Login processing...

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

Behavior

İnsan Motor Fonksiyon Modülasyon Non-İnvaziv Elektrik beyin stimülasyonu Montajları

doi: 10.3791/53367 Published: February 4, 2016

Summary

Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu hem araştırma ve klinik amaçlar için kortikal fonksiyonu ve davranışı, modüle edebilir. Bu protokol, insan motor sistemi modülasyonu için farklı beyin stimülasyonu yaklaşımlarını açıklar.

Abstract

Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu (NEBS) hem araştırma ve klinik amaçlar için beyin fonksiyonu ve davranışı, modüle etmek için kullanılır. Özellikle, NEBS transcranially ya doğrudan akım uyarılması (TDC'ler), ya da alternatif akım stimülasyonu (TACS) halinde uygulanabilir. Bu uyarım çeşitleri, zaman uygulamayın doza ve sağlıklı bireylerde öğrenme, motor fonksiyon ve beceri TEKMER kutupluluk özel efektler durumunda. Son zamanlarda, TEKMER inme veya hareket bozukluğu olan hastalarda, motor engelli tedaviyi güçlendirmek için kullanılır olmuştur. Bu makalede, TEKMER ve transkranial rasgele gürültü stimülasyonu (Trns) ile primer motor korteks hedefleyen bir adım-adım protokolü, önceden tanımlanmış bir frekans aralığında rasgele uygulanan bir elektrik akımı kullanılarak TACS belirli bir form sağlar. İki farklı stimülasyon montajlanmasında kurulum açıklanmıştır. Her iki montages yayan elektrot (TEKMER için anot) ilgi primer motor korteksin üzerine yerleştirilir. İçinİkili motor korteks stimülasyonu için alıcı elektrot karşısında primer motor korteks üzerinde alınırken tek taraflı motor korteks stimülasyonu alan elektrot kontralateral alnına yerleştirilir. avantajları ve kortikal eksitabilite ve öğrenme dâhil motor fonksiyon modülasyonu için her montaj dezavantajları yanı sıra güvenlik, tolerabilite ve kör yönleri olarak ele alınmaktadır.

Introduction

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

3 - Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu (NEBS), bozulmamış kafatası yoluyla beyne elektrik akımları idaresi, beyin fonksiyonu ve davranışı 1 değiştirebilirsiniz. nörofizyolojik ve davranışsal etkilere yol açan altta yatan mekanizmalar hala ihtiyaç duyulmaktadır anlama NEBS stratejilerinin terapötik potansiyelini optimize etmek. farklı laboratuarlarda genelinde uygulama ve stimülasyon prosedürleri tam bir şeffaflık standardizasyonu eylem önerilen mekanizmalar sonuçları ve değerlendirilmesi güvenilir yorumunu destekleyen verilerin karşılaştırılabilir temelini oluşturur. Mevcut stimülasyon alternatif Transkraniyal akım stimülasyonu (TDC'ler), ya transkraniyal (TACS) uygulanan elektrik akımı parametrelerine göre değişir: TDC'ler iki elektrot (anot ve katot) 2 ile tek yönlü bir sabit akım akışı oluşur - 6 ise TACS uygulanan bir alternatif akım kullanan birbelirli frekans 7. Transkraniyal rasgele gürültü stimülasyonu (Trns) rasgele frekanslarda uygulanan bir alternatif akım kullanan TACS özel bir şeklidir (örneğin., 100-640 Hz) hızla değişen stimülasyon şiddetleri ile sonuçlanan ve kutupluluk ile ilgili etkileri 4,6,7 çıkarılması. Stimülasyon ayarı stimülasyon, örneğin, gürültü spektrumu rastgele (genellikle kullanılmaz) +1 mA temel yoğunluğunu etrafında değişen, ofset içeriyorsa Polarite sadece öneme sahiptir. Bu maddenin amacı için, biz yakından laboratuarımızda 6 yeni yayımı tarihinden itibaren, motorlu sistemde TEKMER ve TRNS efektleri kullanarak iş üzerinde durulacak.

TRNS etki altında yatan mekanizmaları daha az TEKMER daha anladım ama ikincisi gelen muhtemelen farklıdır. Teorik olarak, stokastik rezonans kavramsal çerçevede Trns th değiştirerek bir sinyal işleme yarar sağlayabilir bir nöronal sistem stimülasyonu kaynaklı gürültü tanıttıe sinyal-gürültü oranı 4,8,9. TRNS ağırlıklı zayıf sinyalleri yükseltmek olabilir ve böylece göreve özel beyin aktivitesini (endojen gürültü 9) optimize olabilir. Anot TEKMER saat dakika stimülasyon süresi outlasting etkileri ile kortikal eksitabilite (MEP) spontan nöronal ateşleme hızının 10 değiştirilmesi ile gösterilen veya artan motorlu uyarılmış potansiyel genlikleri 2 artar. Uzun süreli potansiasyon olarak bilinen sinaptik etkinliği uzun süreli artışlar öğrenme ve hafıza katkıda düşünülmektedir. Nitekim, anot TEKMER defalarca zayıf sinaptik giriş 11 aktive motor kortikal sinaps sinaptik etkinliğini arttırır. Ayrıca bu aktivite bağımlı sürecin bir gereği olarak sinaptik ko-aktivasyonu düşündüren, 13 - gereğince, gelişmiş motor fonksiyon / beceri edinimi genellikle uyarım, motor eğitimi 11 ile birlikte uygulandığında yalnızca ortaya çıkar. Bununla birlikte, C artış arasındaki ilişki testortical heyecanlanma bir yandan (ateş oranı veya MEP genlik artışı) ve geliştirilmiş sinaptik etkinliği diğer taraftan (LTP veya motor öğrenme gibi davranışsal fonksiyonu) ortaya konmamıştır.

