Effekte der transkraniellen Wechselstrom Stimulation auf Primärbewegungsrinde durch Online-kombinierter Ansatz mit Transcranial magnetische Anregung
Summary
Transkranielle Wechselstrom Stimulation (TAC) ermöglicht die Modulation der kortikale Erregbarkeit in eine Frequenz-spezifische Art und Weise. Hier zeigen wir einen einzigartigen Ansatz verbindet Online-TAC mit Einzelimpuls Transcranial magnetische Anregung (TMS), um “kortikale Erregbarkeit durch Motor evozierten Potentialen Sonde”.
Abstract
Transkranielle Wechselstrom Stimulation (TAC) ist eine neuromodulatorische Technik agieren durch sinusförmigen elektrischen Wellenformen in einer bestimmten Frequenz und laufende kortikale oszillatorische Aktivität wiederum modulieren. Diese Neurotool ermöglicht die Einrichtung eines Kausalzusammenhangs zwischen endogenen oszillatorische Aktivität und Verhalten. Die meisten der TAC-Studien haben Online-Effekte der TAC gezeigt. Jedoch ist wenig bekannt über die zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen dieser Technik wegen der AC-induzierte Artefakte auf Elektroenzephalographie (EEG) Signale. Hier zeigen wir einen einzigartigen Ansatz zur Online-physiologische Frequenz-spezifischen Wirkungen der TAC der primären motorischen Kortex (M1) untersuchen mittels Einzelimpuls Transcranial magnetische Anregung (TMS), um kortikale Erregbarkeit Veränderungen zu erforschen. In unserem Setup wird die TMS Spule über die TAC-Elektrode platziert, während Motor evozierten Potentialen (MEP) erhoben werden, um die Auswirkungen der anhaltenden M1-TAC zu testen. Bisher wurde dieser Ansatz vor allem verwendet, die visuelle und motorische Systeme zu studieren. Jedoch kann das aktuelle Setup der TAC-TMS ebnen den Weg für zukünftige Untersuchungen der kognitiven Funktionen. Daher bieten wir eine Schritt für Schritt Anleitung und video Leitlinien für das Verfahren.
Introduction
Transkraniellen Elektrostimulation (tES) ist eine neuromodulatorische-Technik ermöglicht die Änderung der neuronale Zustände durch verschiedene aktuelle Wellenformen1. Zwischen verschiedenen Arten von tES ermöglicht transkranielle Stimulation Wechselstrom (TAC) die Lieferung von sinusförmigen externen oszillierenden Potenziale in einem bestimmten Frequenzbereich und die Modulation der physiologische neuronale Aktivität zugrunde liegenden Wahrnehmungs-, motorischen und kognitiven Prozesse2. Mit TAC, ist es möglich, mögliche kausale Zusammenhänge zwischen endogenen oszillatorische Aktivität und Vorgänge im Gehirn zu untersuchen.
In Vivo, hat sich gezeigt, dass neuronalen Aktivität Spick synchronisiert ist, bei verschiedenen Frequenzen, was darauf hindeutet, dass neuronale feuern durch elektrisch angewandten Bereichen3mitgerissen werden kann. In Tiermodellen koppelt schwache sinusförmige TAC die entladene Frequenz des weit verbreiteten kortikale neuronale Pool4. Beim Menschen kann TAC kombiniert mit Online-Elektroenzephalographie (EEG) die Induktion von den sogenannten “Entrainment” Effekt auf die endogene oszillatorische Aktivität durch die Interaktion mit Gehirn Schwingungen in einem Frequenz-spezifisch5. Kombination von TAC mit Neuroimaging Methoden für ein besseres Verständnis für die Online-Mechanismen ist jedoch wegen AC-induzierte Artefakte6noch fraglich. Darüber hinaus ist es nicht möglich das EEG-Signal über die stimulierte Zielgebiet direkt zu erfassen, ohne eine ringförmige Elektrode, die eine fragwürdige Lösung7ist. So gibt es einen Mangel an systematischer Studien zu diesem Thema.
Bisher gibt es keine eindeutigen Beweise über die nachhaltige Wirkung der TAC nach Stimulation aufhören. Nur wenige Studien haben schwache und unklare Nachwirkungen der TAC auf das motorische System8gezeigt. Darüber hinaus zeugt EEG noch nicht klar über die Nachwirkungen der TAC-9. Auf der anderen Seite zeigten die meisten TAC Studien prominenter Online-Effekte10,11,12,13,14,15,16 , 17 , 18, die schwierig, aufgrund technischer Einschränkungen auf einer physiologischen Ebene zu messen sind. Somit ist das übergeordnete Ziel unserer Methode einen alternativen Ansatz um Online- und frequenzabhängige Auswirkungen der TAC auf den motorischen Kortex (M1) zu testen, durch die Bereitstellung von Einzelimpuls Transcranial magnetische Anregung (TMS) bieten. TMS erlaubt Forschern, den physiologischen Zustand des menschlichen Bewegungsrinde19“Sonde”. Darüber hinaus können wir durch die Aufnahme motorische evozierte Potentiale (MEP) auf der kontralateralen Seite des Subjekts, die Auswirkungen der anhaltenden TAC11untersuchen. Dieser Ansatz ermöglicht uns genau Monitor Änderungen in kortikospinalen Erregbarkeit durch Messung MEP Amplitude während Online-Elektrostimulation bei verschiedenen Frequenzen in einem artefaktfrei Wohnort geliefert. Darüber hinaus kann dieser Ansatz auch Online-Auswirkungen der andere Wellenform des tES testen.
Um die kombinierte TAC-TMS Effekte zu demonstrieren, zeigen wir das Protokoll durch die Anwendung von 20 Hz AC Stimulation über den primären motorischen Kortex (M1) während der Online-Neuronavigated Einzelimpuls TMS geliefert ist durchsetzt von zufälligen Intervallen von 3 bis 5 s um zu testen, M1 kortikale Erregbarkeit.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieser Ansatz stellt eine einzigartige Gelegenheit direkt online-Auswirkungen der TAC der Primärbewegungsrinde durch kortikospinalen Messausgang durch Abgeordnete Aufnahme testen. Die Platzierung der TMS Spule über die TAC-Elektrode stellt jedoch einen entscheidender Schritt, der genau durchgeführt werden sollte. Daher empfehlen wir zunächst Experimentatoren einen Zielpunkt zu finden, von einzelnen Impuls TMS, dann markieren Sie ihn auf der Kopfhaut und erst danach legen Sie die TAC-Elektrode über den Hotspot. Darü…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde von russischen Science Foundation unterstützt gewähren (Vertragsnummer: 17-11-01273). Besonderer Dank geht an Andrey Afanasov und Kollegen von multifunktionalen Innovationszentrum für Fernsehen Technics (National Research University, Higher School of Economics, Moskau, Russische Föderation) für video-Aufnahme und Videobearbeitung.
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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