Theta sonrası etkileri Haritalama Fonksiyonel Görüntüleme ile İnsan İşitsel korteks üzerine Stimülasyon Burst

Bu prosedürün genel amacı, işitsel korteksi incelemek için fonksiyonel beyin görüntülemesini transkraniyal manyetik stimülasyon ile birleştirmektir. Bu işlem, öncelikle işitsel bir görevle ilişkili ağı belirlemek için bir fonksiyonel MR lokalizasyonunun gerçekleştirilmesiyle sağlanır. İkinci olarak, fonksiyonel MR lokalizasyonundan elde edilen verilere dayanarak stimülasyon hedefi tanımlanır.

Ardından, stimülasyon öncesinde işitsel korteksteki aktiviteyi ölçmek için fonksiyonel bir MR taraması gerçekleştirin. Daha sonra, TMS bobinini katılımcının bireysel anatomisine ve fonksiyonuna göre konumlandırmak için NÖRONAVİGASYON araçlarını kullanın. Bu işlem, denek tarayıcı yatağında yatarken yapılır.

Katılımcının tarayıcı odasına tekrar tekrar girip çıkmasını önlemek için son adım, katılımcıyı mümkün olan en kısa sürede tekrar tarayıcı boşluğuna kaydırmak ve fMRI çekimini başlatmaktır. Nihayetinde fMRI, TMS kaynaklı etkileri haritalayabilmektedir. Veriler, TMS sonrası işitsel ağda fonksiyonel bir yeniden organizasyon olduğunu göstermiştir.

TMS, belirli beyin bölgeleri ile bilişsel fonksiyonlar arasındaki nedensel ilişkileri araştırmak için benzersiz bir araçtır. Ancak, TMS tarafından indüklenen beyin aktivitesindeki değişikliklerin konumu ve doğasına ilişkin bilgi eksikliği nedeniyle yorumlanması sınırlıdır. Bu nedenle, TMS tarafından indüklenen fonksiyonel değişiklikleri belirlemek amacıyla TMS'yi fonksiyonel görüntüleme ile birleştirmeye karar verdik.

Bizim çalışmamızın önceki çalışmalardan farkı, TMS'yi tarayıcı odası içerisinde gerçekleştiriyor olmamızdır; standart çevrimdışı TMS ve fMRI uygulamalarında katılımcının MRI odasından ayrılıp TMS uygulaması için başka bir odaya gitmesi ve ardından mümkün olan en hızlı şekilde geri dönmesi gerekir. İkinci fMRI seansı için yapılan bu gidiş gelişler, beyin değişikliklerine değişkenlik katabilir; bizim protokolümüzde ise TMS bu şekilde kullanılmıştır.

Baş pozisyonu nispeten sabit kaldığından, FM RI öncesi ve sonrası verileri karşılaştırdığımızda daha yüksek bir doğruluk elde edilebilir. Ayrıca, TMS ve kullanılan etkiler daha hızlı şekilde haritalanacaktır. Bu protokol, iki günlük bir oturuma bölünmüştür.

İlk gün, TMS ile hedeflenecek alanları belirlemek amacıyla anatomik ve fonksiyonel taramaların yapıldığı bir fMRI LOKALİZÖR oturumundan oluşur. İkinci gün, fMRI oturumlarından oluşur; ayrıca katılımcı, ilk günkü TMS öncesi ve sonrasındaki süreçte tarayıcının dışında melodi ayırt etme görevi pratiği yapar. Bu görevde denek, ardışık iki beş notalık melodinin aynı mı yoksa farklı mı olduğunu belirtir.

Denekten, her biri C5 perdesinde olan eşit uzunluktaki beş notalık paternleri dinlediği ve ikinci tondan sonra bir düğmeye bastığı, ayrım yapma gerektirmeyen bir işitsel kontrol görevi de eklenmiştir. Ardından, yüksek çözünürlüklü bir MR Anatomik görüntüleme ile MRI seansına başlayın. Sonrasında, MRI taramasından kaynaklanan herhangi bir BOLD etkisini veya işitsel maskelemeyi en aza indirmek için gradyan eko EPI puls dizisi ve seyrek örnekleme paradigması kullanarak fonksiyonel görüntüler elde edin.

