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Biology

쎄의 후유증을 매핑하는 기능 영상과 함께 인간 청각 컴퓨터에 접속 자극을 버스트

Published: September 12, 2012
doi:
10.3791/3985
,
1Montreal Neurological Institute and International laboratory for Brain, Music, and Sound (BRAMS),McGill University

Summary

청각 처리는 음성 및 음악 관련 처리의 기초이다. Transcranial 자석 자극 (TMS)은인지, 감각 및 모터 시스템을 공부하고 성공적으로 사용되어 왔습니다 있지만, 거의 오디션 적용되지 않았습니다. 여기 청각 피질의 기능 조직을 이해하기 위해 기능 자기 공명 영상과 함께 TMS를​​ 조사했다.

Abstract

청각 피질 음성 또는 음악 관련 처리 (1)의 기초에 있습니다 소리의 처리에 관계된. 그러나, 상당한 최근 진행에도 불구하고, 인간의 청각 피질의 기능 속성과 lateralization 훨씬 완전히 이해되지 않도록합니다. Transcranial 자석 자극 (TMS)은 transiently 또는 lastingly 지역화 된 자기장 펄스의 응용 프로그램을 통해 대뇌 피질의 흥분을 조절 할 수있는 비 침습적 기술이며, 소성 및 연결을 탐험의 독특한 방법을 나타냅니다. 단지 최근에 청각 대뇌 피질의 기능 2를 이해하는 적용하기 시작했습니다.

TMS를 사용하는 중요한 문제는 자극의 생리적 결과가 수립하기 어려운 점입니다. 많은 TMS 연구는 코일의 대상이 지역은 면적이 영향을 것을 암시 가정을하지만,이 특히 복잡한인지 기능을 위해, whi의 경우 필요가 없습니다채널은 여러 뇌 영역 3에서 상호 작용에 따라 달라집니다. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)으로 TMS를​​ 결합하는 것입니다. 여기 아이디어는 fMRI는 TMS와 관련된 뇌 활동의 변화의 색인을 제공한다는 것입니다. 따라서, fMRI는 영역이 TMS 및 방법 4 변조 된 아르에 의해 영향을하는 평가의 독립적 인 방법을 제공합니다. 또한, fMRI는 먼 지역 사이의 시간적 커플 링의 측정을 나타내는 기능 연결의 평가를 할 수 있습니다. 이 때문에 기능 연결에서 관찰 된 변화를 통해 주어진 위치에서 TMS에 의해 유도 그물 활동 변조뿐만 아니라 네트워크 속성 TMS의 영향에 대한 정도를 측정하는데 유용뿐만 아니라이 될 수 있습니다.

다른 접근 방법은 방법의 시간적 순서에 따라 TMS 및 기능 영상을 결합 존재합니다. 기능성 MRI는 이후시 이전에 적용, 또는 TMS 이전과 이후 모두 할 수 있습니다. 최근에일부 연구는 5-7 TMS에 의해 유도 기능 변경의 온라인 매핑을 제공하기 위해 TMS와 fMRI를 인터리브. 그러나,이 온라인 조합은 스캐너 방에 TMS 코일, 또는 MR 이미지 형성 과정에 대한 TMS 펄스의 효과의 존재로 인해 정적 유물 등 많은 기술적 인 문제를 가지고 있습니다. 하지만 더 중요한 것은, 큰 음향 소음은 TMS (때문에 스캐너 구멍의 공명의 표준 사용에 비해 증가)와 증가 TMS 코일 진동 (MR 스캐너의 정적 자기장으로 인해 강한 기계적 힘에 의해 발생)에 의해 유도 청각 처리를 공부할 때 중요한 문제를 구성합니다.

이 fMRI는 본 연구에서 TMS 이전과 이후 실시 된 이유 중의 하나입니다. 비슷한 접근 방식은 모터 피질 8,9, premotor 피질 10, 기본 somatosensory 피질 11,12 및 언어 관련 분야 13를 타겟팅하는 데 사용 된하지만, 아직까지 결합 TMS-fMRI 연구는 청각 피질을 조사 없습니다. 이 문서의 목적은 성공적으로 청각 처리를 조사하기 위해 두 neuroscientific 도구를 결합하는 데 필요한 프로토콜 및 고려 사항에 관한 세부 정보를 제공하는 것입니다.

