टीएमएस पर राज्य निर्भरता प्रभाव: मकसद Phosphene व्यवहार पर एक नज़र

Neuroscience

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Summary

इस अनुच्छेद में, हम मकसद phosphenic प्रस्तुतियों प्रेरित टीएमएस पर नेत्रहीन प्रासंगिक राज्य निर्भरता के प्रभाव की जांच.

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Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-Dependency Effects on TMS: A Look at Motive Phosphene Behavior. J. Vis. Exp. (46), e2273, doi:10.3791/2273 (2010).

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Abstract

Transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) neurostimulatory गैर इनवेसिव और neuromodulatory तकनीक है कि transiently या lastingly स्थानीयकृत चुंबकीय क्षेत्र दालों के आवेदन के माध्यम से cortical excitability (या तो बढ़ाने या इसे कम) न्यूनाधिक कर सकते हैं 1,2 टीएमएस, शब्द के क्षेत्र के भीतर है. राज्य निर्भरता प्रारंभिक, विशेष तंत्रिका उत्तेजना के लिए लक्षित क्षेत्र के आधारभूत हालत को संदर्भित करता है है . के रूप में inferred किया जा सकता है, टीएमएस के प्रभाव (और) इस प्राथमिक और लक्षित cortical क्षेत्र की संवेदनशीलता और जवाबदेही के अनुसार भिन्न हो सकते हैं. 3,4,5

इस प्रयोग में, हम निकालना और मकसद phosphenes के व्यक्तिपरक अनुभव के माध्यम से राज्य की निर्भरता के इस अवधारणा की जांच करेंगे. Phosphenes नेत्रहीन छोटे से दृश्य प्रांतस्था करने के लिए विद्युत चुम्बकीय दालों द्वारा ट्रिगर रोशनी की चमक में माना जाता है. ये छोटी सी रोशनी विविध निर्भर करता है विशेषताओं पर जो दृश्य प्रांतस्था के प्रकार प्रेरित किया जा रहा है ग्रहण कर सकते हैं. इस विशेष अध्ययन में, हम मकसद phosphenes को लक्षित किया जाएगा के रूप में V1/V2 की उत्तेजना और V5/MT + जटिल दृश्य क्षेत्रों के माध्यम से हासिल 6.

Protocol

1) तैयार करना

  1. शुरू करने के लिए, एक कंप्यूटर स्क्रीन के सामने में एक आरामदायक कुर्सी में विषय सीट.
  2. एक टेप उपाय का प्रयोग स्क्रीन और विषय nasion 60 सेमी के बीच की दूरी को सुनिश्चित करने के लिए.
  3. अंत में, विषय आंखों पर प्रकाश अवरुद्ध मुखौटा जगह है.

2) V1/V2 पर Phosphene थ्रेसहोल्ड निर्धारण

  1. विषय phosphene दहलीज को जानने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है जब phosphenic व्यवहार बाद में इस प्रोटोकॉल की खोज करेंगे. इस सीमा को निर्धारित करने के लिए, पहले 70% बिजली टीएमएस मशीन सेट.
  2. तो आंकड़ा - आठ चेहरे कपाल midline के ऊपर का तार पकड़ो.
  3. Inion से 3 सेमी ऊपर के बारे में एक बिंदु पर एकल पल्स उत्तेजना शुरू करो.
  4. प्रत्येक नाड़ी के बाद, विषय पूछने के लिए किसी भी phosphenic अनुभव रिपोर्ट.
  5. इस क्षेत्र के आसपास एक छोटा सा खोज ग्रिड (V1/V2) में कुंडल चलती शुरू करो.
  6. जहां उत्तेजना विषय से संगत और स्पष्ट phosphene रिपोर्ट elicits स्थान का निर्धारण करते हैं. यह theorized है गया है कि टीएमएस जनसंख्या के 40% के आसपास में phosphenes प्रकाश में लाना करने में असमर्थ हो जाएगा, तो वहाँ एक मौका इस विषय में कुछ नहीं रिपोर्ट करेंगे है. यदि यह मामला है, दुर्भाग्य से, इस प्रयोग नहीं काम करेंगे. विषय को छोड़ने की अनुमति होना चाहिए.
  7. एक बार phosphenic "hotspot" स्थित किया गया है, टीएमएस बिजली उत्पादन समायोजित ऊपर और नीचे विषय रिपोर्ट phosphenes जब तक वास्तव में 3 6 लगातार दालों के लिए. यह सत्ता के स्तर के विषय V1/V2 दहलीज है. यदि उपलब्ध हो, neuronavigation जब पता लगाने और V1/V2 hotspot लक्ष्यीकरण के लिए अधिक से अधिक स्थानिक सटीक प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