NEBS insan motor işlevi 1 modüle güvenli ve etkili bir yöntem olarak artan ilgi gördü primer motor korteks (M1) uygulanır. 6,14,15 - Nörofizyolojik etkiler ve davranışsal sonuç stimülasyon stratejisi (örneğin, TEKMER polarite veya TRNS), elektrot boyutu ve montaj 4 bağlı olabilir. Kenara konu doğal anatomik ve fizyolojik faktörler elektrot montaj önemli ölçüde elektrik alan dağılımını etkiler ve korteks 16 içinde yayılan akım farklı desen neden olabilir - 18. Elektrot uygulanan akım büyüklüğü yoğunluğu ek olarak 3 iletilen akım yoğunluğunu belirler. Müşterek elektrotu montajlarıİnsan motorda sistem çalışmaları (Şekil 1) şunlardır: 1) anot TEKMER ilgi M1 ve kontralateral alnına yerleştirilmiş katot üzerinde konumlandırılmış anot ile tek taraflı M1 stimülasyon olarak; Bu yaklaşımın temel fikri ilgi 6,13,19 arasında M1 uyarılabilmenin upregülasyonu olduğunu - 22; 2) anot TDC'ler ikili M1 uyarılması (aynı zamanda ilgi M1 ve karşı M1 5,6,14,23,24 yerleştirilmiş katot üzerinde konumlandırılmış anotlu) "bihemispheric" ya da "çift" uyarılması olarak ifade gibidir; Bu yaklaşımın temel fikri karşısında M1 heyecanlanma aşağı regüle ederken ilgi M1 uyarılabilmenin upregülasyonu tarafından uyarılması faydalarını maksimize (yani, iki M1S arasındaki interhemisferik inhibisyon modülasyon); 3) Trns için, sadece yukarıda bahsedilen tek taraflı M1 stimülasyon montaj Investig olmuşturated 4,6; TRNS etkisini arttırmak için bu montaj uyarılma 100-640 Hz 4 frekans spektrumunda bulunamadı oylandı. beyin stimülasyonu stratejisi ve elektrot montaj seçimi klinik veya araştırma ayarlarında NEBS etkili ve güvenilir bir kullanım için kritik bir adımdır. insan motor sistemi çalışmalarında kullanılan yöntem ve kavramsal yönlerinin tartışıldığı gibi burada bu üç NEBS işlemleri ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. Tek taraflı ya da çift taraflı TEKMER ve tek taraflı TRNS malzemeleri aynı (Şekil 2).

figür 1
Şekil 1. Elektrot montages ve farklı NEBS stratejileri akım yönü. Tek taraflı anot transkranial doğru akım stimülasyonu (TEKMER) için (A), anot t üzerinde konumlandırılmış ilgi primer motor korteks ve katot üzerinde ortalanırO-üstü yörünge alanı Kontrlateral. İkili motor korteks stimülasyonu, anot ve katot için (B) bir motor korteks üzerinde her yer almaktadır. anot pozisyonu anot TEKMER ilgi motor korteksin belirler. Tek taraflı transkranial rasgele gürültü uyarılması için (C) (Trns), bir elektrot motor korteks ve kontralateral üstü yörünge alana diğer elektrot üzerine yer almaktadır. elektrotlar arasında akım siyah okla gösterilmiştir. Anot (+, kırmızı), katot - Alternatif (mavi), (+/-, yeşil) geçerli. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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

Etik deyimi: İnsan çalışmalar çalışmaya girmeden önce katılımcıların yazılı onam gerektirir. Katılımcıların işe başlamadan önce ilgili etik kurul onayını. Emin olun çalışmalar Helsinki Bildirgesi ile uyumludur. Burada bildirilen temsilci bulgular (Şekil 4) 59 inci WMA Genel Kurulunda, Seul, Ekim 2008 ile değişik ve Freiburg Üniversitesi Yerel Etik Kurulu tarafından onaylanan Helsinki Bildirgesi uyarınca yapılan bir çalışmada dayanmaktadır. Tüm denekler çalışma başlangıcından 6 önce yazılı bilgilendirilmiş onam alındı.

