Method Article

Denge için Serebellar fastigial çekirdeğin manyetik rezonans görüntüleme rehberli zamansal girişim uyarısı

DOI:

10.3791/70982

⸱

May 15th, 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Rehabilitation Medicine Center and Institute of Rehabilitation Medicine, West China Hospital, Sichuan University, 2Key Laboratory of Rehabilitation Medicine in Sichuan Province, West China Hospital, Sichuan University, 3The Key Laboratory of Biomedical Information Engineering of Ministry of Education, Institute of Health and Rehabilitation Science, School of Life Science and Technology, Xi’an Jiaotong University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, inme hastalarında serebellar fastigial çekirdeği seçici olarak hedeflemek için tasarlanmış, standartlaştırılmış, manyetik rezonans görüntüleme rehberliğinde zamansal girişim uyarısı yaklaşımını tanımlar. Anatomik olarak hassas ve tekrarlanabilir derin serebellar nöromodülasyonu mümkün kılarak, bu yöntem duruş kontrolünü ve dengeli iyileşmeyi artırmayı amaçlar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alt uzuv motor ve denge bozuklukları, felç sonrası yaygın işlev bozukluklarıdır. İnvaziv olmayan beyin stimülasyonu, nörorehabilitasyona ek olarak umut vaat eden olsa da, duruş kontrolü ve motor koordinasyona katkıda bulunan serebellar fastigial çekirdek gibi derin beyin hedefleri yerine, yüzeysel kortikal bölgelerle sınırlı kalır. Zamansal girişim uyarısı, derin sinir yapılarını hedeflemek için invaziv olmayan beyin uyarımı için ortaya çıkan bir stratejiyi temsil eder. Saç derisi boyunca biraz farklı taşıyıcı frekanslara sahip iki yüksek frekanslı elektrik alanı iletir. Hesaplamalı modeller ve erken deneysel çalışmalar, zamansal girişim uyarımının derin hedefleri tercihen modüle ederken yüzeysel dokuların uyarılmasını azaltabileceğini göstermektedir. Bu çalışmada, felç hastalarında serebellar fastigial nucleus temporal interferion uyarısı için standartlaştırılmış, görüntü rehberli bir protokol sunuyoruz. Protokol, yüksek çözünürlüklü yapısal manyetik rezonans görüntüleme, bireysel elektrik alan modellemesi ve hesaplamalı optimizasyonu birleştirerek serebellar fastigial çekirdeğe odaklanan konuya özgü elektrot montajları tasarlar. Bu protokol, derin serebellar nöromodülasyonun incelenmesi için tekrarlanabilir bir çerçeve sağlar ve inme sonrası motor ve denge bozukluğunun gelecekteki mekanik ve rehabilitasyon çalışmalarını destekleyebilir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alt uzuv motor ve denge bozuklukları, felç sonrası en yaygın işlev bozuklukları arasındadır. Bu bozukluklar klinik rehabilitasyon için büyük zorluklar olmaya devam etmektedir. Geleneksel rehabilitasyon stratejilerindeki ilerlemelere rağmen, duruş kontrolü ve yürüyüşün iyileşmesi genellikle eksik değildir. Bu nedenle, invaziv olmayan beyin stimülasyonu (NIBS), felç iyileşmesinde umut vadeden bir yaklaşım olarak araştırılmıştır. Randomize kontrollü çalışmalar dahil olmak üzere klinik çalışmalar, tekrarlayan transkraniyal manyetik uyarım (rTMS) gibi tekniklerin, motor kontrol 1,2,3'te yer alan sinir ağlarını modüle ederek kronik inme hastalarında alt uzuv Fugl-Meyer puanlarını ve denge ölçeklerini iyileştirebileceğini öne sürmektedir.

Beyincik, duruş kontrolü ve denge için merkezi bir konumdadır; fastigial çekirdek (FN) kritik derin çıkış çekirdeği olarak görev yapar. FN, vestibüler sistem ve omurilikten duyusal girdiler alır; gövde ve proksimal uzuv kası aktivitesini vestibulospinal ve retikulospinal yollarladüzenler. Bu bağlantılar sayesinde, FN hem statik hem de dinamik durumlarda, örneğin yürümede, vücut stabilitesine katkıda bulunur. Hayvan modellerinde yapılan preklinik bulgular, doğrudan FN uyarılmasının nörolojik iyileşmeyi teşvik edebileceğini, iskemik beyin hasarını azaltabileceğini ve nöroplastisliğidesteklediğini göstermiştir 5,6,7,8. Bu bulgular FN'yi biyolojik olarak önemli bir hedef olarak desteklemekte, ancak insanlarda etkinliğini kanıtlamamaktadır. Ancak bu yaklaşım invazivdir ve insanlarda ameliyat gerektirir; kanama, enfeksiyon ve donanımla ilgili komplikasyonlar gibi potansiyel riskler içerir.

