pour anodique unilatérale stimulation transcrânienne à courant continu (STCC), l'anode est centré sur le cortex moteur primaire d'intérêt et la cathode positionné sur til controlatéral région sus-orbitaire. (B) Pour la stimulation du cortex moteur bilatéral, anode et la cathode sont situées chacune sur une cortex moteur. La position de l'anode détermine le cortex moteur de l'intérêt pour STCC anodiques. (C) Pour la stimulation de bruit aléatoire unilatérale transcrânienne (tRNS), une électrode est située sur le cortex moteur et l'autre électrode sur la zone sus-orbitaire controlatéral. Le passage du courant entre les électrodes est indiqué par la flèche noire. Anode (+, rouge), la cathode (-, bleu), Courant alternatif (+/-, vert). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Protocol

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Déclaration éthique: Les études humaines exigent le consentement éclairé des participants avant l'entrée d'étude. Obtenir l'approbation par le comité d'éthique concerné avant le recrutement des participants. Assurez-vous que des études sont en conformité avec la Déclaration d'Helsinki. Les résultats représentatifs rapportés ici (figure 4) sont basés sur une étude réalisée en conformité avec la Déclaration d'Helsinki modifié par la 59 e Assemblée générale WMA, Séoul, Octobre 2008 et approuvé par le comité d'éthique local de l'Université de Fribourg. Tous les sujets ont donné leur consentement éclairé écrit avant l'entrée d'étude de 6.

1. Sécurité dépistage

  1. Dépister le participant pour contre-indications potentielles pour la stimulation cérébrale non invasive 3, par exemple., En utilisant des questionnaires 25.

