Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

التحفيز المغناطيسي Transcranial مجتمعة والمخ من قشرة Dorsolateral Prefrontal

Published: August 17, 2018 doi: 10.3791/57983
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2, 1,2
1Temerty Centre for Therapeutic Brain Intervention at the Centre for Addiction and Mental Health, 2Department of Psychiatry and Institute of Medical Science, Faculty of Medicine, University of Toronto

Summary

البروتوكول المعروضة هنا لدراسات مركز التقنيات التربوية-التخطيط الدماغي استخدام استثارة إينتراكورتيكال الاختبار-إعادة اختبار نماذج التصميم. قصد البروتوكول إصدار تدابير استثارة القشرية موثوقة واستنساخه لتقييم أداء العصبية المرتبطة بالتدخلات العلاجية في علاج الأمراض العصبية مثل الاكتئاب الكبرى.

Abstract

التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) هو أسلوب غير الغازية التي تنتج الإثارة العصبية في القشرة عن طريق نبضات قصيرة، واختلاف الوقت من المجال المغناطيسي. البدء في تفعيل القشرية أو تعديل يعتمد على تفعيل الخلفية للخلايا العصبية لتنشيط المنطقة القشرية، وخصائص اللولب وموقفها وتوجهها فيما يتعلق بالرأس. مركز التقنيات التربوية جنبا إلى جنب مع اليكتروسيفالوجرافي المتزامنة (EEG) ونيورونافيجيشن (الوسائل التقنية الوطنية-EEG) يسمح لتقييم استثارة كورتيكو القشرية، والاتصال بالإنترنت في معظم المناطق القشرية بطريقة استنساخه. هذا التقدم يجعل التخطيط الدماغي الوسائل التقنية الوطنية أداة قوية يمكن إجراء تقييم دقيق لديناميات المخ والأعصاب في الاختبار-إعادة اختبار النماذج المطلوبة للتجارب السريرية. وتشمل القيود المفروضة على هذا الأسلوب القطع الأثرية التي تغطي مفاعليه الدماغ الأولية للتحفيز. وهكذا، عملية إزالة القطع الأثرية قد أيضا استخراج معلومات قيمة. وعلاوة على ذلك، المعلمات الأمثل dorsolateral prefrontal التحفيز (دلبفك) غير معروفة تماما والبروتوكولات الحالية الاستفادة من الاختلافات من نماذج التحفيز القشرة الحركية (M1). ومع ذلك، تطور الوسائل التقنية الوطنية-EEG التصاميم الأمل لمعالجة هذه القضايا. ويدخل البروتوكول المعروضة هنا بعض الممارسات القياسية لتقييم أداء العصبية من التحفيز على دلبفك التي يمكن تطبيقها في المرضى الذين يعانون من مقاومة للعلاج من الاضطرابات النفسية التي تتلقى العلاج مثل transcranial التحفيز التيار المباشر (تدكس) والتحفيز المغناطيسي transcranial المتكررة (rTMS) والعلاج المغناطيسي الاستيلاء (MST) أو العلاج اليكتروكونفولسيفي (إلخ).

Introduction

التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) هو أداة العصبية التي تسمح لتقييم نشاط الخلايا العصبية القشرية عن طريق استخدام المجال المغناطيسي السريع، واختلاف الوقت البقول1غير الغازية. حمل هذه الحبوب المجال المغناطيسي حالية ضعيفة في القشرة السطحية تحت اللولب الذي ينتج غشاء ديبولاريزيشن. تفعيل القشرية التي تلت أو التحوير ارتباطاً مباشرا بخصائص اللولب وزاوية الميل إلى الجمجمة2. الموجي للنبض خرج من اللولب والدولة الأساسية للخلايا العصبية تؤثر أيضا على تفعيل القشرية الناتجة3.

مركز التقنيات التربوية يمكن تقييم وظائف القشرية تستحضر الاستجابات السلوكية أو السيارات أو من خلال انقطاع التجهيز المتعلقة بالمهمة. يمكن تقييمه استثارة العمليات كورتيكو-الشوكي من خلال تسجيل الاستجابات (EMG) اليكتروميوجرافيك أثارت من واحد TMS البقول على القشرة الحركية، في حين إينتراكورتيكال عليه (تيسير إينتراكورتيكال؛ ICF) والآليات المثبطة (تثبيط قصيرة وطويلة إينتراكورتيكال؛ يمكن سبر سيسي وليسي) مع إقران نبض TMS. TMS المتكررة يمكن أن تخل بمختلف العمليات المعرفية، ولكن يستخدم في المقام الأول كأداة علاجية لمجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام المزيج من مركز التقنيات التربوية بالمخ المتزامنة (TMS-EEG) لتقييم كورتيكو القشرية استثارة والاتصال4. أخيرا، إذا كان يتم تسليم إدارة مركز التقنيات التربوية مع نيورونافيجيشن (الوسائل التقنية الوطنية)، سوف تسمح لاختبار دقة-إعادة اختبار نماذج إذ يمكن تسجيل الموقع الدقيق للتحفيز. يمكن أن تكون مستهدفة أكثر من عباءة القشرية وحفز (بما في ذلك المناطق التي لا تنتج استجابات جسدية أو سلوكية قابلة للقياس) وهكذا القشرة يمكن وظيفيا تعيينها.