1. Güvenlik Eleme

  1. Invaziv olmayan beyin stimülasyonu 3, örneğin potansiyel kontrendikasyonlar için katılımcıyı Ekran., Anket 25 ile.

2. Motor Cortex Yerelleştirme

  1. İki di biri tarafından katılımcının el motor korteks bulunya da bir ölçüm bandı 26 ile EEG 10/20 uluslararası sistemine dayalı standart M1 pozisyonu (C3 / C4) bularak MEP indüklenen transkranial manyetik stimülasyon (TMS) ile ilgi kas, beyin temsil bularak stinct yaklaşımlar, .
  2. TMS kaynaklı MEP kayıt için kredi kartları, cep telefonları ve genel olarak metal nesneler dahil, TMS manyetik alan etkisinde olabilir herhangi bir nesne kaldırmak için katılımcıdan.
  3. rahatça oturup katılımcıdan.
  4. EMG amplifikatör ve bir yazılım arayüzünü kullanırken sinyal yapılandırması ve edinimi için kullanılan bilgisayar arasındaki bağlantıları kontrol edin.
  5. EMG amplifikatör açın ve EMG elektrot kablolarını bağlayın.
  6. yumuşak elektrotlar alınacaktır elin bölgelerinde cilt hazırlığı macunu ile ovalayarak temizleyin katılımcının cilt. temiz gazlı bezle fazlalığı çıkarın.
  7. el kası üzerindeki bir göbek-tendon montaj EMG yüzey elektrotları takınilgi (örn., M. abductor pollicis sağ el brevis) ve toprak elektrot bağlayın (örn., önkol üzerine). Bu çalışmanın amacı kullanmak için hangi eli kas belirler.
    Not: yeniden elektrotlar için, katılımcı cildine eklemeden önce elektrod yüzeyi üzerinde iletken macun bir miktar uygulamak gerekir.
  8. MEP veri depolama isteniyorsa (opsiyonel adım) MEP edinimi için kayıt yazılımını başlatın.
  9. EMG empedans değerlerini kontrol edin. empedans 20 <kOhm olduğundan emin olun.
  10. manyetik uyarıcı açın ve ilgili "ücret" düğmesine basarak kondansatör şarj edin.
  11. interhemisferik fissür üzerindeki katılımcı kafa derisi üzerinde bir figür sekiz-TMS bobini yerleştirin ve motor korteks alanına taşımak (yaklaşık C3 / C4 EEG 10/20 uluslararası sistemin pozisyonları). Interhemisferik fissu referans 45 o -50 o açıda TMS bobini tutun27,28 yeniden, saplı 29 anterior posterior kortikal akımı üreten, geriye dönük.
    Not: İki farklı TMS bobinleri motor korteks lokalizasyonu için kullanılır: şekil-of-eight veya dairesel bobinler. Eğer mümkünse daha fokal beyin stimülasyonu 30 ve kortikal eksitabilite 31 ölçümlerinin daha fazla güvenilirlik sağlar, bir figür sekiz-bobin kullanın.
  12. Manyetik stimülatör (ekranda görünür) şarj olduğunda, tetik düğmesine basarak veya ayak pedalı ya da otomatik bir yazılım programı tarafından basarak ya uyarıcı boşaltın. Bu sonradan katılımcının kafa derisi üzerine yerleştirilen bağlı TMS bobin içinden tek bir TMS darbe teslim edecek. Standart TMS darbe ayarları (. Örn 100 s monofazik uyaranlara için oluşturduğu akım ve 800 us çürüme zaman zaman yükseliyor bifazik uyaranlara daha kısa çürüme kez) cihazın (firmware) özgüdür.
  13. Düşük uyarım yoğunluğu ile başlayın (örneğin., Stimülatörü uyarım şiddeti kontrolör düğmesini kullanarak% 45 çıkış yoğunluğunu ayarlamak) ve EMG amplifikatör görünür milletvekilleri izlemek için.
    1. Bir milletvekili açıkça mevcut olana kadar hiçbir milletvekili gözle görülür bir artış% 2-5 adımlarla stimülasyon yoğunluğu ise (örneğin., 0.5-1 mV genlik). Tetik düğmesine basarak veya darbe teslim otomatik değilse ayak anahtarı etkinleştirerek uyarılmasını tekrarlayın. uyarım biraz daha güçlü olacak katılımcıyı ve bacak hareketleri, yüz seğirme ve göz yanıp söner bilgilendirin bekleniyor.
      Not: beyin eksitabilite düşük frekanslı stimülasyon etkilerini önlemek için darbeler arasında 5 saniyelik minimum aralığı oluşturun.
  14. tek TMS bakliyat uygulanmasının ardından en büyük MEP yanıtı ile yer bulmak için başlangıçta uyarılmış site çevresinde 1 cm adımlarla radyal bobin hareket ettirin. Oradan, güvenli hareketli bobin tekrar başlamak"Hotspot" (maksimum MEP genlik ile kortikal alan).
    Not: Kapak NEBS elektrot yerleştirme ve hotspot pozisyon kaybolmuş olabilir için kaldırılması gerekiyor çünkü bir kafa kapağının kullanımı (. Örneğin ızgara işaretleme için kullanılır) yerelleştirme işlemi için tavsiye edilmez.
  15. (MEP hala mevcut olmalıdır) stimülatörü uyarım şiddeti kontrolör düğmesini kullanarak -steps yaklaşık% 2 stimülasyon yoğunluğunu azaltır. Bunun nedeni supramaksimal uyarılmaya yanlışlık önlemek olacaktır. hotspot yaklaşık 1 cm adımlarla radyal bobin hareketli ve MEP boyutu için kontrol ederek hotspot Reconfirm. hotspot hala en büyük ve en tutarlı MEP genlik karşılık gelmelidir.
    Not: hotspot bulmak zor ise gönüllü ilgi kas sözleşme katılımcıdan (., Örneğin yüksek stimülasyon şiddetleri hiçbir MEP mevcut). Böyle yaparak, uyarım şiddeti azalır MEP ortaya çıkarmak için gereklive ilgili kortikal stimülasyon siteleri belirlemek için daha kolay olabilir. Bu yöntem kullanılırsa, ilgili bir uyarım sitesi bulduktan sonra kas dinlenmek ve kas dinlenme olduğunda güvenilir milletvekilleri bulunabilir, böylece stimülasyon yoğunluğunu ayarlamak için katılımcıdan. hotspot bulmak için devam edin.
  16. kalıcı olmayan cilt işaretleyici ile hotspot konumu ve bobin yönünü işaretleyin.
  17. ikili M1 uyarılması için, tekrar 2.11 kontralateral bacak 2.16 için yineleyin.

