Login processing...

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

Behavior

Non-invasiv Elektrisk hjernestimulering Montages for Modulation of Human Motor Function

doi: 10.3791/53367 Published: February 4, 2016

Summary

Non-invasiv elektrisk hjernestimulering kan modulere kortikal funksjon og adferd, både for forskning og kliniske formål. Denne protokollen beskriver forskjellige hjerne stimulering fremgangsmåter for modulering av den humane motorsystem.

Abstract

Ikke-invasiv elektro hjernestimulasjon (NEBS) blir brukt til å modulere hjerne funksjon og virkemåten, både for forskning og kliniske formål. Spesielt kan NEBS påføres transcranially enten som likestrøm stimulering (tDCS) eller vekselstrøm stimulerings (TACS). Disse stimulerings typer utøve tids-, dose- og i tilfelle av tDCS polaritet-spesifikke effekter på motorikk og ferdigheter læring hos friske personer. I det siste tDCS har blitt brukt for å forsterke behandlingen av motoriske vansker hos pasienter med hjerneslag eller bevegelsesforstyrrelser. Denne artikkelen gir en steg-for-steg-protokollen for å målrette den primære motor cortex med tDCS og transkranial tilfeldig støy stimulering (Ovfø), en spesiell form for kvoter ved hjelp av en elektrisk strøm som brukes tilfeldig innenfor et forhåndsdefinert frekvensområdet. Oppsettet av to forskjellige stimulerings montasjer forklares. I begge montasjer den emitterende elektrode (anoden for tDCS) er plassert på den primære motor cortex av interesse. Tilensidig motor cortex stimulering den mottakende elektrode er plassert på den kontralaterale panne mens for bilateral motor cortex stimulering den mottakende elektrode er plassert på den motsatte primære motor cortex. De fordeler og ulemper ved hver montage for modulering av kortikal eksitabilitet og motorisk funksjon inkludert læring blir diskutert, samt sikkerhet, toleranse og blendende aspekter.

Introduction

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

Non-invasiv elektrisk hjernestimulering (NEBS), administrasjon av elektriske strømmer til hjernen gjennom intakt skallen, kan endre hjernens funksjon og adferd 1-3. For å optimalisere den terapeutiske potensialet i Nebs strategier forstå de underliggende mekanismene som fører til nevrofysiologiske og atferdsmessige effekter er fortsatt nødvendig. Standardisering av søknad på tvers av ulike laboratorier og full åpenhet om stimuleringsprosedyrer gir grunnlag for sammenlignbarhet av data som støtter pålitelig tolkning av resultater og evaluering av den foreslåtte virkningsmekanismer. Transkranial likestrøm stimulering (tDCS) eller transkranial vekselstrøm stimulering (TACS) avviker med parameterne for det påførte elektriske strøm: tDCS består av en ensrettet konstant strømflyt mellom to elektroder (anode og katode) 2 - 6 mens TACS anvender en vekselstrøm tilført ved enspesifikk frekvens 7. Transkranial tilfeldig støy stimulering (Ovfø) er en spesiell form for kvoter som bruker vekselstrøm brukes på tilfeldige frekvenser (f.eks., 100-640 Hz) som resulterer i raskt varierende stimulerings intensiteter og fjerne polaritet relaterte effekter 4,6,7. Polariteten er bare relevant dersom stimulering innstillingen inneholder en stimulering offset, for eksempel støy spekteret tilfeldig endring rundt en 1 mA baseline intensitet (vanligvis ikke brukt). For hensikten med denne artikkelen, vil vi fokusere på arbeid med tDCS og Ovfø effekter på motoriske system, nøye følge en fersk publikasjon fra vår lab 6.

De underliggende virkningsmekanismer av Ovfø er enda mindre forstått enn av tDCS men trolig forskjellig fra sistnevnte. Teoretisk sett, i det konseptuelle rammen av stokastisk resonans TRNS innfører stimulering-indusert støy til en neuronal system som kan tilveiebringe et signalbehandlings fordel ved å endre the signal-til-støy-forhold 4,8,9. TRNS kan hovedsakelig forsterke svake signaler og kan dermed optimalisere oppgavespesifikke hjernens aktivitet (endogen støy 9). Anodisk tDCS øker kortikal eksitabilitet indikert ved endring av spontan nevronal utløsning hastighet 10 eller økt motor fremkalt potensial (MEP) amplituder 2 med effekter utspilte stimulering varighet i minutter til timer. Varige økninger i synaptic effekt kjent som langsiktig potense er tenkt å bidra til læring og hukommelse. Faktisk øker anodisk tDCS synaptiske effekten av motor kortikale synapser gjentatte ganger aktiveres av en svak synaptisk inngang 11. I samsvar, er forbedret motorikk / ferdighet oppkjøpet ofte avslørt bare hvis stimulering er co-påføres med motor trening 11-13, også foreslå synaptisk co-aktivering som en forutsetning for denne aktiviteten avhengig prosess. Likevel årsakssammenheng mellom økninger i cortical oppstemthet (økning i avfyring hastighet eller MEP amplitude) på den ene siden og forbedret synaptisk effektivitet (LTP eller atferdsmessige funksjon som motorisk læring) på den annen side har ikke blitt vist.