إشارة EEG أثارت من نبض واحد أو مقترن بمركز التقنيات التربوية يمكن تيسير تقييم الربط كورتيكو القشرية5 والحالة الراهنة للدماغ. وينتج التيار الكهربائي الناجم عن مركز التقنيات التربوية إمكانات العمل التي يمكن تنشيط نقاط الاشتباك العصبي. توزيع التيارات بوستسينابتيك يمكن تسجيلها من خلال التخطيط الدماغي6. يمكن استخدام إشارة EEG لتقدير حجم وموقع متشابك التوزيعات الحالية عن طريق ثنائي قطب نمذجة7 أو8من تقدير الحد الأدنى-القاعدة، عندما يعمل EEG متعددة القنوات، ومع بنية الموصلية الرأس واستأثرت. مركز التقنيات التربوية-EEG مجتمعة يمكن أن تستخدم لدراسة العمليات المثبطة القشرية9وذبذبات10، كورتيكو القشرية11 والتفاعلات إينتيرهيميسفيريك12واللدونه القشرية13. الأهم من ذلك، يمكن التحقيق TMS EEG استثارة التغييرات أثناء المهام الإدراكية أو الحركية مع اختبار جيدة-إعادة اختبار الموثوقية14،15. الأهم من ذلك، أن مركز التقنيات التربوية-EEG لديه القدرة على تحديد الإشارات العصبية التي تكون بمثابة التنبؤ للرد على التدخلات العلاجية (rTMS أو التأثيرات الدوائية) في الاختبار-إعادة اختبار التصاميم16،17.

مبادئ نيورونافيجيشن لمركز التقنيات التربوية يرتكز على مبادئ ستيريوتاكسي فرملس. استخدام نظم البصرية تتبع نظام18 التي توظف كاميرا التي ينبعث منها الضوء الذي يتصل بالعناصر البصرية التي تعكس الضوء يعلق على الرأس (عن طريق تعقب المراجع) ولفائف TMS. نيورونافيجيشن يسمح للتعريب لفائف على نموذج ثلاثي الأبعاد التصوير بالرنين المغناطيسي مع المعونة من أداة مرجعية رقمية أو القلم. ويسهل استخدام نيورونافيجيشن القبض على اتجاه الملف والموقع ومحاذاة الرأس في هذا الموضوع وكذلك رقمنة مواقف الكهربائي EEG. هذه الميزات أساسية لإعادة اختبار اختبار تصميم التجارب والتحفيز دقيقة من موقع محدد داخل قشرة dorsolateral prefrontal.

من أجل الاستفادة من بروتوكول TMS-EEG في تجربة إعادة اختبار اختبار، هناك حاجة إلى استهداف دقيقة وتحفيز يتسق المنطقة القشرية للحصول على إشارات يمكن الاعتماد عليها. تسجيل TMS EEG يمكن أن تكون عرضه لمختلف الأعمال الفنية. يمكن تصفية مركز التقنيات التربوية التي يسببها قطعة أثرية في أقطاب التخطيط الدماغي مع مكبرات الصوت التي يمكن استرداد بعد تأخير19،20 أو مكبرات الصوت التي لا يمكن أن تكون مشبعة21. ومع ذلك، انقر فوق أنواع أخرى من القطع الأثرية التي تم إنشاؤها بحركات العين أو يومض، وتنشيط العضلات الجمجمة بالقرب من أقطاب EEG وحركة القطب عشوائية وعلى الاستقطاب، واللولب أو جسدية الإحساس يجب أن تؤخذ في الاعتبار. إعداد هذا الموضوع الدقيق الذي يضمن ممانعات القطب أدناه 5 kΩ، التثبيت اللولب على الأقطاب ورغوة من بين لفائف واقطاب للحد من الاهتزاز (أو فاصل للقضاء على التردد المنخفض التحف22)، سدادات الإذن وحتى ينبغي أن تستخدم إخفاء السمعية للتقليل من هذه التحف23. ويدخل البروتوكول المعروضة هنا عملية قياسية لتقييم أداء العصبية عندما يتم تطبيق في التحفيز على مدى dorsolateral prefrontal (دلبفك). يتم التركيز على نماذج إقران نبض المشتركة التي تم التحقق من صحتها في دراسات M19،،من1516.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

جميع الإجراءات التجريبية المعروضة هنا أقرتها "اللجنة الأخلاقية المحلية" اتباع المبادئ التوجيهية "إعلان هلسنكي".

1-رأس التسجيل لمركز التقنيات التربوية نيورونافيجاتيد – EEG

  1. الحصول على رأس كامل عالية دقة T1 المرجحة الرنين المغناطيسي الهيكلية لكل مشارك. المسح الضوئي طبقاً لإرشادات الشركة المصنعة نيورونافيجيشن.
  2. تحميل الصور في نظام الملاحة. تحقق إذا كانت الاشعات يتم مسحها بشكل صحيح. اختر النقاط الرئيسية (إذني مسبقاً النقاط وناسيون غيض من الآنف). إدراج أهداف التحفيز (استناداً إلى تشريح أو استناداً إلى إحداثيات إحداثيات الرأس، منين، أو تالايراتش).
  3. مكان tracker الرأس بطريقة حتى لا تتحرك أثناء دورة التحفيز والسماح بحرية الانتقال من اللولب TMS. يكون إدراج عدد المشتركين سدادات الإذن قبل بدء التسجيل.
  4. قم بمحاذاة الرأس المشارك للتصوير بالرنين المغناطيسي نموذج ثلاثي الأبعاد. اللمس على رأس المشارك مع القلم رقمية في النقاط الرئيسية التي تم تحديدها في صور المكدس التصوير بالرنين المغناطيسي. تحديد ووضع علامة نقطة إضافية فوق المناطق الجدارية والزمانية ووالقفويه من الرأس إلى تقليل الخطأ التسجيل عبر تلك المناطق.
  5. التحقق من صحة التسجيل. ضع القلم رقمية على رأس المشارك. تحقق من تمثيله على جهاز الكمبيوتر. إذا لم يكن في الجهة المقابلة في السيد، كرر الخطوة 1، 4.
  6. معايرة اللولب TMS في الاستخدام (في بعض الأنظمة هذه الخطوة غير مطلوبة).
    1. إرفاق تتبع اللولب.
    2. مكان اللولب على كتلة المعايرة بحيث تتبع كل مرئية من الكاميرا.
    3. اضغط على زر المعايرة على شاشة الكمبيوتر، وإبقاء اللولب في موقف المعايرة ل 5 ق.

