JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Resting-state functional-connectivity MRI has identified abnormalities in patients with a wide range of neuropsychiatric disorders, including epilepsy due to malformations of cortical development. Transcranial Magnetic Stimulation in combination with EEG can demonstrate that patients with epilepsy have cortical hyperexcitability in regions with abnormal connectivity.

Abstract

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations over time in the blood-oxygenation level dependent signal. rs-fcMRI has been applied extensively to identify abnormalities in brain connectivity in different neurologic and psychiatric diseases. However, the relationship among rs-fcMRI connectivity abnormalities, brain electrophysiology and disease state is unknown, in part because the causal significance of alterations in functional connectivity in disease pathophysiology has not been established. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that uses electromagnetic induction to noninvasively produce focal changes in cortical activity. When combined with electroencephalography (EEG), TMS can be used to assess the brain's response to external perturbations. Here we provide a protocol for combining rs-fcMRI, TMS and EEG to assess the physiologic significance of alterations in functional connectivity in patients with neuropsychiatric disease. We provide representative results from a previously published study in which rs-fcMRI was used to identify regions with abnormal connectivity in patients with epilepsy due to a malformation of cortical development, periventricular nodular heterotopia (PNH). Stimulation in patients with epilepsy resulted in abnormal TMS-evoked EEG activity relative to stimulation of the same sites in matched healthy control patients, with an abnormal increase in the late component of the TMS-evoked potential, consistent with cortical hyperexcitability. This abnormality was specific to regions with abnormal resting-state functional connectivity. Electrical source analysis in a subject with previously recorded seizures demonstrated that the origin of the abnormal TMS-evoked activity co-localized with the seizure-onset zone, suggesting the presence of an epileptogenic circuit. These results demonstrate how rs-fcMRI, TMS and EEG can be utilized together to identify and understand the physiological significance of abnormal brain connectivity in human diseases.

Introduction

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) هو وسيلة لتحفيز noninvasively مناطق القشرة عن طريق الحث الكهرومغناطيسي. في TMS، يتم استخدام الفيض المغناطيسي كبير ولكن تقييد مكانيا للحث على مجال كهربائي في منطقة القشرية الهدف، وبالتالي تعدل من نشاط الأنسجة العصبية الكامنة. TMS إلى نتائج القشرة الحركية في السيارات أثارت الإمكانات التي يمكن قياسها محيطيا عبر الكهربائي (EMG). عندما يطبق في أزواج أو ثلاثة توائم من البقول، TMS يمكن استخدامها لتقييم نشاط محددة intracortical GABAergic وglutaminergic الدوائر 1-3، وبالتالي تقييم التوازن بين الإثارة وتثبيط المجراة في المرضى من البشر. في الصرع على وجه التحديد، وقد أظهرت الدراسات أن TMS فرط الاستثارية القشرية موجود في المرضى الذين يعانون من الصرع 4،5، وربما تطبيع مع نجاح العلاج بالعقاقير المضادة للصرع، وبالتالي التنبؤ استجابة المريض للأدوية 6. وعلاوة على ذلك، التدابير TMS السابقين القشريةcitability إظهار القيم المتوسطة في المرضى الذين يعانون من نوبة واحدة 7 والأشقاء المرضى الذين يعانون من الصرع كلا التنسيق مجهول السبب معمم وحصلت على 8. وتشير هذه النتائج إلى أن التدابير TMS من استثارة القشرية قد تسمح لنا بتحديد endophenotypes لعلاج الصرع. ومع ذلك، فإن حساسية وخصوصية هذه التدابير تقتصر، على الأرجح بسبب TMS-EMG لا يمكن تقييمها مع التحفيز المحرك الدوائر القشرية، وكثير من المرضى الذين يعانون من الصرع يكون بؤر الاستيلاء خارج القشرة الحركية.