NEBS tilført til den primære motor cortex (M1) har tiltrukket seg økende interesse som sikker og effektiv metode for å modulere human motorisk funksjon 1. Nevrofysiologiske effekter og atferds utfallet kan være avhengig av stimulering strategi (f.eks tDCS polaritet eller Ovfø), elektrode størrelse og montasje 4 - 6,14,15. Bortsett fra emne iboende anatomiske og fysiologiske faktorer elektroden montage påvirker betydelig elektrisk felt distribusjon og kan resultere i forskjellige mønstre av nåværende sprer innenfor cortex 16-18. I tillegg til intensiteten av den påførte strøm av størrelsen av elektrodene bestemmer strømtettheten levert 3. Felles elektrode montasjeri menneskelig motor systemstudier omfatter (figur 1): 1) anodisk tDCS som ensidig M1 stimulering med anoden plassert på M1 av interesse og katoden plassert på motsatt pannen; den grunnleggende ideen om denne tilnærmingen er oppregulering av oppstemthet i M1 av interesse 6,13,19 - 22; 2) anodisk tDCS som bilateral M1 stimulering (også referert til som "bihemispheric" eller "dual" stimulering) med anoden plassert på M1 av interesse og katoden plassert på den kontralaterale M1 5,6,14,23,24; den grunnleggende ideen om denne tilnærmingen er å maksimere stimulering fordelene ved oppregulering av oppstemthet i M1 av interesse mens downregulating oppstemthet i motsatt M1 (dvs. modulering av interhemispheric hemming mellom de to M1S); 3) For Ovfø, har bare den ovennevnte ensidig M1 stimulering montage vært investigrerte 4,6; med denne montage eksitabilitet fremmende effekter av TRNS er funnet for frekvensspekteret av 100-640 Hz fire. Valget av hjernestimulering strategi og elektrodemontasje representerer et kritisk punkt for en effektiv og pålitelig bruk av NEBS i kliniske eller forsknings innstillinger. Her disse tre Nebs prosedyrene er beskrevet i detalj som brukes i menneskelige motor systemstudier og metodiske og begrepsmessige aspekter blir diskutert. Materialer for unilaterale eller bilaterale tDCS og ensidige Ovfø er de samme (figur 2).

Figur 1
Figur 1. Elektrode montasjer og strømretningen for forskjellige Nebs strategier. (A) For ensidig anodisk transkranial likestrøm stimulering (tDCS) er anoden sentrert over den primære motor cortex av interesse og katoden plassert over than Kontralateralt supra-orbital området. (B) For bilateral motor cortex stimulering, anode og katode er plassert hver over en motor cortex. Plasseringen av anoden bestemmer motor cortex av interesse for anodisk tDCS. (C) For ensidig transkranial tilfeldig støy stimulering (TRNS) blir en elektrode plassert over motoren cortex og den andre elektrode over motsatt supra-orbital område. Av strømmen som føres mellom elektrodene er indikert med sorte pil. Anode (+, red), katode (-, blå), Vekselstrøm (+/-, grønn). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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

Etikk uttalelse: Humanstudier krever skriftlig informert samtykke fra deltakerne før studiestart. Innhent godkjenning av relevante etiske komité før rekruttering av deltakere. Sørg for at studiene er i samsvar med Helsinkideklarasjonen. De representative funnene som presenteres her (figur 4) er basert på en studie utført i samsvar med Helsinkideklarasjonen endret ved 59 th WMA generalforsamling, Seoul, oktober 2008 og godkjent av den lokale etikkomiteen ved Universitetet i Freiburg. Alle fag ga skriftlig informert samtykke før studiestart 6.

1. Sikkerhet Screening

  1. Screen deltakeren for potensielle kontraindikasjoner for ikke-invasiv hjernestimulering 3, f.eks., Ved hjelp av spørreskjemaer 25.