Transkraniyal doğrudan akım uyarısı (tDCS) ve rTMS gibi geleneksel NIBS yöntemleri, öncelikle yüzeysel kortikal bölgeleri modüle eder ve derin serebellar targeler için sınırlı mekansalseçicilik sağlar 7. Zamansal girişim (TI) uyarısı, bu derin yapıları modüle etmek için invaziv olmayan bir alternatif olarakönerilmiştir 9. Grossman grubu tarafından tanıtılan bu yaklaşım, saç derisi boyunca birden fazla kilohertz akım uygulayarak beyinde genlikle modüle edilmişbir elektrik alanı (9,10) oluşturur. Önemli olarak, bu modülasyon sadece derin bölgelerle sınırlı değildir; kafa boyunca dağılır; büyüklüğü elektrot konfigürasyonu ve bireyselanatomiye göre değişir 9,11. Hesaplamalı çalışmalar ve ilk insan çalışmaları, tepe modülasyonunun, geleneksel transkraniyal uyarılamadan daha derin yapılara kaydırılabileceğinigöstermektedir 10,12. Erken fare modelleri ise hipokampusta doğrudan nöronal aktivasyonuönerirdi 9. Sonraki çalışmalar, TI uyarısının insan motor fonksiyonunu modüle etme potansiyelinide desteklemiştir 13,14,15. Bu tekniğin temel prensibi Şekil 1'de gösterilmiştir. Ancak, kesin altta yatan mekanizmalar, elde edilebilir seçicilik derecesi ve zamansal girişim uyarısının kesin klinik etkinliği aktif araştırma konuları olarak kalmaktadır. İnsan çalışmaları, bu bulguları giderek klinik ortamlara da genişletmiştir. Özellikle, TI uyarımının sağlıklı yaşlı yetişkinlerde ve bilişsel bozuklukları olan hastalarda hipokampusu hedefleyerek hafızayı iyileştirme potansiyeligöstermiştir 10. Motor disfonksiyonda, striatumu modüle ettiği ve motor öğrenme ile koordinasyonu geliştirdiğide bildirilmiştir 16. Bu bulgular cesaret verici olsa da, altta yatan mekanizmalar, seçicilik derecesi ve TI uyarısının uzun vadeli klinik etkinliği belirsizdir.

TI uyarısı derin hedefler için modelleme temelli bir yaklaşım sağlasa da, insan kullanımı için birkaç temel zorluk hâlâ mevcuttur. Bu protokolde, bireysel anatomik değişkenlik, yüksek çözünürlüklü yapısal MRI kullanılarak konuya özgü baş modelleri oluşturularak ele alınır. Elektrot yerleştirme, serebellar derin çekirdeğin hedeflenmeyi iyileştirmek ve yüzeysel maruziyeti sınırlamak için hesaplamalı alan modellemesi ile optimize edilir. Güvenlik, standartlaştırılmış görüntüleme tabanlı uyarım, önceden tanımlanmış uyarım parametreleri ve uyarım sırasında rutin izleme ile ele alınır. Bu nedenle, bu yaklaşım derin serebellar nöromodülasyon için tekrarlanabilir ve bireyselleştirilmiş bir çerçeve sağlar. Bu program, inme sonrası motor ve denge bozukluğunun gelecekteki mekanik araştırmaları ve hedefli rehabilitasyonu için bir temel sağlamayı amaçlamaktadır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çalışma protokolü için onay, Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) veya Etik Komitesi'nden alınmıştır. İnsan katılımcıları içeren tüm çalışma prosedürleri, Helsinki Bildirgesi'nde belirtilen etik ilkelere sıkı uyum içinde gerçekleştirilmiştir.