2. Motor Cortex Localisation

  1. Localiser moteur de la main le cortex du participant par l'un des deux diapproches instinct, en localisant la représentation cérébrale du muscle d'intérêt par la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) induite par MEP, ou en localisant la position standard M1 (C3 / C4) sur la base du système international EEG 10/20 avec un ruban à mesurer 26 .
  2. Pour l'enregistrement de MEP induite TMS-demander au participant de retirer tout objet qui peut être influencée par le champ magnétique TMS, y compris les cartes de crédit, des téléphones portables et des objets métalliques en général.
  3. Demander au participant de s'asseoir confortablement.
  4. Vérifier les connexions entre l'amplificateur EMG et l'ordinateur utilisé pour la configuration de signal et d'acquisition lors de l'utilisation d'une interface logicielle.
  5. Allumez l'amplificateur EMG et connecter les câbles d'électrodes EMG.
  6. la peau propre participant en frottant doucement avec de la pâte de préparation de la peau dans les régions de la main où les électrodes seront placés. Enlever l'excès avec un tampon de gaze propre.
  7. Fixez EMG électrodes de surface dans un montage ventre-tendon sur le muscle de la main deintérêt (par exemple., M. court abducteur du pouce de la main droite) et connecter une électrode de masse (par exemple., sur l'avant-bras). Le but de l'étude détermine quelle main muscle à utiliser.
    Remarque: Pour les électrodes réutilisables, il est nécessaire d'appliquer une petite quantité de pâte conductrice sur la surface de l'électrode avant de l'attacher à la peau du participant.
  8. (Étape optionnelle) Lancez le logiciel d'enregistrement pour l'acquisition de l'eurodéputé si le stockage de données MEP est souhaitée.
  9. Vérifiez les valeurs d'impédance EMG. Assurez-vous que l'impédance est <20 kOhm.
  10. Allumez le stimulateur magnétique et charger le condensateur en appuyant sur le bouton correspondant "de charge".
  11. Placer une bobine de TMS figure-de-huit sur le cuir chevelu des participants sur la fissure interhémisphérique et le déplacer vers la zone du cortex moteur (autour des positions C3 / C4 du système international EEG 10/20). Tenez la bobine de TMS à un angle de 45 o -50 o référencé à la fissu interhémisphérique27,28 re, avec la poignée orientée vers l'arrière, en produisant un courant corticale d'arrière en avant 29.
    Remarque: Deux bobines de TMS distincts sont utilisés pour cortex moteur localisation: figure-de-huit ou bobines circulaires. Si possible, utilisez une bobine figure-de-huit car il fournit la stimulation cérébrale plus focal 30 et une plus grande fiabilité des mesures de l'excitabilité corticale 31.
  12. Quand le stimulateur magnétique est chargé (visible sur l'écran), décharger le stimulateur soit en appuyant sur le bouton de déclenchement ou en marchant sur la pédale de commande ou automatiquement par un logiciel. Ce sera ensuite délivrer une impulsion de TMS unique à travers la bobine de TMS relié placé sur le cuir chevelu du participant. Paramètres par défaut d'impulsion de TMS (. Par exemple, 100 ms de temps de montée de la durée de décroissance du courant et 800 ps induite par des stimuli monophasique; la réduction des temps de désintégration de stimuli biphasique) sont spécifiques à l'appareil (firmware).
  13. Commencez avec une faible intensité de stimulation (par ex., Régler l'intensité à 45% la production en utilisant le contrôleur bouton d'intensité de la stimulation sur le stimulateur) et regarder des députés visibles sur l'amplificateur EMG.
    1. Si aucun député européen est visible augmentation de l'intensité de la stimulation de 2-5% étapes jusqu'à ce que député européen est clairement présente (par ex., 0,5-1 mV d'amplitude). Répétez la stimulation en appuyant sur le bouton de déclenchement ou d'activer l'interrupteur au pied si la livraison d'impulsion est pas automatisé. Informer le participant que la stimulation sera légèrement plus forte et que les mouvements des membres, tic facial et oculaires clignote sont attendus.
      Remarque: Mettre en place un intervalle minimum de 5 secondes entre les impulsions pour éviter les effets de stimulation de basse fréquence sur l'excitabilité cérébrale.
  14. Déplacer la bobine radialement en incréments de 1 cm autour du site d'abord stimulé pour trouver le point avec la plus grande réponse du député européen suite à l'application d'impulsions de TMS simples. A partir de là, commencer à nouveau le déplacement de la bobine pour fixerle "hotspot" (zone corticale avec amplitude maximale de MEP).
    Note: L'utilisation d'un capuchon de tête (. Par exemple, utilisé pour les marques de la grille) pour la procédure de localisation est déconseillé car le bouchon doit être enlevé pour NEBS placement des électrodes et la position de point d'accès peut être perdu.
  15. Réduire l'intensité de la stimulation chez environ 2% -steps aide du bouton de commande de l'intensité de la stimulation sur le stimulateur (MEP doit être encore présent). Cela permettra d'éviter l'imprécision due à la stimulation supra-maximale. Reconfirmer le hotspot en déplaçant la bobine radialement en incréments de 1 cm autour du point d'accès et la vérification de la taille de la MEP. Le hotspot doit toujours correspondre à la plus grande et la plus cohérente amplitude MEP.
    Remarque: Demandez au participant de contracter volontairement le muscle d'intérêt si le hotspot est difficile de trouver (. Par exemple, aucun député européen présent à de fortes intensités de stimulation). En procédant ainsi, l'intensité de stimulation nécessaire pour induire MEP est diminuéeet il peut être plus facile d'identifier les sites de stimulation corticale pertinents. Si cette méthode est utilisée, demander au participant de détendre les muscles après avoir trouvé un site de stimulation pertinente et ajuster l'intensité de la stimulation de sorte que les députés fiables peuvent être trouvés lorsque le muscle est au repos. Passez à trouver le hotspot.
  16. Marquer la position de point d'accès et l'orientation de la bobine avec un marqueur non permanent peau.
  17. Pour la stimulation bilatérale M1, répétez les étapes 02.11 à 02.16 pour le membre controlatéral.

3. Préparation de l'électrode NEBS

  1. Connecter les câbles à des électrodes en caoutchouc, et placer les électrodes à l'intérieur des sacs en éponge. Assurez-vous que la taille de l'électrode et la taille du sac de l'éponge ne correspondent. Les matériaux sont disponibles dans le commerce dans des tailles standard (par exemple., 5x5 cm 2, 5x7 cm 2).
  2. Faire tremper les sacs d'éponges des deux côtés avec une solution isotonique de NaCl, mais il faut éviter trempage excessif pour éviter les ponts de sel ou de couler sur le volontaire.
    1. Cette étape est optionaL: Pour éviter les fuites de solution de NaCl lors de l'utilisation des bandages à la place de bandes de caoutchouc, placer les électrodes et des sacs en éponge à l'intérieur non-conductrices couvertures éponge en caoutchouc.
      Remarque: vous pouvez recouvrir l'électrode de caoutchouc avec de la pâte conductrice et les placer directement sur ​​la tête du participant, à savoir, ne pas utiliser des sacs en éponge ou des couvertures éponge en caoutchouc.