2-مركز التقنيات التربوية-التخطيط الدماغي التجربة

  1. وضع سقف EEG على رأسه وإعداد أقطاب كهربائية
    1. اختر غطاء الذي يناسب الرأس جيدا. ضمان أن جميع أقطاب محكم لمس فروة الرأس والوظيفية. إذا لم يعمل كهربائي أكثر من 2، ثم استخدام غطاء آخر من الحجم نفسه أو أصغر.
    2. ضع مسرى تشيكوسلوفاكيا في ذروة، في منتصف الطريق بين خط الاتصال ناسيون وإينيون ومسرى عز على إينيون.
      ملاحظة: تضع الأقطاب الأفقية أو العمودية (فوق وتحت العين كونترالاتيرال العين التحفيز) (ترك من العين اليسرى وحق من الحق، قليلاً فوق كل العظم زيجوماتيك) اليكتروكولوجرافي (EOG).
    3. ضبط نصيحة فظة من المحاقن وملء مع هلام اليكتروكوندوكتيفي. ضع الطرف داخل الحفرة القطب، ومن ثم اضغط المكبس شفة طفيفة حتى يكون هناك بعض لصق على الجلد. فرك فروة الرأس استخدام طفيفة مثل الصليب يتحرك مع الطرف غير حادة. التأكد من أن اللصق هو عدم امتداد إلى أعلى لتجنب سد (اختزال بين الأقطاب).
  2. وضع أقطاب فريق الإدارة البيئية. ضع قطبين القرص القابل للصرف (قطرها حوالي 30 مم) على الخاطف حق عضلة قصيرة لإبهام (APB) لمونتاج وتر بطن. مكان على الأرض طبقاً لإرشادات الشركة المصنعة.
  3. بدء تسجيل الرأس. اتبع الخطوات 1.3 – 1.6. استخدام إحداثيات منين أو تالايراتش دلبفك.
  4. بقعة ساخنة وعتبة موتور.
    1. إضافة الأسفنج (الألياف الاصطناعية المصنوعة من الاصطناعية) تحت لفائف من أجل تقليل الاهتزاز لفائف عبر الأقطاب خلال نبضات TMS. علما بأن الرغوة يجب أن تكون حوالي 10 مم.
    2. إرشاد المشارك في بقية — مريحة ومع استرخاء اليدين والساقين والعمود الفقري.
    3. العثور على نقطة ساخنة. استهداف مقبض المحرك24 معلما أولياً التمثيل القشرية للأساليب المحاسبية في M1 وتحريك اللولب حتى هو المقابل هناك حركة الأساليب المحاسبية. استخدام كثافات TMS تستحضر من µV حوالي 500 من أعضاء البرلمان الأوروبي على الأساليب المحاسبية. تحسين الاتجاه لفائف بتغيير زاوية والميل استحضار استجابة أكبر عبر نقطة ساخنة.
    4. حفظ الملف في برنامج نيورونافيجاتور لتحديد المواقع والحد من كثافة الإنتاج في الخطوات من 2-3%. إعطاء 10 نبضات وإذا أكثر من الردود 5 من أصل 10 الهندسة الكهربائية والميكانيكية ويتم الحصول على ما يزيد على 50 µV، ثم مواصلة تخفيض الكثافة.
    5. عند أقل من 5 من أصل 10 ردود من آثار، زيادة الكثافة بالخطوات من 1-2%. يتم تمثيل طن متري ككثافة التي تنتج أكبر من 50 µV 5 من أصل 10 مرات25من أعضاء البرلمان الأوروبي. الفاصل الزمني بين التحفيز (ISI) للنقل المتعدد الوسائط ينبغي أن تكون أطول من 1 ثانية، تعيين عادة في ق 3 أو 4 أو 5.
  5. ضبط كثافة استخدام الخطوات التالية:
    1. بدء الترقيم ب 120% كثافة طن متري لإنتاج أعضاء البرلمان الأوروبي على M1 من 500 إلى 1,500 µV. تسجيل 10 نبضات مع إخراج هذا مشجعا حتى رد متوسط 1 أم. زيادة أو إنقاص الكثافة في الخطوات من 1-2% حتى وصلت إلى ما متوسطة 1 أم.
    2. لتحفيز كثافة، اختر الكثافة كنسبة مئوية من مشجعا على إخراج، على سبيل المثال-، 110%، 120%، إلخ.
    3. العثور على الحقل المستحث المقابلة في V/m (إذا كان يسمح للنظام). ضع الملف على دلبفك؛ ضبط الإخراج مشجعا حتى يصبح حساب الحقل المستحث نفس واحدة عبر M1 لنفس العمق القشرية.
  6. رقمنة أقطاب EEG، حيث أنه يتم تسجيل موقفها بتشريح الدماغ.
    ملاحظة: هذا خطوة هامة جداً لتحديد أماكن توزيع تنشيط الخلايا العصبية وإعادة تموضع دقيقة من أقطاب كهربائية في دورة المتابعة.
  7. سجل مركز التقنيات التربوية-EEG
    1. استبدالها سدادات الإذن سدادات الإذن مع أنابيب الهواء للاتصال بإخفاء الصوت (مثلاً.، الضوضاء البيضاء) إذا كان متوفراً وإضافة سماعات الرأس أكثر منهم. اللعب إخفاء الصوت فقط أثناء الولادة نبض TMS.
      ملاحظة: هذه الخطوة يمكن تطبيقها على خطوة 2.4.2 دون اللعب إخفاء الصوت ومع الرعاية حتى لا يتم نقل تتبع الرأس.
    2. تحميل الملف على صاحب الملف وتأكد من أن اللولب لا تتحرك أو اضغط أقطاب تحته. تأكد من أن الأسفنج بين الأقطاب واللولب.
    3. قم بإزالة كافة شاشات نشطة بعيداً عن الأنظار للمشارك. إعطاء تعليمات للمشاركين للتحديق في نقطة ثابتة، لا إلى تغيير وضعه الرأس أثناء الولادة مركز التقنيات التربوية وليس إلى وميض بين نبضات TMS.
    4. إيقاف تشغيل أي مصابيح الفلورسنت. تشغيل واحد نبض مركز التقنيات التربوية، سيسي، والتصنيف وليسي في ترتيب عشوائي لكل مشارك. تعطي 100 البقول المفردة والمزدوجة. استخدام مختلف المخابرات الباكستانية من 3 – 4 s (±20 ٪) أو ثابت من 3 – 5 s (انظر الملاحظة). إعطاء استراحة من 3 – 5 دقيقة بين كل شرط حتى المشارك يمكن الاسترخاء وتمدد.
      ملاحظة: سيسي والتصنيف تنطوي على نموذج TMS نبض إقران مع حافز تكييف سوبثريشولد (CS) وحافزا اختبار سوبراثريشولد (TS). خدمات العملاء المستخدمة في هذا البروتوكول هو 80% من النقل المتعدد الوسائط والملخص في كثافة تستحضر السيارات الكهربائية والميكانيكية ذروة إلى ذروة 126. الفاصل الزمني بين نبض المستخدمة سيسي الأمثل الساعة 2 مللي ثانية، والتصنيف في 12-1327. نموذج ليسي ينطوي على الاقتران من CS أعلاه العتبة في كثافة تستحضر 1 السيارات الكهربائية والميكانيكية الذروة-إلى-ذروة متبوعاً سوبراثريشولد آخر الملخص مرة أخرى باستخدام كثافة التي أثارت 1 أم الهندسة الكهربائية والميكانيكية ذروة-إلى-ذروة وفي الفترة الفاصلة بين نبض من 100 السيدة المخابرات الباكستانية كلا نماذج نبض واحد وإقران يتحدد وقت الشحن مشجعا (نظامنا يمكن السماح نبضات إقران كل 4 s)، مقدار الدورتين (تجارب أطول سيتطلب ISI أصغر لا يثقل كاهل المشاركين) والتحليل الذي سوف تأخذ مكان. في هذه الدراسة، استخدمنا المخابرات الباكستانية مستمر من 5 s بسبب القيود مشجعا لنا، وأيضا لأن كنا بحاجة إلى عدة دورات منخفضة التردد الفرقة (إيقاع ثيتا) لتحليل طيف التردد الوقت والطاقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشكل 1 A يوضح إمكانات تمسيفوكيد بعد دلبفك التحفيز على مسرى F3 بعد الحقبات 100 من كل دورة لمتطوع صحي واحد في المتوسط. في هذا الرسم التوضيحي، نؤكد على أثر خدمات العملاء على الملخص بالمقارنة مع حالة نبض واحد عندما يتم تطبيق إتس وحدها. CS ينظم انحراف N100 بطريقة واضحة حتى في موضوع واحد. في دورات سيسي وليسي، يتم عادة زيادة N100 وفي ICF شرط النقصان في القيم المطلقة عندما ليرة سورية بالمقارنة مع16. في الشكل 1ب، توزيع الطوبوغرافية عنصر N100 SP، نموذج سيسي والتصنيف قد تم مترجمة على الصعيد الثنائي كما أنه ثبت في كثير من السابقة الدراسات16،،من1728، 29.