كهربية (EEG) يوفر فرصة لقياس مباشرة استجابة المخ لTMS، ويمكن استخدامها لتقييم التفاعل الدماغي في مناطق واسعة من القشرة المخية الحديثة. وقد أظهرت الدراسات دمج TMS مع مجموعة الإمارات للبيئة (TMS-EEG) أن TMS تنتج موجات من النشاط الذي يتردد صداه في جميع أنحاء القشرة 9،10 والتي هي قابلة للتكرار وموثوق بها 11-13. من خلال تقييم انتشار النشاط منبهات المسموعةفي الدول سلوكية مختلفة وفي مهام مختلفة، وقد استخدمت TMS-EEG للتحقيق سببيا الربط الفعال الديناميكي شبكات الدماغ البشري 10،14-16. وقد أظهرت التدابير TMS-EEG تشوهات كبيرة في أمراض تتراوح بين مرض الفصام 17 إلى 18 ADHD، واضطرابات الوعي مثل استمرار حالة غيبوبة 19. وعلاوة على ذلك، حددت عدة مجموعات يرتبط EEG للنبض إقران TMS-EMG المقاييس وهو أمر غير طبيعي في المرضى الذين يعانون من الصرع 20،21. ذات أهمية خاصة، واشارت دراسات سابقة أيضا أن ينظر إلى غير طبيعي النشاط الدماغي-أثار التحفيز في المرضى الذين يعانون من الصرع 22-25.

وسيلة أخرى لتقييم الدوائر الكهربائية في المخ هو عن طريق الربط الوظيفي يستريح الدولة التصوير بالرنين المغناطيسي (RS-fcMRI)، وهي تقنية التي تقيم علاقات الارتباط مع مرور الوقت في مستوى الأوكسجين في الدم تعتمد على (بولد) إشارة من مناطق الدماغ المختلفة 26. الدراسات التي تستخدموقد أثبتت RS-fcMRI التي يتم تنظيمها في الدماغ البشري في شبكات متميزة من مناطق التفاعل 26-29، أن الأمراض العصبية والنفسية قد تحدث داخل نطاق واسع الشبكات العصبية وزعت المحددة من قبل RS-fcMRI 30، وأن شبكات الدماغ حددت عن طريق RS- fcMRI غالبا ما تكون غير طبيعية في الحالات المرضية العصبية والنفسية 31،32. من حيث التطبيقات السريرية المحتملة، RS-fcMRI لديها العديد من المزايا أكثر من المستندة إلى المهام التقليدية الرنين المغناطيسي الوظيفي تطبيق 33، بما في ذلك تقليل الاعتماد على تعاون الموضوع وقلق على أداء متغير. ونتيجة لذلك، لم يكن هناك مؤخرا انفجار دراسات استكشاف التغيرات RS-fcMRI في الحالات المرضية المختلفة. ومع ذلك، واحدة من القيود المفروضة على RS-fcMRI هو صعوبة في تحديد ما إذا كان وكيف الارتباط (أو anticorrelations) في إشارة جريئة تتعلق التفاعلات الكهربية التي تشكل أساس الاتصالات العصبية. وهناك مشكلة تتعلق هو أنه ofteن غير واضح ما إذا كان RS-fcMRI تغييرات التي تلاحظ في مختلف الحالات المرضية لها أهمية الفسيولوجية. ولا سيما فيما يتعلق الصرع، وأنه من غير الواضح ما إذا كانت التشوهات في RS-fcMRI ومن المقرر فقط لالعابرين صرعي النشبات، أو وجود مستقل عن مثل هذه التشوهات الكهربية. وهناك حاجة في وقت واحد EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي للمساعدة في تقييم بين هذه الاحتمالات 34.

كما يمكن استخدام TMS لإحداث تغييرات عابرة أو مستمرة في التنشيط من المناطق القشرية مختلفة، وتوفر دراسات TMS وسيلة لتقييم سببيا أهمية أنماط مختلفة الاتصال الرنين المغناطيسي الوظيفي يستريح للدولة. نهج واحد هو استخدام RS-fcMRI لتوجيه جهود التحفيز العلاجية في الحالات المرضية المختلفة. يمكن أن يكون من المتوقع أن TMS تستهدف المناطق التي ترتبط وظيفيا إلى المناطق المعروفة بالمشاركة في الحالات المرضية المختلفة من المرجح أن تكون فعالة علاجيا من TMS تستهدف المناطق دون هذه functioوقد وجدت الربط نال، والعديد من الدراسات في الواقع أدلة أولية لهذا 35،36. وهناك نهج آخر ينطوي على استخدام TMS-EEG لتقييم سببيا أهمية الفسيولوجية من أنماط مختلفة fcMRI يستريح للدولة. على وجه التحديد، يمكن للمرء أن اختبار الفرضية القائلة بأن المناطق التي تظهر الربط الوظيفي غير طبيعي في حالة المرض محددة يجب أن تظهر استجابة مختلفة لتحفيز في المرضى الذين يعانون من في الاشخاص الاصحاء، وأن هذه التشوهات الفسيولوجية موجودة على وجه التحديد (أو في المقام الأول) مع تحفيز بشكل غير طبيعي المنطقة على اتصال.