1. Katılımcı Taraması

  1. Katılımcının tıbbi geçmişini inceleyerek gebelik, epilepsi, implante edilmiş metalik veya elektronik cihazlar (örneğin, intrakraniyal metalik yabancı cisimler, kalp pilleri, koklear implantlar vb.), intrakraniyal hipertansiyon, intrakraniyal tümörler veya elektrot yerleştirme bölgelerindeki cilt lezyonları gibi kontrendikasyonları hariç tutmak. Ayrıca, şiddetli kardiyak, hepatik veya böbrek hastalığı olan ve bu durumların toleransını denemeye sınırlaması gerekenler hariç tutulur; majör depresyon veya şizofreni gibi psikiyatrik bozuklukları olanlar; ve kafatası kusurlu bireylerhariç tutulacaktır 17,18,19.
  2. Seans öncesi standart bir invaziv olmayan beyin stimülasyonu güvenlik tarama anketi uygulayarak önlem faktörlerini değerlendirin; bunlar arasında yakın zamanda yaşanmış kafa yaralanması veya sinirsel uyarılabilirliği etkileyebilecek ilaçların (örneğin, antikonvülsanlar) kullanımı dahildir.19.
  3. Çalışmanın hedefleri, prosedürleri, potansiyel riskler ve faydalar, alternatifler ve katılımcı hakları hakkında kapsamlı bilgi verdikten sonra tüm katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onay alın; katılımın gönüllü doğası ve herhangi bir sonuç olmaksızın istediği zaman çekilme hakkı dahil.