4. NEBS place des électrodes (Figure 1)

  1. Trouvez la tête de marquage (s) indiquant le hotspot moteur cortical et séparer les cheveux autour de la zone.
  2. Pour améliorer la conductance nettoyer la peau avant le placement des électrodes en frottant doucement la surface de la peau autour des marques en tête avec un coton-tige imbibé de 40-50% d'alcool ou de pâte de préparation de la peau. Ne grattez pas la peau! Retirer l'excédent avec un coton-tige et la zone propre à nouveau avec une solution de NaCl isotonique. Sécher la zone après.
    Remarque: Assurez-vous que le marquage (s) restent visibles tête; remarquer si nécessaire. Placez une électrode après la marque pour le M1 d'intérêt (controlatéral à la main d'intérêt) tête. Apportez l'éponge autant que possible en contact direct avec la peau. Placez le câble de l'électrode vers le dos du participant pour éviter toute perturbation pendant la stimulation et / ou exécution de la tâche et de faciliter la connexion au dispositif NEBS.
    Remarque: Le poil en dessous de l'électrode doit être humide. En cas d'humidification excessive de cheveux, utiliser de papier ou de serviettes de toilette pour absorber l'excès.
    Remarque: Pour anodique STCC, l'électrode placée sur le hotspot corticale motrice d'intérêt (augmentation de l'excitabilité est souhaitée) correspond à l'anode, généralement relié au câble rouge. La cathode (généralement connecté à un câble noir ou bleu) est placé sur la zone sus-orbitaire opposé ou M1 (voir ci-dessous). De façon classique, le positionnement des électrodes est la même pour tRNS, bien que dans le protocole classique il n'y a pas de spécificité de polarité due au curren alternéet flux. placement spécifique peut être important si les paramètres de stimulation comprennent un décalage de stimulation.
  3. Pour unilatérale M1 stimulation lieu la seconde électrode (pour anodiques STCC: la cathode) sur la région sus-orbitaire controlatéral (correspondant à l'électrode Fp2 dans le système international EEG 10/20). Assurez-vous que le câble est orienté vers l'arrière du participant.
  4. Pour la stimulation bilatérale M1 sauter l'étape 4.4. Placez la deuxième électrode (pour anodiques STCC: la cathode) sur la face M1 suivant la ipsilatéral à la branche utilisée dans l'étude de marquage tête. Assurez-vous que le câble est orienté vers l'arrière du participant.
  5. Couvrir la tête à deux reprises avec un bandage élastique circulaire dans la direction médio-latérale pour stabiliser l'électrode M1, puis utilisez la bande restante pour couvrir la tête circulaire dans le sens antéro-postérieur de stabiliser les deux électrodes.
  6. Utilisez un ruban adhésif pour fixer la fin de la Bandage.
  7. Fixez les câbles avec une bande adhésive sur le cou ou de la chemise du participant.
  8. Connecter les câbles d'électrodes au dispositif NEBS.

Figure 2
Figure 2. Les matériaux utilisés pour les protocoles de NEBS. Matériaux classiques utilisés dans les protocoles de stimulation électrique cérébrale non invasives comprennent un dispositif NEBS, câbles d'électrodes, électrodes en caoutchouc conducteur, sacs éponge perforées, couvercle de caoutchouc mousse (en option), solution et bandages NaCl isotonique. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