2. Motor Cortex Lokalisering

  1. Finn deltakerens hånd motor cortex ved en av to distinct tilnærminger, ved å lokalisere hjerne representasjon av muskelen av interesse ved transkranial magnetisk stimulering (TMS) -indusert MEP, eller ved å finne den standard M1 stilling (C3 / C4) basert på EEG 10/20 internasjonale systemet med et målebånd 26 .
  2. For TMS-indusert MEP innspilling spør deltakeren til å fjerne ethvert objekt som kan bli påvirket av TMS magnetfelt, inkludert kredittkort, mobiltelefoner og metallgjenstander generelt.
  3. Spør deltakeren å sitte komfortabelt.
  4. Kontroller forbindelser mellom EMG forsterker og datamaskinen som brukes for signal konfigurasjon og oppkjøp når du bruker et programvaregrensesnitt.
  5. Slå på EMG forsterker og koble EMG elektroder kabler.
  6. Clean deltaker hud ved sakte gni på huden forberedelse pasta i regionene i hånden hvor elektrodene skal plasseres. Fjern overflødig med ren kompress.
  7. Fest EMG overflateelektroder i en mage-sene montasje på hånden muskelinteresse (f.eks., M. bortfører pollicis brevis på høyre hånd) og koble en jordelektrode (f.eks., på underarmen). Formålet med undersøkelsen bestemmer hvilken hånd muskel til bruk.
    Merk: For gjenbrukbare elektroder er det nødvendig å bruke en liten mengde av pastaen på elektrodeoverflaten før du fester den til deltakerens hud.
  8. (Valgfritt trinn) Start innspillingen programvare for MEP erverv dersom MEP datalagring er ønsket.
  9. Sjekk EMG impedansverdier. Sørg for at impedansen er <20 kOhm.
  10. Slå på den magnetiske stimulator og lade kondensatoren ved å trykke på den tilsvarende "lade" -knappen.
  11. Plasser en figur-of-åtte TMS polen på deltakeren skalp på interhemispheric sprekken og flytte den til motor cortex området (rundt posisjonerer C3 / C4 av EEG 10/20 internasjonale systemet). Hold TMS spolen i en 45 o -50 o vinkel referert til interhemispheric fissure 27,28, med håndtaket orientert bakover, produsere en kortikal strøm fra bakre til fremre 29.
    Merk: To forskjellige TMS spoler brukes for motor cortex lokalisering: figur-of-åtte eller sirkulære spoler. Hvis mulig, bruk en figur-of-åtte spiral som det gir mer fokus hjernestimulering 30 og større pålitelighet av målinger av kortikal eksitabilitet 31.
  12. Når den magnetiske stimulator er ladet (vises på skjermen), utslipp stimulatoren enten ved å trykke på utløserknappen eller ved å tråkke på pedalen eller automatisk av et program. Dette vil deretter levere en enkelt TMS puls gjennom koblet TMS spole plassert over deltakerens hodebunnen. Standard TMS pulsinnstillinger (. F.eks 100 ms stige tid av indusert strøm og 800 ps forfall tid for monofasiske stimuli, kortere nedbrytningstid for bifasisk stimuli) er spesifikke for enheten (firmware).
  13. Start med lav stimulering intensitet (f.eks., Stille inn intensiteten til 45% effekt ved hjelp av stimulering intensitet kontrolleren knott på stimulator) og se etter parlamentsmedlemmene synlige på EMG forsterkeren.
    1. Hvis ingen MEP er synlig økning stimulering intensitet i 2-5% trinn inntil en MEP er tydelig tilstede (f.eks., 0,5-1 mV amplitude). Gjenta stimulering ved å trykke på utløserknappen eller aktivere pedalen hvis pulsen levering ikke er automatisert. Informer deltakeren at stimulering vil være litt sterkere, og at beinbevegelser, ansikts rykk og øyen blinker forventes.
      Merk: Etablere et minimumsintervall på 5 sekunder mellom pulser for å unngå lavfrekvent stimulering effekter på hjernen oppstemthet.
  14. Flytt spolen radialt i 1 cm skritt rundt opprinnelig stimulert området for å finne stedet med den største MEP respons etter påføring av enkelt TMS pulser. Derfra begynner igjen å flytte spolen for å sikreden "hotspot" (cortical område med maksimal MEP amplitude).
    Merk: Bruken av en hode (. Eksempel brukes for grid merking) for lokalisering prosedyren er ikke anbefalt siden hetten må fjernes for NEBS elektrodeplassering og hotspot posisjon kan gå tapt.
  15. Reduser stimulering intensitet i ca 2% -steps hjelp av stimulering intensitet kontrolleren knotten på stimulator (MEP må fortsatt være til stede). Dette vil unngå unøyaktighet på grunn av overmaksimal stimulering. Dobbeltsjekk hotspot ved å flytte spolen radialt i 1 cm skritt rundt hotspot og sjekke for MEP størrelse. Den hotspot bør fortsatt tilsvare den største og mest konsekvente MEP amplitude.
    Merk: Spør deltakeren til frivillig kontrakt muskel av interesse dersom hotspot er vanskelig å finne (. F.eks, ingen MEP stede ved høye stimuleringsintensitet). Ved å gjøre dette, stimulering intensitet for å lokke fram MEP er redusertog det kan være lettere å identifisere relevante kortikal stimulering nettsteder. Dersom denne metoden brukes, spør deltakeren å slappe av i musklene etter å finne en relevant stimulering nettstedet og justere stimulering intensitet slik at pålitelige parlamentsmedlemmer kan bli funnet når muskelen er i ro. Fortsett å finne den hotspot.
  16. Marker hotspot posisjon og spole orientering med ikke-permanent hud markør.
  17. For bilateral M1 stimulering, gjenta trinn 02.11 til 02.16 for kontralaterale lem.

