Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Transkraniyal manyetik stimülasyon ile transkranyal alternatif akım stimülasyon Online kombine yaklaşım tarafından birincil Motor korteks üzerinde etkileri

Published: September 23, 2017 doi: 10.3791/55839

Summary

Transkraniyal alternatif akım stimülasyon (şeker) kortikal uyarılabilirlik modülasyon bir frekans özgü biçimde sağlar. İşte "Motor uyarılmış potansiyeller ile kortikal uyarılabilirlik probe için" tek darbe Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) ile online tACS birleştiren benzersiz bir yaklaşım göstermektedir.

Abstract

Transkraniyal alternatif akım stimülasyon (şeker) sinüsoidal elektrik dalga biçimleri belirli bir frekans ile hareket ve sırayla devam eden kortikal salınım hareketlilik modüle bir neuromodulatory tekniktir. Bu neurotool endojen salınım etkinlik ve davranış arasında nedensel bir bağlantı kurulmasını sağlar. TACS çalışmaların en online tACS etkilerini göstermiştir. Ancak, küçük tarihinde elektroansefalografi (EEG) sinyalleri AC kaynaklı eserler nedeniyle bu teknik temel eylem mekanizmaları hakkında bilinir. İşte kortikal uyarılabilirlik değişiklikleri soruşturma için tek darbe Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) kullanarak tACS birincil motor korteks (M1) online fizyolojik frekans özel etkilerini araştırmak için benzersiz bir yaklaşım göstermektedir. Motor uyarılmış potansiyeller (milletvekilleri) devam eden M1-tACS etkilerini test etmek için toplanan iken bizim kurulum, TMS bobin üzerinde tACS elektrot yerleştirilir. Şimdiye kadar bu yaklaşım görsel ve motor sistemleri eğitim için esas olarak kullanılmıştır. Ancak, geçerli tACS-TMS kurulumu bilişsel fonksiyonların gelecekteki araştırmalar için önünü. Bu nedenle, biz bir adım adım kılavuz ve video yönergeleri için yordamını sağlar.

Introduction

Transkraniyal elektriksel stimülasyon (tES) nöronal durumları farklı geçerli dalga biçimleri1arasında değişimini sağlayan bir neuromodulatory tekniktir. TES farklı türleri arasında belirli frekans aralığında sinüsoidal dış salınım potansiyelleri teslimini ve fizyolojik sinirsel aktivite algısal temel modülasyon Transkraniyal alternatif akım stimülasyon (şeker) sağlar, motor ve Bilişsel süreçler2. TACS kullanarak, endojen salınım etkinlik ve beyin süreçleri arasındaki olası nedensel bağlantılar araştırmak mümkündür.

Vivo, nöronal ateş elektriksel olarak uygulanan alanlar3tarafından entrained olduğunu düşündüren farklı sürüş frekanslarda sinirsel aktivite spiking eşitlenir gösterilmiştir. Hayvan modellerinde, zayıf sinüsoidal tACS yaygın kortikal nöronal havuzu4taburcu sıklığını entrains. İnsanlarda, online elektroansefalografi (EEG) ile kombine tACS beyin salınım frekansı özgü şekilde5ile etkileşerek endojen salınım etkinlik sözde "Sürüklenme" etkisi indüksiyon sağlar. Ancak, online mekanizmaları daha iyi anlamak için beyin görüntüleme yöntemleri ile tACS birleştirerek AC kaynaklı eserler6nedeniyle hala tartışmalıdır. Buna ek olarak, doğrudan bir şüpheli çözüm7olan bir yüzük benzeri elektrot kullanmadan EEG sinyal uyarılmış hedef alan üzerinde kaydetmek mümkün değildir. Böylece, bu konuyla ilgili sistematik çalışmalar eksikliği vardır.