5. Stimulation

  1. Allumez le dispositif NEBS.
  2. Réglez les paramètres de l'appareil NEBS concernant le type de stimulation (de STCC ou tRNS), l'intensité (par ex., 1 mA, 1,5 mA ou 2 mA), la durée (par exemple., 10-40 min), rampe de haut en bas (le temps entre le début de la stimulation et de l'intensité maximale, typiquement de 8 à 15 sec), et d'autres facteurs liés au type de stimulation (par exemple, spectre de fréquence pour tRNS).
    Remarque: Classiquement, la stimulation factice comprend la montée en puissance immédiatement suivie par décélération. En conséquence, le participant a la sensation de la stimulation, mais la durée de la stimulation est insuffisante pour avoir des effets à long terme sur la fonction cérébrale. Certains appareils NEBS comprennent un mode d'étude qui permet aveuglement de participant et chercheur en entrant un code de l'objet d'étude spécifique. Le code détermine automatiquement les paramètres de stimulation. Alternativement, un deuxième expérimentateur peut définir les paramètres de stimulation dans chaque session et couvrir l'affichage de l'expérimentateur mener la stimulation.
  3. Informer le participant sur les effets secondaires potentiels associés à NEBS. effets indésirables courants incluent la peau des démangeaisons / picotement ou une sensation de brûlure de l'ONUderneath les électrodes, des maux de tête, et l'inconfort 32. Sensation de brûlure peut être le signe d'un mauvais contact de l'électrode avec la peau.
  4. Commencez la stimulation.
    Remarque: la durée de stimulation commune dure environ 10-20 min sur la base des rapports d'enquête changements sur l'excitabilité corticale (voir la section des résultats représentatifs). De façon empirique, la durée de la stimulation maximale a été fixée à 40 min 3.
  5. Vérifier la continuité de la stimulation au cours de la montée en puissance et de stimulation. Si l'impédance est trop élevée ou électrodes sont en mauvais contact avec la peau, la stimulation peut résilier automatiquement.
    Note: Dans le cas où l'impédance est trop élevée ou les rapports des participants de plus en plus de l'inconfort pendant la stimulation essayer de diminuer l'impédance, par exemple par une meilleure fixateur les électrodes sur les sites de stimulation ou l'ajout de milieu conducteur. une solution de NaCl peut être ajouté à l'aide d'une seringue directement dans les éponges après leur placement on la tête.
    Remarque: Pour des raisons de sécurité des dispositifs signalent l'impédance à travers la stimulation. Le dispositif NEBS peut couper si l'impédance atteint un seuil spécifique (par exemple., 55 kOhms).
  6. Si NEBS est co-appliqué avec l'exécution d'une tâche motrice, commencer les tests / formation après stimulation suivant la rampe et le participant se sent à l'aise avec la stimulation. Dans le cas où l'étude ne comprend pas une tâche motrice pendant la stimulation, assurez-vous que le participant reste assis et éveillé pendant la période de stimulation, et attendre que la stimulation est terminée.
  7. Vérifiez avec le participant pour les effets secondaires de la stimulation, par exemple., En distribuant un questionnaire standardisé 32 ou directement demander au participant. En cas d'études, y compris plusieurs jours de stimulation, de prendre note de tous les effets secondaires possibles entre les jours.
    Remarque: Pour l'évaluation de l'efficacité aveuglante, demander au participant après chaque sessio de stimulationn de deviner quel type de stimulation (sham / état) le participant a subi. Si l'expérimentateur est également aveugle, l'expérimentateur peut aussi noter sa proposition en ce qui concerne le type de stimulation du participant. Comparer les réponses avec le type de stimulation réelle de vérifier le taux de bonnes réponses 33.
  8. Désinfecter électrodes et des éponges avec des substances non dangereuses telles que 40-50% d'alcool. rincer abondamment à l'eau par la suite. Laissez matériaux secs avant de les ranger.

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Representative Results

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Pour étudier les effets de NEBS sur le système moteur humain, il est important de tenir compte des mesures de résultats appropriées. Un avantage du système de moteur est l'accessibilité des outils de représentations corticales électrophysiologiques. Potentiels évoqués moteurs sont souvent utilisées comme indicateur de l'excitabilité du cortex moteur. Après l'application de 9 minutes ou plus de anodiques STCC à une densité de courant de 29 uA / cm 2, cortex moteur excitabilité est augmentée pendant au moins 30 min dans la majorité des volontaires sains 19,21,22 (voir aussi la figure 3). Cathodique STCC provoque souvent le contraire (excitabilité décroissante) ou pas d'effet 19,22. Cependant, comme nous l'avons récemment 22, il y a une certaine variabilité dans le sens de la réponse, avec des sujets présentant le sens inverse de l'effet pour anodique et STCC cathodiques. Ceci doit être pris en compte pour l'échantillon calcul de la tailledans les études utilisant NEBS. Fait intéressant, les changements comparables dans l'excitabilité M1 ont été trouvés après STCC unilatérales et bilatérales 5,23 et fonction simple du moteur a été améliorés de manière similaire immédiatement après chaque type de stimulation 5. Par conséquent, il est actuellement à l'étude si une régulation supplémentaire de l'excitabilité de la M1 controlatéral utilisant le montage M1 bilatérale exerce des avantages spécifiques pour le comportement moteur (voir ci-dessous). En revanche, l'état de repos IRMf a clairement indiqué différentes modifications du réseau cortical: STCC bilatérale module connectivité fonctionnelle dans le moteur primaire et secondaire et dans les régions préfrontales, tout en STCC unilatérale module connectivité fonctionnelle dans préfrontal, pariétal et zones cérébelleux 34.