2. Hedefleme için MRI Veri Edinimi ve İşleme

  1. Katılımcıyı MRI tarayıcısında sırtüstü pozisyona getirerek köpük pedlerle başının stabilizasyonunu sağlayarak hareketi en aza indirin.
    DIKKAT: MR riski. Mermi tehlikelerini önlemek için MRI paketine girmeden önce katılımcıdan tüm metalik nesnelerin çıkarıldığından emin olun. Klostrofobiyi taramak ve tarayıcı gürültüsünü azaltmak için yeterli işitme koruması sağlamaktır.
  2. Tüm kafayı, saç derisi dahil olmak üzere, kapsayan yüksek çözünürlüklü T1 ağırlıklı yapısal görüntüler alın. Görüş alanı, sagital, koronal ve ekseneldüzlemlerde en az 10 mm uzanmalıdır 20. Görüntü çözünürlüğü 1 mm izotropik olarak ayarlanmalı ve sinyal-gürültü oranı en az 20 olmamalıdır.
    NOT: Tüm katılımcılar için T1 ağırlıklı MRI zorunludur. T1 ağırlıklı MRG, arka fossa doku arayüzlerinin, beyin omurilik sıvısı boşluklarının veya lezyon/çürük sınırlarının güvenilir görselleştirilmesi için yeterli olmadığında ek T2 ağırlıklı görüntüleme yapılmalıdır. Ek BT, yalnızca MRI tabanlı kafatası segmentasyonu doğru model yapımı için yetersiz olduğunda alınmalıdır.
  3. Dosyaların standart NIfTI formatında (.nii) olduğundan emin olarak T1 ağırlıklı MRI verilerini hazırlayın ve verileri belirlenmiş yükleme arayüzü üzerinden hesaplamalı beyin modülasyon platformuna aktarın. Beyin modülasyon platformunu ( Materyaller Tablosu'nda ayrıntılı olarak belirtildiği gibi) kullanarak tüm beyin dokusu modelleme yaptık ve katılımcıların MRI görüntülerinden otomatik olarak uyarım protokollerini belirledik.
  4. Bireyselleştirilmiş Baş ve Beyin Modeli Üretimi
    1. Öncelikle, hesaplama platformundaki modelleme menüsünden "Model Oluşturma" fonksiyonunu seçin. Yazılımın varsayılan ön işleme iş akışını kullanarak yoğunluk homojenliğini otomatik olarak düzeltin ve MRI verilerinde mekansal koordinat dönüşümleriyapın 21.
    2. İkinci olarak, katılımcıların T1 ağırlıklı MRI görüntülerini, standart nörogörüntülemeanaliz yazılımındaki varsayılan doku olasılık haritalarını kullanarak altı farklı doku tipine (saç derisi, kafatası, beyin omurilik sıvısı, beyaz madde, gri madde ve boşluk) ayrılın.
    3. Segmentli görüntüleri dilim dilim görsel olarak inceleyerek doku sınırlarının doğruluğunu doğruluyor. Sonra, sonlu eleman hesaplamaları için her ilgili doku tipine aşağıdaki iletkenlik değerlerini atayın: saç derisi (0,0002 S/m), kafatası (0,0202 S/m), beyin-omurilik sıvısı (2 S/m), beyaz madde (0,064 S/m), gri madde (0,103 S/m) ve boşluk (2,5e-14 S/m)23.
    4. Üçüncü olarak, 10-10 EEG elektrot sistemi saç derisi modellerine kaydedildi. Dördüncüsü, iso2mesh24 kullanılarak tetrahedral sonlu eleman ağı oluşturuldu.
    5. Son olarak, sonlu eleman çözücüsü GetDP, her uyarım elektrodun birim yoğunluğu altında elektrik alan yoğunluğunu hesaplamak için kullanıldı ve böylece önceki elektrik alan matrisiLeadfield 25 ortaya çıktı. Beklenen çıktı: Segmentli dokular, elektrot pozisyonları ve sonlu elemanlı bir ağ içeren katılımcıya özgü bir 3D baş modeli.
  5. Hedef Koordinat Tanımı ve Mekansal Kayıt
    1. Hesaplama platformunun hedefleme aracı arayüzündeki koordinat giriş alanlarına gidin. Serebellar fastigial çekirdeği (FN) için özel standart MNI alan koordinatlarını ilgili X, Y ve Z metin kutularına manuel olarak yazın (örneğin, sağ FN için giriş [2, -55, -29] ve sol FN için [-5, -55, -30].
    2. Platformun otomatik mekansal kayıt modülünü çalıştırın. Bu algoritma, katılımcının T1 ağırlıklı MRI görüntüsünü ilk olarak ICBM 152 Doğrusal Olmayan Atlaslar (2009) standart baş modeline doğrusal olmayan olarak kaydeder.
    3. Yazılımın otomatik olarak ters doğrusal olmayan uzamsal dönüşüm uygulamasına izin verin. Bu adım, önceden tanımlanmış MNI hedef koordinatlarını katılımcının doğal T1 alanına geri haritalandırır ve sonraki elektrik alan simülasyonları için bireysel beyin modelinde kişiselleştirilmiş FN hedef koordinatlarını başarıyla oluşturur.
  6. Elektrot Montajı ve Akım Optimizasyonu
    1. Optimizasyon algoritması tarafından üretilen nihai modelleme sonucunu değerlendirin. Modelleme sonucunu yalnızca yazılım geçerli bir elektrot montajı döndürüyorsa, tahmin edilen FN zarfı genliği önceden tanımlanmış modelleme referans seviyesini aşıyorsa ve hotspot görsel olarak bireysel FN hedefinin ortasında veya hemen yanında konumlanmışsa kabul edin.
    2. FN yoğunluğu bu referans seviyesinin altında kalıyorsa, zarf mekânsal olarak dağınık görünüyorsa veya sıcak nokta yüzeysel serebellar veya oksipitalbölgelere kaymışsa sonucu optimal olmayan (gerekirse parametreleri yeniden hesaplamak için ayarlayın) sınıflandırın.
    3. TI optimizasyon parametrelerini, önceden tanımlanmış FN hedef koordinatlarını, akım kısıtlamalarını ve odak optimizasyon modu dahil olmak üzere ayarlayın. Optimizasyon sonucunu, yazılım elektrot konumları, kanala özgü akım genlikleri ve FN hedefinde veya yakınında maksimum tahmin edilen zarf yoğunluğunu gösteren simüle edilmiş bir alan haritası içeren geçerli bir montaj döndürdüğünde kabul edilebilir. Mevcut makalede, iş akışı gösterimi için temsil eden bir standart baş-model örneği gösterilmiştir (Şekil 2).
    4. Optimizasyon algoritması tarafından üretilen nihai modelleme sonucunu değerlendirin. Modelleme sonucunu yalnızca yazılım geçerli bir elektrot montajı döndürüyorsa, tahmin edilen FN zarfı genliği önceden tanımlanmış modelleme referans seviyesini aşıyorsa ve hotspot görsel olarak bireysel FN hedefinin ortasında veya hemen yanında konumlanmışsa kabul edin.
    5. FN yoğunluğu bu referans seviyesinin altında kalıyorsa, zarf mekânsal olarak dağınık görünüyorsa veya hotspot yüzeysel serebellar veya oksipital bölgelere kaymışsa sonucu suboptimal olarak sınıflandırın (ve gerekirse parametreleri yeniden hesaplamak için ayarlayın).