Şimdiye kadar stimülasyon bırakma sonra tACS kalıcı etkileri konusunda açık hiçbir kanıt yoktur. Sadece bir kaç çalışmalar tACS zayıf ve belirsiz sonrası etkileri üzerinde motor sistemi8göstermiştir. Ayrıca, EEG kanıt hala değil tACS9sonrası etkileri hakkında anlaşılmaktadır. Öte yandan, en şeker çalışmaları tanınmış online etkileri10,11,12,13,14,15,16 gösterdi , 17 , fizyolojik bir düzeyde teknik kısıtlamaları nedeniyle ölçmek zor olan 18. Böylece, bizim yöntem genel amacı tek darbe Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) sunarak online ve frekans bağımlı etkilerini tACS motor korteks (M1) test etmek için alternatif bir yaklaşım sağlamaktır. TMS araştırmacılar "insan motor korteks19fizyolojik durumunu araştırmak" sağlar. Ayrıca, konunun kontralateral yandan Motor uyarılmış potansiyeller (MEP) kaydederek, devam eden tACS11etkileri araştırabilirsiniz. Bu yaklaşım bize doğru değişiklikleri izlemek corticospinal uyarılabilirlik artifakı ücretsiz bir şekilde farklı frekanslarda teslim online elektriksel stimülasyon sırasında MEP genlik ölçerek sağlar. Buna ek olarak, bu yaklaşım aynı zamanda online tES diğer herhangi bir dalga etkileri test edebilirsiniz.

Kombine tACS-TMS efektleri göstermek için biz Protokolü birincil motor korteks (M1) 20 Hz AC stimülasyon uygulayarak 5 3 rasgele aralıklarla tarafından serpiştirilmiş olan TMS teslim online neuronavigated tek darbe sırasında gösterecektir M1 test etmek için s kortikal uyarılabilirlik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

tüm yordamları daha yüksek School of Economics (HSE), Moskova, yerel araştırma Etik Komitesi tüm katılımcıların onayı ile kabul edildi.

Not: katılımcı yerleştirilmiş metal aygıtları, nörolojik ya da psikiyatrik hastalık, uyuşturucu veya alkolizm geçmişi yok rapor gerekir. TMS en son güvenlik yönergeleri 20 göre kullanılır. Konular tam deneme başlamadan önce araştırma ve işaret bir Onam formu doğası haberdar edilmelidir. Biz bütün bir set baskın M1 uyarılması tarafından online kombine tACS-TMS protokolü çalıştırmak için gerekli ekipman göstermek ( şekil 1; Tablo malzemelerin).

1. Bipolar göbek-tendon montaj yer Elektromiyografi (EMG) elektrotlar

  1. düşük cilt empedans (aşağıda 10 kOhm) elde etmek için tüm elektrotlar altında temizlik bir bodur kullanarak cilt temizlik.
  2. İlk dorsal interosseöz (FDI) kas üzerinde etkin EMG elektrot, referans elektrot kemik üzerinde yer 2 cm klemple ve zemin elektrot daha proksimale kol üzerinde

2. Hedef için stimülasyon protokolü tanımlayan

Not: Burada, çerçevesiz TMS navigasyon sistemi TMS bobin uygun konumlandırma elde etmek için kullanırız.

  1. Yer izleme sensörler glabella kaşlar arasında ve katılımcının burun üstü yere.
  2. Navigasyon sistemi yazılımını açın. Bireysel katılımcılar kullanın ' yapısal T1 manyetik rezonans görüntüleme (MRG) veri ve katılımcının bir co-kayıt gerçekleştirmek ' s baş ve navigasyon sistemi ile 3D bir MRI baş.
  3. Doğru bir şekilde yerleştirmek bobin birincil motor el-alana, sözde " motor topuzu " bölgesi ( Şekil 2).
  4. Tek darbe TMS uygulamaya başlamak ve Parlamento üyeleri test; TMS bir uyarıcı tarafından teslim edilir (Tablo malzemeleri görmek) standart bir sekiz şekli 75 mm bobini bağlı. Yerelleştirmek için " hotspot " sol M1 bobin teğet kafa derisi, geriye doğru ve yanal, işaret kulplu katılımcı orta hat sagittal eksenden 45 ° açılı tutun ' s baş.
  5. Hotspot (Yani, alabilme milletvekilleri, eşik kontralateral üzerinden incelendiğinde el kasları kafa derisi noktası) bulunduğunda tACS hedef elektrot uygulanmasının kolaylaştırılması için kalemle işaretlemek.