tRNS a récemment mis au point un outil pour moduler l'excitabilité corticale 4. En raison de l'alternance tRNS courant est appliqué sans spécificité de polarité (tant qu'il n'yest pas de décalage de l'intensité de la stimulation). Cependant, l'efficacité de tRNS semble dépendre du spectre de bruit appliqué, avec des fréquences élevées (100 à 640 Hz) montrant des effets plus robustes que les fréquences basses (<100 Hz) 4. Lorsque comparé directement à STCC anodiques de unilatérales, une augmentation similaire mais légèrement plus longue durée de l'excitabilité M1 (mesurée par les variations d'amplitude MEP) a été trouvé après tRNS unilatérales (Figure 3).

Figure 3
Figure cours 3. Durée du cortex moteur excitabilité après différentes stratégies de NEBS. L'amplitude MEP est représentée en fonction du temps avant et après 10 min de anodique unilatérale stimulation transcrânienne directe (STCC) ou la stimulation de bruit aléatoire transcrânienne (tRNS) appliquée au primaire cortex moteur à une densité de courant de 29 uA / cm 2 (1 mA / 35 cm 2). Les barres d'erreur INDICATe erreur standard. Notez que tRNS exerce des effets similaires sur cortex moteur par rapport à l'excitabilité Anodal STCC. MEP amplitude revient à des niveaux de base après environ 50 min pour anodiques STCC et après 90 min pour tRNS. De Terney et al. (2008) 4 avec la permission. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Malgré l'hétérogénéité des modèles d'étude, un concept commun commence à évoluer à partir d'essais NEBS testant les effets de la STCC et tRNS sur la fonction motrice: NEBS influence les performances du moteur ou de compétences lorsqu'il est appliqué en même temps que la formation / test. Anodal STCC et tRNS appliqués comme unilatérale stimulation M1 ou STCC anodiques appliquées que la stimulation bilatérale M1 lors de la formation ont tous été montré pour améliorer la séquence de moteur implicite apprentissage 4,35 - 38 sur le Reacti sériesur la tâche de temps 39. De même, STCC anodiques de unilatérales appliquées lors de l'entraînement du moteur a été montré pour augmenter le taux de l'apprentissage dans un paradigme d'apprentissage du moteur explicite 40. Cependant, les effets de la stimulation cathodique sur implicite et explicite l'apprentissage moteur semblent être différentes: alors que STCC cathodiques au cours de la formation n'a pas affecté significativement la séquence d'apprentissage au cours implicite apprentissage moteur 35, il a été signalé à affecter négativement moteur explicite apprentissage 40. Les raisons de cet écart doivent être étudiées plus.

Dans les enquêtes antérieures portant sur ​​l'habileté motrice plus complexes d'apprentissage sur les STCC de plusieurs jours appliquées que la stimulation unilatérale M1 pendant l'entraînement considérablement amélioré habileté visuo-moteur apprentissage 13,20. Savoir-faire a été déterminée par des changements dans la précision de mouvement en fonction de la vitesse de déplacement (à savoir, la vitesse-précision-compromis). Il est frappant, dans une comparaison directe des montages d'électrodes et les types de stimulation, tant unilatérales et M1 bilatérale anodique STCC et Trns unilatérales toute la compétence accrue apprentissage sur un mot visuo-motrice et une lettre retraçant la tâche 6 (figure 4A). En ce qui concerne les mécanismes, il est actuellement impossible de savoir si STCC et tRNS fonctionnent par les mêmes mécanismes d'action. Cependant, l'évolution dans le temps de l'acquisition de compétences au sein de la session diffère nettement entre STCC et tRNS: STCC unilatérales exerce des effets majeurs sur l'acquisition de compétences immédiatement après la stimulation commencé. En revanche, STCC bilatéraux et tRNS lentement améliorées gains de compétences pendant les séances (figure 4B). Cette divergence souligne temporellement interactions spécifiques entre le type NEBS et le processus de l'apprentissage moteur. Cela devrait être considéré au moment de choisir les types de stimulation pour les enquêtes futures du système moteur chez les sujets sains et les patients atteints de troubles neurologiques.