Figure 1
الشكل 1 : تدابير التخطيط الدماغي مركز التقنيات التربوية لاستثارة القشرية. (أ) متوسط الكبرى EEG TMS أثارت ردودا من أقطاب دلبفك دوروا بعد التحفيز دلبفك. (ب) رسم القيم N100 طبوغرافيا عبر جميع أقطاب لكل دورة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

مركز التقنيات التربوية-EEG يمكن تحفيز مباشر وموسع لمعظم المناطق القشرية والحصول على نشاط الخلايا العصبية الناتجة مع30من القرار الزمانية جيدة جداً، خصوصا عندما يستخدم نيورونافيجيشن. الاستفادة من هذا التقدم المنهجي يستند إلى حقيقة أن إشارات EEG أثارت TMS تنشأ من النشاط العصبي الكهربائي وفهرس لاستثارة كورتيكو القشرية. وهذا لديها إمكانات هائلة في السكان المريض العصبية التي يمكن أن تستخدم فيها مركز التقنيات التربوية-التخطيط الدماغي كالعلامات البيولوجية للتدخلات العلاجية الحالية والمستقبلية.

أن الخطوة الأكثر أهمية للبروتوكول هو إعداد أقطاب كهربائية وتحديد كثافة التحفيز. هذا بسبب إشارة TMS EEG عرضه لقطعة أثرية مركز التقنيات التربوية، بغض النظر عن النوع من مكبرات الصوت المستخدمة31. ينبغي إعداد أقطاب كهربائية بعناية فائقة، وحتى أنهم لا جسر مع بعضها البعض ويتم الاحتفاظ بهم مقاومة أدناه 5 kΩ، ونسبة الإشارة إلى الضوضاء عالية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل اسفنجة مصنوعة من الألياف الاصطناعية مصطنعة من 5-10 مم المعدل بموجب اللولب الضغط الميكانيكي وقطعة أثرية من فائف انقر فوق صوت من خلال التوصيل العظام.