3. tACS elektrotlar hazırlık

  1. bağlanmak 2 yüzey salin batırılmış sünger elektrotlar (Boyut: 5 cm x 7 cm) stimülasyon aygıt için hangi elektrik alternatif akım (Örneğin, Brainstim) üretebilir.
  2. Cilt hissi en aza indirmek için sürekli elektrotlar impedances bütün stimülasyon oturum boyunca 10 kOhm aşağıda tutmak için serum fizyolojik bir çözüm ile emdirmek.

4. tACS Protokolü ayarla'yı

  1. uyarıcı aygıt kullanarak tACS protokol hazırlamam için ilk pil durumu kontrol.
  2. Yazılımı kullanarak, yeni bir oturum açın ve yeni bir stimülasyon Protokolü yönetmek.
    1. İletişim kuralı adı (Örneğin, " Beta ").
    2. Uyarım sıklığını ayarla (Örneğin, 20 Hz).
    3. Dalga biçimi (Örneğin, sinüs) seçin.
    4. Stimülasyon Protokolü (Örneğin, 600 s) toplam süresini ayarla.
    5. Son olarak, stimülasyon (Örneğin, 1 mA) yoğunluğunu ayarlamak, Küme Ofseti, artarak başla, kararır ve, faz " 0 ".
      Not: ve stimülasyon solmaya küçük bir zamanlama (yaklaşık 30 s), konu için herhangi bir olumsuz ya da rahatsız neurosensory etkileri önlemek için önerilir.
    6. Aygıtı etkinleştirmek ' s " Bluetooth " işlev ve uyarıcı yazılımından protokole upload.

5. tACS elektrotlar montaj

  1. yer " hedef " elektrot işaretli noktaya karşılık gelen kafa derisi üzerinden. Yer " başvuru " elektrot kullanarak belirli yapışkan bant, Ipsilateral omuz üzerinden bir " monopolar montaj " 21.
  2. Dikkatle ilk elastik askı başında nöro-navigasyon baş-sensörler konumu ile ilgili olarak ayarlayın. Sonra ikinci kayışı kullanarak, hedef elektrot pozisyon düzeltmek.
  3. TACS elektrotları kafa derisine ve Ipsilateral omuz yerleştirilir sonra onları bağlamak için uyarıcı.
  4. Stimülasyon oturum başlamadan önce hedef elektrot konumunu üzerinde işaretli etkin nokta ortalanır görsel denetim tarafından olun.

6. Dinlenme Motor eşik (RMT) tanımlayan

  1. TMS bobin üzerinde hedef tACS elektrot ve nöro-navigasyon sistemi kullanarak hotspot ( şekil 3) üzerinde dikkatle bobin konumunu ayarlamak yer.
  2. Ölçmek RMT buna göre kombine tACS-TMS kurulum (Yani, elektrot üzerinden TMS bobin). Özellikle, sipariş için güvenilir bir RMT kontrol etmek için tACS elektrot kalınlığı ile ilgili olarak TMS yoğunluğunu ayarlayın.
    1. Tek tek RMT ölçmek, 50 bir genliği ile DYY kas bir MEP ikna etmek için gerekli en düşük yoğunluk olarak tanımlanan mV (tepe-tepe) 5 10 denemeler 22.
  3. Deneysel oturumunu başlatmak için %110 RMT olarak TMS stimülasyon yoğunluğunu ayarlamak.