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Figure 4. Amélioration de moteur compétences par la formation et l'augmentation par différentes stratégies de NEBS. (A) Variation des habiletés motrices pendant trois jours de formation du moteur par groupe de stimulation. Compétence augmente considérablement au fil du temps dans le groupe de contrôle de stimulation factice et est complété en outre par chaque stratégie NEBS. Parcelle (B) de dispersion des sous-composantes de l'apprentissage moteur. Tous les groupes de stimulation présentent significativement plus apprentissage global du moteur par rapport au groupe de contrôle simulacre de stimulation. Seulement unilatérale stimulation transcrânienne courant anodique (STCC) révèle des effets plus immédiats sur l'apprentissage moteur -.-À-dire, les changements initiaux en compétences après le début de la stimulation, par rapport au contrôle imposture et la stimulation de bruit aléatoire transcrânienne (tRNS). DC: M1-SO = Les STCC unilatérales. DC: M1-M1 = Les STCC bilatéraux. RN: M1-SO = tRNS unilatérales. * P <0,05, ** p <0,01. Les barres d'erreur = erreur standard de la moyenne. De Prichard et al. (2014) 6 avec la permission. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

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Ce protocole décrit des matériaux typiques et étapes de la procédure pour la modulation de la fonction motrice de la main et de la compétence d'apprentissage utilisant NEBS, spécifiquement la stimulation unilatérale et bilatérale M1 pour anodique STCC et tRNS unilatérales. Avant de choisir un protocole de NEBS particulier pour une étude de système moteur humain, par exemple., Dans le cadre de l'apprentissage moteur, les aspects méthodologiques (innocuité, la tolérabilité, aveuglante) ainsi que les aspects conceptuels (montage ou le type de courant des effets spécifiques sur une région particulière du cerveau) doivent être prises en compte. Avantages et limites des trois stratégies sont présentées dans le tableau 1.

Type NEBS Avantage Limitation
Commune à Anodal STCC et tRNS Sûr
Bon marché
Facile à administrer
Survivra effet sur cortical excitabilité (jusqu'à 90 min)
L'amélioration de la fonction motrice et de la compétence de l'apprentissage moteur chez des sujets sains et des patients atteints de déficits moteurs
focalité fonctionnelle est atteint par la combinaison de NEBS avec une tâche particulière
stimulation structurelle focalité est limitée et définie par la taille de l'électrode et le montage
Grandes électrodes peuvent stimuler aires corticales adjacentes à la M1 d'intérêt
Stimulation unilatérale M1
(STCC)
spécificité de polarité (orientation des changements d'excitabilité dans M1 d'intérêt peut être choisie) Électrode réceptrice (cathode) est une électrode active et peut exercer un effet de confusion sur la zone cérébrale sous-jacente
Participants Difficile aveuglante à des intensités de stimulation (densité de courant> 40 pA / cm 2, par exemple.,> 1 mA / 25 cm 2)
Stimulation M1 bilatérale
spécificité de polarité (orientation des changements d'excitabilité dans M1 d'intérêt peut être choisie)
modulation Prononcés de connexion inter-hémisphérique, en plus de l'augmentation de l'excitabilité de la M1 d'intérêt (souhaitée diminuant effet sur la face M1)
Participants Difficile aveuglante à des intensités de stimulation (densité de courant> 40 pA / cm 2, par exemple.,> 1 mA / 25 cm 2)
risque plus élevé de dérivation de courant en raison de la proximité des électrodes
Stimulation unilatérale M1
(tRNS)
moins d'effets secondaires
Amélioration participant aveuglante
Aucune spécificité polarité
Effets sur l'excitabilité et le comportement du moteur sont plus robustes au spectre de fréquence élevée (100 à 640 Hz)

NEBS, la stimulation électrique du cerveau non invasive; M1, cortex moteur primaire; STCC, transcrânienne à courant continu stimulation; tRNS, la stimulation de bruit aléatoire transcrânienne

Tableau 1: Avantages et limites du STCC et tRNS.