MT يحدد مركز التقنيات التربوية-الكثافة؛ ولذلك، ينبغي أيضا قياس التحديد حسب كثافة أعلى سيؤدي إلى التحف أكبر وأقل التحفيز المحورية، في حين قد تؤدي كثافة أصغر في إشارات ضعيفة جداً. وهكذا، ينبغي العثور على بقعة ساخنة السيارات بمساعدة نيورونافيجيشن ويقدر النقل المتعدد الوسائط مع تسجيلات فريق الإدارة البيئية (الضوضاء أقل من 50 µV والعضﻻت استرخاء تماما). ومع ذلك، ينبغي إلا ننسى أن في فوكاليتي ودقة كل التحفيز ينبع من الشكل والمدة لمركز التقنيات التربوية البقول32.

كما تقترح عدم اتخاذ تدابير لعتبة دلبفك أن الكثافة ينبغي تسويته حسب السعة ل الحقل الكهربائي المستحث المقدرة23 ولا يستند إلى إخراج مشجعا كثافة كالطريقة التقليدية. وهذا يتطلب أن كثافة طن متري بحاجة إلى تقدير V/m لعمق القشرية محددة، ومن ثم نفس العمق والخامس/م لاستخدامها لإعادة حساب كثافة الإنتاج مشجعا التحفيز دلبفك. وهذه مسألة هامة خاصة للتحقيق في المستقبل نبض إقران بروتوكولات مثل تلك التي عرضت هنا، حيث الملخص دائماً في كثافة سوبراثريشولد. ومع ذلك، هناك حاجة لتحديد كثافة دلبفك من مسجل تيب33 أو ذبذبات34 خلال التحفيز دلبفك كما أنها اقترحت في الدراسات التي أجريت مؤخرا ل M1 عن طريق تدابير القشرية وغير كورتيكوسبينال.

الأهم من ذلك، ينبغي اختيار استناداً إلى إحداثيات منين أو تاليراتش الموقع التحفيز دلبفك وإدراجها في الاشعات نيورونافيجيشن. إحداثيات منين دلبفك اليسرى (-35, 45, 38) مستمدة من دراسة تحديد هذا الموقع الأمثل، واستنادا إلى النتائج السريرية والاتصال الفنية الدولة يستريح35. وضع اللولب فيما يتعلق بالتوجه والميل متغير هام آخر. هناك طريقتان لنهج التوجه لفائف وآماله: أ) 45 درجة لخط الوسط مع التعامل مع الإشارة إلى الأجزاء الجانبية لنصف الكرة9 وب) عمودي ناصف أمامي الأوسط مع الأفقي إلى الاتجاه الحالي الآنسي14. عادة يتم تطبيق الأول عند وجود لا التنقل، بينما الثاني يتطلب التصوير بالرنين المغناطيسي الحقيقي والملاحة، والحث على الحد أقصى الحقل. قبل البدء التسجيلات، ضبط من اللولب حيث أنها تثير عضلة الدنيا التحف5 دون أن يؤثر ذلك تحفيز الاستجابات الفسيولوجية الاحتياجات التي يتعين القيام بها (التغييرات الصغيرة من 1-2 مم المركز من فائف، فضلا عن الميل و اتجاه التغييرات الطفيفة).

مقارنة بين توجهات مختلفة يلزم القيام به نظراً لوجود أي دراسات المعروفة التي درست الأثر لفائف مختلفة لتحديد المواقع على مدى دلبفك. بل الأهم من ذلك، هناك حاجة لطريقة لتعريف نقطة ساخنة دلبفك تستند إلى تدابير التخطيط الدماغي بطريقة مماثلة أن البقعة الساخنة M1 يحددها فريق الإدارة البيئية. وأخيراً، هو جانب هام للغاية هنا وضع أقطاب كهربائية وعلى رقمنة موقعهم. في الاختبار-إعادة اختبار التصاميم، حالما يتم وضع السقف لمتابعة التجارب، ينبغي رقمية أقطاب كهربائية. ثم أن تصور كلا ديجيتيزيشنز (من الأول والتجربة كونسيكوينتس) على نموذج ثلاثي الأبعاد التصوير بالرنين المغناطيسي أو القالب التصوير بالرنين المغناطيسي (الذي يمكن أن يكون حلاً موثوقة جيدة عندما يتعذر الحصول على الاشعات الفردية). ثم الحد الأقصى ينبغي أن ينقل إذا لزم الأمر ذلك الموضع على جمجمة أقطاب كهربائية في متابعة التجربة يطابق الموضع من قياس الأولى. هذا يضمن أن البيانات سوف تكون مشتقة من نفس المواقع الدقيقة للأقطاب الذي حفز بالضبط نفس الحقل المغناطيسي.

قبل البدء التحفيز، يجب التحقق من الموقع الذي تم اختياره القشرية أعصاب يمر تحت اللولب. ولذلك، ينبغي تسجيل بضعة TMS EEG الأزمان، وتقييم النتائج الملموسة. وهكذا، يحتاج إشارة إلى التحقق من الاتساع أكبر من 70 µV وذبذبات منخفضة وعالية التردد السعة غير متزامنة (العضلات والتحف أعصاب). يمكن أن يتم القضاء على هذه التحف بغرامة وخفية إعادة وضع اللولب أو توجهها فقط، كما اقترح في السابق دراسات36. وأخيراً، خلال دورات مركز التقنيات التربوية-EEG، اللولب TMS ينبغي رصده بالوقت الحقيقي نيورونافيجيشن وأبقى المعطل تداولها. أفضل طريقة لتركيبها على ترايبود أو على ذراع ميكانيكية. كما يمنع هذا الحل من الضغط اللولب بالأيدي ضد أقطاب كهربائية، إضافة التحف الضغط الميكانيكي عليها. أية تغييرات ينبغي أن تصحح فورا والعهود كل علامة سيئة والمستبعدة من تحليل البيانات، يرجع ذلك إلى حقيقة أن ردود EEG لمركز التقنيات التربوية حساسة جداً لاضطراب هذه المعلمات37. كل هذه الاقتراحات التفصيلية يمكن ضمان معولية الاختبار من مركز التقنيات التربوية-EEG في واحدة14 ونبض زوجي نماذج15 أكثر دلبفك. الاهتمام بهذه التفاصيل الهامة سيضمن أن البيانات فرصة أعلى لتعكس التغييرات المتعلقة بالتدخلات العلاجية.