3. NEBS Elektrot Hazırlanması

  1. Lastik elektrotlar kabloları bağlayın ve sünger çanta içine elektrotlar yerleştirin. Emin elektrot boyutu ve sünger çanta boyutu maç yapmak emin olun. Malzeme Standart boyutlu (örneğin., 5x5 cm2, 5x7 cm2) 'de ticari olarak temin edilebilir.
  2. izotonik NaCI çözeltisi ile her iki tarafta sünger torba Soak, ama tuz köprüleri önlenmesi ya da gönüllü üzerine damlayan aşırı nemlendirici önlemek.
    1. Bu adım seçeneğiniziâ olanl: yerine lastik bantlar bandaj kullanırken, NaCl çözeltisi sızmasını önlemek iletken olmayan kauçuk sünger kapakları içinde elektrotları ve sünger çanta yerleştirin.
      Not: değil sünger çanta ya da kauçuk sünger kapakları kullanarak, yani Alternatif olarak, iletken macun ile kauçuk elektrot kapağı ve katılımcının kafasına doğrudan koyun.

4. NEBS Elektrot Yerleştirme (Şekil 1)

  1. markalama kafası (ler) motor kortikal hotspot belirten bulun ve çevresi saç ayırın.
  2. iletkenlik hafifçe% 40-50 alkol veya cilt hazırlığı macun ile ıslatılmış bir bez ile baş işaretlemeler çevresindeki deri alanını sürterek elektrot yerleştirme önce cildi temizlemek geliştirmek. Cildi çizmeyin! izotonik NaCl çözeltisi ile tekrar bir çubukla ve temiz alana sahip aşırı çıkarın. Daha sonra bölgeyi kurutun.
    Not: görünür kalır (ler) işaretleme emin kafa olun; Gerekirse sözler. Çevrede M1 (ilgi el taraf) için işaretleme kafa izleyen bir elektrot yerleştirin. deri ile doğrudan temas halinde mümkün olduğu kadar sünger getirmek. uyarılması ve / veya görev yürütülürken rahatsızlık önlemek için katılımcının arkaya doğru elektrot kablosunu yerleştirin ve NEBS cihazına bağlantıyı kolaylaştırmak için.
    Not: elektrotun altında saç nemli almalısınız. aşırı saç nemlendirilmesi durumunda, aşırı emmek için kağıt veya el havlusu kullanın.
    Anot TEKMER, ilgi motor kortikal hotspot yerleştirilen elektrodun için (uyarılma artış isteniyorsa), genellikle kırmızı kabloya bağlı anot, karşılık Not:. Katot (genellikle mavi ya da siyah kabloya bağlı) karşısında Supraorbital alan veya M1 (aşağıya bakınız) yerleştirilir. Klasik protokolde hiçbir kutupluluk özgüllüğü olmasına rağmen geleneksel olarak, elektrot yerleştirme nedeniyle alternatif Curren için, Trns için aynıdırt akışı. stimülasyon ayarları ofset bir stimülasyon eklerseniz belirli yerleştirme önemli olabilir.
  3. Tek taraflı M1 stimülasyon yer (anot TEKMER için: katot) ikinci elektrod kontralateral üstü yörünge alana (EEG 10/20 uluslararası sistemde FP2 elektrot karşılık gelir). Kablo katılımcının arkasına doğru yönde olduğundan emin olunuz.
  4. Ikili M1 uyarılması için adım 4.4 atlayın. karşısında M1 çalışmada kullanılan uzuv ipsilateral işaretleme kafa şunlardır: (katot anot TEKMER için) ikinci elektrot yerleştirin. Kablo katılımcının arkasına doğru yönde olduğundan emin olunuz.
  5. Daha sonra her iki elektrot stabilize etmek için ön-arka yönünde dairesel baş kapağı kalan bandaj kullanarak M1 elektrot stabilize medial-yanal doğrultuda dairesel esnek bir bandaj ile iki kez baş örtüsü.
  6. Bandag sonunu düzeltmek için bir yapışkan bant kullanıne.
  7. katılımcının boyun veya gömlek bir yapışkan bant ile kabloları sabitleyin.
  8. NEBS cihaza elektrot kablolarını bağlayın.

Şekil 2,
Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu protokolleri kullanılan NEBS protokolleri için kullanılan Şekil 2. Malzeme. Geleneksel malzemeler bir NEBS cihazı, elektrot kabloları, iletken kauçuk elektrotlar, delikli sünger çanta, kauçuk sünger kapağı (isteğe bağlı), izotonik NaCl çözeltisi ve bandaj. Içermektedir Lütfen Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.