ولتوضيح ما سبق، ونحن نقدم مثالا للدراسة الأخيرة التي RS-fcMRI، TMS وEEG تم الجمع بين لاستكشاف فرط الاستثارية القشرية في المرضى الذين يعانون من الصرع بسبب التنموي شذوذ الدماغ انتباذ عقيدية حول البطينات الدماغية (PNH) 37. المرضى الذين يعانون من PNH الحالي سريريا مع الصرع adolescent- أو الكهلي، عجز القراءة، والأسواق العالمية ضغطها الطبيعيlligence، ولها عقيدات غير طبيعية من المادة الرمادية المجاورة إلى البطينين الوحشي على تصوير الأعصاب 38،39. وقد أظهرت دراسات سابقة أن هذه العقيدات حول البطينات الدماغية من المادة الرمادية غيري الموضع وهيكليا ووظيفيا متصلة بؤر منفصلة في القشرة المخية الحديثة 40،41، وأن نوبات الصرع قد تنشأ من مناطق القشرة المخية الحديثة، المادة الرمادية غيري الموضع، أو كليهما في وقت واحد 42، مما يشير إلى أن epileptogenesis في هؤلاء المرضى هو ظاهرة الدائرة. باستخدام يستريح الدولة FC-التصوير بالرنين المغناطيسي لتوجيه TMS-EEG، أثبتنا أن المرضى الذين يعانون من الصرع النشط بسبب PNH لديهم أدلة من فرط الاستثارية القشرية، ويظهر هذا فرط الاستثارية أن يكون مقصورا على المناطق مع اتصال غير طبيعي وظيفي للعقيدات عميقة.

ويجري البروتوكول في جلستين منفصلتين. خلال الدورة الأولى، يتم الحصول على الدم الأوكسجين الهيكلي ويستريح مستوى الدولة التي تعتمد على (بولد) تسلسل النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي(للمرضى)، أو لمجرد تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلية (للالاصحاء). بين الدورتين الأولى والثانية، يتم استخدام يستريح للدولة التحليل الربط الوظيفي لتحديد الأهداف القشرية للمرضى، وينسق MNI ليتم الحصول على هذه الأهداف. ثم يتم تحديد الأهداف القشرية أي ما يعادل (على أساس MNI ينسق) لكل صحي موضوع السيطرة. وفي الجلسة الثانية، يتم الحصول على البيانات TMS-EEG.

في المثال المذكور في هذه الورقة، أجريت-الربط الوظيفي التحليلات التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام الأدوات البرمجيات في البيت والبرنامج التصوير بالرنين المغناطيسي 43،44. تم إجراء العصبية أبحر TMS مع مشجعا المغناطيسي عبر الجمجمة في الوقت الحقيقي مع التصوير بالرنين المغناطيسي neuronavigation. وسجلت مجموعة الإمارات للبيئة مع نظام TMS متوافق 60 قناة، والتي تستخدم دائرة العينة، وعقد لتجنب مكبر للصوت التشبع التي كتبها TMS. وقد تم تحليل البيانات EEG باستخدام البرامج النصية المخصصة وEEGLAB الأدوات 45 (الإصدار 12.0.2.4b) يعمل في MATLAB R2012B.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

وتمت الموافقة على بروتوكول الموصوفة هنا من قبل مجالس المراجعة المؤسسية لاسرائيل المركز الطبي بيث ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