D'un point de vue méthodologique sujets doit toujours être projeté à fond les contre-indications pour NEBS 3,41 au moyen de questionnaires ou interviews standardisées (par ex., Keel et al., 2001 25). Ceux-ci ne diffèrent pas entre STCC et tRNS. Contre-indications absolues NEBS comprennent: 1) le crâne déformation, par exemple, en raison de la rupture, car elle peut influer sur la circulation du courant et de promouvoir des effets secondaires inattendus;. 2) Implanté dispositif médical, par exemple, l'implant et le cerveau stimulateur cochléaire, que NEBS peut influencer négativement le fonctionnement du dispositif médical. Pour l'utilisation du TMS (par ex., Par le cortex moteur localisation (voir le protocole étape 2)) des objets ferromagnétiques dans la région de la tête / cou, (par ex., Des éclats d'obus, agrafes chirurgicales) représentent également une contre-indication absolue, que celles objets peut être disloqué par le champ magnétique et constituent un risque pour le participant. critères d'exclusion supplémentaires sont facultatifs et dépendent des objectifs de l'étude. contre-indications supplémentaires communs incluent: 1) âge supérieur à 85 ans; 2) la grossesse; 3) des antécédents de troubles chroniques de la peau (surtout en ce qui concerne la tête); 4) des effets néfastes sur les protocoles de stimulation cérébrale précédentes; 5) l'histoire de maux de tête fréquents ou graves, par exemple, la migraine. 6) l'histoire des crises d'épilepsie; et 7) pacemaker. Pour les participants avec pacemaker une distance minimale de sécurité de 10 cm doit être maintenue entre site de stimulation et le stimulateur cardiaque pour éviter toute interférence avec son fonctionnement.

Les sujets ne doivent pas être stimulés si l'une des contre-indications absolues sont applicables. Pour des raisons de sécurité, le dispositif NEBS devrait avoir puissance maximale dans la gamme mA, devrait être entraînée par batterie et ne doit pas être utilisé pendant que le chargeur est branché à une prise électrique. Lorsqu'il est appliqué conformément au protocole, STCC et tRNS sont généralement bien tolerated 32. Les effets secondaires de la stimulation peuvent inclure des démangeaisons, des picotements, maux de tête et qui survivra à la durée de stimulation ou de déclencher les crises de migraine. Cependant, à partir de 16.000 estimés STCC sessions (y compris plusieurs sessions séquentielles) aucun STCC graves effets secondaires ont été rapportés (Bikson M., communication personnelle, 2015; méta-analyse en cours de préparation). Les effets secondaires peuvent être minimisés par une préparation minutieuse de l'électrode de stimulation et de placement. Cela comprend: l'inspection 1. de la peau pour les lésions, 2. L'application de la stimulation par l'intermédiaire d'un milieu conducteur comme électrodes en caoutchouc recouvertes de pâte conductrice ou avec une solution saline imbibé éponges, 3. Fondu sortant et la stimulation (une plus longue durée de montée en puissance et de décélération (par ex., 15 sec) est associée à moins d'effets secondaires), et 4. le contrôle d'impédance. Les participants habituent généralement à des sensations de la peau sous les électrodes peu de temps après la montée en puissance de la stimulation. Avec tRNS dans la plupart des cas les sensations de la peau sont moins ou pas du tout perçue par rapport à STCC (par conséquent, des taux similaires d'état conjecture correcte pour imposture et tRNS par rapport à des taux plus élevés de l'état conjecture correcte avec STCC) 6. Ceci peut être avantageux pour les études où aveuglement optimal de participants est crucial. Cependant, dans la majorité des études participants ont été aveuglés succès entre STCC réels et fictifs, au moins avec une faible à des intensités de stimulation moyenne 32,42. Cela est probablement dû à la mise en œuvre d'une courte rampe de haut en bas pendant plusieurs secondes en mode fictif, ce qui provoque la sensation de picotement 42 mais apparemment ne modifie pas la fonction corticale 2. L'utilisation d'un mode "actif" d'imposture qui provoque la sensation de picotement et éteint la stimulation après quelques secondes automatiquement peut être une méthode supérieure pour aveugler le participant et le chercheur par rapport à simplement placer les électrodes sur la tête du participant et non à partir du dispositif NEBS .