5. Stimülasyon

  1. NEBS cihazda geçiş.
  2. Stimülasyon türü (TEKMER veya Trns), yoğunluk (örn., 1 mA, 1.5 mA veya 2 mA), süresi (örneğin., 10-40 m konusunda NEBS cihaz ayarlarınıolarak), (uyarılması ve maksimum yoğunluğu, tipik olarak 8-15 sn başlangıcı arasındaki zaman), ve stimülasyon tipi ile ilgili ek faktörler Trns için (örneğin, frekans spektrumu) aşağı yukarı rampa ve.
    Not: Geleneksel olarak, sahte stimülasyon hemen aşağı rampası ardından edinmiş bulunmaktadır. Bu duruma göre, bir katılımcı stimülasyon hissi vardır ama uyarım süresi beyin fonksiyonu üzerinde kalıcı etkilere neden için yeterli değildir. Bazı NEBS cihazlar çalışma belirli konu kodunu girerek katılımcı ve araştırmacının tıkanmasını sağlayan bir çalışma modu bulunmaktadır. kodu otomatik olarak stimülasyon ayarlarını belirler. Alternatif olarak, ikinci bir deneyci her seansta uyarım ayarlarını ve stimülasyon iletken deneyci gelen ekranı kaplayabilir.
  3. NEBS ile ilişkili potansiyel yan etkileri hakkında katılımcıyı bilgilendirin. Yaygın yan etkiler cilt kaşıntı / karıncalanma veya his un yanma dahilelektrotlar, baş ağrısı ve rahatsızlık 32 derneath. yanma hissi, deri ile yoksul elektrot temas bir işareti olabilir.
  4. uyarımı başlayın.
    Not: Ortak stimülasyon süresi kortikal eksitabilite değişiklikleri (temsilcisi sonuçları bölümüne bakınız) araştıran raporlara dayanarak yaklaşık 10-20 dakika sürer. Ampirik maksimum stimülasyon süresi 40 dakika 3 ayarlandı.
  5. yukarı ve stimülasyon rampada stimülasyon sürekliliği kontrol edin. empedans çok yüksek ya da elektrotlar deri ile kötü temas ederse, uyarım otomatik olarak feshedebilir.
    Not: empedans çok yüksek ya da uyarılma sırasında rahatsızlık artan katılımcı raporları daha iyi stimülasyon sitelerinde elektrotlar sabitleme ya da iletken ortam ekleyerek, örneğin, tarafından empedansını azaltmak için deneyin durumda. NaCl çözeltisi onların yerleştirme o sonra sünger doğrudan bir şırınga kullanılarak eklenebilirn kafa.
    Not: Güvenlik nedeniyle bazı cihazlar stimülasyon boyunca empedans bildirmektedir. Empedans belirli bir eşiğe ulaşırsa NEBS cihazı kapatmak (örn., 55 kohm).
  6. NEBS motor görevin yürütülmesi ile eş uygulanırsa uyarım hızlandırıldığını ve katılımcı stimülasyonu ile rahat duygu sonra, test / eğitim başlar. durumunda çalışma emin katılımcı stimülasyon döneminde oturan ve uyanık kalır yapmak ve stimülasyon bitene kadar bekleyin, stimülasyon sırasında motor görev içermez.
  7. , Stimülasyon yan etkiler açısından katılımcı ile kontrol örn., Katılımcıyı soran doğrudan standart anket 32 dağıtıp veya tarafından. stimülasyon birden fazla gün de dahil olmak üzere çalışmaların durumunda, günler arasında olası yan etkileri dikkat ediniz.
    Not: etkinliğini kör değerlendirilmesi, her uyarım sessio sonra katılımcıdan içinn katılımcı uygulanan hangi stimülasyon tipi (sahte / durumu) tahmin etmek. deneyci da kör ise, deneyci da katılımcının stimülasyon türü ile ilgili yaptığı tahmin not olabilir. Doğru tahminler 33 oranını doğrulamak için gerçek uyarım türü ile cevapları karşılaştırın.
  8. Böyle% 40-50 alkol gibi tehlikeli olmayan maddeler ile elektrotlar ve süngerleri dezenfekte edin. İyice sonradan suyla durulayın. malzemeler saklamadan önce kurumasını bekleyin.

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

insan motor sistemi üzerinde NEBS etkilerini araştırmak amacıyla uygun sonuç önlemleri dikkate almak önemlidir. Motor sisteminin bir avantajı elektrofizyolojik araçları tarafından kortikal temsillerin erişilebilirlik olduğunu. Motorlu potansiyelleri sık sık motor kortikal eksitabilite bir göstergesi olarak kullanılmaktadır uyarılmış. 29 uA / cm2 'lik bir akım yoğunluğunda anot TDC'ler 9 ya da daha fazla dakika uygulanmasından sonra, motor kortikal uyarılma sağlıklı gönüllülerde 19,21,22 (aynı zamanda bakınız Şekil 3) büyük çoğunluğunda en az 30 dakika boyunca artar. Katot TEKMER çoğunlukla tersi (uyarılma-azalan) ya da hiçbir etkisi 19,22 neden olur. Ancak, son zamanlarda, 22 ele alındığı gibi, anot ve katot TDC'ler için geçerli ters yönü gösteren bazı konulara yanıt yönünde bazı farklılıklar vardır. Bu örnek büyüklüğü hesaplamalar için dikkate alınması gerekençalışmalarda NEBS kullanılmıştır. İlginçtir, M1 eksitabilite karşılaştırılabilir değişimler tek taraflı ve çift taraflı TEKMER 5,23 sonra bulundu ve basit motor fonksiyon benzer her uyarım tip 5 hemen sonra düzeldi. ikili M1 montaj kullanarak kontralateral M1 eksitabilite ek yük atma motor davranışlarına özgü yararları (aşağıya bakınız) uygular olmadığını, bu nedenle soruşturma aşamasındadır. Buna karşılık, dinlenme devlet fMRI açıkça farklı kortikal ağ değişikliklerini belirtilen: Tek taraflı TEKMER fonksiyonel prefrontal bağlantısı, parietal ve serebellar alanları 34 modüle ederken ikili TEKMER, birincil ve ikincil motorda ve prefrontal alanlarda fonksiyonel bağlantı modüle eder.

Trns sadece son zamanlarda kortikal eksitabilite 4 modüle bir araç olarak geliştirilmiştir. alternatif akım Trns nedeniyle sürece orada (kutupluluk özgüllük olmadan uygulanırhayır) stimülasyon yoğunluğu mahsup edilir. Ancak, Trns verimliliği düşük frekanslarda daha güçlü etkilerini gösteren yüksek frekanslarda (100-640 Hz) ile, uygulanan gürültü spektrumunun bağlı gibi görünüyor (<100 Hz) 4.. Ne zaman doğrudan tek taraflı anot TEKMER ile karşılaştırıldığında, (MEP genlik değişiklikleri ile ölçülen) M1 eksitabilite bir benzer ancak biraz daha uzun ömürlü artış tek taraflı TRNS (Şekil 3) sonra bulundu.