3. Elektrot Kapağının Hazırlanması ve Yerleştirilmesi

  1. Katılımcının kaş sırtından oksipital çıkıntıya kadar olan baş çevresini esnek bir ölçü bandı ile ölçün.
  2. 72 pozisyonlu elektrot kapağına, bireysel elektrik alan modelleme sonuçları tarafından belirlenen noktalara dairesel kauçuk elektrotlartakın 27.
  3. Uyarılma sırasında hareketi en aza indirmek için katılımcıyı uygun baş desteğiyle rahat bir şekilde dik pozisyona oturtun.
  4. Elektrot kapağını uluslararası 10–20 EEG sistemine göre konumlandırın; böylece nasion–inyon hattı ve iki taraflı preauriküler işaretlerle doğru hizalanma sağlanır. Aşırı sıkıştırma olmadan güvenli bir uyum sağlamak için kapakgerginliğini ayarlayın 28.
  5. Hedef elektrot noktalarını, kapağın boş elektrot tutucuları aracılığıyla belirleyin. Saçları her bölgede pamuk çubuğunun ahşap ucunu kullanarak alttaki saç derisini tamamen açığa çıkararak ayırın. Pamuk ucuna az miktarda aşındırıcı macun uygulayın, boş tutucudan geçirin ve açıkta kalan deriyi dairesel hareketlerle nazikçe ovuşturarak yüzeysel ölü deriyi çıkarıp empedansı azaltın.
    DIKKAT: Saç derisi hazırlığı riski. Aşırı cilt aşınmasını önlemek için aşındırıcı macun dikkatlice uygulayın; bu da uyarı sırasında ağrı, cilt yanığı veya enfeksiyon riskini artırabilir.
  6. Her elektroda iletken jel enjekte edildikten sonra saç derisiyle yeterli temas sağlanana kadar.
  7. Katılımcılar, blok randomizasyonu kullanılarak aktif TI uyarısı veya sahte kontrol gruplarına rastgele ayrılır. Çift kör uygulanır: katılımcılar aktif protokolü taklit eden sahte uyarım alır ve değerlendirme yapan deneyciler grup dağılımı konusunda kör edilir.

4. TI Uyarım Sistemi Kurulumu ve Parametre Ayarlaması

  1. Elektrot kapağını TI uyarı cihazına bağlayın; bu cihaz en az iki bağımsız uyarımkanalını desteklemelidir 29.
  2. Cihaz kontrol arayüzünü açın ve uyarım parametresi yapılandırma menüsüne gidin. Taşıyıcı frekansları ilgili giriş alanlarına manuel olarak yazın: Kanal 1'i 2.000 kHz'e, Kanal 2'yi ise 2.005 kHz'e ayarlayarak 5 Hz bir zarf frekansı elde edin.
    1. Arayüzdeki mevcut genlik giriş alanlarını bulun. Arayüz kontrollerini kullanarak Kanal 1 ve Kanal 2 için tam olarak hesaplama platformu tarafından üretilen optimize edilmiş akım genliklerini girin.
    2. Tüm ayarları doğrulamak için arayüz ekranını dışa aktarılan optimizasyon raporuyla görsel olarak karşılaştırın. Her iki kanalın da "aktif" olarak göründüğünü ve tüm giriş parametrelerinin ana kontrol panelinde doğru listelendiğini doğrulayın.
  3. Uyarım cihazında empedans izlemesini etkinleştirin ve elektrot kontaktlarını ayarlayın, tüm kanal empedansları 8kΩ 30'un altına düşene kadar. Eğer empedans 8 kΩ'nin üzerinde kalırsa, saç derisi hazırlığını tekrarlayın ve devam etmeden önce elektrot temasını ayarlayın.
  4. Katılımcı toleransını değerlendirmek için kısa bir ön uyarılma aşaması verin.
    DIKKAT: Elektriksel uyarılma riski. Her zaman düşük yoğunlukta uyarımı başlatın ve ani şok veya sıkıntı önlemek için yavaş yavaş artırın.
  5. Gerekirse, kanallar arasındaki göreceli dengeyi koruyarak akım genliğini orantılı olarak ayarlayın. Resmi oturuma yalnızca katılımcı dayanılmaz bir rahatsızlık bildirmediği durumlarda devam edin. Orta veya şiddetli rahatsızlık oluşursa, kanallar arasında orantılı olarak akımı azaltın veya uyarılmayı durdurun. Aktif ve sahte koşullar için uyarım ayarları Tablo 1'de özetlenmiştir.

