Gerçek Zamanlı Elektroensefalografi ile Beyin Durumuna Bağımlı Beyin Stimülasyonu-Tetiklenen Transkraniyal Manyetik Stimülasyon

Yöntem gerçek zamanlı beyin durumuna bağımlı beyin stimülasyonu için EEG ve TMS birleştirir. Bu, TMS parsellerinin devam eden endojen beyin salınımlarının belirli bir aşamasıyla senkronize edilmesini sağlar. Beyin stimülasyonu belirli bir EEG tanımlanmış beyin durumu ile bireysel TMS darbeleri senkronize ederek beyin modüle etmek için bir tekniktir.

Stimülasyonun etkisi optimize edilebilir. Standart TMS zaten inme ve depresyon gibi nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tedavisinde kullanılır. EEG-senkronize TMS kişiselleştirilmiş stimülasyon protokolleri kullanarak tedavi sonuçlarını iyileştirmek için potansiyele sahiptir.

Ayrıca, uyaranların aynı olan ancak farklı beyin durumlarında uygulanan etkilerini karşılaştırarak insandaki beyin salınımlarının temel nörofizyolojisini araştırmak için EEG-senkronize TMS kullanıyoruz. Etkileri ince olabilir ve kolayca deneysel değişkenlik diğer kaynaklar tarafından yıkanır. Biz düşük uyarıcı yoğunluğu kortikal spinal uyarılabilirlik üzerinde duyusal motor ritim etkisini gözlemlemek için en iyi çalışır bulundu.

Kapalı bir döngü deneyi yapmak için beyin aktivitesi bir EEG amplifikatör tarafından sayısallaştırılan kafa derisi yüzeyinden EEG potansiyelleri ile kaydedilir. Sinyal daha sonra EEG ana ünitesine ve oradan da uyarıcıyı kontrol eden gerçek zamanlı cihaza geçer ve bu da beyin aktivitesini ölçme ve modüle etme arasındaki sinyal halkasını kapatır. Gerçek zamanlı cihaz EEG salınımlarını analiz eder ve önceden belirlenmiş bir tetik leme durumu karşılandığında TMS uyarıcıya bir tetikleme sinyali gönderir ve başın üzerine yerleştirilen TMS bobininden kısa bir akım darbesi geçirir.

Deney sırasında bobinin kafadaki konumu bir nöro-navigasyon cihazı ile izlenir. EEG sisteminin gerçek zamanlı çıktısını gerçek zamanlı aygıt girişine bağlayın ve gerçek zamanlı aygıtın çıktısını TMS uyarıcının tetikleyici girişine bağlayın. Protokolün EEG kapağının düzeniyle eşleştiğinden ve ilgili kanalların gerçek zamanlı çıktıya gönderilmesini sağlayarak çalışma katılımcısını sisteme kaydedin.

Gerçek zamanlı aygıtı kontrol eden bilgisayarda, gerçek zamanlı aygıtı kontrol etmek ve gerçek zamanlı giriş kanallarının EEG sisteminin yapılandırmasına uygun olmasını sağlamak için yazılımı yükleyin. Ardından TMS uyarıcısını açın ve yapılandırmayı dış tetikleyiciye ayarlayın. Bobin pozisyonunu izlemek ve oturumlar içinde ve arasında doğru ve tutarlı bir TMS hedeflemesi elde etmek için, her katılımcı için denemeyi başlatmadan önce tek tek yapısal MR Verileri navigasyon sistemi yazılımına yükleyin.

Sonra uyarım bobini için bir bobin izci takın ve bobin kalibre. Sistem hazır olduğunda, çalışma katılımcısının kafasına uygun büyüklükte bir EEG kapağı yerleştirin ve kapağı doğru konumlandırmak için ölçüm bandı kullanın. Kafa derisi görünür ve aşındırıcı bir jel uygulaması ile kafa derisi hazırlamak böylece kenara saç itin.

Daha sonra elektrotlara iletken jel uygulayın ve EEG elektrot empedanslarının beş kiloohm'un altında olup olmadığını kontrol edin. EEG kapağını plastik sargıile kaplayın ve kabloları EEG artifakı değişkenliğini azaltmak için sabit bir konumda tutmak için plastik ambalajın üzerine bir örgü kapağı sığdırın. Ardından, birden çok tabakanın kararlılığını artırmak için yapışkan bant uygulayın ve deneme boyunca stabiliteyi sağlamak için deneğin kafasına yansıtıcı bir kafa izleyicisi bantlayın.