مركز التقنيات التربوية-EEG مثل كل أسلوب تجريبية أخرى على القيود المحددة الخاصة به. المسألة الرئيسية هي أنواع مختلفة من التحف، وحقيقة أن مكبرات الصوت المتوافقة مع مركز التقنيات التربوية EEG لا يمكن القضاء على القطع الأثرية المتبقية. القطع الأثرية من عضلات الجمجمة، ولا سيما عندما يتم تحفيز المواقع الأمامية والجانبية عبر الجمجمة، يمكن أن يحجب وأن تعدل إشارة EEG. هذه القطع يمكن أن تكون أكبر من إشارة TMS EEG وعادة ما تكون الأخيرة تعد، وبالتالي قد يحجب TEPs. وبالمثل، ولكن فقط في مجالات مثل دلبفك، يمكن أن تثير TMS التحف طرفه العين كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، العديد من الأعمال الفنية الأخرى مثل حركة القطب والإحساس بالجلد والتنشيط السمعي سبب فوق لفائف TMS يمكن إجراء تحليل التخطيط الدماغي أكثر صعوبة (لمزيد من التفاصيل، انظر المنشورات السابقة31،38). تم توجيه قدر كبير من العمل في هذا المجال نحو رفض مجموعة متنوعة من القطع الأثرية، أسفر عن التعريب الزمانية أكثر موثوقية المصادر للدماغ الردود38،39،،من4041 , 42-ومع ذلك، ينبغي إلا ننسى أن التحضير الدقيق للمشاركين، واختيار المعدات والأداء دقيقة للقياس تحديد نوعية البيانات TMS-EEG الخام.

مركز التقنيات التربوية-التخطيط الدماغي أداة قوية لتقييم الآليات تثبيط والإثارة إينتراكورتيكال المتصلة بالحث على دلبفك. بمجرد تغيير معلمات قليلة، فإنه يسمح لدراسة الدوائر بوساطة GABAAR (سيسي)، صبغابا ()، ونمدار (ICF). تعديل مكونات تيب مختلفة من خلال التدخلات العلاجية الدوائية أو الكهرومغناطيسي يمكن أن تستخدم كعلامة لتحديد المثبطة وكبيرة عليه، اللدونة القشرية والعديد من أكثر الدماغ الدولة يتغير وشروط 43-بالإضافة إلى تيب في، يمكن تقييم نشاط متذبذبة أثارت مركز التقنيات التربوية من خلال فترة التكرار والتحليل الطيفي الطبيعية أو تواتر الجوهرية ل الدوائر المذكورة أعلاه10. الأرقام القياسية للدماغ الكهربائية مثل الحالي مصدر الكثافة4 تنطبق على أي منطقة القشرية قد تساعد على كشف آليات اللدونة في دوائر الدماغ التالفة في دلبفك44.

كذلك الدراسات الدوائية التحقق من صحة هذه النماذج في دلبفك ضرورية. ومع ذلك، هناك إمكانيات هائلة لمركز التقنيات التربوية-EEG استخدامها لدراسة آليات التدخلات العلاجية المختلفة، مثل العلاجات نيورومودولاتيون (مثلاً.، MST rTMS، إلخ،) أو منها الدوائي في المتطوعين صحية أو في مختلف الاضطرابات النفسية9،،من1516،17،،من4546، ولكن أيضا التدخلات البديلة أو مجموعات منهم43. الأهم من ذلك، يمكن تقييم موثوق بها ديناميات المخ قبل وبعد مداخلة TMS-EEG ولذلك يحتمل أن تكون بمثابة العلامات البيولوجية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

بانتيليس ليوميس كان مستشار مدفوعة نيكسستيم Plc. (هلسنكي، فنلندا) خارج العمل المقدم (أي.، للسيارات وتطبيقات rTMS الخرائط الكلام قبل عام 2017). زومورودي رضا عضو المجلس الاستشاري لشركة فيليت (تورنتو، كندا). داسكلاكيس J. زافيريس يتلقى دعم البحوث من المعاهد الكندية للبحوث الصحية (استوفوا)، المعاهد الوطنية للصحة-الأمريكية (NIH) ومعهد الدماغ وستون، كندا الدماغ والأسرة تيميرتي من خلال مؤسسة كامة والبحوث كامبل المعهد. حصل على دعم البحوث ودعم معدات عينية لدراسة المحقق بمبادرة من برينسواي المحدودة، وهو موقع المحقق الرئيسي لثلاث دراسات بدأ الراعي لشركة برينسواي المحدودة تلقي دعم معدات عينية من ماجفينتوري لهذه الدراسة بدأ المحقق. دانييل م. بلومبيرجير يتلقى دعم البحوث من المعاهد الكندية للبحوث الصحية (استوفوا)، المعاهد الوطنية للصحة-الأمريكية (NIH) ومعهد الدماغ وستون، كندا الدماغ والأسرة تيميرتي من خلال مؤسسة كامة والبحوث كامبل المعهد. حصل على دعم البحوث ودعم معدات عينية لدراسة المحقق بمبادرة من برينسواي المحدودة، وهو موقع المحقق الرئيسي لثلاث دراسات بدأ الراعي لشركة برينسواي المحدودة تلقي دعم معدات عينية من ماجفينتوري لهذه الدراسة بدأ المحقق. تلقي إمدادات الدواء لمحاكمة بدأ المحقق من إينديفيور. وقد شارك في مجلس الاستشاري يانسن.