3) V5/MT + परिसर पर Phosphenic थ्रेसहोल्ड निर्धारण

  1. एक ही aforementioned प्रक्रिया और पैरामीटर्स का उपयोग करना, हम अब V5/MT अधिक phosphene दहलीज + जटिल का निर्धारण करेगा. इस क्षेत्र का पता लगाने के लिए, एक 3 सेमी पृष्ठीय और विषय inion के लिए 5 सेमी पार्श्व बिंदु पर शुरू करते हैं.
  2. प्रत्येक नाड़ी के बाद, विषय पूछने के लिए किसी भी phosphenic अनुभव रिपोर्ट.
  3. फिर, एकल दालों का उपयोग, एक छोटे से खोज ग्रिड पैटर्न शुरू जब तक स्पष्ट और सुसंगत phosphenes हासिल कर रहे हैं.
  4. अंत में, टीएमएस बिजली उत्पादन समायोजित ऊपर और नीचे विषय रिपोर्ट phosphenes जब तक वास्तव में 3 6 लगातार दालों के लिए. यह सत्ता के स्तर के विषय + जटिल दहलीज V5/MT है. फिर, अगर उपलब्ध neuronavigation, जब पता लगाने और लक्ष्यीकरण V5/MT का hotspot + के लिए अधिक से अधिक स्थानिक सटीक प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

4) आधारभूत Phosphene व्यवहार का निर्धारण

  1. एक बार phosphene दहलीज दृश्य दोनों क्षेत्रों के लिए निर्धारित किया गया है, हम आधारभूत phosphenic व्यवहार को मापने की जरूरत है. ऐसा करने के लिए, पहले विषय प्रकाश अवरुद्ध मुखौटा हटा दें.
  2. अगला, इस विषय के लिए एक स्थिर निर्धारण 60 सेकंड के लिए कंप्यूटर स्क्रीन के केंद्र में प्रस्तुत पार घूरते हिदायत.
  3. मुखौटा बदलें और V1/V2 गर्म स्थान पर, 120% से कम 3 सेकंड के लिए एक पल्स ट्रेन V1/V2 दहलीज उत्पन्न.
  4. पांच सेकंड रुको और एक अन्य रेलगाड़ी आचरण.
  5. फिर, पांच सेकंड प्रतीक्षा करें और एक तिहाई ट्रेन आचरण.
  6. तीसरे एकल पल्स ट्रेन के बाद, किसी भी स्थान और मकसद विशेषताओं phosphenes हासिल विषय का वर्णन करने के लिए पूछना. यह आधारभूत जाएगा.
  7. V5/MT पर यह एक ही प्रक्रिया दोहराएँ + गर्म स्थान (याद V5/MT + दहलीज के 120% करने के लिए टीएमएस सत्ता रीसेट).

