Det protokoll som presenteras här är för TMS-EEG studier utnyttjar intracortical retbarhet test-retest design paradigm. Syftet med protokollet är att producera tillförlitliga och reproducerbara kortikala upphetsning åtgärder för att bedöma neurofysiologiska funktion relaterade till terapeutiska interventioner vid behandling av neuropsykiatriska sjukdomar som egentlig depression.
Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är en icke-invasiv metod som producerar neural magnetiseringen i cortex genom kort, tidsvarierande magnetiska fältet pulser. Inledandet av kortikala aktivering eller dess modulering beror på bakgrunden aktivering av nervceller i regionen kortikala aktiveras, egenskaperna hos spolen av dess ställning och dess orientering med avseende på huvudet. TMS kombinerat med samtidig electrocephalography (EEG) och neuronavigation (nTMS-EEG) möjliggör bedömning av cortico-kortikala upphetsning och connectivity i nästan alla kortikala områden på ett reproducerbart sätt. Detta förskott gör nTMS-EEG ett kraftfullt verktyg som kan korrekt bedöma hjärnan dynamik och neurofysiologi i test-retest paradigm som krävs för kliniska prövningar. Begränsningar av denna metod inkluderar artefakter som täcker den inledande hjärnan reaktiviteten till stimulering. Således kan processen för att ta bort artefakter också extrahera värdefull information. Dessutom de optimala parametrarna för dorsolaterala prefrontala (DLPFC) stimulering är inte helt kända och aktuella protokoll utnyttja variationer från motoriska cortex (M1) stimulering paradigm. Föränderliga nTMS-EEG mönster hoppas dock att hantera dessa frågor. Det protokoll som presenteras här introducerar vissa standard praxis för att bedöma neurofysiologiska funktion från stimulering till den DLPFC som kan användas hos patienter med behandling resistent psykiatriska störningar som får behandlingen som transkraniell likström stimulering (TDC), repetitiva transkraniell magnetisk stimulering (rTMS), magnetisk beslag terapi (MST) eller elektrokonvulsiv terapi (ECT).
Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är ett neurofysiologiska verktyg som gör det möjligt för icke-invasiv bedömning av kortikala neuronal aktivitet med hjälp av snabb, tidsvarierande magnetiska fältet pulser1. Dessa magnetiska fältet pulser inducerar en svag ström i ytliga cortex under spolen som resulterar i membran depolarisation. Den efterföljande kortikala aktivering eller modulering är direkt relaterad till kännetecknen av spolen, dess vinkel och riktning i skallen2. Vågformen i pulsen släpps ut från spolen och den underliggande delstaten nervceller påverkar den resulterande kortikala aktivering3.
TMS kan bedömningen av kortikala funktioner av frammana beteendemässiga eller motoriskt svar eller genom avbrott i uppgiftsrelaterade bearbetning. Retbarhet av cortico-spinal processer kan utvärderas genom inspelning elektromyografisk (EMG) Svaren framkallade från enda TMS pulser över motoriska cortex, medan intracortical excitatoriska (intracortical underlättande; ICF) och hämmande mekanismer (kort och lång intracortical hämning; SICILIAN och LICI) kan vara utforskad med Parade-pulse TMS. Repetitive TMS kan störa olika kognitiva processer, men används främst som ett terapeutiskt verktyg för en mängd olika neuropsykiatriska störningar. Kombinationen av TMS med samtidiga elektroencefalografi (TMS-EEG) kan dessutom användas för att bedöma cortico-kortikala upphetsning och anslutning4. Slutligen, om administrationen av TMS levereras med neuronavigation (nTMS), det kommer att möjliggöra exakta test-retest paradigm eftersom den exakta platsen för stimulering kan registreras. De flesta av kortikala manteln kan riktas och stimuleras (inklusive de områden som inte producerar mätbara fysiska eller beteendemässiga Svaren) således cortex kan funktionellt mappas.