Acknowledgments

تم تمويل هذا العمل جزئيا ب NIMH R01 MH112815. بتأييد هذا العمل أيضا من مؤسسة الأسرة تيميرتي ومنحة مؤسسة الأسرة وكامبل الأسرة معهد الصحة العقلية للبحث في المركز للصحة العقلية والإدمان.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CED Micro1401-3 Cambridge Electronic Design Limited CED Micro1401-3 Digital Data Recocrder
BISTIM'2 Package Option 1 Magstim 3234-00 TMS paired pulse stimulator
Magstim 200'2 Unit (2 items) Magstim 3010-00 TMS stimulators
UI controller Magstim 3020-00 TMS controller
BISTIM'2 UI controller Magstim 3021-00 TMS controller
BISTIM connecting module Magstim 3330-00 TMS connecting module
D70 Alpha Coil - P/N 4150-00 (Alpha 70 mm double coil) Magstim 4150-00 TMS coil
Brainsight Rogue-Resolutions Brainsight 2 Neuronavigator
Model 2024F Intronix 2024F Electromyograph
Neuroscan SynAmps RT 64 channel System Compumedics Neuroscan 9032-0010-01 Electroencephalograph
Quick-Cap electrode system 64 Compumedics Neuroscan 96050255 EEG Cap