Yüzey EMG elektrotlarını temizlenmiş ve aşınmış hedef kaslara takın ve devam eden EEG ve EMG sinyallerini kötü elektrotlar için görsel olarak inceleyin. Hat gürültüsünü azaltmak için bipolar EMG kablolarını birbirine yakın ve çalışma katılımcısının gövdesine yakın tutun. Daha sonra işaretçi aracını kullanarak kafa modelini ilgili anatomik simgelerle birlikte kaydedin ve EEG aktivitesinin bireysel kaynaklarının sonraki tahminini sağlamak için EEG sensör konumlarını saptadı.

Gerçek zamanlı EEG senkronize TMS deneyi gerçekleştirmek için ilk motor korteksin TMS el kaslarından güçlü motor yanıtı çağrıştırır tam yerini belirlemek. Sonra nöro-navigasyon yazılımı bu hotspot ve bobin konumunu işaretleyin. Sonraki bir vakum yastık ile konunun başını düzeltmek ve mekanik bir kol ile hotspot yerde bobin düzeltmek.

Eşik stimülasyon yoğunluğunu belirlemek için tms darbelerin% 50 bir motor yanıt sonuçlanana kadar yavaş yavaş stimülasyon yoğunluğunu ayarlayın. Burada yoğunluk eşik yoğunluğunun %110'una ayarlanmıştır. Belirli bir salınım ayıklamak için birden fazla EEG kanalını birleştirecek gerçek zamanlı sistemi yapılandırmak için, duyusal motor ritmi ni elde etmek için elektrot C3 merkezli beş kanallı laplacian spacial filtre kullanın.

TMS'yi bu salınımın pozitif veya negatif zirvesinde tetiklemek için, faz tetikleyici koşulunu, gerçek zamanlı aygıtı silahlandırmadan ve sırayı her iki saniyede bir tekrarlanacak şekilde ayarlamadan önce her deneme için faz sıfır veya faz pi rasgele olarak ayarlayın. Daha sonra, faza özgü stimülasyon etkilerini ayırt etmek için yeterli sayıda deneme elde etmek için deneyi yaklaşık 10 dakika çalıştırın. Deney sırasında bobin pozisyonu nöro-navigasyon sisteminde izlenecek ve EEG ve EMG sinyalleri EEG sisteminde izlenecektir.

Ham veriler, ön uyarıcı EEG ve her durum için uyarıcı sonrası kas tepkisi de EEG sisteminde görüntülenir. Gerçek zamanlı cihaz ilgi salınımını izole etmek için ilgi ve bant geçiş filtreleme beyin bölgesi hedef mekansal filtreleme gerçekleştirecek, otoregresif ileri tahmin ve Hilbert dönüşümü kullanarak anlık genlik ve faz tahmin. Bu sinyal daha sonra tetikleyici durumla karşılaştırılır.

Güç eşiği ve faz koşulları karşılanırsa uyarıcı tetiklenir. Görüntülenen çevrimiçi çalışan ortalamaları kullanarak, faz hedeflemesinin doğruluğu ve fazın kas tepkisi üzerindeki etkisi deney sırasında tahmin edilebilir. Bu rakamlarda tms darbesinden önce 400 milisaniyede ortalama bir uyarıcı öncesi EEG sinyali üç önceden tanımlanmış durum ve sağ el kaslarından kaydedilen ortalama e-uyarılmış motor uyarılmış potansiyeller gösterilmiştir.

Bu sonuçlar birlikte ele alındığında, mikro ritmin negatif EEG sapmasının, dikkat çeken kortikospinal eksitabilitym etkilerinin düşük denemeler arası değişkenliği ile pozitif EEG sapmasına kıyasla daha büyük motor uyarılmış potansiyel genliklere yol açan daha yüksek kortikal eksiztelik durumuna karşılık geldiğini göstermektedir. Kararlı ve temiz bir EEG sinyaline ihtiyacımız var. Anahtar, rahat, rahat ve hala oturabilen iyi hazırlanmış bir çalışma katılımcısI.

Bu, büyük ölçekli kortikal bağlantı durumlarının pertürbasyon tabanlı deneylerde nedensel etkileri olup olmadığını araştırmak için kullanımı kolay bir tak ve çalıştır yöntemidir. Lokalize bir salınıma baktığımızda, bu sadece ilk adım. Tekrarlayan TMS'lerin devam eden duyusal motor salınım sonuçlarının ve plastisite gibi uzun süreli potansiyasyonun negatif bir tepe noktasına sahip olduğunu göstermek için bu teknikten elde edilen bulguları kullanabildik.

TMS güvenli ve ağrısız bir işlemdir. Çok nadir görülen bir yan etki, hassas kişilerde epileptik nöbettir ve bazen hafif geçici baş ağrısı görülebilir.