EEG signalen framkallat från enda eller parkopplade puls TMS kan underlätta bedömningen av cortico-kortikala anslutning5 och det aktuella tillståndet för hjärnan. TMS-inducerad elektrisk ström resulterar i handlingspänningar kan aktivera synapser. Fördelningen av postsynaptiska strömmarna kan registreras genom EEG6. EEG signalen kan användas för att kvantifiera och lokalisera synaptic aktuella distributioner genom dipol modellering7 eller minimum-norm uppskattning8, när flerkanals EEG är anställd, och med ledningsförmåga struktur av huvudet stod för. Kombinerade TMS-EEG kan användas för att studera kortikala hämmande processer9, svängningar10, cortico-kortikala11 och interhemispheric interaktioner12och kortikala plasticitet13. Viktigast av allt, kan TMS-EEG probe retbarhet förändringar under kognitiva eller motoriska aktiviteter med bra test-retest tillförlitlighet14,15. Viktigt, har TMS-EEG potential att avgöra neurofysiologiska signaler som kan tjäna som prediktorer för respons till terapeutiska interventioner (rTMS eller farmakologiska effekter) i test-retest mönster16,17.
Principerna för neuronavigation för TMS är baserad på principerna om Ramlösa stereotaxy. Den-system användningen en optisk tracking system18 som sysselsätter en ljusavgivande kamera som kommunicerar med ljus-reflekterande optiska element bifogas både huvudet (via en referens-tracker) och TMS spolen. Neuronavigation möjliggör spole lokalisering på MRI 3D-modellen med hjälp av en digitalisering referensverktyg eller penna. Användning av neuronavigation underlättar infångandet av spole orientering, läge och anpassning till personens huvud samt digitizationen av EEG elektrod positioner. Dessa funktioner är avgörande för test-retest design experiment och för exakt stimulering av en angiven plats inom dorsolaterala prefrontala cortex.
För att utnyttja ett TMS-EEG protokoll i en test-retest experiment, det måste vara korrekt inriktning och konsekvent stimulering av kortikala regionen att få pålitlig signaler. TMS-EEG inspelning kan vara sårbara för olika artefakter. TMS inducerad artefakt på EEG elektroderna kan filtreras med förstärkare som kan återställa efter en fördröjning19,20 eller med förstärkare som inte kan vara mättade21. Dock andra typer av artefakt som genereras genom ögonrörelser eller blinkar, kraniala muskelaktivering i närhet till EEG elektroderna, slumpmässiga elektrod rörelse och sin polarisering och genom spolen Klicka eller somatisk sensation måste beaktas. Försiktig betvinga förberedelse som säkerställer elektrod impedanser nedanför 5 kΩ, immobilisering av spolen över elektroderna och ett skum mellan spole och elektroder att minska vibrationer (eller ett distanselement för att eliminera lågfrekventa artefakter22), öronproppar och även auditiv maskering bör användas för att minimera dessa artefakter23. Det protokoll som presenteras här introducerar en standardprocess för att bedöma neurofysiologiska fungerar när stimulering appliceras över den dorsolaterala prefrontala (DLPFC). Fokus ligger på gemensamma Parade-pulse paradigm som har validerats i studierna av M19,15,16.
TMS-EEG möjliggör direkt och noninvasiv stimulering av de flesta kortikala områden och förvärvet av den resulterande neuronal aktiviteten med mycket bra plats-temporal upplösning30, särskilt när neuronavigation utnyttjas. Fördelen med detta metodologiska framsteg är baserad på det faktum att TMS-framkallat EEG signaler har sitt ursprung från den elektriska neural aktiviteten och det är ett index för cortico-kortikala upphetsning. Detta har enorm potential i neuropsykiatriska patientg…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete finansierades delvis av NIMH R01 MH112815. Detta arbete fick också stöd av Temerty Family Foundation, Grant Family Foundation och Campbell familj Mental Health Research Institute vid centrum för missbruk och Mental hälsa.
CED Micro1401-3 | Cambridge Electronic Design Limited | CED Micro1401-3 | Digital Data Recocrder |
BISTIM'2 Package Option 1 | Magstim | 3234-00 | TMS paired pulse stimulator |
Magstim 200'2 Unit (2 items) | Magstim | 3010-00 | TMS stimulators |
UI controller | Magstim | 3020-00 | TMS controller |
BISTIM'2 UI controller | Magstim | 3021-00 | TMS controller |
BISTIM connecting module | Magstim | 3330-00 | TMS connecting module |
D70 Alpha Coil – P/N 4150-00 (Alpha 70mm double coil) | Magstim | 4150-00 | TMS coil |
Brainsight | Rogue-Resolutions | Brainsight 2 | Neuronavigator |
Model 2024F | Intronix | 2024F | Electromyograph |
Neuroscan SynAmps RT 64 channel System | Compumedics Neuroscan | 9032-0010-01 | Electroencephalograph |
Quick-Cap electrode system 64 | Compumedics Neuroscan | 96050255 | EEG Cap |