Şekil 3,
Farklı NEBS stratejileri sonra motor kortikal eksitabilite Şekil 3. Zaman kursu. MEP genlik önce zamanın bir fonksiyonu olarak ve tek taraflı anotsal transkranial doğrudan uyarılması (TEKMER) ya da transkraniyel rasgele gürültü stimülasyonu (Trns) 10 dakika sonra gösterilen birincil uygulanan 29 uA / cm2 (1 mA / 35 cm2) bir akım yoğunluğunda motor korteks. Hata çubukları Indicate standart hata. Trns TEKMER anot ile karşılaştırıldığında motor kortikal eksitabilite üzerinde benzer etki gösterir unutmayın. bazal düzeylere MEP genlik döner sonra yaklaşık anot TEKMER ve TRNS 90 dakika sonra 50 dk. Terney itibaren ark. (2008) 4 izni ile. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Çalışma tasarımları çeşitliliğine rağmen, ortak bir kavram, motor fonksiyonu TEKMER ve TRNS etkilerini test NEBS çalışmalardan gelişmeye başlar: Aynı anda eğitim / test ile uygulandığında NEBS Motor performansı ve becerileri etkiler. Seri Reacti 38 - anot TEKMER ve Trns tüm öğrenme örtülü motorlu dizisini 4,35 geliştirmek için gösterilen tek taraflı M1 stimülasyon ya da eğitim sırasında ikili M1 stimülasyon olarak uygulanır anot TEKMER olarak uygulanırZaman görev 39. Benzer şekilde, motorlu eğitim sırasında uygulanan tek taraflı anot TEKMER açık bir motor öğrenme paradigması 40 öğrenme oranını artırdığı gösterilmiştir. Ancak, örtük ve açık motor öğrenme üzerindeki katot uyarımı etkileri farklı görünüyor: eğitim sırasında katot TEKMER önemli ölçüde örtük motor öğrenme 35 sırasında öğrenme dizisi etkilemedi iken, olumsuz açık motoru 40 öğrenmeyi etkilediği bildirildi. Bu farklılığın nedenleri daha fazla araştırma gerekiyor.

Daha karmaşık motor beceri odaklanan önceki araştırmalarda 13,20 öğrenme önemli ölçüde geliştirilmiş visuomotor beceri eğitimi sırasında tek taraflı M1 stimülasyon olarak uygulanan çoklu gün anot TEKMER üzerinde öğrenme. Yetenek hareket hızının bir fonksiyonu (örneğin, hızlı-hassasiyet-takas) halinde hareket doğruluğu değişiklikler tespit edilmiştir. Çarpıcı, doğrudan karşılaştırma tek taraflı ve çift taraflı M1 anot TEKMER ve tek taraflı TRNS bir visuomotor kelime ve harf izleme görevi 6 (Şekil 4A) öğrenme tüm gelişmiş beceri hem elektrot montages ve stimülasyon türleri,. mekanizmalar ile ilgili olarak, TDC'ler ve TRNS eylem aynı mekanizmalar ile faaliyet olup, şu anda bilinmemektedir. Ancak, oturumun açık TEKMER ve TRNS arasında farklılık içinde beceri kazanımlarının zaman ders: Tek taraflı TEKMER stimülasyon başladı hemen sonra beceri kazançları üzerinden büyük etkileri artırmıştır. Buna karşılık, ikili TEKMER ve TRNS yavaş yavaş oturumları (Şekil 4B) sırasında beceri kazanımları gelişmiş. Bu ayrışmanın NEBS tipi ve motor öğrenme süreci arasındaki zamansal olarak belirli etkileşimler işaret etmektedir. nörolojik bozukluklar ile gelecek sağlıklı bireylerde motor sistemi soruşturma yanı sıra hastalar için stimülasyon türleri seçerken bu dikkate alınmalıdır.

ŞEKIL 4 "src =" / files / ftp_upload / 53367 / 53367fig4.jpg "/>
Farklı NEBS stratejilerle eğitim ve büyütme motor beceri Şekil 4. Geliştirme. Stimülasyon grup başına motorlu eğitim üç gün boyunca motor becerilerin (A) Değişiklikler. Yetenek anlamlı sham stimülasyonu, kontrol grubunda zamanla artar ve her NEBS stratejisi ile daha da artar. Motor öğrenme alt bileşenlerinin (B) Dağılım arsa. Tüm stimülasyon grupları sahte stimülasyon kontrol grubuna göre anlamlı derecede yüksek genel motorlu öğrenmeyi sunuyoruz. . Sham kontrol ve transkranial rasgele gürültü uyarılması (Trns) ile karşılaştırıldığında stimülasyon başlamasından sonra beceri, yani ilk değişiklikler, - Sadece tek taraflı anot transkranial doğru akım stimülasyonu (TEKMER), motor öğrenme üzerindeki büyük ilk etkisi ortaya koymaktadır. DC: M1-SO = tek taraflı TEKMER. DC: M1-M1 = ikili TEKMER. RN: M1-SO = tek taraflı TRNS. * P <0.05, ** p <0.01. Hata çubukları, = ortalama standart hatası. Prichard ve ark. (2014) 6 izni ile. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

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

Bu protokol NEBS, anot TEKMER için özel tek taraflı ve çift taraflı M1 stimülasyon ve tek taraflı TRNS kullanarak öğrenme tipik malzeme ve el motor fonksiyon modülasyonu ve beceri için prosedürel adımlar açıklanır. (Belirli bir beyin bölgesi üzerinde montaj veya mevcut tip spesifik etkileri) (, güvenlik, tolere kör) motor öğrenme, metodolojik açıdan bağlamında, örneğin., Bir insan motor sistemi çalışması için özel bir NEBS protokolü seçerek yanı sıra kavramsal yönü daha önce dikkate alınması gerekmektedir. Avantajları ve üç stratejileri sınırlamaları Tablo 1'de sunulmuştur.