7. deneysel bir işlem

  1. EMG yazılımını açın ve EMG kaydını başlat seçimini yapın.
  2. TACS stimülasyon başlatın.
  3. 5 saniye 3 rasgele aralıklarla tarafından serpiştirilmiş TMS tek bakliyat stimülasyon sırasında teslim.
  4. Emin olmak her seans stimülasyon (sahte/başka bir denetime frekans tarafından takip Örneğin, 20 Hz tACS stimülasyon) mümkün ertelenmiş etkisini önlemek için yaklaşık 3 dakika, en fazla 90 saniye arası oturum zaman aralığı ile sürmektedir önceki stimülasyon frekans/koşul 11 , 13.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

TACS/TMS kombine yaklaşım ilk kanıtı Kanai vd tarafından 2010 yılında gösterildi. Bu çalışmada yazarlar tACS Primer görsel korteks (V1) uygulanan ve online TMS kaynaklı fosfin algı15tarafından ölçülen görsel kortikal uyarılabilirlik bir frekans özgü modülasyon gösterdi. İletişim kuralı daha rafine bir sürüm motor korteks uyarılabilirlik fizyolojik bir modülasyon araştırmak için Feurra vd tarafından 2011 yılında kabul edilmiştir. Devam eden tACS (şekil 4) teslim ederken bunu yapmak için bu yazarlar milletvekilleri tek darbe TMS sırasında kaydedildi. Yazarlar 20 Hz stimülasyon endojen rölanti Beta ritim bir M1 mümkün sürüklenme ilk nedensel kanıtı corticospinal çıktı diğer denetim Frekanslar, Denetim sitesi (çeper stimülasyon) ve denetim ile ilgili geliştirme tarafından bildirilen deneme (periferik ulnar sinir deney)11 (şekil 5).

Aşağıdaki bir çalışmada, Feurra ve işbirlikçileri tACS etkileri sadece frekans aynı zamanda devlet bağlı13olduğunu gösterdi. Aynı montaj birlikte kullanarak, şeker iki farklı koşullar altında M1 üzerinde uygulandığı: dinlenme ve motor görüntüleri (konular istendi çimdik için kavrama hareketleri hayal). Motor görüntüleri görev sırasında geliştirme etkisi teta (5 Hz) ve alfa (10 Hz) stimülasyon sırasında önemli iken önceki bulgular11paralel olarak, yalnızca Beta stimülasyon (20 Hz) Primer motor korteks uyarılabilirlik istirahat, gelişmiş. Bu bir devlet bağımlı etki ilk fizyolojik kanıtlar tACS tarafından temsil edilen.

Bugüne kadar bu kombine yaklaştı olmuştur daha fazla motor korteks (Tablo 1) işleyen çalışırdım. Guerra ve uygulamalı tACS-TMS, nasıl özel interneuronal devreler göstermek için benzer bir yaklaşım kullanarak uyarmaya tepki ortak motor frekans (20 Hz) ve motorsuz rezonans frekansı (7 Hz) teslim. Onlar 20 Hz stimülasyon etkisi kolinerjik kısa gecikmeli afferent (SAI), stimülasyon aşaması ne olursa olsun kaldırıldı gösterdi. İlginçtir, glutamatergic intracortical kolaylaştırma (ICF) ve GABAAergic kısa-Aralık intracortical inhibisyon (SICI) değişiklikler faz özgü23yaşından.