5. Uyarım Prosedürü

  1. Uyarıyı başlatmadan önce, katılımcıya sessizce oturmasını ve baş ve vücut hareketlerini en aza indirmesini söyleyin. Tüm uyarım parametreleri doğrulandıktan sonra, cihaz arayüzünde "Start" seçeneğini seçerek resmi uyarım seansını başlatın. Sinüzoidal dalga formları her iki kanaldan da iletilir ve serebellar FN'de zamansal girişim oluşur.
  2. Elektrot empedanslarını cihaz arayüzü üzerinden sürekli izleyerek güvenli çalışma sınırları içinde kalmasını sağlar. Seansa başlamadan önce, katılımcıya, uyarı sırasında beklenmedik karıncalanma hissi veya baş ağrısı gibi herhangi bir olumsuz etki veya rahatsızlığı kendiliğinden bildirmesini söylesin.
    DIKKAT: Elektriksel uyarılma riski. Elektriksel uyarım, saç derisi yanığı veya aşırı ağrı riski taşır.
  3. Elektrot empedansı 8 kΩ'yi aşarsa veya katılımcı şiddetli rahatsızlık bildirirse uyarıyı hemen durdurun veyasonlandırın.
  4. Uyarı seansı tamamlandıktan sonra, "Dur" seçeneğini seçerek uyarıyı sonlandırın, elektrot kapağını dikkatlice çıkarın, saç derisini suyla temizleyin ve cildi tahriş belirtileri açısından inceleyin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektrik Alan Modelleme Örneği
Bireysel MRI rehberli iş akışının, zamansal girişim uyarısını serebellar fastigial çekirdeğe (FN) yönlendirme çalışma amacına ulaşıp ulaşamayacağını değerlendirmek için, model üretiminden alan lokalizasyonuna kadar mantıklı bir dizi içinde temsil edici sonuçlar analiz edildi. Yüksek çözünürlüklü T1 ağırlıklı MRI verileri, altı doku bölmesine başarıyla segmente geçirilerek sonraki montaj optimizasyonu için bireysel elektrik alan

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Metodolojik genel bakış ve temel uygulama değerlendirmeleri
Bu çalışma, bireysel TI stimülasyonu kullanarak serebellar FN'nin invaziv olmayan modülasyonu için standart bir protokol sunmaktadır. Yüksek çözünürlüklü yapısal MR, hesaplamalı elektrik alan modelleme ve çok kanallı bir uyarım arayüzü entegre edilerek, önerilen protokol FN'nin anatomik olarak bilgilendirilmesini ve hassas hedeflenmesini mümkün kılar. Bu yaklaşım, derin serebellar çekirdeklerin motor kontrol ve dengeye fonksi...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar rekabet eden çıkarlar belirtmemektedir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların herhangi bir teşekkürü yoktur.

Chengdu Bilim ve Teknoloji Bürosu'nun Ana Araştırma ve Geliştirme Destek Programı (2024-YF05-00988-SN)

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
72 kanallı elektrot kapakSuzhou NeuroDome Tıbbi Teknoloji Şirketi, LtdSuzhou, ÇinBeyin uyarısı için 72 noktalı elektrot kapağı
İletken JelGeçerli değilGeçerli değilElektrod-cilt temasını artırmak için jel
Esnek ölçü bandıGeçerli değilGeçerli değilElektrod kapağı montajında baş çevresini ölçmek için kullanılır 
NervioWeb yazılım platformuSuzhou NeuroDome Tıbbi Teknoloji Şirketi, LtdSuzhou, ÇinÇevrimiçi beyin modülasyonu deney platformu
NervioX-1000 uyarıcıSuzhou NeuroDome Tıbbi Teknoloji Şirketi, LtdSuzhou, Çinİnvaziv olmayan derin beyin stimülasyon sistemi
Nuprep cilt hazırlık jeliWeaver ve ŞirketiAurora, CO, ABDİletkenliği artırmak için cilt temizliği için aşındırıcı macun