NEBS tipi avantaj sınırlama
Ortak TEKMER ve Trns anot için Kasa
Ucuz
yönetmek için kolay
cortica üzerindeki etkisini daha uzun süre dayananl uyarılma (90 dakika kadar)
Motor açıkları ile sağlıklı birey ve hastaların öğrenme motor fonksiyon ve motor beceri geliştirilmesi
Fonksiyonel focality belirli bir görev ile NEBS kombinasyonu ile ulaşılır
Yapısal stimülasyon focality sınırlı ve elektrot boyutu ve montaj ile tanımlanır
Büyük elektrotlar ilgi M1 bitişik kortikal alanlar uyarabilir
Tek taraflı M1 stimülasyon
(TEKMER)
Polarite özgüllük (ilgi M1 eksitabilite değişimin yönü seçilebilir) elektrot (katot) alınması aktif elektrot ve altta yatan beyin alanında bir karıştırıcı etki yapabilir
Yüksek uyarım şiddetlerinde kör Zor katılımcı (örneğin akım yoğunluğu> 40 uA / cm 2,.,> 1 mA / 25 cm 2)
İkili M1 stimülasyon
Polarite özgüllük (ilgi M1 eksitabilite değişimin yönü seçilebilir)
(Ters M1 etkisi azalan istenen) ilgi M1 eksitabilite- artışına ek olarak interhemisferik bağlantının belirgin modülasyon
Yüksek uyarım şiddetlerinde kör Zor katılımcı (örneğin akım yoğunluğu> 40 uA / cm 2,.,> 1 mA / 25 cm 2)
nedeniyle elektrot yakınlığı mevcut şant riski daha yüksektir
Tek taraflı M1 stimülasyon
(Trns)
En az yan etkileri
kör Geliştirilmiş katılımcı
Hiçbir kutupluluk-özgüllük
uyarılabilmenin ve motor davranışları üzerindeki etkileri yüksek frekans spektrumunda (100-640 Hz) daha sağlam

NEBS, non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu; M1, primer motor korteks; TEKMER, transkranial doğru akım stimulation; Trns, transkranial rasgele gürültü stimülasyonu

Tablo 1: Avantajları ve TEKMER ve TRNS sınırlamaları.

Görünüm konularda metodolojik nokta her zaman anketler ya da standardize görüşmeler kullanarak NEBS 3,41 için kontrendikasyonlar için iyice taranmalıdır (örn., Keel ve ark., 2001 25). Bu TEKMER ve TRNS arasında farklılık yoktur. Mutlak NEBS kontrendikasyonlar şunlardır: Örneğin 1) kafatası deformasyonu, nedeniyle kırık, o akımı etkileyen ve beklenmedik yan etkileri teşvik olabilir;. 2) NEBS olumsuz tıbbi cihaz işleyişini etkileyebilir olarak, tıbbi cihaz, örneğin, koklear implant ve beyin uyarıcı İmplante. TMS kullanımı için (motor korteks lokalizasyonu için örneğin., (Protokol adım 2'ye bakınız)) baş / boyun bölgesinde ferromanyetik nesneler (örneğin., Şarapnel, cerrahi klipler) da bu nesne olarak, mutlak kontraendikasyon gösterirlermanyetik alan tarafından yerinden ve katılımcı için bir risk teşkil edilebilir. Ek dışlama kriterleri isteğe bağlıdır ve çalışma amaçları bağlıdır. Yaygın ek kontrendikasyonlar şunlardır: 85 yaş üzeri 1) yaş; 2) gebelik; çoğunlukla) baş ilişkin kronik deri hastalıkları (3) öyküsü; 4) Bir önceki beyin stimülasyonu protokolleri olumsuz etkiler; 5) sık veya şiddetli baş ağrısı, örneğin, migren öyküsü.; epileptik nöbet 6) öyküsü; ve 7) kalp pili. kalp pili olan katılımcılar için 10 cm minimum güvenlik mesafesi stimülasyon site ve işleyişi ile etkileşimi önlemek için kalp pili arasında tutulmalıdır.

Mutlak kontrendikasyonlar herhangi biri geçerliyse Konular teşvik edilmemelidir. NEBS cihaz mA aralığında maksimum çıkış olmalıdır Güvenlik nedenlerinden dolayı, pil odaklı olmalı ve şarj elektrik prizine bağlıyken kullanılmamalıdır. protokol uyarınca uygulandığında, TEKMER ve TRNS t iyi genellikle32 olerated. stimülasyon yan etkileri kaşıntı, karıncalanma hissi ve baş ağrısı stimülasyon süresi outlasting veya migren ataklarını tetikleyen içerebilir. Ancak, (çoklu sıralı oturumları dahil) tahmini 16.000 TEKMER oturumları yan etkileri rapor edilmiştir hiçbir ciddi TEKMER (Bikson M., kişisel iletişim, 2015; hazırlanmasında meta-analiz). Yan etkileri dikkatli stimülasyon elektrot hazırlanması ve yerleştirme ile minimize edilebilir. Bu içerir: iletken macun ile veya tuzlu batırılmış sünger ile kaplı kauçuk elektrot ve stimülasyon (yokuş yukarıya ve aşağıya doğru ramping daha uzun bir süre dışarı 3. Fading gibi bir iletken ortamı üzerinden stimülasyon uygulanması 1. Cilt lezyonları için muayene, 2. (örn., 15 saniye)), daha az yan etkiler ile ilişkilidir, ve 4 Empedans kontrol edilir. Katılımcılar genellikle kısa bir süre uyarımı edinmiş sonra elektrotların altında cilt duyumlarını alışmakta. Çoğu durumda cilt duyumlara TRNS daha az ya da altındadır Tüm TEKMER ile karşılaştırıldığında algılanan (dolayısıyla sahte ve Trns için doğru koşul tahmin benzer oranlar TEKMER ile doğru durum tahmin daha yüksek oranlarda karşılaştırıldığında) 6. Bu katılımcıların uygun habersiz olması önemlidir çalışmalar için avantajlı olabilir. Ancak, çalışmalar katılımcıların çoğunda başarılı, en azından orta stimülasyon şiddetleri 32,42 düşük olan, gerçek ve sahte TEKMER arasında kör edildi. Bu kortikal fonksiyon 2 değiştirmez görünüşe nedeniyle kısa bir aşağı rampa yukarı uygulanması ve karıncalanma hissi 42 neden sahte modunda, birkaç saniye basılı olasıdır ama. karıncalanma hissi ortaya çıkaran ve otomatik birkaç saniye sonra uyarımı kapanır "aktif" sahte modunun kullanılması karşılaştırıldığında sadece katılımcının kafasına elektrotlar yerleştirerek katılımcı ve araştırmacı hem kör ve NEBS cihazını başlangıç ​​değil üstün bir yöntem olabilir .