Figure 1
Şekil 1: Aynı anda tACS uyarılması için gerekli malzeme listesi. TACS teller ve elektrotlar, şırınga, yapışkan bant kablo (şeker), tuzlu çözüm, kontrol cihazı, elastik askıları, süngeri. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Neuronavigation sırasında şeker-TMS protokolü. Kızıl Haç ezberledi TMS birincil motor korteks hot-spot gösterir. Üst üste gelen beyaz haç bir online TMS bobin protokol sırasında doğru yönlendirme işareti olarak konumlandırma gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : şeker-TMS ilgilinin kafa derisi üzerinde. TMS bobin üzerinde hedef tACS elektrot yerleştirilmesi gerekir. Araştırmacı bobin uygun olarak neuronavigation koordinatları etkin noktasının konumunu korumak gerekir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4: Online tACS-TMS yaklaşım kullanarak deneysel tasarım şematik gösterim. (bir) kırmızı ("hedef") elektrotlar sol motor korteks ve sağ parietal korteks (10-20 uluslararası EEG sistemi P4 konumu) örten kafa derisi üzerinde yerleştirilir. Mavi ("referans") elektrot PZ için karşılık gelen orta hat yerleştirilir (10 -20 uluslararası EEG sistemi) konumu (bipolar/Sefalik montaj). Not, Ipsilateral omuz (monopolar montaj), geçerli teklif referans elektrot yerleştirilir P4 bir denetim sitesi olarak kullanıldığı gibi. (b) Neuronavigated TMS: bobin üzerinde sol M1 yerleştirilen sünger elektrot üzerinde düzenlenmektedir. Renkli üçgenler 2 mm (bu rakam Feurra vd., 2011 değiştirildi) bir hoşgörü ile tam hedeften bobin deplasman geribildirim online belirtir11. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Temsilcisi sonuçları. (bir) ortalama günlük dönüştürülmüş MEP genlik (hata çubuklarını göstermek standart hata) farklı deneysel koşullar elde edilen değerler (ham veri). Sadece motor korteks üzerinde (20 Hz) beta mesafeden teslim tACS tüm diğer koşulları (temel, 5 Hz, 10 Hz, 40 Hz ve parietal korteks üzerinde 20 Hz) karşı corticospinal çıkış artar. Yıldız işareti (*) 20 Hz stimülasyon diğer koşulları açısından önemli bir fark gösterir. (b) yüzde değiştirir (bu rakam Feurra vd., 2011 değiştirildi) ham MEP genlik değerlerinin temel karşı11. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Yazarlar Görev Frekans Yoğunluk
TD > elektrotlar pozisyon Sonuçları Feurra vd., 2011 rahat corticospinal uyarılabilirlik ölçümleri 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 40 Hz 1 mA Sol M1, parietal korteks, ulnar sinir 20 Hz geri kalan milletvekilleri boyutta arttı Feurra ve ark., 2013 corticospinal uyarılabilirlik istirahat ve motor görüntüleri sırasında ölçümleri 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 40 Hz 1 mA Sol M1 5 ila 10 Hz motor görüntüleri sırasında milletvekilleri boyutu artarken 20 Hz geri kalan milletvekilleri boyutta arttı Cancelli vd., 2015 rahat corticospinal uyarılabilirlik ölçümleri 20Hz 2.2 mA İkili M1 Kortikal uyarılabilirlik geliştirme ile ilgili kişiselleştirilmiş ve sigara kişiselleştirilmiş elektrotlar farklılıkları Guerra vd., 2016 rahat corticospinal uyarılabilirlik ölçümleri 7 Hz, 20 Hz 1 mA Sol M1 TACS 20 Hz SICI, ICF ve SAI modüle

Tablo 1: birincil motor korteks farklı koşulları tACS etkisi. Sıklığı, şiddeti, stimülasyon ve sonuçları kortikal sitenin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu yaklaşım doğrudan kayıt milletvekilleri aracılığıyla corticospinal çıkış ölçerek tACS birincil motor korteksin online etkilerini test etmek için eşsiz bir fırsat temsil eder. Ancak, TMS bobin üzerinde tACS elektrot yerleştirme doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi gereken önemli bir adım temsil eder. Bu nedenle, öncelikle Denemecileri bir hedef noktası tek tarafından TMS, nabız sonra kafa derisi üzerinde işaretlemek ve, bundan sonra sadece tACS elektrot hotspot üzerinde yer öneririz. Ayrıca, bir neuronavigation sistem kullanılabilirliğini en önemlisi tek darbe TMS en uygun hedef noktası yerelleştirme destekler. Yordamına başlamadan önce katılımcı tES24 ve TMS20için herhangi bir kontrendikasyonlar yok emin olun.