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zeng, Y., Ye, Z., Zheng, W., Wang, J. Efficacy of cerebellar transcranial magnetic stimulation for post-stroke balance and limb motor function impairments: meta-analyses of random controlled trials and resting-state fMRI studies. The Cerebellum. 23 (4), 1678-1696 (2024).
  2. Feng, L., Xiang, L., Fang, L., Li-Ping, O., Xiao, B. High-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for stroke patients lower extremity function: primary motor cortex versus cerebellar stimulation. A randomized controlled trial. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine. 61 (6), 798(2025).
  3. Koch, G., et al. Effect of cerebellar stimulation on gait and balance recovery in patients with hemiparetic stroke: a randomized clinical trial. JAMA neurology. 76 (2), 170-178 (2019).
  4. Blumenfeld, H. Neuroanatomy through clinical cases. , Sinauer Associates. Sunderland (MA). (2002).
  5. Reis, D. J., Berger, S. B., Underwood, M. D., Khayata, M. Electrical stimulation of cerebellar fastigial nucleus reduces ischemic infarction elicited by middle cerebral artery occlusion in rat. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 11 (5), 810-818 (1991).
  6. Wang, J., Dong, W. W., Zhang, W. H., Zheng, J., Wang, X. Electrical stimulation of cerebellar fastigial nucleus: mechanism of neuroprotection and prospects for clinical application against cerebral ischemia. CNS neuroscience & therapeutics. 20 (8), 710-716 (2014).
  7. Udupa, K., Chen, R. The mechanisms of action of deep brain stimulation and ideas for the future development. Progress in neurobiology. 133, 27-49 (2015).
  8. Boyden, E. S., Katoh, A., Raymond, J. L. Cerebellum-dependent learning: the role of multiple plasticity mechanisms. Annu. Rev. Neurosci. 27 (1), 581-609 (2004).
  9. Grossman, N., et al. Noninvasive deep brain stimulation via temporally interfering electric fields. Cell. 169 (6), 1029-1041.e16 (2017).
  10. Mirzakhalili, E., Barra, B., Capogrosso, M., Lempka, S. F. Biophysics of temporal interference stimulation. Cell Systems. 11 (6), 557-572.e5 (2020).
  11. Lee, S., Lee, C., Park, J., Im, C. H. Individually customized transcranial temporal interference stimulation for focused modulation of deep brain structures: a simulation study with different head models. Scientific reports. 10 (1), 11730(2020).
  12. Rampersad, S., et al. Prospects for transcranial temporal interference stimulation in humans: a computational study. NeuroImage. 202, 116124(2019).
  13. Violante, I. R., et al. Non-invasive temporal interference electrical stimulation of the human hippocampus. Nature neuroscience. 26 (11), 1994-2004 (2023).
  14. Lozano, A. M., et al. Deep brain stimulation: current challenges and future directions. Nature Reviews Neurology. 15 (3), 148-160 (2019).
  15. Zheng, S., et al. Repetitive temporal interference stimulation improves jump performance but not the postural stability in young healthy males: a randomized controlled trial. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 21 (1), 38(2024).
  16. D'Angelo, E. Physiology of the cerebellum. Handbook of clinical neurology. 154, 85-108 (2018).
  17. Missey, F., et al. Non-invasive temporal interference stimulation of the hippocampus suppresses epileptic biomarkers in patients with epilepsy: Biophysical differences between kilohertz and amplitude modulated stimulation. Brain Stimulation. , (2025).
  18. Zhou, H., et al. Transcranial temporal interference stimulation for treating bipolar disorder with depressive episodes: a feasibility Study. Molecular Psychiatry. , 1-8 (2025).
  19. Wang, S., et al. Individualized transcranial temporal interference stimulation (tTIS) for cognitive impairments and negative symptoms in patients with schizophrenia: a study protocol for a randomized controlled trial. BMC psychiatry. 25 (1), 714(2025).
  20. Zhao, H., Zhao, B., He, J., Liu, M. Distinctive roles of left and right entorhinal cortex in path integration via a non-invasive stimulation study. Nature Communications. 16 (1), 10214(2025).
  21. Yatsuda, K., Fernández-Corazza, M., Yu, W., Gomez-Tames, J. Population-optimized electrode montage approximates individualized optimization in transcranial temporal interference stimulation. Computers in Biology and Medicine. 192, 110223(2025).
  22. Penny, W. D., Friston, K. J., Ashburner, J. T., Kiebel, S. J., Nichols, T. E. Statistical parametric mapping: the analysis of functional brain images. , Elsevier. (2011).
  23. Gabriel, C. Compilation of the dielectric properties of body tissues at RF and microwave frequencies. , (1996).