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1 (8437), London, England. 1106-1107 (1985).
  2. Ilmoniemi, R. J., Ruohonen, J., Karhu, J. Transcranial magnetic stimulation--a new tool for functional imaging of the brain. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 27 (3-5), 241-284 (1999).
  3. Matthews, P. B. The effect of firing on the excitability of a model motoneurone and its implications for cortical stimulation. The Journal of Physiology. 518, Pt 3 867-882 (1999).
  4. Casali, A. G., Casarotto, S., Rosanova, M., Mariotti, M., Massimini, M. General indices to characterize the electrical response of the cerebral cortex to TMS. NeuroImage. 49 (2), 1459-1468 (2010).
  5. Massimini, M., Ferrarelli, F., Huber, R., Esser, S. K., Singh, H., Tononi, G. Breakdown of cortical effective connectivity during sleep. Science. 309 (5744), New York, N.Y. 2228-2232 (2005).
  6. Ilmoniemi, R. J., et al. Neuronal responses to magnetic stimulation reveal cortical reactivity and connectivity. Neuroreport. 8 (16), 3537-3540 (1997).
  7. Scherg, M., Ebersole, J. S. Models of brain sources. Brain Topography. 5 (4), 419-423 (1993).
  8. Hämäläinen, M. S., Ilmoniemi, R. J. Interpreting magnetic fields of the brain: minimum norm estimates. Medical & Biological Engineering & Computing. 32 (1), 35-42 (1994).
  9. Daskalakis, Z. J., Farzan, F., Barr, M. S., Maller, J. J., Chen, R., Fitzgerald, P. B. Long-interval cortical inhibition from the dorsolateral prefrontal cortex: a TMS-EEG study. Neuropsychopharmacology: Official Publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 33 (12), 2860-2869 (2008).
  10. Rosanova, M., Casali, A., Bellina, V., Resta, F., Mariotti, M., Massimini, M. Natural frequencies of human corticothalamic circuits. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29 (24), 7679-7685 (2009).
  11. Groppa, S., Muthuraman, M., Otto, B., Deuschl, G., Siebner, H. R., Raethjen, J. Subcortical substrates of TMS induced modulation of the cortico-cortical connectivity. Brain Stimulation. 6 (2), 138-146 (2013).
  12. Borich, M. R., Wheaton, L. A., Brodie, S. M., Lakhani, B., Boyd, L. A. Evaluating interhemispheric cortical responses to transcranial magnetic stimulation in chronic stroke: A TMS-EEG investigation. Neuroscience Letters. 618, 25-30 (2016).
  13. Chung, S. W., et al. Demonstration of short-term plasticity in the dorsolateral prefrontal cortex with theta burst stimulation: A TMS-EEG study. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (7), 1117-1126 (2017).
  14. Lioumis, P., Kicić, D., Savolainen, P., Mäkelä, J. P., Kähkönen, S. Reproducibility of TMS-Evoked EEG responses. Human Brain Mapping. 30 (4), 1387-1396 (2009).
  15. Farzan, F., et al. Reliability of long-interval cortical inhibition in healthy human subjects: a TMS-EEG study. Journal of Neurophysiology. 104 (3), 1339-1346 (2010).
  16. Cash, R. F. H., et al. Characterization of Glutamatergic and GABAA-Mediated Neurotransmission in Motor and Dorsolateral Prefrontal Cortex Using Paired-Pulse TMS-EEG. Neuropsychopharmacology: Official Publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 42 (2), 502-511 (2017).
  17. Premoli, I., et al. TMS-EEG signatures of GABAergic neurotransmission in the human cortex. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 34 (16), 5603-5612 (2014).
  18. Wiles, A. D., Thompson, D. G., Frantz, D. D. Accuracy assessment and interpretation for optical tracking systems. SPIE. 5367, 421-433 (2004).
  19. Iramina, K., Maeno, T., Nonaka, Y., Ueno, S. Measurement of evoked electroencephalography induced by transcranial magnetic stimulation. Journal of Applied Physics. 93 (10), 6718-6720 (2003).
  20. Virtanen, J., Ruohonen, J., Näätänen, R., Ilmoniemi, R. J. Instrumentation for the measurement of electric brain responses to transcranial magnetic stimulation. Medical & Biological Engineering & Computing. 37 (3), 322-326 (1999).
  21. Ives, J. R., Rotenberg, A., Poma, R., Thut, G., Pascual-Leone, A. Electroencephalographic recording during transcranial magnetic stimulation in humans and animals. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 117 (8), 1870-1875 (2006).
  22. Ruddy, K. L., Woolley, D. G., Mantini, D., Balsters, J. H., Enz, N., Wenderoth, N. Improving the quality of combined EEG-TMS neural recordings: Introducing the coil spacer. Journal of Neuroscience Methods. 294, 34-39 (2017).
  23. Massimini, M., et al. Cortical reactivity and effective connectivity during REM sleep in humans. Cognitive Neuroscience. 1 (3), 176-183 (2010).
  24. Yousry, T. A., et al. Localization of the motor hand area to a knob on the precentral gyrus. A new landmark. Brain: A Journal of Neurology. 120, Pt 1 141-157 (1997).
  25. 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. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  26. Chen, R., et al. Intracortical inhibition and facilitation in different representations of the human motor cortex. Journal of Neurophysiology. 80 (6), 2870-2881 (1998).
  27. Saisane, L., et al. Short- and intermediate-interval cortical inhibition and facilitation assessed by navigated transcranial magnetic stimulation. Journal of Neuroscience Methods. 195 (2), 241-248 (2011).
  28. Ferreri, F., et al. Human brain connectivity during single and paired pulse transcranial magnetic stimulation. NeuroImage. 54 (1), 90-102 (2011).
  29. Premoli, I., et al. Characterization of GABAB-receptor mediated neurotransmission in the human cortex by paired-pulse TMS-EEG. NeuroImage. 103, 152-162 (2014).
  30. Rogasch, N. C., Fitzgerald, P. B. Assessing cortical network properties using TMS-EEG. Human Brain Mapping. 34 (7), 1652-1669 (2013).
  31. Ilmoniemi, R. J., Kicić, D. Methodology for combined TMS and EEG. Brain Topography. 22 (4), 233-248 (2010).
  32. Peterchev, A. V., D'Ostilio, K., Rothwell, J. C., Murphy, D. L. Controllable pulse parameter transcranial magnetic stimulator with enhanced circuit topology and pulse shaping. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056023 (2014).
  33. Fecchio, M., et al. The spectral features of EEG responses to transcranial magnetic stimulation of the primary motor cortex depend on the amplitude of the motor evoked potentials. PLOS ONE. 12 (9), 0184910 (2017).
  34. Saari, J., Kallioniemi, E., Tarvainen, M., Julkunen, P. Oscillatory TMS-EEG-Responses as a Measure of the Cortical Excitability Threshold. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering: a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 26 (2), 383-391 (2018).
  35. Fox, M. D., Liu, H., Pascual-Leone, A. Identification of reproducible individualized targets for treatment of depression with TMS based on intrinsic connectivity. NeuroImage. 66, 151-160 (2013).
  36. Casarotto, S., et al. Transcranial magnetic stimulation-evoked EEG/cortical potentials in physiological and pathological aging. Neuroreport. 22 (12), 592-597 (2011).
  37. Casarotto, S., et al. EEG responses to TMS are sensitive to changes in the perturbation parameters and repeatable over time. PloS One. 5 (4), 10281 (2010).
  38. Wu, W., et al. ARTIST: A fully automated artifact rejection algorithm for single-pulse TMS-EEG data. Human Brain Mapping. , (2018).
  39. Mutanen, T. P., Metsomaa, J., Liljander, S., Ilmoniemi, R. J. Automatic and robust noise suppression in EEG and MEG: The SOUND algorithm. NeuroImage. 166, 135-151 (2018).
  40. Ilmoniemi, R. J., et al. Dealing with artifacts in TMS-evoked EEG. Conference proceedings: ...Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual Conference. 2015, 230-233 (2015).
  41. Rogasch, N. C., et al. Removing artefacts from TMS-EEG recordings using independent component analysis: importance for assessing prefrontal and motor cortex network properties. NeuroImage. 101, 425-439 (2014).
  42. Mutanen, T. P., Kukkonen, M., Nieminen, J. O., Stenroos, M., Sarvas, J., Ilmoniemi, R. J. Recovering TMS-evoked EEG responses masked by muscle artifacts. NeuroImage. 139, 157-166 (2016).
  43. Farzan, F., Vernet, M., Shafi, M. M. D., Rotenberg, A., Daskalakis, Z. J., Pascual-Leone, A. Characterizing and Modulating Brain Circuitry through Transcranial Magnetic Stimulation Combined with Electroencephalography. Frontiers in Neural Circuits. 10, 73 (2016).
  44. Casula, E. P., Pellicciari, M. C., Picazio, S., Caltagirone, C., Koch, G. Spike-timing-dependent plasticity in the human dorso-lateral prefrontal cortex. NeuroImage. 143, 204-213 (2016).
  45. Noda, Y., et al. Characterization of the influence of age on GABAA and glutamatergic mediated functions in the dorsolateral prefrontal cortex using paired-pulse TMS-EEG. Aging. 9 (2), 556-572 (2017).
  46. Fitzgerald, P. B., Maller, J. J., Hoy, K., Farzan, F., Daskalakis, Z. J. GABA and cortical inhibition in motor and non-motor regions using combined TMS-EEG: a time analysis. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (9), 1706-1710 (2009).

Tags

علم الأعصاب، 138 قضية، المجمعة transcranial المغناطيسي التحفيز والمخ، تثبيط إينتراكورتيكال قصيرة، طويلة إينتراكورتيكال تثبيط، وتيسير إينتراكورتيكال، والتحفيز المغناطيسي transcranial المتكررة، والمغناطيسية الاستيلاء على العلاج، والاكتئاب
التحفيز المغناطيسي Transcranial مجتمعة والمخ من قشرة Dorsolateral Prefrontal
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lioumis, P., Zomorrodi, R., Hadas,… More

Lioumis, P., Zomorrodi, R., Hadas, I., Daskalakis, Z. J., Blumberger, D. M. Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex. J. Vis. Exp. (138), e57983, doi:10.3791/57983 (2018).

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