Buna ek olarak, kalınlık ve TMS bobin altında tACS elektrot konumunu standart bir prosedür ile ilgili olarak farklı bir RMT yol açabilir. Böylece, TMS bobin zaten tACS elektrot üzerinde konumlandırıldığında RMT ölçmek önemlidir.

TMS-tACS online yaklaşım temel araştırma ve klinik uygulama için teknik bir ilerleme gösterir. TACS .delillerin çoğu gösterdi beri etkileri ve stimülasyon kesilmesi sonrasında önde gelen bu yaklaşım online yararlı frekans özel etkileri gibi esansiyel tremor motor hastalığı olan hastalar üzerinde test etmek yararlı olabilir, distoni, Parkinson hastalığı ve motor diğer hastalıklar.

Şimdiye kadar bu kombine yaklaşım motorlu araştırmak için kullanılan ve görsel korteksin11,15işler. TACS kendisi ancak, bellek ve karar gibi bilişsel fonksiyonları geliştirmek için güvenilir bir teknik olduğu gösterilmiştir14,16,25,26,27yapma. Gelecekte, tekrarlanan TMS (rTMS) şeker ile birlikte birleştirerek farklı frekansları manipüle ve farklı kortikal alanlarda hedefleme olasılığı sözde "neuroenhancement" mekanizmaları araştırmak için yardımcı olabilir. Aynı şekilde, bu zaten cTBS uygulandığında tACS sürekli teta veri bloğu stimülasyon (cTBS), bir desenli TMS protokolü ile kombinasyonu bir gelişmiş plastisite yürürlükte sonuçlandı gösterildi tACS dayatılan harekete geçirmek zirve ile faz 28. rTMS klinik bir araç olarak kullanılır ise, Ayrıca, şeker ile onun birlikte neurorehabilitation için yeni bir klinik yöntem gelişmesine neden olabilir.