اختيار 1. مع مراعاة

  1. اختيار المريض لبروتوكول البحث.
    1. تحديد المرضى المصابين بالصرع الفاعل (التشنجات خلال العام الماضي) أو تاريخ من الصرع بعد (النوبات السابقة، ولكن مع عدم وجود المضبوطات في السنوات الخمس الماضية إما أو إيقاف الدواء) وانتباذ عقيدية حول البطينات الدماغية على تصوير الدماغ الهيكلي.
    2. استبعاد المرضى دون أي تاريخ من المضبوطات. استبعاد أيضا المرضى الذين يعانون من مسببات محتملة بديلة للالمضبوطات (على سبيل المثال، تاريخ من الإصابات الدماغية والسكتة الدماغية، التهاب السحايا والدماغ) أو مع النتائج EEG بما يتفق مع تشخيص بديل (على سبيل المثال، مجهول السبب الصرع المعمم، إنسي الفص الصدغي الصرع).
    3. استبعاد المرضى الذين يعانون من العصبية إضافية أو disea النفسيحد ذاتها، أو مع أي حالة طبية الأخرى غير المستقرة. استبعاد أيضا المرضى الذين لديهم تاريخ من جراحة في المخ السابقة، وعدم القدرة على تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي، مادة غير المشروعة الأخيرة أو الإفراط في تناول الكحوليات، أو محددة التصوير بالرنين المغناطيسي 46 أو TMS 47 موانع.
  2. صحية ضبط اختيار الموضوع.
    1. لكل مريض PNH (في دراستنا السابقة التي نشرت 37، 8 المرضى الذين تتراوح أعمارهم بين 20 - 43 سنة يعني 30.25، 3 ذكور و 5 إناث)، وتحديد عنصر تحكم صحية العمر والمطابقة بين الجنسين.
    2. استبعاد الموضوعات مع أي عصبية مستمرة أو المرض النفسي أو على الأدوية النفسية، أي حالة أخرى غير مستقرة الطبية، تاريخ من جراحة في المخ السابقة، وعدم القدرة على تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي، مادة غير المشروعة أو الإفراط في تناول الكحوليات، أو أي دولة أخرى محددة التصوير بالرنين المغناطيسي أو TMS موانع.