Tarama tamamlandıktan sonra gürültü oluşur. Denek uyarı bölgesini hem anatomik hem de fonksiyonel işaretçileri kullanarak belirleyin. Elektrik alan gücünün ve derinliğin azalması nedeniyle TMS'nin uyarı bölgesi derinliği açısından sınırlı olduğunu ve üç santimetreden daha derin bölgelere ulaşmasının beklenemeyeceğini unutmayın.

Bireyler arasındaki anatomi ve fonksiyon farklılıklarına rağmen, her katılımcı için benzer işaretleyicilerin kullanılması kritik önem taşır. Bu nedenle, Harvard Oxford yapısal Atlas maskeleri tarafından tanımlanan heschel's gyrus'u belirlemek için anatomik işaretleyicileri kullanın. Maske burada yeşil renkte gösterilmiştir; ardından heschel's gyrus içindeki aktivasyon zirvesini bularak TMS hedefi tanımlayın, bu nokta burada mavi nokta ile gösterilmiştir.

Ayrıca, akustik ve somatosensoriyel artefaktlar gibi TMS'nin spesifik olmayan etkilerini kontrol etmek için bir bölge olarak verteksi belirleyin. Burası anatomik olarak, inion ile burun köprüsü arasındaki orta nokta ve sağ ile sol interal çentiklerden eşit uzaklıktaki nokta olarak tanımlanır. Stimülasyon bölgelerinin sırasının bireyler arasında dengelenmesi gerektiğini unutmayın.

TMS deney gününde. Tüm ekipmanları kurun. Frameless stereo taksi sistemi ile başlayın.

Bilgisayar sistemi, TMS uygulaması sırasında açık kalacak olan kapının hemen yanında, tarayıcı odasının dışına yerleştirilmelidir. Sistemin kayıt araçları, takipçileri ve çok eklemli kolu MR uyumludur. Burada kullanılan kızılötesi kamera MR uyumlu değildir ve bu nedenle tarayıcı odası içerisinde, tarayıcı kapısının yakınında, tarayıcı yatağından iki metre uzaklığa konumlandırılmalıdır.

TMS stimülatör sistemi, MRI tarayıcı odasına bitişik bir odada bulunmalıdır. Tarayıcı odasında, RF filtre tüp yükü üzerinden yedi metrelik bir kablo ile TMS sistemine bağlanan MRI uyumlu bir TMS bobini kullanılacaktır; katılımcının anatomik ve fonksiyonel görüntüleri ile stimülasyon hedefleri stereotaktik yazılım paketine aktarılır. Burada, taramaya başlamadan önce katılımcının sağ heschel gyrusu hedeflenecektir.

Deneklere bir MR tarama formu doldurtun ve üzerlerindeki tüm metal eşyaları çıkartın. Ardından, lokalizatör oturumunda gerçekleştirilenlerle aynı anatomik ve fonksiyonel taramaları içeren MR Alımıyla başlayın. Sonrasında, tarayıcı yatağını dışarı kaydırın ve tüm TMS oturumu boyunca gövde platformunu yükseltilmiş konumda tutun.

Üst Mr.Head bobini çıkarın; kafa bandını ve takipçi setini katılımcının başına sabitleyip çok eklemli kolu tarayıcı yatağına monte edin. Ardından, MR uyumlu TMS bobinini kola sabitleyin. Tüm takipçilerin ve bobinin kameranın görüş alanı içerisinde olduğunu buradan doğrulayın.

Bobin yer değiştirme hareketinin daha kolay takip edilebilmesi için kamera, katılımcının hafifçe sağ tarafına yerleştirilir. Sağ hemisfer hedeflendiğinde, deneğin başını stereo taksi araçlarıyla kalibre edin; burun ucunu, nasionu ve her iki kulağın tragusunu anatomik verilerdeki aynı işaretlerle korejistre edin. Bu işlem için iki deneyci gereklidir.