3. NEBS elektrode Forberedelse

  1. Koble kablene til gummielektroder og plassere elektrodene inne svamp poser. Sørg for elektrode størrelse og svamp bag størrelse gjør kamp. Materialer som er kommersielt tilgjengelige i standardstørrelser (f.eks., 5x5 cm 2, 5x7 cm 2).
  2. Sug svamp poser på begge sider med isoton NaCl-oppløsning, men unngå overdreven soaking for å forhindre saltbroer eller drypper ned på frivillig.
    1. Dette trinnet er optional: For å forhindre lekkasje av NaCl løsning ved bruk av bandasjer i stedet for gummibånd, plasserer elektrodene og svamp poser inni ikke-ledende gummi svamp dekker.
      Merk: Du kan også dekke gummi elektrode med ledende lim og legg dem direkte på deltakerens hode, dvs. ikke bruker svamp poser eller gummi svamp dekker.

4. NEBS Elektrodeplassering (figur 1)

  1. Finne hodet merking (e) som angir motorens kortikale hotspot og dele opp håret rundt området.
  2. For å forbedre ledningsevne rense huden før elektrodene skal plasseres ved å gni forsiktig på huden området rundt hodetegninger med en bomullspinne fuktet med 40-50% alkohol eller hud forberedelse lim. Ikke klø huden! Fjern overflødig med en bomullspinne og ren området igjen med isoton NaCl-løsning. Tørk området etterpå.
    Merk: Kontroller at hodet merking (e) er synlige og bemerkning om nødvendig. Plasser en elektrode følgende hodet merking for M1 av interesse (kontralateral til hånden av interesse). Bringe svampen så mye som mulig i direkte kontakt med huden. Plasser elektrodekabelen mot deltakerens tilbake for å unngå forstyrrelser under stimulering og / eller oppgave gjennomføring og for å lette tilkobling til NEBS enheten.
    Merk: hår under elektroden skulle bli fuktig. I tilfelle av overdreven hår fukting, bruk papir eller håndkle å absorbere overflødig.
    Merk: For anodisk tDCS, elektroden plassert på motor kortikale hotspot av interesse (økning av eksitabilitet er ønskelig) tilsvarer anoden, vanligvis koblet til den røde kabelen. Katoden (vanligvis koblet til en svart eller blå kabelen) er plassert på den motsatte supraorbital området eller M1 (se nedenfor). Konvensjonelt elektrodeplasseringen er den samme for TRNS, selv om det i den klassiske-protokollen er det ingen polaritet spesifisitet på grunn av vekselstrøt flyt. Spesifikk plassering kan være viktig hvis stimulerings innstillingene omfatter en stimulering utlignet.
  3. For ensidig M1 stimulering sted den andre elektroden (for anodisk tDCS: katoden) over den kontralaterale supra-orbital område (tilsvarende elektrode Fp2 i EEG 10/20 internasjonale systemet). Kontroller at kabelen er orientert mot baksiden av deltakeren.
  4. For bilateral M1 stimulering hoppe over trinn 4.4. Plasser den andre elektrode (for anodisk tDCS: katoden) på den motsatte M1 følgende hodet merking ipsilaterale til den lem brukt i studien. Kontroller at kabelen er orientert mot baksiden av deltakeren.
  5. Dekk hodet to ganger med en elastisk bandasje sirkulært i medio-lateral retning for å stabilisere M1 elektrode, og deretter bruke de resterende bandasje for å dekke hodet sirkulært i anterior-posterior retning for å stabilisere begge elektrodene.
  6. Bruk en teip til å feste enden av Bandage.
  7. Fest kablene med en tape på deltakerens nakke eller skjorte.
  8. Koble elektrodekablene til NEBS enheten.

Figur 2
Figur 2. Materialer som brukes for Nebs protokoller. Konvensjonelle materialer som brukes i ikke-invasive elektrisk hjernestimulering protokoller inkluderer NEBS enhet, elektrodekablene, ledende gummi elektroder, perforerte svamp poser, gummi svamp deksel (valgfritt), isoton NaCl-løsning og bandasjer. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