Her ne kadar bu makalede M1 uyarılması üzerinde odaklanmıştır, kombine bu yaklaşımı kullanarak diğer kortikal bölgelerde hedefleyebilir. Ancak, yalnızca insan motor sistemi uyarılması bileşik bir sinyal kortiko-spinal yaylım ile azalan serisi temsil eden kontralateral tarafında periferik kaslardan kaydedilen ölçülebilir motor uyarılmış potansiyeller (milletvekilleri) yol açabilir farklı jeneratörleri29. Öte yandan, diğer elektrot dağıtımları üzerinden sol ve sağ M1 tek darbe TMS ile birlikte eşlik eden ikili tACS kullanarak online arası hemisferik etkileri araştırmak için farklı fırsatlar sunabilir. Ayrıca, online tACS-TMS yaklaşım farklı kortikal bölgelerde davranışsal bir görev sırasında hedeflemek için ölçüm tepki süreleri (RT) ve doğruluk tarafından kullanılabilir. Bir yandan şeker-TMS yaklaşım insan motor işlevlerinin incelenmesi için bir obje-Alerjik metodoloji sunar; Öte yandan, bir şeker-EEG yaklaşım kortikal alanlarda, ama hala eserler sinyal kayıtları içinde daha fazla sayıda çeşitli hedef alarak farklı bilişsel süreçlerin sinirsel ilişkilendirir çalışma için daha fazla olanak sunabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu çalışmada Rus bilim Vakfı tarafından desteklenen hibe (sözleşme numarası: 17-11-01273). Andrey Afanasov ve televizyon tekniği (Ulusal Araştırma Üniversitesi, daha yüksek School of Economics, Moscow, Rusya Federasyonu) için çok fonksiyonlu yenilik Merkezi meslektaşlarından video kayıt ve video düzenleme için özel teşekkürler.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BrainStim, high-resolution transcranial stimulator E.M.S., Bologna, Italy EMS-BRAINSTIM
Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodes E.M.S., Bologna, Italy EMS-CVBS15
Reusable conductive silicone electrodes 50x50mm E.M.S., Bologna, Italy FIA-PG970/2
Reusable spontex sponge for electrode 50x100mm E.M.S., Bologna, Italy FIA-PG916S
Rubber belts – 75 cm E.M.S., Bologna, Italy FIA-ER-PG905/8
Plastic non traumatic button E.M.S., Bologna, Italy FIA-PG905/99
Brainstim E.M.S., Bologna, Italy
MagPro X100 MagOption - transcranial magnetic stimulator MagVenture, Farum, Denmark 9016E0731
8-shaped coil MC-B65-HO-2 MagVenture, Farum, Denmark 9016E0462
Chair with neckrest MagVenture, Farum, Denmark 9016B0081
Localite TMS Navigator - Navigation platform, Premium edition Localite, GmbH, Germany 21223
Localite TMS Navigator - MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi) Localite, GmbH, Germany 10226
MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1 Localite, GmbH, Germany 5221
Electrode wires for surface EMG  EBNeuro, Italy  6515
Surface Electrodes for EEG/EMG  EBNeuro, Italy  6515
BrainAmp ExG amplifier - bipolar amplifier  Brain Products, GmbH, Germany
 BrainVision Recorder 1.21.0004  Brain Products, GmbH, Germany
Nuprep Skin Prep Gel  Weaver and Company, USA
Syringes
Sticky tape
NaCl solution

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Priori, A. Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability. Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).
  2. Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes. Front Hum. Neurosci. 7, 279 (2013).
  3. Frohlich, F., McCormick, D. A. Endogenous electric fields may guide neocortical network activity. Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).
  4. Ozen, S., et al. Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats. J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).
  5. Helfrich, R. F., et al. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  6. Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives. Neuroimage. 140, 4-19 (2016).
  7. Feher, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). J. Vis. Exp. (107), e53527 (2016).
  8. Antal, A., et al. Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans. Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).
  9. Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation. Front Cell Neurosci. 9, 311 (2015).
  10. Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
  11. Feurra, M., et al. Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials. J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).
  12. Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
  13. Feurra, M., et al. State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters. J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).
  14. Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. Frequency-specific insight into short-term memory capacity. J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).
  15. Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds. Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).
  16. Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling. Nat. Commun. 6, 8090 (2015).
  17. Santarnecchi, E., et al. Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials. Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).
  18. Santarnecchi, E., et al. Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities. Cortex. 75, 33-43 (2016).
  19. Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back. Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).
  20. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  21. Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation. Front Hum. Neurosci. 9, 54 (2015).
  22. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  23. Guerra, A., et al. Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS. Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects. Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. Transcranial alternating current stimulation affects decision making. Front Syst.Neurosci. 6, 39 (2012).
  26. Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  27. Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task. Front Neurosci. 6, (2012).
  28. Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction. Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).
  29. Bestmann, S., Krakauer, J. W. The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour. Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).

Tags

Neuroscience sayı: 127 şeker TMS birincil motor korteks salınım etkinlik milletvekilleri şeker-TMS tES neuromodulation beta frekans 20 Hz
Transkraniyal manyetik stimülasyon ile transkranyal alternatif akım stimülasyon Online kombine yaklaşım tarafından birincil Motor korteks üzerinde etkileri
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shpektor, A., Nazarova, M., Feurra,More

Shpektor, A., Nazarova, M., Feurra, M. Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation. J. Vis. Exp. (127), e55839, doi:10.3791/55839 (2017).

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