O Uso de Espectroscopia de Ressonância Magnética como ferramenta para a Medição do Bi-hemisféricas transcranianas Estimulação Elétrica Efeitos sobre Motor Primário Cortex Metabolismo

Neuroscience

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Tremblay, S., Beaulé, V., Proulx, S., Lafleur, L. P., Doyon, J., Marjańska, M., Théoret, H. The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism. J. Vis. Exp. (93), e51631, doi:10.3791/51631 (2014).

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Abstract

Estimulação transcraniana de corrente contínua (ETCC) é uma técnica de neuromodulação que tem sido utilizado cada vez mais ao longo da última década, no tratamento de desordens neurológicas e psiquiátricas, tais como acidente vascular cerebral e depressão. No entanto, os mecanismos subjacentes à sua capacidade para modular a excitabilidade cerebral de melhorar os sintomas clínicos permanece pouco compreendido 33. Para ajudar a melhorar este entendimento, a espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) pode ser utilizado, uma vez que permite a quantificação in vivo dos metabolitos do cérebro, tais como o ácido γ-aminobutírico (GABA), glutamato e de uma forma específica da região 41. De fato, um estudo recente demonstrou que um H-MRS é de fato um poderoso meio para compreender melhor os efeitos da ETCC sobre a concentração de neurotransmissores 34. Este artigo tem como objetivo descrever o protocolo completo para combinar ETCC (estimulador compatível NeuroConn MR) com um H-MRS em 3 T usando uma seq MEGA-PRESSuência. Vamos descrever o impacto de um protocolo que tem mostrado grande promessa para o tratamento de disfunções motoras após acidente vascular cerebral, que consiste na estimulação bilateral do córtex motor primário 27,30,31. Fatores metodológicos para analisar e possíveis modificações no protocolo também são discutidos.

Introduction

A ideia de aplicar energia elétrica para o cérebro humano de modular a sua atividade tem sido estudada desde os tempos antigos. Na verdade, os escritos de tão cedo quanto o século 11 foram encontrados que descrevem o uso do peixe elétrico torpedo no tratamento de crises epilépticas 1. No entanto, não é só recentemente que a estimulação cerebral não-invasiva tem recebido grande interesse na comunidade científica, uma vez que foi mostrado para produzir efeitos moduladores na função cognitiva e resposta do motor 2. Enquanto a estimulação magnética transcraniana (TMS) tem sido extensivamente estudada desde o início da década de 1980, 3, recente interesse na estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem aumentado, uma vez que agora é considerada uma opção viável de tratamento para uma ampla gama de neuropathologies, tais como acidente vascular cerebral 4, alcoolismo 5, 6 e dor crônica. ETCC tem muitas vantagens sobre as técnicas neurostimulation TMS como, por exemplo,uma vez que é relativamente barato, indolor, bem tolerado pelos pacientes, e portátil, tornando assim possível a administração à cabeceira 7. Na verdade, apenas uma pequena porcentagem de pacientes experimentam uma sensação de formigamento leve durante a estimulação 8. No entanto, essa sensação geralmente desaparece após alguns segundos 9. Consequentemente, ETCC permite, estudos controlados com sham duplo-cegos robustos vez que a maioria dos participantes não conseguem diferenciar a estimulação sham da estimulação verdadeira 9,10.

ETCC envolve a indução de uma corrente eléctrica de baixa amperagem constante (1-2 mA) aplicada ao córtex através de eléctrodos de superfície posicionado sobre o couro cabeludo do sujeito. Os eletrodos são geralmente colocados em esponjas embebidas com solução salina ou diretamente no couro cabeludo com um tipo de EEG colar. Para se efectuar um estudo ETCC, quatro parâmetros principais precisa ser controlada pelo experimentador: 1) a duração da estimulação; 2) a intensidade de estimulação; 3) o tamanho do eléctrodo; e 4) a montagem do eletrodo. Em protocolos padrão, o eléctrodo "activo" é posicionado ao longo da região de interesse, enquanto o eléctrodo de referência é geralmente colocado ao longo da região supraorbital. A corrente passa do ânodo carregado positivamente em relação ao cátodo carregado negativamente. O efeito de ETCC sobre córtex motor primário (M1) é determinada pela polaridade da estimulação onde a estimulação anódica aumenta a excitabilidade de uma população de neurónios e reduz a estimulação catódica 11. Ao contrário TMS, a corrente induzida é insuficiente para produzir potenciais de acção nos neurónios corticais. As alterações na excitabilidade cortical se acredita ser devida à modulação do limiar da membrana neuronal que conduz quer à hiperpolarização do potencial da membrana ou de uma facilitação da despolarização dos neurónios, dependendo do sentido do fluxo de corrente de 8,11. A duração das alterações de excitabilidade pode persistir durante até 90 min após o deslocamentode estimulação, dependendo da duração da estimulação 11,12.

ETCC e Motor Reabilitação

O M1 tem sido amplamente utilizada como um alvo de estimulação desde alterações de excitabilidade desencadeados pela ETCC pode ser quantificado através de potenciais evocados motores (MPE) induzidas por pulso único TMS 3. Os primeiros estudos que mostram a possibilidade de medir as mudanças de excitabilidade específica de polaridade induzida por ETCC usaram M1 como um alvo de estimulação 11,12. Desde então, a M1 tem sido um dos principais alvos dos ETCC em estudos envolvendo populações clínicas e indivíduos saudáveis ​​devido à sua importância na função motora, a formação da memória e consolidação de habilidades motoras 12.

O cérebro depende de uma complexa interação entre as regiões motoras de ambos os hemisférios para realizar um movimento 14. Quando uma área é danificada, depois de sofrer um acidente vascular cerebral, por exemplo, inter-interações hemisféricas são alterados. Estudos sobre a plasticidade do cérebro mostraram que as áreas motoras do cérebro se adaptar a esta modificação, em diferentes formas 15. Em primeiro lugar, as regiões intactas, em torno da área danificada pode se tornar overactived, levando à inibição da área danificada - um processo chamado de inibição intra-hemisférica. Em segundo lugar, a região homóloga da área danificada pode se tornar superativado e exercer inibição no hemisfério lesionado - um processo chamado de inibição inter-hemisférica. O M1 afetada pode, portanto, ser penalizado duas vezes: primeiro por lesão eo segundo pela inibição vindo tanto do M1 não afetado e da região envolvente da afetados M1 16. Um estudo recente mostrou que o aumento da excitabilidade no hemisfério não afetado está ligada à reabilitação mais lento 17, que tem sido descrito como má adaptação competição inter-hemisférica 18.

Compreender a plasticidade que ocorre apósum acidente vascular cerebral pode levar ao desenvolvimento de protocolos de neuromodulação que pode restaurar interacções interhemisféricas 19. Três tratamentos principais ETCC têm sido propostas em pacientes com déficits motores seguintes AVC 20,21. O primeiro tratamento tem por objetivo reativar o córtex motor ferido por estimulação anodal unilateral (a-ETCC). Neste caso, a estimulação tem como objectivo aumentar directamente a actividade nas áreas perilesional, que se crê serem essenciais para a recuperação. De fato, estudos têm mostrado melhora do membro superior ou inferior parético após este tratamento 22-26. O segundo tratamento foi desenvolvido com o objetivo de reduzir a ativação do hemisfério sobre contralesional aplicando unilaterais ETCC catódica (c-ETCC) sobre o M1 intacta. Aqui, a estimulação visa aumentar indiretamente a atividade em áreas perilesionais através de interações interhemispehric. Os resultados destes estudos têm mostrado melhora da functi do motordepois c-ETCC 4,27-29. Finalmente, o terceiro tratamento visa combinando os efeitos excitatórios de um-ETCC através da M1 lesionada com os efeitos inibidores de c-ETCC sobre o M1 afectada usando ETCC bilaterais. Os resultados mostraram melhoras na função motora após ETCC bilaterais 27,30,31. Além disso, um estudo demonstrou melhorias maiores seguintes ETCC bilaterais em relação a ambos os métodos unilaterais 32.