  24. Fang, Q., Boas, D. A. Tetrahedral mesh generation from volumetric binary and gray-scale images. IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2009. ISBI '09, , 1142-1145 (2009).
  25. Amunts, K., Mohlberg, H., Bludau, S., Zilles, K. Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture. Science. 369 (6506), 988-992 (2020).
  26. Geng, C., et al. Optimized Temporal Interference Stimulation Based on Convex Optimization: A Computational Study. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 33, 1400-1410 (2025).
  27. Brahma, T., Guillen, A., Moreno, J., Datta, A., Huang, Y. On the need of individually optimizing temporal interference stimulation of human brains due to inter-individual variability. Brain stimulation. 18 (5), 1373-1388 (2025).
  28. Chen, X., et al. Reinforcement Learning-Based Focality Optimization for Multi-Electrode Temporal Interference Stimulation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. , (2025).
  29. Mansourinezhad, P., et al. Systematic review of experimental studies in humans on transcranial temporal interference stimulation. Journal of Neural Engineering. 22 (5), 051001(2025).
  30. Demchenko, I., et al. Human Applications of Transcranial Temporal Interference Stimulation: A Systematic Review. Brain Stimul. 18 (6), 2054-2066 (2025).
  31. Xu, S., et al. Precision at Deep Brain: Noninvasive Temporal Interference Stimulation. ACS nano. 19 (46), 39589-39614 (2025).
  32. Yatsuda, K., Fukunaga, M., Yu, W., Gomez-Tames, J. Impact of brain anisotropy on transcranial temporal interference stimulation: numerical analysis toward reliable montage optimization. Biomedical Engineering Letters. , 1-12 (2026).
  33. Inoue, T., Otsuru, N., Hirata, A. Group-level and personalized optimization for the insula and hippocampus focal electric field in transcranial temporal interferential stimulation: A computational study. Computers in Biology and Medicine. 200, 111374(2026).
  34. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  35. Thair, H., Holloway, A., Newport, R., Smith, A. Transcranial direct current stimulation (tDCS): a beginner’s guide for design and implementation. Front Neurosci. 11, 641(2017).
  36. Cassarà, A. M., et al. Recommendations for the safe application of temporal interference stimulation in the human brain part II: Biophysics, dosimetry, and safety recommendations. Bioelectromagnetics. 46 (1), e22536(2025).
  37. Cassarà, A. M., et al. Recommendations for the safe application of Temporal interference stimulation in the human brain part I: principles of electrical neuromodulation and adverse effects. Bioelectromagnetics. 46 (2), e22542(2025).
  38. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clinical neurophysiology. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  39. Rezaee, Z., Dutta, A. Cerebellar lobules optimal stimulation (CLOS): a computational pipeline to optimize cerebellar lobule-specific electric field distribution. Frontiers in Neuroscience. 13, 266(2019).
  40. Esmaeilpour, Z., Kronberg, G., Reato, D., Parra, L. C., Bikson, M. Temporal interference stimulation targets deep brain regions by modulating neural oscillations. Brain Stimulation. 14 (1), 55-65 (2021).
  41. Missey, F., et al. Temporal Interference Stimulation Can Enhance or Disrupt Human Memory Encoding as a Function of Brain Location and Frequency. bioRxiv. , (2025).
  42. Wessel, M. J., et al. Noninvasive theta-burst stimulation of the human striatum enhances striatal activity and motor skill learning. Nature neuroscience. 26 (11), 2005-2016 (2023).
  43. Liu, R., et al. Temporal interference stimulation targets deep primate brain. Neuroimage. 291, 120581(2024).
  44. Vissani, M., Isaias, I. U., Mazzoni, A. Deep brain stimulation: a review of the open neural engineering challenges. Journal of Neural Engineering. 17 (5), 051002(2020).
  45. Peng, J., et al. Advances in the application of temporal interference stimulation: a scoping review. Frontiers in Human Neuroscience. 19, 1536906(2025).
  46. Botzanowski, B., et al. Focal control of non-invasive deep brain stimulation using multipolar temporal interference. Bioelectronic medicine. 11 (1), 7(2025).
  47. Wang, H. E., et al. Virtual brain twins for stimulation in epilepsy. Nature computational science. 5 (9), 754-768 (2025).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Temporal Interference StimulationCerebellar Fastigial NucleusMagnetic Resonance ImagingStroke RehabilitationDeep Brain StimulationBalance ImpairmentMotor CoordinationElectric Field ModellingElectrode MontageNeurorehabilitation

Related Articles