t "> Aux fins de comparaison des publications indiquent la densité de courant, la surface de l'électrode (par exemple., la zone cible), le placement de l'électrode, le substrat conducteur entre l'électrode et la peau, la durée de montée en puissance et en bas, la durée de la stimulation et des effets secondaires. Il est à noter que la déclaration de l'intensité de stimulation seule ne suffit pas pour estimer la densité de courant délivrée au participant. pour le calcul de la densité de courant diviser l'intensité de stimulation (par ex., 1 mA, 1,5 mA, 2 mA) par la région stimulée. par exemple, si l'intensité de stimulation est de 1mA et la taille des électrodes est de 16 cm 2, la densité de courant d'environ 0,0625 est mA / cm 2 (par exemple., 1 mA / cm 2 ou 16 62,5 uA / cm 2).

D'un point de vue conceptuel, plusieurs aires corticales du système moteur sont accessibles par NEBS, soit directement si la zone est proche de la surface corticale ou par des effets de réseau à distance 43,44 26. Utilisation de la dernière technique dans un participant bonne santé est plus rapide et plus facile par rapport à l'utilisation de députés induite TMS, mais TMS offre une précision supérieure à localiser la représentation motrice corticale personne d'intérêt. Bien que la nécessité d'une ou de l'avantage fonctionnel d'utiliser un hotspot TMS par rapport au système 10/20 est encore à prouver, les députés induite TMS-preuve d'intégrité fonctionnelle de M1 et le faisceau pyramidal. Pour les patients atteints de lésion cérébrale (par exemple, accident vasculaire cérébral) députés induite TMS-est donc préférentiellement utilisés pour localiser la représentation corticale motrice telle qu'elle peut être largement décalée en raison de la taille et l'emplacement lésion, et aires motrices secondaires peuvent générer la sortie du moteur.

NEBS la taille de l'électrode ou de montage peuvent avoir un impact aires corticales adjacentes à la région d'intérêt, ce qui entraîne focalité limitée de la stimulation se 46,47. Cependant, le focalité fonctionnel obtenu par tâche activation spécifique de certaines synapses 11 ou réseaux qui sont augmentée en combinant tâche / formation avec une stimulation pourrait être plus cruciale 46: d'une part, les études d'imagerie fonctionnelle ont révélé différentes modifications du réseau après unilatérales contre M1 STCC bilatérale, ou STCC contre tRNS, respectivement 14,15. . D'autre part, l'effet net de anodiques STCC et tRNS sur le comportement du moteur, par exemple, l'apprentissage, semble être similaire: Sur la base de ces enquêtes avec des comparaisons directes de type stimulation / montage, on pourrait faire valoir les effets positifs sur la fonction motrice aussi longtemps que M1 controlatéral à la main testé est ciblé par NEBS(en cas de STCC avec la stimulation anodique 4-6).

La plupart des effets comportementaux solides sont habituellement trouvés lorsque l'exécution ou de la formation et de la tâche stimulation sont effectuées simultanément 13. Résultats contradictoires ont été rapportés pour NEBS et tâches appliquée successivement 1. Autres montages d'électrodes tels que développés récemment STCC haute définition peuvent augmenter la stimulation focalité 48,49 mais nécessitent future enquête sur les conséquences comportementales. Des études contrôlées évaluant Trns effets sur la course rééducation motrice et de l'apprentissage, ainsi que des études comparatives sur les stratégies de NEBS distinctes dans des populations de patients sont en grande partie disparu. Les études futures avec NEBS du système moteur humain sont nécessaires pour une meilleure compréhension des promesses et les pièges de NEBS dans les applications cliniques.

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Disclosures

Les auteurs ont rien à révéler.

Acknowledgments

MC et JR sont pris en charge par la Fondation allemande pour la recherche (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

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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).
Non-Invasive Brain Stimulation électrique Montages pour modulation de la fonction Motor humain
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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).

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