5. Stimulering

  1. Slå på NEBS enheten.
  2. Juster innstillinger Nebs enhets om stimulering type (tDCS eller Ovfø), intensitet (f.eks., 1 mA, 1,5 mA eller to mA), varighet (f.eks., 10-40 mi), med en gradvis opp og ned (tiden mellom begynnelsen av stimulering og maksimal intensitet, typisk 8-15 sek), og flere faktorer knyttet til stimulering type (f.eks frekvens spektrum for Ovfø).
    Merk: Konvensjonelt, humbug stimulering inkluderer ramping opp umiddelbart etterfulgt av gradvis ned. Følgelig må deltakeren følelsen av stimuleringen, men varigheten av stimulering er ikke tilstrekkelig til å utøve varig effekt på hjernefunksjon. Noen Nebs enheter inkluderer en studie modus som gjør at blinding av deltaker og etterforsker ved å skrive en studie bestemt emne kode. Koden avgjør stimuleringsinnstillingene automatisk. Alternativt kan en annen eksperimentator satt stimulerings innstillingene i hver økt og dekker skjermen fra eksperimentator gjennomføre stimulering.
  3. Informere deltakeren om mulige bivirkninger forbundet med NEBS. Vanlige bivirkninger er huden kløe / prikking eller brennende følelse undersiden av elektrodene, hodepine, og ubehag 32. Svie kan være et tegn på dårlig elektrode kontakt med huden.
  4. Start stimulering.
    Merk: Vanlige stimulering varighet varer i ca 10-20 min basert på rapporter som undersøker endringer på kortikal eksitabilitet (se representative resultater avsnitt). Erfaringsmessig er den maksimale stimulering varighet ble satt til 40 min 3.
  5. Sjekk for kontinuitet i stimulering i akselerasjonen opp og stimulering. Hvis impedansen er for høy eller elektroder er i dårlig kontakt med huden, kan stimulering opphøre automatisk.
    Merk: Hvis impedansen er for høy eller ikke rapporterer økende ubehag under stimulering prøve å redusere impedans ved, for eksempel, bedre feste elektrodene på stimulering nettsider eller legge ledende medium. NaCl-oppløsning kan bli tilsatt ved hjelp av en sprøyte direkte inn i svamper etter deres plassering on hodet.
    Merk: Av sikkerhetsgrunner enkelte enheter rapportere impedansen hele stimulering. Den NEBS enheten kan slås av hvis impedansen når en bestemt terskel (f.eks., 55 kohm).
  6. Hvis NEBS er co-påføres med gjennomføring av en motor oppgave, starte testing / trening etter stimulering er trappet opp og deltakeren føler deg komfortabel med stimulering. Dersom undersøkelsen ikke omfatter en motor oppgave under stimulering, pass på at deltakeren forblir sittende og våken under stimulering periode, og vente til stimulering er over.
  7. Sjekk med deltakeren for bivirkninger av stimulering, f.eks., Ved å dele ut et standardisert spørreskjema 32 eller direkte spørre deltakeren. Ved studier inkludert flere dager med stimulering, ta oppmerksom på eventuelle bivirkninger mellom dager.
    Merk: For vurdering av blindende effekt, spør deltakeren etter hver stimulering session å gjette hvilken stimulering type (humbug / tilstand) deltakeren gikk. Hvis eksperimentator er også blindet, kan eksperimentator også oppmerksom på hans gjetning om deltakerens stimulering type. Sammenligne svar med den faktiske stimulering typen til å kontrollere hastighet korrekte gjetninger 33.
  8. Desinfiser elektroder og svamper med ufarlige stoffer som 40-50% alkohol. Skyll med vann etterpå. La materialer tørke før lagring.

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 å undersøke effekten av NEBS på menneskemotorsystem er det viktig å vurdere aktuelle utfallsmål. En fordel ved den motoriske system er tilgjengeligheten av de kortikale representasjoner av elektroverktøy. Motor fremkalt respons blir ofte brukt som en indikator på motor kortikale eksitabilitet. Etter påføring av 9 minutter eller mer av anodisk tDCS ved en strømtetthet på 29 uA / cm 2, er motoren kortikal eksitabilitet økes i minst 30 minutter i de fleste friske frivillige 19,21,22 (se også figur 3). Katodisk tDCS stort sett fører til det motsatte (oppstemthet mink) eller ingen effekt 19,22. Imidlertid, som diskutert nylig 22 er det en viss variasjon i responsen retning, med enkelte fag viser i motsatt retning av effekt for anodisk og katodisk tDCS. Dette bør tas i betraktning for prøvestørrelsesberegningeri studier som NEBS. Interessant, var sammenlignbare endringer i M1 oppstemthet funnet etter unilaterale og bilaterale tDCS 5,23, og enkel motorikk var tilsvarende forbedret rett etter hverandre stimulering type 5. Derfor er det for tiden under etterforskning om ytterligere nedregulering av eksitabilitet av det kontralaterale M1 bruker bilateral M1 montage utøver konkrete fordeler for motor atferd (se nedenfor). I motsetning til hviletilstand fMRI indikert klart ulike kortikale nettverk endringer: bilateral tDCS modulerer funksjonell tilkobling i grunnskolen og videregående motor og i prefrontale områder, mens ensidig tDCS modulerer funksjonell tilkobling i prefrontal, parietal og lillehjernen områder 34.

Ovfø har nylig utviklet som et verktøy for å modulere kortikal eksitabilitet 4. På grunn av den vekselspenning TRNS påføres uten polaritet spesifisitet (så lenge derer noen forskyvning av stimulering intensitet). Men effektiviteten av TRNS ser ut til å være avhengig av den påtrykte støy-spekteret, med høye frekvenser (100-640 Hz) viser mer robuste effekter enn lave frekvenser (<100 Hz) 4. Ved direkte sammenlignet med ensidig anodisk tDCS, ble en lignende, men noe lengre varig økning av M1 eksitabilitet (målt ved MEP amplitudeendringer) funnet etter ensidig TRNS (figur 3).