이전에 우리는 보여 그 멜로디 차별 작업 2에 청각 피질 변조 된 응답 시간 (RT)을 통해 적용 높고 낮은 주파수 (resp. 10 Hz에서 1 Hz에서)에서 반복적 인 TMS (rTMS). 우리는 또한 RT 변조는 fMRI를 사용하여 청각 네트워크의 기능 연결과 평가 상호 것을 보여 주었다 : 작업 수행시 왼쪽과 오른쪽 청각 cortices 사이의 높은 기능 연결, facilitatory 효과 (예 : RT 감소)가 rTMS를 관찰 높다. fMRI는 rTMS 전에 수행 한 그러나 이러한 연구 결과는 주로 correlational했다. 여기 fMRI는 이전에 수행 된 즉시 TMS 후 직접 조치를 제공하기 위해청각 피질의 기능 조직의 등을 구체적으로 TMS에서 제공 한 신경 개입 이후 발생하는 청각 신경 네트워크의 플라스틱 개편의.

결합 fMRI와 청각 피질을 통해 적용 TMS는 TMS의 기능 효과에 대한 생리 정보를 제공, 청각 처리의 뇌 메커니즘에 대한 이해를 설정해야합니다. 이 기술은 많은인지 신경 과학의 응용 프로그램에 대한뿐만 아니라 특히 청각 관련 장애에 TMS의 치료 응용 프로그램을 최적화에 유용 할 수 있습니다.

Protocol

프로토콜은 이틀간의 세션 (반드시 연속)에 나누어 져 있습니다. 첫 날은 해부학과 영역이 TMS를​​ 타겟팅 할 각 참가자에 대해 정의 할 수있는 기능 MR 검사로 구성 fMRI 로컬 라이져로 구성되어 있습니다. 두 번째 날은 fMRI 세션으로 구성되어 사전 및 TMS는 특별한 MR 호환 TMS 코일 (Magstim (주), 웨일즈, 영국)과 frameless stereotactic 시스템 (Brainsight)를 사용하여 스캐너 내부에 적용 후 TMS. 후자는 각 참가…

Discussion

우리는 오프라인 TMS 및 청각 피질의 기능 조직을 조사 할 fMRI를 결합 프로토콜을 설명합니다. 다음 섹션에서, 우리는 이러한 접근 방식을 실시 할 때 방법 론적 요소가 고려 설명합니다.

후 TMS의 fMRI 세션에 대한 수집 및 타이밍

스캔 획득의 순서와 전후 TMS fMRI 세션의 counterbalancing

이 두 기능 검사 사이에 강력한 등록을 위해 TMS …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

CIBC 휄로 십 (JA)와 NSERC 기금 (RZ). 우리는 적외선 카메라에 대한 그의 도움을 Roch M. Comeau (Brainsight), MR 호환 추적 및 기타 하드웨어 지원에 감사하고 있습니다. 우리는 또한 코일 홀더에 대한 다중 관절 팔을 설계하고 비디오에 표시되는 그림의 일부를 제공 브라이언 Hynes (Hybex 혁신 주​​식회사)에 감사하고 있습니다. 그리고 우리가 실험의 디자인을 최적화 도움 몬트리올 신​​경학 연구소의 맥코넬 브레인 이미징 센터의 모든 MR 기술자와 M. 페레이라에 특별 감사드립니다.

Materials

Material Name Type Company
Transcranial magnetic stimulation Magstim super Rapid2 stimulator, Rapid-2 Plus One Module Magstim Ltd., Wales, UK
Coil for magnetic stimulation MRI-compatible 70 mm figure-of-eight-coil Magstim Ltd., Wales, UK
Magnetic resonance imaging 3-T Siemens Trio scanner, 32-channel Head Coil Siemens, Inc., Germany
Frameless Stereotaxy Brainsight Rogue Research Inc., Montreal, Canada
Optical measurement system Polaris Spectra Northern Digital Inc, Ontario, Canada
Multi-jointed arm for coil holder Standard Hybex Innovations Inc., Anjou, Canada
MRI-Compatible Insert Earphones Sensimetrics, Model S14 Sensimetrics Corporation, MA, USA
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Andoh, J., Zatorre, R. J. Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging. J. Vis. Exp. (67), e3985, doi:10.3791/3985 (2012).
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