2. توليد أهداف تحفيز

  1. باستخدام نظام 3T التصوير بالرنين المغناطيسي، واكتساب عالية الدقة شرائح كامل الدماغ الهيكلية باستخدام T1-weighteتسلسل د. استخدام المعلمات الاستحواذ التالية: 128 شرائح في بلاطة، مصفوفة 256 × 256، مجال الرؤية (فوف) 256 ملم، شريحة سمك 1.33 مم مع 0.63 ملم الفجوة interslice، حجم فوكسل 1 × 1 × 1.33 ملم 3، والوقت التكرار (TR ) 2530 ميللي ثانية، والوقت انقلاب 1100 ميللي ثانية، والوقت الصدى (TE) 3.39 ميللي ثانية، وزاوية الوجه 7 °.
  2. باستخدام نظام 3T التصوير بالرنين المغناطيسي، والحصول على الصور الفنية يستريح الدولة باستخدام تسلسل صدى مستو حساسية ل(بولد) النقيض من الدم الأوكسجين تعتمد على مستوى. أثناء أداء هذا المسح إرشاد المرضى للراحة بهدوء بعيون مفتوحة دون القيام بأي مهمة محددة. استخدام المعلمات الاستحواذ التالية: مجال الرؤية 256 ملم، حجم فوكسل 2.0 X 2.0 X 2.0 ملم، TR 6000 ميللي ثانية، TE 30 ميللي ثانية، وزاوية الوجه 90 درجة مئوية، وقت اكتساب 6.4 دقيقة.
  3. باستخدام برنامج MRICroN 44، وتحديد كل منطقة منفصلة من انتباذ عقيدية (إما كل عقيدة فردية أو كتلة متجاورة لا تنفصل العقيدات) 46. استخدام أداة القلم لتوضيح انه يدوياالمناطق terotopia الفائدة (رويس)، شريحة من قبل شريحة في الطائرة المحورية على الصور الهيكلية T1 المرجحة.
  4. استخدام CONN الربط الوظيفي البرامج الأدوات 48،49 لأداء أربع خطوات متتابعة في يستريح الدولة معالجة البيانات وظيفية: الإعداد، وتجهيزها، والتحليل، ونتائج.
    1. لإعداد، استخدم الخيارات القائمة لبدء مشروع جديد وإدخال معلومات التجربة الأساسية. تحميل الصور الفنية، إعادة ترتيب وشارك تسجيل إلى الصور التشريحية لكل موضوع.
    2. تحميل الصور الهيكلية. ملفات العائد على الاستثمار تحميل انتباذ بإنشائه في الخطوة 2.3. أدخل تفاصيل حالة تجريبية. لأن هذا هو يستريح للدولة، أدخل حالة واحدة مع بداية 0 ثانية ومدة مساوية لمدة كاملة من كل دورة. فإن الأدوات استخراج انتباذ العائد على الاستثمار BOLD السلاسل الزمنية. تفتيش عن التناقضات الممكنة.
    3. لتجهيزها، ومصادر يتيه الاختلاف بولد تشمل التحويرات التي يسببها الجهاز التنفسي من أماه الرئيسيالحقل gnetic ونبضات القلب، وكذلك حركة الموضوع. إزالة الإرباك عبر أسلوب قائم على العنصر الرئيسي المتكاملة التي بتحليل بيانات السلاسل الزمنية من المناطق المحتمل أن تكون مرتبطة مع النشاط العصبي، مثل البطينين والسفن الكبيرة، لتحديد الضوضاء الفسيولوجية العمليات 50. معاينة التباين الكلي وأوضح كل من المصادر المثيرة للخلط المحتملة. تطبيق تردد مرشح الفرقة تمرير (0.01 هرتز <و <0.1 هرتز) وتمهيد جاوس (6 ملم العرض الكامل في نصف كحد أقصى).
      ملاحظة: سيتم الأدوات افتراضيا تحديد مصادر الإرباك المحتملة، بما في ذلك إشارة جريئة من المادة البيضاء والمعلمات السوائل واعادة الاصطفاف النخاعي (موضوع الاقتراح).
    4. لتحليل ونتائج، وتحديد مصادر الفائدة رويس انتباذ. معاينة مقياس التواصل بين الارتباط (بدلا من الانحدار)، وعرضها باستخدام القيم الحدية للمعاملات الارتباط.
      1. لكل موضوع، خلق رؤيةخرائط د إلى فوكسل الاتصال باستخدام كل منطقة منفصلة من المادة الرمادية غيري الموضع كما العائد على الاستثمار البذور، مما يدل على العلاقة بين متوسط ​​إشارة جريئة سلسلة زمنية من العائد على الاستثمار وغيرها من كل فوكسل الدماغ.
      2. يحلل أداء المستوى الثاني لمدة تتراوح بين-موضوع أو بين المصدر التناقضات (اختياري). عرض النتائج باستخدام الطول (المستوى فوكسل) ومدى (على مستوى الكتلة) العتبات؛ وتظهر القيم ف تصحيح معدل اكتشاف غير المصححة وكاذبة.
  5. استخدام البرمجيات MRICroN لتوضيح يدويا هدفين في المصالح، هدفا على اتصال وهدفا غير متصل، لTMS، وذلك باستخدام أداة القلم 43. باستخدام وظيفة "تراكب" ركب خرائط الربط وظيفية تم إنشاؤها أعلاه على الصور الهيكلية لكل موضوع.
    1. تأكد من أن المنطقة المستهدفة هي منطقة من القشرة الذي يحتوي على اتصال وظيفي كبير لانتباذ المادة الرمادية كما هو موضح أعلاه. تأكد من أن القطران غير متصلعليه هو منطقة حجم المماثلة التي لا تثبت اتصال وظيفي كبير إلى أي العائد على الاستثمار انتباذ، ويقع 2.5 سم على الأقل بعيدا عن الهدف المتصل على السطح القشري للحد من خطر الآثار التحفيز حي خلال TMS.
    2. اختيار الأهداف مثل أن احتمال والقطع الأثرية الكبيرة التي يسببها TMS صغير 51. على وجه التحديد، وتجنب اختيار أهداف في المناطق الزمنية أو frontopolar الجانبية، وهذه من المحتمل أن تنتج تقلص العضلات الكبيرة و / أو حركة العين القطع الأثرية التي يمكن أن يحجب أوائل إشارة TMS-EEG 51. حفظ الأهداف المحددة كما رويس الهدف جديدة.
  6. تحديد MNI تنسق لكل العائد على الاستثمار المستهدف في كل موضوع. ثم استخدام هذه الإحداثيات لتحديد أي ما يعادل المواقع المستهدفة اثنين في كل مادة لمطابقة موضوع الرقابة الصحية.

3. TMS-EEG الإعداد التجريبي

  1. تحميل بمسح الهيكلية (عادة عالية الدقة T1-ويghted 3D صور الحجمي) في النظام neuronavigation.
  2. باستخدام برنامج neuronavigation، بمناسبة الأهداف المرجوة على الصور. أيضا علامة علامات التشريحية الخارجية (وناسيون، الزنمة الثنائي) التي سيتم استخدامها لcoregistration وneuronavigation خلال الدورة التحفيز. إذا باستخدام غطاء EEG مع أقطاب للتدوير والأسلاك الكهربائي والأسلاك توجيه عمودي على محور طويل من لفائف TMS 52.
  3. الاتصال هذا الموضوع قبل الدورة التجريبية لتذكير له أو لها عدم استخدام مكيفات أو غيرها من منتجات الشعر (الشامبو هو مقبول) في يوم من الدورة TMS-EEG، لتجنب المشروبات الكحولية في المساء قبل الدورة TMS-EEG، وللشرب له أو لها المعتاد استهلاك الكافيين يوميا قبل الدورة TMS.