Birinci adım, katılımcının başı başında ve bilgisayar başında bilgisayar üzerinden kayıt işlemini gerçekleştirmektir. Sonraki konumda, MR uyumlu TMS bobini kafa derisine teğet olacak ve bobin izleyicileri kızılötesi kameraya yönelecek şekilde yerleştirilir. Bobin, tutamağı geriye doğru ve orta hatta paralel olacak şekilde yönlendirilmelidir.

Çok eklemli kol üzerindeki vidaları kullanarak bobin konumunu sabitleyin. Şimdi TMS sistemini açın ve stimülasyona başlayın. TMS, 50 hertz hızında üç pals içeren ve 40 saniye boyunca beş hertz hızında tekrarlanan sürekli teta patlama stimülasyonu gibi belirli bir protokol izlenerek uygulanmalıdır.

Bu protokolün, sağlıklı popülasyonlarda stimülasyonun sona ermesinden sonra 30 dakikaya kadar olan bir süre boyunca kortikal plastisiteyi modüle ettiği gösterilmiştir. Stimülasyon tamamlandığında, denekyi mümkün olan en kısa sürede tekrar tarayıcıya yerleştirmek önemlidir. Tüm TMS ekipmanlarını kaldırın ve katılımcının başını Mr.Head bobininin içine kaydırın.

Tarama sekanslarınızın hazır olduğundan ve lokalizasyon taramalarının sayısı ile süresinin minimuma indirildiğinden emin olun. rTMS'nin etkileri geçici olduğundan, son tarama oturumu fonksiyonel tarama ile başlamalıdır. fMRI'ı, melodi görevinin 12 dakikalık yürütme süresi boyunca gerçekleştirin.

Fonksiyonel tarama tamamlandıktan sonra, deney sonunda anatomik tarama ile işlemi bitirin. Her fMRI oturumu için hem T-M-S-F-M-R-I öncesi hem de sonrası oturumlara ait fMRI verilerinin analizini ayrı ayrı gerçekleştirin. Melodiler ve işitsel kontrol görevi arasındaki karşılaştırmayı yapın.

Ardından, T-M-S-F-M-R-I seansları öncesi ve sonrası arasındaki farkları değerlendirmek için, student eşleştirilmiş T-testi kullanarak rastgele etkiler analizi gerçekleştirin. Burada, tek bir katılımcı için T-M-S-F-M-R-I seansı öncesi ve sonrası seanslarda, kontrast melodi ayırt etme eksi işitsel kontrol denemelerinin sonuçlarını görmekteyiz; hem T-M-S-F-M-R-I seansı öncesi hem de sonrası seanslar için koordinatlar, Heschel girusu da dahil olmak üzere stimülasyon bölgesinin kontralateralindeki sol hemisferdeki değişimleri göstermek amacıyla MNI 1 52 standart uzayında görüntülenmiştir. Burada, student eşleştirilmiş T-testi kullanılarak elde edilen T-M-S-F-M-R-I seansları sonrası eksi öncesi kontrastının sonuçlarını görebiliriz.

Veriler, sağ Heschl girusunu hedefleyen CTBS'nin, contralateral işitsel kortekste ve ayrıca diğer contralateral bölgelerde sinyal artışına yol açtığını göstermektedir. Buna ek olarak, iki hemisferdeki işitsel korteksler arasındaki fonksiyonel bağlantısallıkta da değişiklikler gözlemliyoruz. Bu videoyu izledikten sonra, belirli beyin bölgelerini hedeflemek için TMS nöronavigasyon ekipmanının nasıl kullanılacağı ve bir ML ortamında TMS'nin nasıl uygulanacağı konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmanız gerekir.

Bu prosedür, araştırmacıların FMRI kullanarak işitsel korteks üzerindeki TMS kaynaklı etkileri haritalandırmasına olanak tanır. Bununla birlikte, prosedür frontal veya paryetal alanlar gibi diğer ilgi bölgelerini hedeflemek için de kullanılabilir.