Государство-зависимость Влияние на TMS: Посмотрите на мотив поведения фосфен

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

В этой статье мы рассмотрим последствия визуально соответствующие государственные зависимость от TMS индуцированных презентаций мотив phosphenic.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Транскраниальная магнитная стимуляция (TMS) является неинвазивной neurostimulatory и neuromodulatory техника, которая может временно или надолго модуляции возбудимости коры (либо увеличивая или уменьшая его) с помощью применения локализованных импульсов магнитного поля. 1,2 В области TMS, термин состояние зависимости относится к начальному, исходного состояния конкретного региона нейронных предназначен для стимуляции. Как можно сделать вывод, эффекты TMS могут (и делают) варьируется в зависимости от этого первичного восприимчивости и отзывчивости целевой области коры. 3,4,5

В этом эксперименте мы рассмотрим эту концепцию государственной зависимость через выявление и субъективного опыта мотив фосфены. Фосфены визуально воспринимается мигать огоньки вызваны электромагнитными импульсами к зрительной коре. Эти маленькие огоньки можно предположить, различные характеристики в зависимости от какой тип зрительной коры в настоящее время стимулируется. В данном исследовании мы будем ориентации мотив фосфены как получены через стимуляцию V1/V2 и V5/MT + сложные визуальные регионах 6.

Protocol

1) Подготовка

  1. Во-первых, место предмета в удобном кресле перед экраном компьютера.
  2. Используйте рулетку для обеспечения расстояния между экраном и Насьон субъекта составляет 60 см.
  3. Наконец, место свет блокировки маску на глаза испытуемого.

2) Определение фосфен Порог более V1/V2

  1. Зная фосфен порог субъекта будет иметь важное значение при изучении поведения phosphenic позже в этом протоколе. Для определения этого порога, первый набор TMS машины до 70% мощности.
  2. Держите катушку так, верхней части рисунка-8 лиц черепа средней линии.
  3. Начните одиночных импульсов стимуляции в точке примерно на 3 см выше затылочного бугра.
  4. После каждого импульса, спросите теме сообщать о любых phosphenic опыт.
  5. Начать движение катушки в небольшом сетке искать вокруг этого региона (V1/V2).
  6. Определите место, где стимуляция вызывает последовательную и однозначную фосфен отчеты субъекта. Это была теория, что TMS не сможет вызвать фосфены около 40% населения, поэтому есть шанс, тема не будет сообщать что-либо. Если это так, к сожалению, этот эксперимент не будет работать. Тема должна быть предоставлена ​​возможность уехать.
  7. После phosphenic "горячую точку" был расположен, настроить TMS выходная мощность вверх и вниз, пока объект фосфены отчеты ровно 3 из 6 последовательных импульсов. Этот уровень мощности V1/V2 порог субъекта. Если есть возможность, нейронавигация могут быть использованы для достижения большей пространственной точностью при локализации и ориентации V1/V2 хот-спота.

3) Определение Phosphenic Порог более V5/MT + комплекс

  1. Используя те же вышеупомянутые процедуры и параметры, мы теперь определим фосфен порог по V5/MT + комплекс. Чтобы найти этот регион, начинается в точке 3 см спинной и 5 см по бокам от затылочного бугра субъекта.
  2. После каждого импульса, спросите теме сообщать о любых phosphenic опыт.
  3. Опять же, используя одиночные импульсы, начинают небольшой решеткой поиск, пока однозначная и согласованная фосфены выявляются.
  4. Наконец, настроить вывод TMS власти вверх и вниз, пока объект фосфены отчеты ровно 3 из 6 последовательных импульсов. Этот уровень мощности V5/MT субъекта + сложный порог. Опять же, если таковые имеются, нейронавигация могут быть использованы для достижения большей пространственной точностью при локализации и ориентации V5/MT + хот-спота.

4) Определение поведения Базовый фосфен

  1. После фосфен порог был определен как для визуальных областях, мы должны измерять поведение базовой phosphenic. Для этого сначала удалите свет блокировки маски субъекта.
  2. Далее, указание предмета смотреть на стабильную фиксацию крест, представленные в центре экрана компьютера в течение 60 секунд.
  3. Замените маску и, более V1/V2 горячей точке, формировать единый импульсов для 3-х секунд при 120% V1/V2 порога.
  4. Подождите пять секунд и провести еще один поезд.
  5. Опять же, подождите пять секунд, и проведение 1 / 3 поезда.
  6. После третьего сингла импульсов, задавать вопрос, чтобы описать местоположение и мотив характеристики любого вызвала фосфены. Это будет базовый уровень.
  7. Повторите эту же процедуру в течение V5/MT + горячая точка (не забудьте сбросить TMS мощности до 120% от порога V5/MT +).