4. الدورة التجريبية

  1. تأكد من أن الموضوع يمر معايير السلامة TMS، من الناحية المثالية عن طريق استبيان 53. تأكد من أن الموضوع لم يكن سلبياتأوميا المشروبات الكحولية في الليلة السابقة، لم تشرب بشكل ملحوظ أكثر أو أقل من له أو لها المعتاد استهلاك الكافيين يوميا، لا تستهلك أكثر من وصفة طبية النوم المساعدات التي تغير استثارة القشرية (مثل دايفينهايدرامين) في الليلة السابقة، وحصل على نموذجية النوم ليلا (كما الحرمان من النوم يمكن أن تزيد من استثارة القشرية 54).
  2. وطرح هذا الموضوع على الجلوس في كرسي مريح.
  3. تركيب غطاء EEG حول هذا الموضوع وإعداد الأقطاب.
    1. قياس رأس الموضوع وتحديد سقف EEG من الحجم المناسب للمساعدة في تمكين ممانعات الكهربائي منخفضة.
    2. تماما تنظيف الجلد تحت كل الكهربائي باستخدام قضيب من القطن طرف والكحول.
    3. إضافة هلام موصل إلى كل قطب كهربائي. لا تضيف الكثير من هلام أن يتسرب بين الأقطاب الكهربائية، والتي قد تخلق جسرا وتؤدي إلى إشارة المشتركة بين الأقطاب المختلفة.
    4. إذا لزم الأمر، لضمان اتصال جيد بين فروة الرأس، وهلام وهlectrode، في محاولة الضغط على أسفل على كل قطب كهربائي بعد إضافة هلام. للحد من شحن القطع الأثرية، وضمان أن الجل لا ينتشر خارج حامل الكهربائي. انخفاض متجانس مستويات تصرف للحد من القطع الأثرية تسجيل.
    5. ضع إشارة وأقطاب الأرض بقدر من لفائف التحفيز ممكن لتقليل إمكانية الناجم عن TMS القطب قطعة أثرية تلويث تسجيل كامل. فمن الأفضل أن تضع هذه الأقطاب فوق الهياكل العظمية، في يفترض مناطق "غير نشطة" مع النشاط القشرية الحد الأدنى.
      ملاحظة: حتى في الدراسات التي والمواقع المستهدفة هي المتغير، من غير المرجح أن يكون اختيار أهداف المناطق frontopolar لTMS إلى هذه المناطق يمكن أن يؤدي إلى حركات العين الكبيرة، وتقلص الجبهي وعضلات الوجه 51، و، في كثير من الأحيان، ألم فروة الرأس و صداع الراس؛ وبالتالي فإن إشارة TMS-EEG خلال تحفيز هذه المناطق غالبا ما تحجب القطع الأثرية الكبيرة.
    6. خطيئةCE هذه المناطق وبالتالي من غير المرجح أن يتم اختيار كأهداف لتحفيز، واستخدام الجبين لوضع الأقطاب المرجعية والأرض. وضعها في غضون بضعة سنتيمترات من بعضهم البعض للحد من الضوضاء وضع المشتركة.
      ملاحظة: في الحالات التي يكون فيها جميع الأهداف التحفيز هي في نصف الكرة الأرضية واحد، فإن الخشاء المقابل يكون هناك خيار آخر.
    7. تحقق ممانعات الكهربائي على النحو التالي؛ توصيل الكابلات الانتاج EEG بمقبس "مقاومة" للنظام تسجيل التخطيط الدماغي، ثم اضغط على زر "ممانعات التدبير" على نظام التخطيط الدماغي. تأكد من أن مقاومة القطب لا تزيد على 5 أوم.
  4. إعداد الأقطاب EMG من ناحية المقابل (استخدم أول الظهرية بين العظام أو الخاطف القصيرة لإبهام اليد العضلات، استخدام نفس العضلات عبر المواضيع في دراسة واحدة).
  5. إعطاء سدادات تخضع لتقليل مخاطر الخسارة وطنين الأذن السمع.