yayınlar açısından karşılaştırmalı t "> akım yoğunluğu, elektrot boyutunu gösterir (yani., bölgeyi hedef), elektrot yerleştirme, edinmiş için elektrot ve cilt, süresi arasında iletken substrat ve aşağı stimülasyon süresi ve yan etkileri. Bu unutulmamalıdır yalnız stimülasyon yoğunluğu beyan katılımcıya teslim akım yoğunluğunu tahmin etmek için yeterli değildir. akım yoğunluğunun hesaplanması uyarılması yoğunluğunu bölmek için (örn., 1 mA, 1.5 mA, 2 mA) uyarılmış alana göre. örneğin, stimülasyon yoğunluğu 1mA ve elektrot boyutu 16 cm2 ise tahmini akım yoğunluğu olan 0.0625 mA / cm2 (yani., 1 mA / 16 cm2 veya 62.5 uA / cm2).

Kavramsal bir açıdan bakıldığında, motor sistemi birkaç kortikal alanlar alan kortikal yüzeye veya uzak ağ etkileri 43,44 aracılığıyla yakın ya doğrudan eğer, NEBS tarafından erişilebilir 26 kullanılarak ya bulunabilir. Sağlıklı bir katılımcı son olarak adı geçen teknik kullanılarak TMS kaynaklı MEP'ler ile karşılaştırıldığında, daha hızlı ve daha kolay şekilde, ancak TMS ilgi bireysel kortikal motor temsil lokalize üstün doğruluk sağlar. gerekliliği ya da 10/20 sistemine göre bir TMS hotspot kullanarak fonksiyonel fayda henüz kanıtlanmamış olmakla birlikte, TMS kaynaklı milletvekilleri M1 ve piramidal sistemin işlevsel bütünlüğünü göstermektedir. Beyin lezyonu olan hastalarda (örneğin inme) TMS kaynaklı milletvekilleri, bu nedenle tercihen büyük ölçüde motorun çıkışı oluşturabilir lezyon büyüklüğü ve konumu, ve ikincil motorlu alanlarına nedeniyle kaymıştır edilebilir motor kortikal temsilini bulmak için kullanılır.

NEBS elektrot boyutu ya da montaj uyarma kendisinin sınırlı Odaklılıkla sonuçlanan ilgi bölgesine bitişik korteks alanları etkileyebilir 46,47 yoğunlaşabilir. Bir yandan, fonksiyonel görüntüleme çalışmaları ikili M1 TEKMER karşı sonra tek taraflı farklı ağ değişikliklerini ortaya koymuştur: Ancak, görev birleştirerek artar edilen belirli sinaps 11 veya ağların görevi spesifik aktivasyonu ile elde edilen fonksiyonel focality / stimülasyonu ile eğitim 46 daha önemli olabilir sırasıyla, 14,15 Trns karşı ya TDC'ler. . Bir motor fonksiyon üzerine olumlu etkileri iddia olabilir, uyarılma türü / montaj doğrudan karşılaştırmalar ile birkaç araştırmalara dayanarak: Öte yandan, motor davranışları, örneğin üzerinde anot TEKMER ve TRNS net etkisi, öğrenme, benzer gibi görünüyor test el M1 Kontrlateral Testis sürece NEBS tarafından hedeflenen(anot uyarımı 4 TDC'ler durumunda - 6).

Stimülasyon ve görev yürütme veya eğitim eş zamanlı olarak 13 yürütülmektedir zaman en sağlam davranışsal etkiler genellikle bulunur. Tutarsız sonuçlar NEBS için rapor ve görevleri arka arkaya 1 uygulanmıştır. Böyle yeni geliştirilen yüksek çözünürlüklü TEKMER gibi diğer elektrot montages stimülasyon sentirik veya fokal 48,49 artış ancak davranışsal sonuçları ile ilgili gelecekteki soruşturma gerekebilir. inme, motor rehabilitasyonu ve öğrenme üzerindeki etkilerini değerlendirerek TRNS kontrollü çalışmalar yanı sıra, hasta popülasyonlarında belirgin NEBS stratejilerinin karşılaştırmalı çalışmalar büyük ölçüde eksik bulunmaktadır. insan motor sistemi NEBS ile gelecekteki çalışmalar vaatler ve klinik uygulamalarda NEBS tuzaklar daha iyi anlaşılması için gereklidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Acknowledgments

MC ve JR Alman Araştırma Vakfı (DFG RE 2740 / 3-1) tarafından desteklenmektedir.

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).
İnsan Motor Fonksiyon Modülasyon Non-İnvaziv Elektrik beyin stimülasyonu Montajları
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