5) हालत नंबर एक

  1. एक बार phophenic आधारभूत निर्धारित किया गया है, विषय प्रकाश अवरुद्ध मुखौटा एक बार फिर से हटा दें.
  2. विषय आज्ञा के लिए एक स्थिर निर्धारण 60 सेकंड के लिए कंप्यूटर स्क्रीन के केंद्र में प्रस्तुत पार घूरते. इस समय, एक खाली स्क्रीन के बजाय, हम पार के आसपास कई स्थानों पर चलती डॉट्स की एक श्रृंखला एम्बेड जाएगा.
    चित्रा 1
    चित्रा 1 एक शर्त के लिए अनुकूल उत्तेजनाओं: सरल translational गति. सभी डॉट्स coherently या तो चाल छोड़ दिया है या सही.
    यकीन है कि सभी बिंदु एक ही दिशा में आगे बढ़ रहे हैं बनाओ. एक घटना है जो में तंत्रिका excitability में परिवर्तन के रूप में एक stimuli करने के लिए लंबे समय तक निवेश द्वारा प्रेरित पूर्वाग्रह के बाद प्रस्तुत उत्तेजनाओं की धारणा में कार्य करता है: यह उत्तेजना पैदा दृश्य अनुकूलन करने के लिए की सेवा करनी चाहिए.
  3. 60 सेकंड के बाद, मुखौटा जगह और V1/V2 hotspot से अधिक 3 सेकंड के लिए 120% पर एक भी नाड़ी ट्रेन V1/V2 दहलीज उत्पन्न.
  4. पांच सेकंड रुको और दो बार दोहराएँ.
  5. तीन ट्रेनों के बाद, विषय पूछने के लिए रिपोर्ट स्थानों और किसी भी मकसद विशेषताओं phosphenes हासिल है. यदि उपलब्ध है, एक अंधेरे कमरे में एक आँख आंदोलन ट्रैकिंग प्रणाली का उपयोग मदद कर सकते हैं प्राप्त करने के अधिक से अधिक सटीक और आँख phosphene elicitations के दौरान विषयों द्वारा किए गए आंदोलनों के मात्रात्मक निगरानी.
  6. इस three-train/report अनुक्रम जारी रखें phosp जब तकhene व्यवहार आधारभूत गतिविधि करने के लिए देता है.
  7. V5/MT + जटिल hotspot के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएँ.

6) शर्त संख्या दो

  1. इस दूसरी शर्त में, एक शर्त के लिए उपयोग एक ही प्रक्रिया दोहराएँ. एक "स्टार फट" पैटर्न के लिए इसी तरह की - इस बार, तथापि, एक विलक्षण दिशा में आगे बढ़ डॉट्स की एक श्रृंखला के साथ इस विषय को पेश करने के बजाय, प्रत्येक उसके रिश्तेदार कार्डिनल दिशा में एक केंद्रीय बिंदु से दूर जा रहा डॉट्स की एक श्रृंखला के साथ इस विषय वर्तमान .
    चित्रा 2
    चित्रा 2 हालत के लिए दो उत्तेजनाओं अनुकूल: रेडियल गति. डॉट्स की दिशा में या तो या एक केंद्रीय बिंदु से दूर संबंधित कार्डिनल दिशाओं में चलते हैं.
  2. पहले के रूप में, 60 सेकंड के बाद, मुखौटा जगह, तीन, 120% V1/V2 अधिक दहलीज गाड़ियों की एक श्रृंखला का संचालन करने के लिए, एक विषय की रिपोर्ट के लिए पूछो, और आधारभूत रिटर्न तक जारी है.
  3. V5/MT + के लिए दोहराएँ.

7) आरेख

  1. एक विकल्प के रूप में, प्रत्येक शर्त के बाद (या बाद सभी शर्तों को पूरा कर रहे हैं), विषय पूछने के लिए और एक ग्राफ पर phopsphenes की प्रत्येक श्रृंखला के मकसद व्यवहार क्षेत्रों को आकर्षित. यह एक अभिन्न कदम नहीं है, लेकिन आप व्याख्या डेटा का एक और सेट के साथ की आपूर्ति करेगा.

8) प्रतिनिधि परिणाम

ऊनि दिशात्मक मकसद stimuli करने के लिए दृश्य अनुकूलन V1/V2 से अधिक एक समान phosphenic आंदोलन प्रकाश में लाना चाहिए.
चित्रा 3
चित्रा 3 एक शर्त (विषयों के चित्र के आधार पर) के दौरान सही और बाएँ गोलार्द्ध में V1/V2 से प्रेरित phosphenes के उदाहरण ..
V5/MT + जटिल phosphenes भी प्रभावित किया जाना चाहिए जैसे कि phosphene अब आदत डाल उत्तेजना और आधारभूत phosphene में गति की दिशा की राशि के रूप में दिखाई देगा.

हालांकि, starburst पैटर्न के लिए दृश्य अनुकूलन + V5/MT जटिल से एक समान starburst phosphenic आंदोलन को प्रकाश में लाना चाहिए है, लेकिन V1/V2 आधारभूत परिवर्तन नहीं किया जाना चाहिए.
चित्रा 4
चित्रा 4 phosphenes के उदाहरण V5/MT से प्रेरित + दो हालत (विषयों के चित्र के आधार पर) के दौरान सही और बाएँ गोलार्द्ध में जटिल.

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Discussion

यह प्रयोग राज्य निर्भरता के दिल में हो जाता है. V1/V2 में न्यूरॉन्स के लिए सरल, दिशात्मक आंदोलन के साथ अनुरूप करने के लिए लगा रहे हैं 7,8 इसलिए ऊनि दिशात्मक मकसद stimuli करने के लिए अनुकूलन इस आंदोलन दर्ज न्यूरॉन्स के excitability वृद्धि हुई है - जैसे, वे पहले टीएमएस पर प्रतिक्रिया होना चाहिए नाड़ी. + V5/MT जटिल भी सरल translational गति के लिए tuned, इसलिए इस क्षेत्र से प्रेरित phosphenes भी आदत डाल उत्तेजना से प्रभावित किया जाना चाहिए न्यूरॉन्स होते हैं. हालांकि, V5/MT + परिसर में भी विशिष्ट न्यूरॉन्स होते हैं जो रेडियल आंदोलन रजिस्टर करने के लिए सोचा है 9,10 इस वजह से, starburst पैटर्न V5 के राज्य बदलने लेकिन V1/V2 नहीं चाहिए. सरल translational या जटिल रेडियल गति के लिए आदत डाल करके, हम प्रभावी रूप से जो V5/MT में neuronal जनसंख्या नियंत्रण + कर सकते हैं जटिल टीएमएस नाड़ी तेज प्रतिक्रिया करता है.

जानते हुए कि एक विशिष्ट neuronal जनसंख्या अधिक neuronal जनसंख्या आसपास से टीएमएस के लिए उत्तरदायी हो primed किया जा सकता है संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान के दोनों क्षेत्रों और चिकित्सीय उपचार के लिए अविश्वसनीय वादा रखती है. राज्य निर्भरता प्रभाव शोषण, शायद एक तर्क प्रशासन चिकित्सीय टीएमएस गाड़ियों भौतिक चिकित्सा, मनोचिकित्सा, या अन्य व्यवहार "आग लगाना" के उपचारों से पहले विहित करने के लिए बनाया जा सकता है है.

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Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Light Blocking Eye Mask
Ear Plugs
Swim Cap
Marker
Tape Measure
Blank Graph Paper
Stimuli Developed & Presented on Computer using Adobe Photoshop
Any Single Pulse Capable TMS Device
Any Figure-of-Eight Coil

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References

  1. Pascual-Leone, A., Davey, M., Wassermann, E. M., Rothwell, J., Puri, B. Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. Edward Arnold. London. (2002).
  2. Walsh, V., Pascual-Leone, A. Transcranial Magnetic Stimulation: A Neurochronometrics of Mind. MIT Press. Cambridge. (2005).
  3. Silvanto, J., Muggleton, N. G., Cowey, A., Walsh, V. Neural adaptation reveals state-dependent effects of transcranial magnetic stimulation. European Journal of Neuroscience. 25, 1874-1881 (2007).
  4. Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-Dependency of Transcranial Magnetic Stimulation. Brain Topography. 21, 1-10 (2008).
  5. Silvanto, J., Cattaneo, Z., Battelli, L., Pascual-Leone, A. Baseline cortical excitablility determines whether TMS disrupts or facilitates behavior. Journal of Neurophysiology. 99, 2725-2730 (2008).
  6. Silvanto, J., Muggleton, N. G. Testing the validity of the TMS state-dependency approach: targeting functionally distinct motion-selective neural populations. Neuroimage. 40, 1841-1848 (2008).
  7. Tootell, R. B., Rappas, J. B., Kwong, K. K., Malach, R., Born, R. T., Brady, T. J., Rosen, B. R., Belliveau, J. W. Functional analysis of human MT and related visual cortical areas using magnetic resonance imaging. Journal of Neuroscience. 15, 3215-3230 (1995).
  8. Singh, K. D., Smith, A. T., Greenlee, M. W. Spatiotemporal frequency and direction sensitivities of human visual areas measured using fMRI. Neuroimage. 12, 550-564 (2000).
  9. Rutchmann, R. M., Schrauf, M., Greenlee, M. W. Brain activation during dichoptic presentation of optic flow stimuli. Exp Brain Res. 134, 533-537 (2000).
  10. Morrone, M. C., Tosetti, M., Montanaro, D., Fiorentini, A., Cioni, G., Burr, D. C. A cortical area that responds specifically to optic flow revealed by fMRI. Nat. Neuroscience. 3, 1322-1328 (2000).

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