    ملاحظة: ثمة خيار آخر يتمثل في استخدام سماعات لعب مثقال ذرةالضجيج الإلكتروني أو الضوضاء الملونة (مع ميزات الطيفية مطابقة تلك نقرة TMS) خلال عملية التسجيل، في حجم كاف لإخفاء النقر السمعية التي تنتجها TMS. أثار السمعية هذا سيكون له فائدة إضافية تتمثل في التقليل من إرباك المحتمل لTMS التي يسببها إمكانات 10،55. وتجدر الإشارة، طبقة رقيقة من الرغوة بين لفائف وفروة الرأس هي أيضا ضرورية لتقليل السمعية أثار المحتملين.
  6. وضع كاشفات الأشعة تحت الحمراء على رأسه هذا الموضوع، والتأكد من أن أجهزة الكشف يتم وضعها في وسيلة لتقليل المخاطر من الحركة خلال الدورة التجريبية.
  7. Coregister رأس الموضوع مع صور الرنين المغناطيسي عن طريق تحديد مكان وجود علامات إيمانية التشريحية الخارجي محددة مسبقا (القسم 3.2) على هذا الموضوع باستخدام مؤشر الذي تم تضمينه مع المعدات neuronavigation.
  8. تعريف الموضوع مع التحفيز من خلال تطبيق نبضة في مكان آخر (على سبيل المثال، ذراع الشخص المعني)، أو عن طريق تطبيق في البلدان المنخفضة الدخلنبض توتر التحفيز (على سبيل المثال، 5٪ الناتج مشجعا أقصى) على فروة الرأس.
  9. تحديد عتبة السيارات يستريح (الحد الأدنى للكثافة التي تنتج-أثار محرك المحتملة لا يقل عن 50 μV في الحجم على 5/10 تجارب). واحدة من هذه الطريقة، والنسبي طريقة تردد 56، على النحو التالي.
    1. تحديد موقع القشرة الحركية موضوع على المماثل نصف الكرة إلى أهداف القائم على الربط الرنين المغناطيسي الوظيفي. عند استخدام neuronavigation، وهذا هو عموما في منطقة "أوميغا" في التلفيف أمام المركزي. زاوية لفائف عمودي على التلفيف، مع مقبض مشيرا occipitally.
    2. بدء التحفيز في كثافة أنه من المتوقع أن يتم دون العتبي (على سبيل المثال، 35٪ الحد الأقصى لانتاج مشجعا).
    3. زيادة كثافة التحفيز في الخطوات من 5٪ الناتج مشجعا أقصى حتى يستحضر TMS باستمرار أعضاء البرلمان الأوروبي مع سعة> 50 μV في كل محاكمة.
    4. ثم تقليل كثافة التحفيز في الخطوات من 1٪ كحد اقصىالناتج م مشجعا حتى يتم تسجيل أقل من 5 ردود فعل إيجابية من أصل 10.
      ملاحظة: هذه الكثافة تحفيز زائد 1 يعرف بأنه عتبة الحركية. بدلا من ذلك، استخدام تقنيات عتبة التكيفية 57 إلى تحديد عتبة السيارات مع عدد أقل من المحفزات.
  10. لتحفيز المناطق المستهدفة، تعيين كثافة TMS إلى القيمة المطلوبة (على سبيل المثال، 120٪ يستريح عتبة السيارات).
    ملاحظة: ومع ذلك، في الحالات التي توجد فيها اختلافات إقليمية كبيرة في المسافة فروة الرأس-القشرة (على سبيل المثال، في المرضى الذين يعانون من ضمور أمامي الفص)، قد يؤدي مثل هذا الأسلوب في التحفيز دون العتبي. بدلا من ذلك، مع أنظمة neuronavigation مناسبة قادرة على أداء تقديرات الإنترنت من الحقل الكهربائي الناجم، وشدة التحفيز يمكن أيضا أن تكون وضعت في السعة المحددة للالحقل الكهربائي الناجم عن حساب (في V / م) على سطح القشرية 58.
  11. تطبيق البقول واحدة من TMS إلى كل من المناطق المستهدفة باستخدامالبرنامج neuronavigation، مع فاصل زمني متغير بين النبضات للحد من اللدونة القشرية والآثار المتوقع تخضع (على سبيل المثال، كل 4-6 ثانية، مع فاصل زمني لا يقل عن 3 ثانية لتجنب الآثار التراكمية 59). لتحقيق أقصى قدر من الاتساق، وزاوية لفائف عموديا على محور طويل من التلفيف الكامنة، مع وأشار مقبض posterolaterally.