Fisiológicas Mecanismos de ETCC

Apesar do aumento do uso de ETCC no tratamento de acidente vascular cerebral, o mecanismo fisiológico subjacente seus efeitos permanece desconhecida 33. Uma melhor compreensão dos efeitos fisiológicos poderia ajudar a desenvolver melhores opções de tratamento e pode levar a protocolos padronizados. Como mencionado anteriormente, os efeitos de ETCC pode durar até 90 minutos após a compensação de estimulação 11,12. Por isso, a hiperpolarização / despolarizaçãoprocessos não podem explicar completamente os efeitos de longa duração 33,34. Diferentes hipóteses foram aventadas sobre o mecanismo fisiológico subjacente ETCC pós-efeitos sobre M1 incluindo mudanças na liberação de neurotransmissores, a síntese de proteínas, a função de canal iônico, ou a atividade do receptor 34,35. Insights sobre este assunto foram adquiridos através de estudos farmacológicos primeiro mostrando uma supressão de os efeitos depois de anodal e estimulação catódica em M1 excitabilidade pelo dextrometorfano aspartato N-metil-D-antagonista glutamatérgico (NMDA) 36,37 enquanto que o efeito oposto foi mostrado utilizando um agonista do receptor de NMDA 38. Os receptores NMDA são pensados ​​para ser envolvido na função de aprendizagem e de memória através de potenciação de longo prazo (LTP) e depressão a longo prazo (LTD), tanto mediada por glutamatérgicos e neurónios GABAérgicos 39,40. Os estudos em animais estão em linha com esta hipótese como eles têm mostrado que a-ETCC induz LTP 13.

<p class = "jove_content"> Apesar dos importantes progressos registados na nossa compreensão dos mecanismos de ação subjacente efeitos ETCC, protocolos farmacológicos apresentam limitações importantes. Com efeito, a acção da droga não pode ser tão específico como ETCC espacialmente, especialmente no contexto de experiências com seres humanos, e o mecanismo de acção dos seus efeitos é principalmente devido aos receptores pós-sinápticos 34. Portanto, há uma necessidade de investigar mais directamente os efeitos da ETCC no cérebro humano. Espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) é um bom candidato, uma vez que permite não-invasivo na detecção in vivo de concentrações de neurotransmissores de uma região específica de interesse. Este método baseia-se no princípio de que cada neuroquímica contendo protões no cérebro tem uma estrutura molecular específica e, consequentemente, produz ressonâncias quimicamente específicas que podem ser detectadas por 1H-MRS 41. O sinal adquirido a partir do volume do cérebro de emteresse é gerado a partir de todos os protões que ressoem entre 1 e 5 ppm. Os neurotransmissores são adquiridos representada num espectro e representada graficamente como uma função do seu desvio químico com alguns picos claramente distinguíveis, mas onde muitas ressonâncias dos diferentes neuroquímicos se sobrepõem. A intensidade de sinal de cada pico é proporcional à concentração do neurometabolite 41. A quantidade de neurotransmissores que podem ser quantificados depende da força do campo magnético 42,43. No entanto, metabólitos de baixa concentração, que são obscurecidas por ressonâncias muito fortes, são difíceis de quantificar a intensidade do campo inferior, tal como 3 T. Uma maneira de obter informações sobre esses sinais sobrepostos é remover as ressonâncias fortes via edição espectral. Uma dessas técnicas é uma sequência de MEGA-PRESS, o que permite a detecção de ácido γ-aminobutírico (GABA) sinais 44,45.

Apenas alguns poucos estudos investigaram o efeito da ETCC nometabolismo cerebral usando um H-MRS em motores 34,46 e não-motorizado regiões 47. Stagg e colaboradores 34 avaliaram os efeitos de um-ETCC, c-ETCC, e estimulação sham no metabolismo M1. Eles descobriram uma redução significativa na concentração de GABA na sequência de um-ETCC, e uma redução significativa de glutamato + glutamina (Glx) e GABA a seguir à c-ETCC. Em outro estudo, foi relatado que a quantidade de mudanças na concentração de GABA induzida por a-ETCC sobre M1 estava relacionado com a aprendizagem motora 46.

Estes estudos destacam o potencial da combinação de um H-MRS com ETCC para aumentar a nossa compreensão do mecanismo fisiológico subjacente ao efeito da ETCC na função motora. Além disso, o uso de protocolos clínicos, tais como a-ETCC e c-ETCC sobre o M1 é útil, porque os seus efeitos comportamentais são bem estudada e pode ser directamente relacionada com resultados fisiológicos. Por conseguinte, um protocolo padrão para combinar tDC bilateralS e 1H-MRS é demonstrada em indivíduos saudáveis ​​utilizando um sistema de 3 T RM. Bihemispheric ETCC é apresentado aos dados contrastam com um estudo anterior, onde MRS cathodal unilateral ou ETCC anódica unilaterais foram aplicados ao longo do córtex motor 34. O protocolo é descrito especificamente para a estimulação com um estimulador NeuroConn em um scanner T Siemens 3 realizando MEGA-PRESS 1H-MRS.

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Protocol

O estudo foi aprovado pelos Conselhos de Unité de Neuroimagerie fonctionnelle e Universidade de Montréal de Ética em Pesquisa e comunitárias, e foi feito em conformidade com o código de ética como indicado na Declaração de Helsinki. Todos os participantes assinaram termo de consentimento informado após seleção cuidadosa para compatibilidade MRI e foram compensados ​​financeiramente para a sua participação.

1. ETCC material

  1. Certifique-se que todos os materiais necessários estão disponíveis antes do início do experimento (veja a Figura 1 para a lista).
    Nota: Os tamanhos de eletrodos diferentes estão disponíveis para ETCC. Para este estudo, dois eléctrodos de borracha 5 x 7 centímetros será usado. Outros tamanhos pode ser escolhido dependendo da área de estimulação e a focality desejado de 48 a estimulação.
  2. Certifique-se de verificar se as pilhas do DC-estimulador são cobrados e para carregá-los periodicamente uma vez que o dispositivo não pode ser carregada ou conectado-in duestimulação anel por razões de segurança.

2. Planejamento das Condições de Estimulação

  1. Ligue o dispositivo de ETCC de acordo com as instruções fornecidas com o dispositivo. Pré-configurar o dispositivo ETCC para dois modos de estimulação diferentes (ativos e sham).
  2. Como alguns dispositivos não têm um modo de pré-set, selecionar os parâmetros simulados adequados antes de iniciar a estimulação.
    1. Pré-definir um conjunto de parâmetros por carregar uma configuração. Pressione o botão 2 ou 4 para selecionar no menu principal a opção "sistema" (ver Figura 2).
    2. Mova o cursor para a linha 2 na tela pressionando o botão 3.
    3. Pressione o botão 2 ou 4 até que a "definição de carga", mostra no visor. Pressione o botão 3.
    4. Selecione a letra da configuração (A, B, C ou D), premindo o botão 2 ou 4.
    5. Mova o cursor para cima com a tecla 1. O display mostrará automaticamente a opção "Parâmetros".
    6. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Selecione o "fade in" opção no menu da tela do dispositivo pressionando o botão 2 ou 4. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione os botões 2 e 4 para ajustar a duração de 15 s.
      Nota: Fade in durações podem ser modificados.
    7. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Selecione a opção "fade out" a partir do menu de tela do aparelho pressionando as teclas 2 ou 4. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione os botões 2 e 4 para ajustar a duração de 15 s.
      Nota: Fade in durações podem ser modificados.
    8. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Presé o botão 2 ou 4 até a opção "duração" mostra no menu de exibição. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione o botão 2 e 4 para ajustar a duração para a duração mínima disponível no dispositivo (15 s para o presente dispositivo, ver Figura 3b).
      Nota: Isto irá induzir uma sensação de formigamento semelhante à estimulação ativa.
  3. Pressione os botões 1 e 3 simultaneamente para salvar as alterações da configuração.
  4. Pré-programa os parâmetros de estimulação ativos. Para fazer isso, siga as mesmas instruções que para a configuração da estimulação sham, mas programar a duração de 1.200 segundos (20 min; ver Figura 3A).
  5. Pré-programa os parâmetros de estimulação de teste. Para fazer isso, siga as mesmas instruções que para a configuração da estimulação sham mas programar a duração de 45 segundos.
    Nota: A estimulação de teste será utilizado para a medição da impedância antes da experimentação.
  6. Pseudo-ranatribuir domly as condições de estímulo aos participantes.
  7. Atribuir um número a cada uma das três condições para uma experimentação cega: 1) bilateral: anodal direita, esquerda catódica; 2) bilateral: anodal esquerda, direita catódica; 3) sham: anodal direita esquerda, catódica.

3. Consentir os participantes

  1. Informar o participante do processo e assinar termo de consentimento.
    1. Verifique se os participantes não têm qualquer contra-indicação para ETCC: a história psiquiátrico ou neurológico, a presença de um marca-passo, metal implantado no crânio, uma história de desmaios, uma história de convulsões, uma história de abuso de substâncias, uma história familiar de convulsão, um histórico de convulsões febris, a falta de sono na noite anterior, uma história de sensibilidade da pele e qualquer consumo de álcool no dia anterior.
    2. Informar o participante dos efeitos colaterais mais relatados de ETCC: leve formigamento; fadiga moderada; leve sensação de prurido sob os eletrodos; levesensação de queimação.
  2. Informar o participante das contra-indicações de RM habituais e efeitos colaterais.

4. Medidas para Eletrodos Placement

  1. Use o sistema internacional 10/20 para encontrar os seguintes marcos na cabeça participante: nasion e inion (Figura 4a), pontos pré-auriculares, e as duas áreas específicas: C3 e C4 (Figura 4b).
    1. Localize o násio como a área deprimida distinta localizado na ponte do nariz ao nível entre ambos os olhos. Localize o ínion como a projecção mais proeminente do osso occipital localizada na parte inferior do crânio. Localize o ponto pré-auricular perto de cada orelha; é o recuo acima do entalhe zigomática. Localizar a C3 e C4 com base em medições como descrito abaixo.
  2. Use uma fita métrica para medir a distância entre o násio e inion ao longo da linha média da cabeça e faça uma marca em 50% da sagacidade distânciamarcador hidrelétrica não permanente ha.
  3. Usar uma fita de medição para medir a distância entre os dois pontos pré-auriculares e fazer uma marca com um marcador não permanente hidro a 50% da distância em linha com a marca anterior. Este ponto corresponde a Cz (vértice).
  4. A partir do Cz, criado ao longo da linha entre os pontos pré-auriculares, marcar dois pontos, um em cada lado, com um marcador hidro não permanente, que correspondem a 20% da distância total. Estas marcas correspondem às áreas-alvo (C3 e C4, Figura 4b).
    Nota: Outros métodos, tais como TMS ou neuronavegação também podem ser utilizados para localizar M1.

5. A colocação dos eléctrodos

  1. Mova tanto cabelo quanto possível longe das áreas específicas que serão estimulados. Aplique um gel esfoliante EEG-tipo com um algodão cotonete para limpar as áreas específicas.
  2. Limpe as áreas específicas, com álcool isopropílico a 70% e pedra-pomes Prepping almofada para aumentar o contato do eletrodo.
  3. Generosamente cobrir todo o eletrodo com uma pasta condutora EEG-tipo. Certifique-se de que a pasta é de aproximadamente 5 mm de espessura em toda a superfície. Verifique se a área de borracha inteiro é coberto com pasta. Levemente molhar as áreas-alvo e a pasta condutora sobre os eléctrodos com uma solução salina.
  4. Posicione os eletrodos, como mostrado na Figura 4b e pressione os eletrodos firmemente as áreas específicas. Coloque um elástico em volta da cabeça do participante para garantir a estabilidade ideal dos eletrodos. Ajuste-o de tal forma que o participante experimentará nenhuma dor ou desconforto durante a sessão de digitalização.
  5. Certifique-se de que os cabos não entrem em contacto com a pele para evitar possíveis queimaduras.

6. ETCC teste fora da sala Scanner

  1. Use um multímetro para verificar o bom funcionamento do cabo de força e resistência.
  2. Ligue o dispositivo de ETCC e carregar as configurações de estimulação teste. Pressione o botão 2 ou 4 para selecionar no menu principal a opção "sistema". Mova o cursor para a linha 2 na tela pressionando o botão 3. Pressione o botão 2 ou 4 até que a "definição de carga", mostra no visor. Pressione o botão 3. Selecione a letra da configuração de teste pré-programado (A, B, C ou D), premindo o botão ou 4 2.
  3. Mova o cursor para cima com a tecla 1. O display mostrará automaticamente "parâmetros" de opções. Na primeira linha, pressione a tecla 2. O display mostrará "estimulação?" com os diferentes parâmetros pré-programados.
  • Pressione o botão 1 para iniciar a estimulação. O display mostrará o nível de impedância e parar automaticamente se chega a mais de 20 kW. Se o nível de impedância é superior a 20 kW, desconecte os fios de eletrodos a partir da caixa interior e sair da sala de varredura para verificar o posicionamento dos eletrodos.
  • Refazer o estímulo de teste. Quando um bom nível de impedance é atingido e quando o estímulo teste é longo, retire os eletrodos da caixa interna.
  • 7. Instalação do ETCC

    1. Como mostrado na Figura 5, colocar o dispositivo ETCC e a caixa exterior na sala de controlo do scanner.
      Nota: O dispositivo ETCC e a caixa exterior não são compatíveis com MR e não devem ser tomados em ambiente íman.
    2. Ligue os fios da caixa exterior para dentro do dispositivo ETCC e depois ligue o cabo caixa por muito tempo na caixa exterior.
    3. Passe o cabo de caixa ETCC de sala de controle do scanner para a sala de ressonância magnética. Certifique-se de executar este cabo o mais reto possível, evitando dobras ou laços, ao longo da parede da sala de ressonância magnética para a parte traseira do aparelho de ressonância magnética. Coloque vários sacos de areia compatíveis com MR sobre o cabo para garantir a sua estabilidade, como mostrado na Figura 5.
    4. Traga a caixa interna para a sala de ressonância magnética e conecte o cabo de caixa longa para ele (Figura 5).

    8. Exame de Ressonância Magnética Preparation

    1. Peça ao participante a entrar na sala de ressonância magnética, se já não estiver lá a partir do teste ETCC, e para colocar em fones de ouvido.
    2. Coloque uma almofada fina sob a área da bobina da tabela de ressonância magnética. Peça ao participante a se deitar sobre a mesa. Coloque uma almofada debaixo das pernas do participante para o conforto e uma manta, se necessário. Dê ao participante o botão de alarme para fins de segurança.
    3. Coloque fones de ouvido em separado sobre ambos os ouvidos para permitir a transmissão de informações a partir da sala de controle do scanner para o participante na sala de ressonância magnética.
    4. Posicionar a cabeça do participante tão elevada quanto possível sob a área onde a bobina de cabeça vai ser posicionado (parte superior da cabeça tão perto quanto possível do topo da mesa, onde a bobina será colocado). Coloque os fios de eletrodos ao longo do lado direito da cabeça do participante, como recomendado pela empresa dispositivo ETCC.
    5. Coloque a 32 canais recebem somente bobina ao redor da cabeça do participante. Execute os cabos de força através deo lado direito da bobina. Posicione a cabeça do participante o mais reto possível usando um laser de posicionamento vermelho (recurso interno do scanner).
    6. Peça ao participante a mover os braços e as pernas em uma posição confortável, enquanto certificando-se de que as mãos não toque. Certifique-se de lembrar o participante para ficar o mais imóvel possível durante toda a sessão. Quando o participante está pronto, mover a mesa passado a linha do meio para alcançar os fios dos eléctrodos na parte de trás do scanner.
    7. Use fita adesiva médica para estabilizar o cabo do eléctrodo no lado direito da parte de trás da bobina. Ligue os fios de eletrodos localizados dentro do scanner na caixa interna do ETCC. Coloque a caixa interna no lado direito do scanner com um saco de areia sobre ela para a estabilidade máxima.
    8. Mova o quadro de volta para a sua posição final. Mantenha o ETCC ligado e os eletrodos conectado à caixa externa durante toda a sessão de ressonância magnética.

    9. Pré-ETCC 1H-MRS Sessão

    Executar uma sequência localizador para adquirir imagens necessárias para verificar o posicionamento correcto da cabeça e para o comparar com um segundo localizador que irá ser adquirido no final da sessão para verificar se há circulação geral.
  • Adquirir anatómicas T 1 MPRAGE imagens ponderadas para o posicionamento do voxel M1 e detecção de possíveis anormalidades estruturais (T R = 2,300 ms; T E = 2,91 mseg; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm; matriz de 256 x 256 ; T I: 900 ms; 176 fatias; orientação: sagital; tempo de aquisição: 4 min 12 sec).
  • Realize uma reconstrução de multi-planejador das imagens em planos que são mais apropriadas para a visualização da espectroscopia de volume de interesse (VOI).
    1. Na placa 3D, navegar pelas imagens matérias MPRAGE (orientação sagital). A partir da janela ", criando faixas paralelas", selecione "2X2 axial". Ajuste a posição das linhas paralelas e clique em Salvar para criar o ponto de vista ortogonal axial.
    2. A partir da janela ", criando faixas paralelas", selecione "2X2 coronal". Ajuste a posição das linhas paralelas e clique em "Salvar" para criar a vista ortogonal coronal.
  • Localize o M1 deixou baseado em Yousry e 49 pontos anatômicos dos colaboradores sobre os três fatias de orientação. Em seguida, posicionar o ISV (30 x 30 x 30 mm 3) sobre a área sem qualquer angulação em relação ao eixo do scanner (figura 6).
  • Adquirir uma varredura de linha de largura (21 s).
    1. Escolha o cartão de espectroscopia para medir a linha de largura de água na parte real do sinal a partir desta verificação de largura da linha. Coloque os dados brutos largura de linha a partir do navegador. Coloque o (menu protocolos: selecione o protocolo) protocolo de medição de largura da linha.
    2. Ajuste a fase usando as ferramentas de pós-processamento interativos software do scanner. Selecione a seção de correção de fase e ajustar a fase de linha de base com o cursor.
    3. De modo a reduzir a largura de-linha,executar o RÁPIDO (EST) MAP 50 sequência três vezes. Repita o exame de largura da linha ea medida da largura de linha (passo 9.5). Observe a linha de largura de água final.
  • Comece 4 blocos de 64 scans de metabólitos (32 "EDIT OFF" e 32 "EDIT ON", intercalado) com uma seqüência MEGA-PRESS 44,45, onde VAPOR 51, OVS 51 e armazenamento individual de FIDs estão habilitados (T R = 3 s, t E = 68 ms, o tempo total de aquisição: 12 min)
  • Adquirir uma referência de água utilizando seqüência MEGA-PRESS sem supressão de água MEGA, com supressão de vapor ("só RF off") e com uma medição delta em 0 ppm. Adquirir um único bloco de quatro varreduras de metabólitos em vez de 64 (tempo de aquisição: 42 seg).
  • 10. ETCC Procedimento

    1. Informar o participante que a estimulação ETCC vai começar e que o scanner vai ficar em silêncio durante toda a estimulação.
    2. Escolha um dos dois anteriormente progforç parâmetros de acordo com a condição e iniciar a estimulação. Mantenha o controle da impedância e tensão durante os 20 minutos de estimulação. Quando o estímulo é longo, notificar o participante que a ETCC pós-sessão MRS começará. Não desligue o dispositivo ETCC.

    11. Pós-ETCC 1H-MRS Sessão

    1. Execute os mesmos exames de metabólitos com seqüência MEGA-PRESS como o pré-ETCC varredura, mas o dobro dos blocos de aquisição (8 blocos de 64 exames (32 "EDIT OFF" e 32 "EDIT ON", intercalado)) para adquirir os metabólitos em dois diferentes momentos pós-ETCC.
    2. Tal como acontece com a sessão de pré-ETCC, adquirir uma verificação de referência de água usando os mesmos parâmetros. Termine a sessão com uma sequência de localizador.
    3. Visualmente comparar as imagens localizador adquiridos no início e no final da sessão de digitalização como um índice de movimento da cabeça.
    4. Acesse o cartão de visualização e vá para o menu do navegador. Selecione o primeiro eo segundo local,izer imagens RAW. Coloque as imagens no cartão de visualização e comparar as duas imagens. Exportação de dados no formato DICOM através do servidor.

    12. Análise do 1H-MRS Dados

    1. Importar dados utilizando um software de programação e processamento, e ajustar a frequência e fase de FIDs armazenadas individualmente usando sinal TCR e Tcho entre 2,85 e 3,40 ppm. Para fazer isso, use a função lsqnonlin do software para ajustar a freqüência ea fase de cada indivíduo FIDs transformadas de Fourier (espectros) para o espectro médio da sessão.
      Nota: esta é uma abordagem específica do local e outros métodos de importação e análise de dados não necessariamente afetará a qualidade dos dados.
    2. Para obter o espectro final, subtrair os sinais de varreduras alternadas com os pulsos duplos em faixas seletivas que foram aplicadas em 4,7 ppm e 7,5 ppm ("Edit OFF") e em 1,9 ppm e 4,7 ppm ("EDIT ON") (Figura 7 ).
    3. Use o LCModel 52para a análise de diferença e tanto "EDIT OFF" espectros. Desativar simulações padrão e modelagem da linha de base.
    4. Faça uma inspeção visual dos espectros de excluir sessões com a contaminação por sinal lipídico subescapular (ver F igura 9).
    5. Como parte do controle de qualidade, excluir espectros com largura de linha de TCR-CH 3 acima de 10 Hz. Incluir apenas nos metabólitos de análise (GABA, Glx, TCR, TnaA), que foram quantificados com Cramer-Rao limites inferiores (CRLB) inferior a 35%.
      Nota: CRLB fornecer erro estimado da quantificação metabólito. CRLB> 50% não é confiável e é um recomendado de corte pelo manual LCModel. Muitos no campo usaram um CRLB inferior a 35% como um padrão. 53-55 Além disso, o CRLB deve ser mantido em mente ao interpretar os resultados.
    6. Obter GABA e Glx quantificações dos espectros "DIFF", TCR a partir da "Editar OFF" espectros, e TnaA de ambos "EDIT OFF" e "; DIFF "concentrações expresso dos diferentes metabólitos de interesse como razões mais TCR Para GABA e Glx, multiplicar a relação pelo seguinte fator de correção média do grupo para explicar a diferente conjunto de base utilizado para o numerador eo denominador (TnaA partir.". EDIT OFF "espectros / TnaA de" "espectros DIFF).
      Nota: Nota: As concentrações de GABA e Glx também pode ser quantificada através de sinais de água ou NAA.

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    Representative Results

    A Figura 6 mostra a posição do VOI localizado na representação da mão no M1, onde foram tomadas todas as medidas da MRS. Na figura 6D, uma visualização 3D mostra uma representação clara dos eletrodos ETCC posicionados no couro cabeludo sobre o córtex motor primário putativo. A Figura 7 mostra representativa "EDIT OFF" ea diferença ("DIFF") espectros adquiridos em M1. Os picos correspondentes a Glx, GABA + MM, bem como NAA pode ser claramente visto.

    A figura 8 mostra a porcentagem de alteração entre a aquisição MRS pré-ETCC e pós-ETCC para as três condições diferentes em um único participante. Os resultados da sessão de pós-ETCC são separados em dois pontos de tempo para ilustrar a evolução da mudança ao longo do tempo. A Figura 8a mostra a percentagem de alteração para Glx. Para a estimulação sham, Glx de concentração não exibe modulação notável. Para Stimu bilaterallação 1 (anodal esquerda, cathodal direita), novamente sem modulação notável Glx é observado; no entanto, a modulação da concentração ao longo do tempo é oposto ao que é observado na estimulação placebo. Finalmente, em relação à estimulação bilateral 2 (cathodal esquerda, anodal direita), um padrão semelhante é observado para a estimulação sham, mas com um aumento notável da concentração Glx no segundo ponto de tempo após a estimulação.

    A Figura 8b mostra a percentagem de alteração na concentração de GABA em relação à condição de estimulação. Para a estimulação sham, GABA concentração não exibe modulação notável. No entanto, uma ligeira redução é observada em ambos os pontos de tempo. A modulação do GABA a seguir à estimulação placebo é mais importante do que para a Glx ,. Em contraste, um notável aumento da concentração de GABA é visto no segundo ponto de tempo após a estimulação bilateral 1 (esquerda ânodo, cátodo direita). Por último, um padrão semelhante de mudançaà estimulação sham é observado para a estimulação bilateral 2 (cátodo esquerda, ânodo direita).

    A Figura 9 mostra os espectros obtidos a partir de dois participantes diferentes. A Figura 9a mostra um espectro de boa qualidade com um sinal de lípidos aceitáveis. A Figura 9b mostra um espectro com grandes sinais de lípidos, a qual foi excluído após inspecção visual. Finalmente, a figura 10 mostra o deslocamento da localização do voxel de interesse seguinte 5 milímetros movimento participante.

    A Figura 1
    Figura 1: Materiais. 1) A solução salina; 2) pasta condutora; 3) em gel de eléctrodos; 4) O álcool preparando pad; 5) Fita métrica; 6) lápis EEG; 7) As faixas de borracha; 8) Caixa interna; 9) dispositivo ETCC; 10) caixa exterior; 11) Cabo de caixa interna; 12) Cabo de caixa exterior; 13) Os eléctrodos; 14) Cabo de caixa de longo


    Figura 2: ETCC Dispositivo de imagem do posicionamento dos botões no dispositivo ETCC específicos utilizados no presente protocolo. Estes botões são usados ​​para pré-definir as configurações diferentes.

    A Figura 3
    Figura 3: curso Tempo de condições ETCC. A) Curso de tempo da condição ETCC ativa. Após a aquisição metabólito pré-ETCC, ligar o dispositivo ETCC e de ramp-up da corrente por 15 segundos até que uma intensidade de 1 mA é atingido. Estimular durante 20 min e rampa para baixo a corrente durante 15 segundos até uma intensidade de 0 mA é atingido. Não desligue o dispositivo ETCC e proceder à aquisição metabólito pós-estimulação. B) Curso de tempo da condição farsa ETCC. Após a pré-ETCC aquisição metabólito, turn no dispositivo ETCC e de ramp-up da corrente por 15 segundos até que uma intensidade de 1 mA é obtido. Estimular durante 15 segundos (o tempo mínimo disponível no dispositivo de corrente) e de desaceleração da corrente durante 15 segundos até uma intensidade de 0 mA é atingido. Aguarde 20 min. Não desligue o dispositivo ETCC e proceder à aquisição metabólito pós-estimulação.

    Figura 4
    Figura 4: Um posicionamento do eléctrodo) 10/20 pontos de referência do sistema internacionais utilizados para a identificação de C3 e C4. O vértice (Cz) corresponde a 50% da distância entre o násio e ínion, e 50% da distância entre os dois pontos pré-auriculares. B) C3 e C4 correspondem a 20% da distância total entre os pontos pré-auriculares, medida a partir do ponto de vértice. Certifique-se de deixar pelo menos 8 cm de distância entre os dois eléctrodos.


    Figura 5: Representação esquemática da sala de MR. Colocação dos materiais nos digitalização MR e console quartos. É essencial seguir o protocolo para o posicionamento das diferentes partes do dispositivo, a fim de se obter um sinal MR de boa qualidade e para fins de segurança.

    A Figura 6
    Figura 6: colocação VOI. Posição do ISV (30 x 30 x 30 mm 3) sobre a área da mão esquerda de M1 em (A) sagital, (B) coronal, e (C) cortes axiais. Visualização 3D do posicionamento dos eléctrodos é mostrada em (D).

    Figura 7
    Figura 7: 1H-MRS metabolito Spectrhum. Representante (A) "OFF EDIT" e (B) diferença ("DIFF") espectros adquiridos com a seqüência MEGA-PRESS 44,45 incluindo os dados brutos, o ajuste de LCModel e os resíduos. Cr: creatina total (+ fosfocreatina creatina (Cr-CH3 + PCr-CH3)); NAA: N-acetil-aspartato + NAAG (sNAA NAAG +); Glx: glutamato + glutamina (Glu + Gln); GABA + MM: ácido + macromoléculas γ-aminobutírico

    Figura 8
    Figura 8: Efeitos da ETCC bilaterais sobre Glx e GABA para um único assunto. A) TDCs efeitos na concentração Glx são mostrados para as três condições. Os resultados são expressos como percentagem de alteração entre a aquisição de pré-ETCC e as duas aquisições pós estimulação. B) TDCs efeitos sobre a concentração de GABA são mostrados para as três condições. Os resultados são expressos como percentagem de chaESL entre a aquisição de pré-ETCC e as duas aquisições pós estimulação. Sham: Bilateral, Bilateral 1: ânodo esquerda, cátodo direita; Bilateral 2: cátodo esquerda, direita ânodo

    Figura 9
    Figura 9: A inspeção visual dos espectros A) exemplo de uma boa qualidade dos dados. A figura mostra o "OFF EDIT" e espectros "DIFF" com uma quantidade aceitável de lipídios. SNR a partir da análise de "DIFF" espectros: 56 CRLB do sinal GABA: 14% Lw de TCR-CH 3 a 3 ppm: 5,6 Hz. B) Exemplo de um conjunto de dados de má qualidade causadas por movimento excessivo do participante. A figura mostra o "OFF EDIT" e espectros "DIFF". SNR a partir da análise de "DIFF" espectros: 39 CRLB do sinal GABA: 47% Lw de TCR-CH 3 a 3 ppm: 4,4 Hz


    Figura 10: Local de ISV após o movimento Posição do ISV (30 x 30 x 30 mm 3) sobre a área da mão esquerda de M1 em (A) e sagital (B) fatias coronais após um movimento de 5 mm. Inclusão dos ossos cranianos e meninges na caixa levaria a inclusão de lipídios e eliminação da digitalização. O quadrado cinza claro mostra a posição inicial do VOI.

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    Discussion

    O presente trabalho teve como objetivo descrever um protocolo padrão para combinar ETCC e um H-MRS, usando um scanner de 3 T. Na próxima seção, fatores metodológicos serão discutidos.

    Etapas críticas
    Contra Screening
    Anterior ao experimento, é crucial para os participantes de tela para qualquer contra-indicação em relação ao uso de ETCC e um H-MRS. Recomenda-se a utilização dos seguintes critérios de exclusão para o ETCC: a história psiquiátrico ou neurológico, a presença de um marca-passo, um pedaço de metal implantado no crânio, uma história de desmaios, uma história de convulsões ou uma história de abuso de substâncias. Porque só os metabolitos da M1 esquerda será adquirida, recomenda-se a exclusão de participantes canhotos do estudo. De fato, um estudo recente mostrou inibição inter-hemisférica diferencial entre os hemisférios dominante e não dominante, dependendo da preferência da mão, O que pode modular o efeito de estimulação 15. Além disso, antes de iniciar o experimento, verifique se há qualquer lesão no couro cabeludo e perguntar para qualquer doença de pele 56. Se houver uma lesão presente, para tentar evitar estimulando diretamente a área afetada. Recomenda-se também para inspecionar a pele após a estimulação 57. Além disso, a tela para a presença de alergia a qualquer um dos produtos utilizados para a montagem do eletrodo. Para 1H-MRS, os critérios de exclusão deverão ser as mesmas que para qualquer estudo de imagiologia por ressonância magnética que inclui uma cuidadosa triagem de quaisquer cirurgias prévios para a presença de metal no corpo.

    É também importante para determinar se o participante sentiu qualquer desconforto durante a estimulação ETCC. Mais uma vez, após o experimento, o participante deve ser questionado sobre quaisquer efeitos secundários. É possível utilizar uma forma registo incluindo os efeitos colaterais mais relatados para quantificar a sua presença em relação com o protocolo (ver por 58um exemplo). Os efeitos colaterais mais relatados são formigamento leve (70,6%), fadiga moderada (35,3%), sensação de prurido luz sob os eletrodos (30,4%), e leve sensação de queimação (21,6%) 58.

    Movimento de Redução de Artefatos

    Movimento do participante no scanner é uma questão importante durante 1H-MRS como este é um dos principais fatores que afetam a qualidade dos dados 59. Como se mostra na figura 10, um movimento do objecto (a partir de 1 mm a 5 mm) pode conduzir a grande sinal de lípidos no espectro alterando, assim, a qualidade dos dados e, consequentemente, para a exclusão do presente aquisição dos dados. Portanto, é crucial para explicar cuidadosamente ao participante a importância da estabilidade cabeça durante todo o exame. Durante o posicionamento do participante no scanner, é importante para pedir ao sujeito para encontrar a posição mais confortável para evitar qualquer movimento adicional. During posicionamento do ISV, é também importante para notificar o participante que mesmo que a verificação é silenciosa, é essencial manter-se imóvel.

    Além disso, a duração da experiência é um factor importante para ajudar a minimizar a quantidade total de movimento. Em primeiro lugar, é importante usar um comprimento óptimo para a sequência anatómica, tão curto quanto possível, mas suficientemente longo para obter imagens de boa qualidade para a colocação do ISV. Em segundo lugar, a utilização de uma pequena sequência de aquisição metabolito é recomendado antes ETCC. Em terceiro lugar, a fim de capturar a evolução temporal dos efeitos de estimulação, a utilização de uma sequência mais longa de aquisição após a estimulação é aconselhada. Em quarto lugar, comparar as imagens antes e pós-experimento localizador para estimar movimento participante.

    Análise
    A seqüência MEGA-PRESS 44,45 é usado para adquirir localizada, água suprimida, e editados espectros. A localização espacial na imprensa é realizada através de um 906; Pulso de sincronização filtrada Hamming-(largura de banda produto tempo = 8.75, duração = 2.12 ms, a largura de banda (FWHM) = 4,2 kHz) e duas de 180 pulsos ° mao (duração = 5.25 ms, a largura de banda = 1,2 kHz). Todos os pulsos de localização são executados a 3 ppm. A 180 ° Shinnar-Le Roux pulso duplo-unido seletivo é aplicado em 1,9, a frequência de ressonância de β-CH 2 do GABA, e 4,7 ppm alternando com 7,5 e 4,7 ppm. Supressão de água adicional, usando potência variável com atrasos otimizadas de relaxamento (vapor) e supressão de volume externo, OVS 50 foram adaptados para o sistema humano 3 T e incorporado antes da MEGA-PRESS e são usados ​​para suprimir a água e para melhorar a localização do VOI. Quando o pulso seletivo é aplicado em 1,9 ppm, a ressonância de 1,9 ppm e as ressonâncias dentro da largura de banda do pulso são invertidos causando reorientação da γ-CH2 ressonância do GABA ("EDIT ON"). Quando o impulso selectiva é aplicada a 7,5 ppm, s o habitualpectrum em T E de 68 ms é obtido ("OFF EDIT") com o γ-CH2 ressonância da fase GABA modulada. A subtração de sinais das verificações alternativas resulta em observação seletiva de linhas externas do terceto GABA e cancelamento da creatina total (creatina + fosfato) ressonância ("DIFF"). Devido à largura de banda do pulso de inversão, são também observadas ressonâncias adicionais de NAA, Glu + Gln, e macromoléculas. O protocolo inteiro é dividido em quatro aquisições intercalados ea freqüência é atualizado antes de cada verificação de indivíduo para minimizar as variações de frequência devido ao hardware. A aquisição intercalada e armazenamento FID único permite a correção de freqüência e fase de pós-processamento.

    O método de análise descrito no protocolo permite o cálculo da melhor ajuste do espectro experimental como uma combinação linear do modelo de espectros. Espectros Modelo no conjunto de base para"EDIT OFF" espectros foram simulados com base na matriz de densidade 59 e formalismo conhecido deslocamentos químicos e acoplamentos J 60, e incluíram o seguinte: acetil porção de N -acetylaspartate (sNAA), alanina (Ala), ascorbato (Asc), aspartato (Asp ), aspartato porção de NAA (mnaa), CH2 grupo de Cr (Cr-CH 2), CH 3 grupo de Cr (Cr-CH 2), CH 2 grupo de PCr (PCr-CH 2), CH 3 de grupo PCr (PCr-CH 2), o GABA, a glicose (Glc), Glu, Gln, glicerofosforilcolina (GPC), glicina (Gly), glutationa (GSH), lactato (Lac), mio-inositol (MI), N -acetylaspartylglutamate ( NAAG), phosphorylcholine (PCHO), fosforiletanolamina (PE), o cilo-inositol (sl) e taurina.

    A base para definir os espectros "DIFF" foi gerado a partir de espectros medidos experimentalmente em quatro soluções 100 mM de NAA, GABA, Glu, e Gln (600 ml esférica de vidro de flasks), utilizando os mesmos parâmetros e scanner como para experimentos in vivo. Cada solução continha adicionalmente K 2 HPO 4 (72 mM), KH 2 PO 4 (28 mM), azida de sódio (0,1 mM), 3- (trimetilsilil) -1-propano-sal de sódio de ácido (TSP; 2 mM), formato ( 200 mM; opcional), e água destilada. Os espectros conjunto de base foram adquiridos à temperatura fisiológica de 37 ° C e todo o esforço foi feito para minimizar o arrefecimento (~ 1 ° C dentro de 15 a aquisição) por pré-aquecimento dos fantasmas em um grande tanque de água antes de colocar cada um em uma água menor -filled isolado recipiente de plástico, o qual foi colocado na bobina. A temperatura eo pH são particularmente importantes em espectroscopia, porque eles afectam o desvio químico dos metabolitos. Além disso, tanto para "EDIT OFF" e espectros "diff", conjuntos de base incluiu um espectro macromolecular anulado-metabólito experimentalmente medido a partir de 10 indivíduos do córtex occipital usando oinversão-recuperação (tempo de inversão, T I = 760 ms) técnica utilizando os mesmos parâmetros que a aquisição MEGA-PRESS regular (exceto T R = 2,7 s) 61.

    Teste Fantasma
    Testando o procedimento em um GABA mM phantom 100 com e sem o estimulador ETCC que será usado em participantes com os parâmetros do scanner e seqüência exata é fortemente aconselhados antes da primeira participante a ser estudado. O procedimento deve incluir uma seqüência localizador, uma seqüência anatômica (ie MPRAGE), uma varredura de largura da linha e 16 "EDIT ON" e "OFF" EDIT scans. Isto deve ser repetido se estimuladoras, parâmetros de estimulação ou scanners são mudadas. A fim de investigar a presença de artefatos no sinal, deve-se rever os espectros de mudanças na SNR com e sem o simulador ETCC, presença de picos e ruídos em determinadas freqüências, e os valores de SNR e qualquer artefato importante na ima anatômicages.

    Possíveis Modificações do Protocolo
    1H-MRS Parâmetros
    Para adquirir as concentrações do metabolito usando um H-MRS, é necessário localizar uma região específica e excitar sinais neste volume 35. No presente trabalho, o procedimento para a colocação de um único VOI sobre a esquerda M1 foi descrito. No entanto, muitas modificações diferentes para este protocolo pode ser aplicado. Medição bem sucedida de concentrações do metabolito ter sido demonstrada em várias regiões corticais e subcorticais, tais como o córtex pré-frontal 62, 63 hipocampo, corpo estriado e no cerebelo pons 64, córtex visual 66, 67 e córtex auditivo. O tamanho do ISV pode também diferem em função da região de interesse, mas o volume varia tipicamente entre 3 e 27 cm 3, 68. No entanto, é difícil obter a concentração de metabólitos de baixa concentração de such como GABA a partir de voxels menor do que 20 cm3. Uma questão importante é certificar-se de evitar qualquer contato do VOI com os ossos cranianos, meninges, e extra-cerebral fluido cerebrospinal. Em cérebros menores, o VOI pode incluir parte do ventrículo lateral esquerdo. Neste caso, a inclusão do ventrículo é preferível sobre a inclusão dos ossos cranianos.

    Além disso, dependendo da sequência de aquisição seleccionada, diferentes metabolitos podem ser quantificados 69. Métodos anteriores, como a espectroscopia de Point-RE-Resolvidos (PRESS) seqüência de 70 e estimulou o modo de aquisição de eco (VAPOR) 71, não permitem a quantificação de GABA em 1,5 T. No entanto, por causa do efeito específico da polaridade do ETCC em cortical excitabilidade, a quantificação de ambos excitatório (glutamato) e inibitórias (neurotransmissores GABA) é essencial. No presente protocolo, o uso da sequência de edição espectral MEGA-PRESS 44,45 foi mostrado, O que permite a quantificação dos principais neurotransmissores, incluindo GABA (ver figura 6). Outras seqüências que permitem GABA quantificação, tais como ultra-curto TE MRS e J -resolved MRS, foram desenvolvidos ao longo dos últimos anos (ver 41 para uma revisão).

    Finalmente, uma vez que as concentrações do metabolito são geralmente expressa como uma proporção em relação ao outro metabolito (concentração relativa), a escolha do metabolito de referência é altamente importante, e particularmente verdadeiro em estudos clínicos que empregam populações 69. Os metabolitos de referência mais utilizados são TCR e NAA, como as respectivas concentrações são encontrados para ser relativamente estável no cérebro humano. Deve notar-se que também é possível utilizar uma quantificação absoluta dos metabolitos, que requer referenciar se quer a um externa (por exemplo, fantasma) ou sinal interno (por exemplo, o sinal da água) 68. O uso de uma referência interna de água requer um adicionaletapa de correção de tecido já que as propriedades de concentração de água e de relaxamento diferem entre massa cinzenta, substância branca e líquido cefalorraquidiano (LCR). 72 A correção tecido pode ser realizada utilizando a composição do tecido estimado no VOI de todos os participantes ou usando composição do tecido específico assunto de segmentação 73. Além disso, deve notar-se que ETCC acarreta o risco teórico de indução de edema, que poderia ter um impacto menor em concentrações de água. No entanto, Nitsche e colaboradores 74 avaliados diretamente esta preocupação específica e não mostraram nenhuma evidência de edema após ETCC no córtex frontal. Por conseguinte, a utilização de uma referência a água é considerada uma opção viável.

    ETCC Parâmetros
    Os tamanhos diferentes podem ser usados ​​eléctrodos 9, dependendo da região de estimulação e a focality desejado de estimulação 75,76. Da Silva e colaboradores 56 1H-MRS é uma técnica útil que pode ser utilizado para verificar os mecanismos de acção subjacentes de protocolos específicos TDCs que foram mostrados para melhorar os sintomas em diferentes populações clínicas. Eléctrodo de posicionamento e duração da estimulação pode ser modificado para investigar os efeitos de tais protocolos de TDCs específicas, tais como aqueles que aquele usado no tratamento de dor, depressão, zumbido no ouvido, doença de Parkinson, enxaqueca, e abuso de álcool (ver 77 para uma descrição dos protocolos ). Também deve ser notado que, se o nível de impedância é superior a 20 kQ, o dispositivo não irá estimular e exibir uma mensagem de erro no ecrã de impedância. Diferentes fatores que podem causar uma alta impedância incluem: 1) quantidade insuficiente de pasta condutora nos eletrodos; 2) pressão insuficiente nos eletrodos; 3) mau contact com o couro cabeludo (causada pelo cabelo); 4) espessamento do couro cabeludo devido a calvície; 5) problemas com conexões; 6) problemas com a fiação; (7) problemas com estimulador; e 8) problemas com eletrodos.

    Deve também ser notado que a localização do córtex motor primário para ETCC poderia ser mais precisa. No presente protocolo, o sistema de EEG 10/20 é utilizado, o que pode apresentar ligeiro desalinhamento entre projeção campo elétrico máximo e representação real da M1 dentro giro pré-central. Uma forma possível de contornar este problema é a utilização de estimulação magnética transcraniana de localizar precisamente a representação de mãos M1 através da resposta muscular induzida por TMS. A disponibilidade de uma unidade de TMS nas imediações do varredor MR pode limitar esta possibilidade.

    Segurança da ETCC e um H-MRS
    Segurança da ETCC
    Vários estudos têm mostrado que é ETCCuma técnica de neuromodulação segura produzindo efeitos adversos apenas pequenas em ambas as populações não-clínicos e clínicos 10. Na verdade, nenhum caso de ataque epiléptico já foi relatada após ETCC 10. No entanto, a segurança do ETCC ainda tem de ser investigada em crianças e mulheres grávidas 78.

    MR materiais compatíveis
    O cuidado deve ser tomado quando estimulante dentro de um scanner de ressonância magnética. Todos os materiais trazidos para a sala de MR deve ser MR compatível (ver figura 1). Por causa da possível interação entre a corrente elétrica produzida pela ETCC eo scanner MR, ETCC deve ser sempre ligado, e os eletrodos deve permanecer conectado, durante as seqüências de RM descritos no presente protocolo. Enrolar dos fios sob a bobina de cabeça pode produzir artefatos e distorções no sinal. Além disso, a conexão incorreta dos cabos pode potencialmente produzir uma corrente forte o suficiente para queimar o participante <sup> 79. Finalmente, é importante nunca desligar os eléctrodos enquanto que a corrente está a fluir como isso poderia causar uma estimulação de alta tensão indesejada.

    Técnica ETCC-MRS
    Usando ETCC em conjunto com a MRS oferece a possibilidade de se compreender melhor o mecanismo subjacente a modulação da actividade do cérebro com esta técnica relativamente nova neuromodulação. No entanto, algumas limitações da técnica devem ser abordadas. Em primeiro lugar, os eléctrodos usados ​​no ETCC são geralmente bastante grandes e os efeitos da estimulação são acreditados para cobrir uma vasta extensão espacial do tecido cerebral. Aliado ao fato de que a aquisição MRS é limitada a um pequeno voxel de interesse, apenas ETCC-MRS permite a avaliação dos efeitos espacialmente circunscritos, apesar de modulação generalizada presumida da excitabilidade cerebral. Uma forma possível de contornar este problema é usar vários voxels de interesse distribuídos por todo o cérebro. No entanto, isto irá sigcativamente aumentar duração da sessão experimental, que já é uma grande limitação da técnica atual. Na verdade, quando se considera a preparação dos participantes, pré-ETCC MRS, a intervenção ETCC e pós-ETCC MRS, uma sessão completa pode facilmente durar até duas horas. Duração também pode aumentar se se pretende mapear a evolução temporal dos efeitos sobre a concentração de TDCs metabolito.

    Uma questão importante relacionada com a duração do experimento é a possibilidade de que a impedância do eletrodo irá aumentar após o participante está no scanner. Desde ETCC pode facilmente começar mais que 45 minutos após a colocação do eletrodo, há um risco de que os eletrodos estimulantes irá gradualmente perder aderência ao couro cabeludo do participante se a aplicação de pasta não é o ideal e os eletrodos não são realizados com força suficiente. Se a impedância atinge mais de 20 kQ, a estimulação não será possível e o participante terá de ser removido do scanner para resolver o problema. Desde the procedimento descrito envolve múltiplos digitalização da mesma área pré e pós-ETCC, removendo o participante do scanner pode criar deslocamento importante do voxel de interesse. Por isso é muito importante para testar impedância imediatamente antes da digitalização e tomar muito cuidado ao instalar eletrodos.

    Teoricamente, o fluxo de corrente do ETCC poderia produzir artefatos no sinal MR. Antal e colaboradores 80 investigaram esta preocupação específica medindo o impacto de diferentes condições ETCC (com e sem eletrodos, com e sem estimulação, etc.) sobre a qualidade de imagens de ressonância magnética funcional. No entanto, para o nosso conhecimento, a presença de perturbações no sinal de espectroscopia, devido à presença do dispositivo de ETCC no scanner ainda tem de ser avaliada.

    Finalmente, o cuidado deve ser tomado com relação às resistências dos cabos de força. O campo MR pode danificar resistências, assim Preventing estimulação. Como medida de precaução, a resistência deve ser testado fora do ambiente do scanner antes de cada sessão MRS. Além disso, uma impedância de mais de 20 kQ pode conduzir a reacções cutâneas e alta impedância pode reflectir um problema incipiente ou real com o estimulador. Portanto, o estimulador deve ser verificado cuidadosamente antes de cada participante e impedância níveis verificados fora da sala do scanner antes de cada sessão MRS.

    ETCC combinadas e 1H-MRS é uma ferramenta poderosa, que fornece uma medida quantitativa do efeito dos tratamentos utilizados clinicamente no metabolismo do cérebro. À medida que o mecanismo fisiológico de efeitos TDCs permanece pouco compreendida, existe uma necessidade de abordagens multimodais que podem lançar luz sobre esses processos. Com o recente aumento de interesse no ETCC como uma ferramenta clínica para patologias como o AVC 27,30,31 e depressão 81, é claro que a combinação de ETCC com a MRS pode ser um importanteferramenta para compreender melhor os efeitos terapêuticos da ETCC. Além disso, ETCC-MRS pode servir como uma ferramenta cedo para determinar quais pacientes têm uma melhor chance de responder clinicamente para ETCC. Se um tal marcador é encontrado, ETCC-MRS pode ser utilizado como teste de triagem antes da inscrição pacientes em uma intervenção ETCC.

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    Disclosures

    Os autores não têm nada a revelar.

    Acknowledgments

    Isso funciona foi apoiada por doações dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde e as Ciências Naturais e Conselho de Pesquisa do Canadá Engenharia. ST foi apoiado por uma bolsa de estudos Vanier Canada Graduate do Canadian Institutes of Health Research. MM reconhece o apoio do Centro de Biotecnologia Research (BTRC) RR008079 concessão P41 e P41 EB015894 (NIBIB) e NCC P30 NS076408.

    Gostaríamos de reconhecer Romain Valabrègue (Centre de Recherche de NeuroImagerie - CENIR, Paris, França) e Brice Tiret (Centro de Recherche de l'Institut Universiatire de Geriatrie (CRIUGM), Montréal, Canadá; Comissariado da Energia atomique et aux Énergies alternativas (CEA), Paris, França) para o desenvolvimento de ferramentas de processamento, e Edward J. Auerbach (Centro de Ressonância Magnética Research e do Departamento de Radiologia da Universidade de Minnesota, EUA). As seqüências Mega-Prima e FASTESTMAP foram desenvolvidospor Edward J. Auerbach e Małgorzata Marjańska e foram fornecidos pela Universidade de Minnesota sob um acordo C2P.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    DC-stimulator plus NeuroConn 30DCS01E MR compatible device
    NuPrep preparation gel Weaver and Co. #10-61
    Ten20 conductive paste Weaver and Co. #10-20-4
    Electrode prepping pad Grass technologies MD0017 70% isopropyl alcohol and pumice
    Saline solution Local drugstore sample 0.9% sodium chloride
    Non permanent hydro-marker Sharpie SHPE20WH
    SYNGO MR VB17 Siemens AG MRI software
    MAGNETOM Trio A Tim System Siemens AG MRI scanner version
    Matlab 2013a (Version 8.1) MathWorks Inc processing and analysis software
    LCModel 6.3 LC MODEL inc see: s-provencher.com

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

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