Figur 3
Figur 3. Tid løpet av motor kortikale eksitabilitet etter forskjellige Nebs strategier. Den MEP amplitude er vist som en funksjon av tid før og etter 10 min av ensidig anodisk transkranial direkte stimulering (tDCS) eller transkranial tilfeldig støy stimulering (TRNS) påføres på den primære motor cortex ved en strømtetthet på 29 uA / cm 2 (1 mA / 35 cm 2). Feilfelt .indikatorere standard feil. Merk at Ovfø utøver lignende virkninger på motor kortikal eksitabilitet i forhold til anodisk tDCS. MEP amplitude når utgangsnivået etter ca 50 min for anodisk tDCS og etter 90 min for Ovfø. Fra Terney et al. (2008) 4 med tillatelse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Til tross for heterogenitet av studiedesign, starter et felles konsept for å utvikle seg fra Nebs utprøvning virkningene av tDCS og Ovfø på motorisk funksjon: NEBS påvirker motor ytelse eller ferdigheter når samtidig påføres med trening / testing. Anodisk tDCS og Ovfø brukt som ensidig M1 stimulering eller anodisk tDCS anvendt som bilateral M1 stimulering under trening ble alle vist seg å forbedre implisitt motor sekvens lære 4,35 - 38 på serie Reactipå tide oppgave 39. Tilsvarende ble ensidige anodisk tDCS brukes under motor trening vist seg å øke frekvensen av læring i en eksplisitt motorisk læring paradigmet 40. Men effekten av katodisk stimulering på implisitt og eksplisitt motorisk læring ser ut til å være annerledes: mens katodisk tDCS under trening ikke signifikant innvirkning sekvens læring under implisitt motorisk læring 35, ble det rapportert å ha negativ innvirkning eksplisitt motorisk læring 40. Årsakene til dette avviket må videre etterforskning.

I tidligere undersøkelser som fokuserer på mer komplekse motoriske ferdigheter læring over flere dager anodisk tDCS anvendt som ensidig M1 stimulering under trening betydelig forbedret visuomotor ferdighet å lære 13,20. Skill ble bestemt av endringer i bevegelse nøyaktighet som en funksjon av bevegelseshastighet (dvs. hastigheten nøyaktighet-kompromisset). Påfallende, i en direkte sammenligning av elektrode montasjer og stimulering typer, både ensidige og bilateral M1 anodisk tDCS og ensidige Ovfø alle forbedret ferdighet å lære på en visuomotor ord og brev tracing oppgave 6 (Figur 4A). Med hensyn til mekanismene, er det foreløpig ukjent om tDCS og Ovfø operere etter de samme virkningsmekanismer. Men den tiden løpet av ferdighetsgevinster innenfor økt klart skilte mellom tDCS og Ovfø: Ensidige tDCS utøves store effekter på ferdighets gevinster umiddelbart etter stimulering startet. I motsetning til bilaterale tDCS og Ovfø sakte forbedret ferdighetsgevinster i økter (figur 4B). Dette avviket peker på timelig spesifikke interaksjoner mellom NEBS type og motoren læringsprosessen. Dette bør tas i betraktning når du velger stimulering typer for fremtidige undersøkelser av motorsystemet hos friske personer, samt pasienter med nevrologiske lidelser.

igur 4 "src =" / files / ftp_upload / 53367 / 53367fig4.jpg "/>
Figur 4. Forbedring av motoriske ferdigheter ved å trene og styrking av ulike Nebs strategier. (A) Endringer i motoriske ferdigheter i løpet av tre dager med motor trening per stimulering gruppe. Skill øker betydelig over tid i humbug stimulering kontrollgruppen og er utvidet ytterligere ved hver NEBS strategi. (B) Scatter plot av delkomponenter av motorisk læring. Alle stimulerings gruppene presenterer en betydelig større total motor læring sammenlignet med narre stimulering kontrollgruppen. Kun ensidig anodisk transkranial direkte strømstimulering (tDCS) viser større umiddelbar effekt på motorisk læring -. Dvs. første endringene i spill etter utbruddet av stimulering, sammenlignet med humbug kontroll og transkranial tilfeldig støy stimulering (Ovfø). DC: M1-SO = ensidige tDCS. DC: M1-M1 = bilaterale tDCS. RN: M1-SO = ensidige Ovfø. * P <0,05, ** p <0,01. Feilfelt = standard feil av gjennomsnittet. Fra Prichard et al. (2014) 6 med tillatelse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 protokollen beskriver typiske materialer og prosessuelle skritt for modulering av hånden motorikk og ferdigheter læring ved hjelp NEBS, spesielt unilateral og bilateral M1 stimulering for anodisk tDCS, og ensidige Ovfø. Før du velger en bestemt NEBS protokoll for et menneske motor system studie, f.eks., I sammenheng med motorisk læring, metodiske aspekter (sikkerhet, toleranse, blinding) samt konseptuelle aspekter (montasje eller strømtype spesifikke effekter på en bestemt hjerneregion) må tas i betraktning. Fordeler og begrensninger til de tre strategier er presentert i tabell 1.

NEBS typen Fordel begrensning
Felles for anodisk tDCS og Ovfø Sikker
Billig
Lett å administrere
Utspilte effekt på Cortiçal eksitabilitet (opp til 90 min)
Forbedring av motorikk og motoriske ferdigheter læring hos friske personer og pasienter med motoriske mangler
Funksjonell focality nås ved kombinasjon av NEBS med en bestemt oppgave
Strukturell stimulering focality er begrenset og definert av elektrode størrelse og montasje
Større elektroder kan stimulere kortikale områder som grenser til M1 av interesse
Ensidig M1 stimulering
(tDCS)
Polaritet spesifisitet (retning av oppstemthet endring i M1 av interesse kan velges) Motta elektrode (katode) er en aktiv elektrode og kan utøve en konfunderende effekt på underliggende hjerneområde
Vanskelig deltaker blinding ved høyere stimulering intensitet (strømtetthet> 40 uA / cm 2, f.eks.,> 1 mA / 25 cm 2)
Bilateral M1 stimulering
Polaritet spesifisitet (retning av oppstemthet endring i M1 av interesse kan velges)
Uttalt modulering av interhemispheric tilkobling, i tillegg til oppstemthet økning av M1 av interesse (ønsket avtagende effekt på motsatt M1)
Vanskelig deltaker blinding ved høyere stimulering intensitet (strømtetthet> 40 uA / cm 2, f.eks.,> 1 mA / 25 cm 2)
Høyere risiko for strøm shunting på grunn av nærhet av elektrodene
Ensidig M1 stimulering
(Ovfø)
Minst bivirkninger
Forbedret deltaker blinding
Ingen polaritet-spesifisitet
Påvirkning av oppstemthet og motor atferd er mer robust ved høy frekvens spektrum (100-640 Hz)

NEBS, non-invasiv elektrisk hjernestimulering; M1, primære motor cortex; tDCS, transkranial likestrøm stimulation; Ovfø, transkranial tilfeldig støy stimulering

Tabell 1: Fordeler og begrensninger av tDCS og Ovfø.

Fra et metodologisk synspunkt fag bør alltid være skjermet grundig for kontraindikasjoner for NEBS 3,41 bruker spørreskjemaer eller standardiserte intervjuer (f.eks., Keel et al., 2001 25). Disse skiller seg ikke mellom tDCS og Ovfø. Absolute Nebs kontraindikasjoner inkluderer: 1) skull deformasjoner, for eksempel på grunn brudd, da det kan påvirke strømflyt og fremme uventede bivirkninger;. 2) implantert medisinsk utstyr, for eksempel, cochleaimplantat og hjernen stimulator, som NEBS kan negativt påvirke medisinske utstyret fungerer. For bruk av TMS (f.eks., For motor cortex lokalisering (se protokoll trinn 2)) ferromagnetiske gjenstander i hode / nakke området, (f.eks., Splinter, kirurgiske klipp) også representere en absolutt kontraindikasjon, som de som objekts kan bli forskjøvet av magnetfeltet og utgjøre en risiko for deltakeren. Andre eksklusjonskriterier er valgfri og avhenger Studien tar sikte. Vanlige ytterligere kontraindikasjoner inkluderer: 1) alder over 85 år gammel; 2) graviditet; 3) historie av kroniske hudlidelser (for det meste om hodet); 4) skadevirkninger til tidligere hjerne stimulering protokoller; 5) historie hyppig eller alvorlig hodepine, for eksempel migrene.; 6) hatt epileptiske anfall; og 7) pacemaker. For deltakere med pacemaker en sikkerhetsavstand på 10 cm bør holdes mellom stimulering området og pacemaker for å unngå konflikter med sin funksjon.

Motiver bør ikke stimuleres hvis noen av de absolutte kontraindikasjoner gjelder. Av sikkerhetsmessige årsaker NEBS enheten skal ha maksimal effekt i mA-området, skal være batteridrevet og bør ikke brukes når laderen er koblet til stikkontakten. Når brukt per protokoll, tDCS og Ovfø er vanligvis godt tolerated 32. Bivirkninger av stimulering kan være kløe, prikkende følelse, og hodepine utspilte stimulering varighet eller utløse migreneanfall. Men fra estimerte 16.000 tDCS økter (inkludert flere sekvensielle økter) ingen alvorlige tDCS bivirkninger ble rapportert (Bikson M., personlig kommunikasjon, 2015; meta-analyse i forberedelse). Bivirkninger kan minimaliseres ved forsiktig stimuleringselektrode fremstilling og plassering. Dette inkluderer: 1. Skin inspeksjon for lesjoner, 2. Anvendelse av stimulering via et ledende medium som gummi elektroder dekket med ledende lim eller med saltvann gjennomvåt svamper, 3. Fade inn og ut stimulering (en lengre varighet av ramping opp og gradvis ned (f.eks., 15 sek) er assosiert med mindre bivirkninger), og 4. impedans kontroll. Deltakerne vanligvis tilvenne til følelser i huden under elektrodene kort tid etter ramping opp stimulering. Med Ovfø i de fleste tilfeller følelser i huden er mindre eller ikke i det alle oppfattet i forhold til tDCS (følgelig tilsvarende tallene for riktig tilstand gjetning for humbug og Ovfø i forhold til høyere forekomst av riktig tilstand gjetning med tDCS) 6. Dette kan være fordelaktig for studier hvor optimal blinding av deltakere er av avgjørende betydning. Men i de fleste studier deltakerne ble vellykket blindet mellom reelle og humbug tDCS, i hvert fall med lav til middels stimuleringsintensitet 32,42. Dette er sannsynligvis på grunn av gjennomføringen av en kort ramping opp og ned i flere sekunder i humbug-modus, noe som fører til at kriblende følelse 42 men tydeligvis endrer ikke kortikal funksjon 2. Ved hjelp av en "aktiv" humbug modus som utløser den kriblende følelse og automatisk slår seg av stimulering etter noen sekunder kan være en overlegen metode for å blende både deltaker og forsker i forhold til å plassere elektrodene på hodet av deltakeren og ikke starter NEBS enhet .

t "> For sammenlign publikasjoner angir strømtettheten, elektrode størrelse (f.eks., mål-området), plassering av elektroder, ledende substrat mellom elektroden og huden, varighet for gradvis opp og ned, stimulering varighet og bivirkninger. Det skal bemerkes at utdeling av stimulering intensitet alene er ikke tilstrekkelig til å estimere strømtettheten levert til abonnenten. for beregning av strømtettheten dele stimulering intensitet (f.eks., 1 mA, 1,5 mA, 2 mA) ved den stimulerte området. for eksempel, hvis stimulering intensitet er 1 mA og elektrodestørrelsen er 16 cm 2 til estimert strømtetthet er 0,0625 mA / cm 2 (dvs., 1 mA / 16 cm 2 eller 62,5 uA / cm 2).

Fra en begrepsmessig, flere kortikale områder av motoriske system er tilgjengelig med NEBS, enten direkte hvis området er nær kortikale overflate eller via eksterne nettverkseffekter 43,44 26. Ved hjelp av sistnevnte teknikk i et sunt deltaker er raskere og enklere i forhold til bruk av TMS-indusert parlamentsmedlemmer, men TMS gir overlegen nøyaktighet for å lokalisere den enkelte cortical motor representasjon av interesse. Selv om nødvendigheten av eller den funksjonelle fordel ved å bruke en TMS hotspot sammenlignet med 10/20-systemet er stadiet, TMS-indusert MEPs demonstrere funksjonell integritet av M1, og pyramidekanalen. For pasienter med hjerne lesjon (for eksempel hjerneslag) TMS-indusert parlamentsmedlemmene er derfor fortrinnsvis brukes til å finne motor kortikale representasjon som det kan være i stor grad flyttet på grunn av lesjon størrelse og plassering, og sekundære motoriske områder kan generere motoreffekt.

NEBS elektrode størrelse eller montage kan påvirke kortikale områder som grenser til regionen av interesse, noe som resulterer i begrenset focality av stimulerings selv 46,47. Men den funksjonelle focality oppnås ved oppgave spesifikk aktivering av bestemte synapser 11 eller nettverk som er utvidet ved å kombinere oppgave / trening med stimulering kan være mer avgjørende 46: på den ene siden, funksjonelle imaging studier avdekket ulike nettverks endringer etter ensidig versus bilateral M1 tDCS, eller tDCS versus Ovfø henholdsvis 14,15. . På den annen side, er nettoeffekten av anodisk tDCS og Ovfø på motor atferd, for eksempel, læring, synes å være lik: Basert på de få undersøkelser med direkte sammenligninger av stimulering type / montasje, man kunne argumentere for positive effekter på motorisk funksjon så lenge M1 kontralateral til testet hånden er målrettet av NEBS(i tilfelle av tDCS med anodisk stimulering 4. - 6.).

De fleste robuste atferdsmessige effekter finnes vanligvis når stimulering og oppgaveutførelse eller opplæring samtidig blir utført 13. Inkonsistente resultater har blitt rapportert for NEBS og oppgaver brukes fortløpende en. Andre elektrode montasjer som nylig utviklet HD-tDCS kan øke stimulering focality 48,49, men krever tidig etterforskning angående atferds konsekvenser. Kontrollerte studier som evaluerte Ovfø effekter på takts motor rehabilitering og læring, samt komparative studier av ulike Nebs strategier i pasientgrupper er stort sett fraværende. Fremtidige studier med NEBS av den menneskelige motoren systemet er nødvendig for en bedre forståelse av løfter og fallgrubene NEBS i kliniske applikasjoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

MC og JR er støttet av 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).
Non-invasiv Elektrisk hjernestimulering Montages 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