5) Условие номер один

  1. После phophenic базовой была определена, удалите свет блокировки маски субъекта еще раз.
  2. Поручить подлежат смотреть на стабильную фиксацию крест, представленные в центре экрана компьютера в течение 60 секунд. На этот раз, вместо того, пустой экран, мы будем вставлять серии движущихся точек в нескольких местах вокруг креста.
    Рисунок 1
    Рисунок 1 Адаптация стимулы для условий одного:. Простое поступательное движение. Все точки перемещаются последовательно либо влево или вправо.
    Убедитесь, что все точки движутся в одном направлении. Это должно послужить стимулом, чтобы породить визуальной адаптации: явление, при котором изменения в нервной возбудимости, как индуцированных длительным воздействием раздражителей служит для смещения восприятия впоследствии представил раздражители.
  3. Через 60 секунд, заменить маску и, более горячая точка V1/V2, создавать единый импульсов в течение 3 секунд при 120% V1/V2 порога.
  4. Подождите пять секунд и повторите еще два раза.
  5. После трех поездов, спросите, требующее составления отчета местах и ​​мотив характеристики любого вызвала фосфены. Если возможно, использование движения глаз система слежения в темной комнате может помочь добиться большей точности и количественного контроля движения глаз сделаны субъектов во время elicitations фосфен.
  6. Продолжайте этот three-train/report последовательности до phospHeNe поведение возвращается к исходному уровню активности.
  7. Повторите эту процедуру для V5/MT + комплекс хот-спота.

6) Условие номер два

  1. В этом втором состоянии, повторите эту же процедуру использованы для условий один. Однако на этот раз, а представляли тему с нескольких точек, движущихся в особое направление, настоящее тему с нескольких точек каждый движется в его относительной кардинальных направлении от центральной точки - по аналогии с "звезда взрыв" образец .
    Рисунок 2
    Рисунок 2 Адаптация стимулы для условий два:. Радиальное движение. Точки двигаются в соответствующие стороны света либо к или от центральной точки.
  2. Как и прежде, через 60 секунд, заменить маску, провести серию из трех, 120%-ный порог обучается более V1/V2, попросите тему доклада, и продлится до базовой прибыли.
  3. Повторите эти действия для + V5/MT.

7) Диаграмма

  1. Как вариант, после каждого состояния (или все-таки условия будут завершены), спросите предметом привлечь регионы и мотивы поведения каждой серии phopsphenes на график. Это не является неотъемлемой шаг, но предоставит вам другой набор интерпретируемых данных.

8) представитель Результаты

Визуальный адаптации к однонаправленный стимулы мотивом должна вызывать идентичны phosphenic движения по V1/V2.
Рисунок 3
Рисунок 3. Примеры фосфены индуцированной из V1/V2 в правом и левом полушарии во время состояние одного (на основе чертежей предметов).
V5/MT + комплекс фосфены также должны быть затронуты, например, что фосфен теперь будет отображаться как сумма направления движения в адаптации стимулом и базовые фосфен.

Однако визуальные адаптация к звездообразования картина должна вызывать идентичные движения phosphenic звездообразования от V5/MT + сложная, но не должны меняться V1/V2 базовой линии.
Рисунок 4
Рисунок 4. Примеры фосфены индуцированной из V5/MT + комплекс в правом и левом полушарии во время состояние двух (на основе чертежей предметов).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Этот эксперимент попадает в сердце состояние зависимости. Нейроны в V1/V2, как считается, соответствует простой, направленное движение 7,8 Таким образом, адаптация к однонаправленный стимулы мотив увеличилась возбудимость нейронов регистрации этого движения -. Как таковые, они должны быть первыми реагируют на TMS импульса. V5/MT + Комплекс также содержит нейроны настроена на простое поступательное движение, поэтому фосфены индуцированной из этого региона также должны быть затронуты адаптации стимул. Тем не менее, V5/MT + комплекс также полагают, содержат отдельные нейроны, которые регистрируют радиальные движения. 9,10 Из-за этого картина звездообразования должны изменить состояние V5, но не V1/V2. По адаптации к простым или сложным поступательное радиальное движение, мы можем эффективно управлять тем, какие нейронные населения в V5/MT + комплекс реагирует быстрее, чтобы импульс TMS.

Зная, что конкретных нейронов населения могут быть нагружены, чтобы более чутко реагировать на TMS, чем окружающих нейронов населения проводит невероятный перспективы для обеих областях когнитивной нейронауки и терапевтическое лечение. Использование эффектов состояние зависимости, может быть, можно утверждать, для назначения физиотерапии, психотерапии или других поведенческих «затравкой» терапии, перед введением терапевтических поездов TMS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics