Effetti della stimolazione transcranica con corrente alternata la corteccia motoria primaria di approccio combinato Online con stimolazione magnetica transcranica
Summary
Corrente alternata la stimolazione transcranica (TAC) permette la modulazione dell’eccitabilità corticale in un modo frequenza-specifico. Qui vi mostriamo un approccio unico che combina online TAC con singolo impulso di stimolazione magnetica transcranica (TMS) al fine di “sondare” eccitabilità corticale mediante potenziali evocati motore.
Abstract
Corrente alternata la stimolazione transcranica (TAC) è una tecnica di neuromodulatory in grado di agire attraverso forme d’onda sinusoidali elettriche in una specifica frequenza e a loro volta modulano in corso attività oscillatoria corticale. Questo neurotool consente l’istituzione di un nesso di causalità tra attività oscillatoria endogeno e comportamento. La maggior parte degli studi TAC hanno dimostrato effetti di TAC. Tuttavia, piccolo è conosciuto circa i meccanismi di azione di questa tecnica a causa i manufatti AC-indotto sui segnali di elettroencefalografia (EEG). Qui vi mostriamo un approccio unico per studiare online effetti fisiologici di frequenza specifico di TAC della corteccia motoria primaria (M1) utilizzando singolo impulso di stimolazione magnetica transcranica (TMS) per sondare le modifiche eccitabilità corticale. Nel nostro setup, la bobina TMS è posizionata sopra l’elettrodo di TAC, mentre i potenziali evocati motori (MEP) sono raccolti per verificare gli effetti dei M1-TAC in corso. Finora, questo approccio è stato utilizzato principalmente per studiare i sistemi visive e motori. Tuttavia, l’installazione corrente di TAC-TMS può spianare la strada per le indagini future delle funzioni cognitive. Pertanto, le forniamo un manuale passo-passo e video linee guida per la procedura.
Introduction
Stimolazione elettrica transcranica (tES) è una tecnica di neuromodulatory che consente la modifica degli stati neuronali attraverso diversi attuali forme d’onda1. Tra diversi tipi di tES, transcranial stimolazione a corrente alternata (TAC) consente la consegna dei potenziali oscillatori esterni sinusoidale in una gamma di frequenza specifica e la modulazione dell’attività neurale fisiologica sottostante percettivo, motorio e cognitivo processi2. Mediante TAC, è possibile studiare potenziali relazioni causali tra attività oscillatoria endogeno e processi cerebrali.
In vivo, è stato dimostrato che chiodare l’attività neurale è sincronizzato a diverse frequenze, guida, suggerendo che il firing neuronale può essere trascinato da campi elettricamente applicati3. Nei modelli animali, debole TAC sinusoidale trascina la frequenza di Scarica del pool neuronale corticale diffusa4. In esseri umani, TAC combinato con online elettroencefalografia (EEG) permette l’induzione al cosiddetto effetto “Trascinamento” su attività oscillatoria endogeno interagendo con le oscillazioni del cervello in un modo specifico di frequenza5. Tuttavia, combinando TAC con metodi di neuroimaging per una migliore comprensione dei meccanismi online è ancora discutibile a causa di artefatti indotta da AC6. Inoltre, non è possibile registrare direttamente il segnale EEG sopra l’area di destinazione stimolato senza l’utilizzo di un elettrodo di forma di anello che è una soluzione discutibile7. Così, c’è una mancanza di studi sistematici su questo argomento.
Finora, non c’è alcuna chiara evidenza circa gli effetti durevoli del TAC dopo cessazione di stimolazione. Solo pochi studi hanno indicato gli post-effetti deboli e poco chiari di TAC sul sistema motorio8. Inoltre, la prova di EEG non è ancora chiara circa le conseguenze della TAC9. D’altra parte, molti studi di TAC hanno mostrato effetti online prominenti10,11,12,13,14,15,16 , 17 , 18, che sono difficili da misurare a livello fisiologico a causa di vincoli tecnici. Così, l’obiettivo generale del nostro metodo è quello di fornire un approccio alternativo per verificare gli effetti online e dipendente dalla frequenza dei TAC sulla corteccia di motore (M1) fornendo singolo impulso di stimolazione magnetica transcranica (TMS). TMS permette ai ricercatori di “sonda” lo stato fisiologico del corteccia motoria umana19. Inoltre, registrando i potenziali evocati motori (MEP) sulla mano controlaterale del soggetto, possiamo studiare gli effetti dei TAC in corso11. Questo approccio ci permette con precisione monitor cambiamenti nell’eccitabilità corticospinale misurando l’ampiezza MEP durante stimolazione elettrica online consegnata a diverse frequenze in modo priva di artefatti. Inoltre, questo approccio può anche testare online effetti di qualsiasi altra forma d’onda di tES.
Per dimostrare gli effetti combinati dei TAC-TMS, ci mostrerà il protocollo applicando la stimolazione 20 Hz AC sopra la corteccia motoria primaria (M1) mentre online neuronavigated singolo impulso TMS viene recapitato intervallata da intervalli casuali da 3 a 5 s al fine di testare M1 eccitabilità corticale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo approccio rappresenta un’occasione unica per testare direttamente online effetti di TAC della corteccia motoria primaria misurando corticospinal uscita attraverso i deputati di registrazione. Tuttavia, il posizionamento della bobina TMS sopra l’elettrodo TAC rappresenta una fase critica che deve essere eseguita con precisione. Pertanto, in primo luogo vorremmo suggerire gli sperimentatori trovano un punto di destinazione di singolo impulso TMS, poi segnano sul cuoio capelluto e, solo dopo che, posizionare l’elettr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal russo Science Foundation grant (numero di contratto: 17-11-01273). Ringraziamento speciale Andrey Afanasov e colleghi dal centro polifunzionale di innovazione per televisione Technics (National Research University, Higher School of Economics, Moscow, Russia) per la registrazione video e video editing.
Materials
| BrainStim, high-resolution transcranial stimulator | E.M.S., Bologna, Italy | EMS-BRAINSTIM | |
| Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodes | E.M.S., Bologna, Italy | EMS-CVBS15 | |
| Reusable conductive silicone electrodes 50x50mm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG970/2 | |
| Reusable spontex sponge for electrode 50x100mm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG916S | |
| Rubber belts – 75 cm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-ER-PG905/8 | |
| Plastic non traumatic button | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG905/99 | |
| Brainstim | E.M.S., Bologna, Italy | ||
| MagPro X100 MagOption – transcranial magnetic stimulator | MagVenture, Farum, Denmark | 9016E0731 | |
| 8-shaped coil MC-B65-HO-2 | MagVenture, Farum, Denmark | 9016E0462 | |
| Chair with neckrest | MagVenture, Farum, Denmark | 9016B0081 | |
| Localite TMS Navigator – Navigation platform, Premium edition | Localite, GmbH, Germany | 21223 | |
| Localite TMS Navigator – MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi) | Localite, GmbH, Germany | 10226 | |
| MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1 | Localite, GmbH, Germany | 5221 | |
| Electrode wires for surface EMG | EBNeuro, Italy | 6515 | |
| Surface Electrodes for EEG/EMG | EBNeuro, Italy | 6515 | |
| BrainAmp ExG amplifier – bipolar amplifier | Brain Products, GmbH, Germany | ||
| BrainVision Recorder 1.21.0004 | Brain Products, GmbH, Germany | ||
| Nuprep Skin Prep Gel | Weaver and Company, USA | ||
| Syringes | |||
| Sticky tape | |||
| NaCl solution |
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