5. التخطيط الدماغي بيانات ما قبل المعالجة والتحليل

ملاحظة: عادة ما تحتوي على بيانات TMS-EEG القطع الأثرية الكبيرة المتعلقة التحفيز، لا سيما عندما تحفيز بعيدا عن خط الوسط / قمة الرأس أو مع شدة التحفيز عالية، وتجهيزها كبير قد يكون من الضروري الحصول على بيانات analyzable نظيفة. المستقلة تحليل المكون (ICA) هو أحد الأساليب التي تم استخدامها لإزالة القطع الأثرية TMS، ويمكن تطبيقها باستخدام أدوات العمل المتاحة للجمهور (على سبيل المثال، EEGLAB 45) على منصة MATLAB. نهج واحد المصادق 60 كما الفلالدودة الحلزونية، واصفا تحليل البيانات التي تم جمعها باستخدام نظام Eximia EEG:

  1. استيراد البيانات إلى EEGLAB
    1. انقر على "ملف"، "استيراد بيانات"، "استخدام وظائف EEGLAB والإضافات"، "من الملفات EDF / EDF + / GDF (BIOSIG الأدوات)".
  2. استخراج الأوقات الحدث
    1. انقر فوق "ملف"، "معلومات الحدث استيراد"، "من قناة البيانات". في ملء "قناة الحدث" 1 "، تجهيزها تحويل (= بيانات 'X')" X> 0.1 "طول المرحلة الانتقالية (1 = حواف الكمال) 0. تأكد من" حذف قناة الحدث (ق)؟ "و" حذف الأحداث القديمة ، إذا تم فحص أي؟ "خانات.
  3. شريحة البيانات في العهود تتمحور حول النبض TMS، من 1 ثانية قبل النبض إلى 2 ثانية بعد. للقيام بذلك، حدد "أدوات"، "استخراج عهود". إذا كان النبض TMS هو نوع الحدث الوحيد، "نوع الحدث الزمني تأمين (ق)" حقل يمكن أن تترك فارغة. ل "حدود عصر [تبدأ، ENد] في ثوان "دخول [-1 2].
  4. استعراض البيانات EEG بصريا (حدد "مؤامرة"، "البيانات قناة (التمرير)".) إزالة قنوات سيئة (على سبيل المثال، قنوات مع أي إشارة، أو مع قطعة أثرية المفرطة مستمر). للقيام بذلك، انقر فوق "تحرير"، "تحديد البيانات". في حقل "القناة مجموعة"، أدخل رقم (ق) من القناة المراد حذفه (أو انقر على مربع تبديل إلى اليمين واختيار القنوات بالاسم، ثم اضغط على "موافق")، تأكد من أن "أن- > إزالة هذه "يتم فحص مربع، ثم اضغط على" موافق ".
  5. تعيين الإمكانيات في جميع الأقطاب إلى الصفر من الوقت للنبض حتى عاد إشارة EEG إلى ما يقرب من واحد أمر من حجم للإشارة العصبية (على سبيل المثال، عن طريق الاستغناء عن البيانات أكبر من 150 μV)، أو أي نقطة زمنية محددة في وقت لاحق ( على سبيل المثال، 40 ميللي ثانية) للتأكد من أن القطع الأثرية TMS كبيرة لا تشوه فصل ICA 61 سوف تحتاج هذه الخطوة إلى كتابتها في Matlab.
  6. إجراء الجولة الأولى من ICA، وإزالة 1 - المكونات 2 تمثل تنشيط العضلات الأولي التي يسببها TMS كبيرة.
    1. تشغيل ICA باستخدام طريقة FastICA مع "نهج متماثل" و "تان" وظيفة التباين باستخدام سطر الأوامر التالي: "EEG = pop_runica (EEG، 'icatype'، 'fastica'، 'نهج'، 'SYMM'، 'ز '،' تان ')؛ ".
      ملاحظة: تشغيل ICA بشكل منفصل لكل موقع، والقطع الأثرية التي تنتجها التحفيز سوف تختلف كدالة للموقع التحفيز.
    2. تحديد مكونات متسقة مع قطعة أثرية TMS عن طريق اختيار "أدوات"، "رفض البيانات باستخدام ICA"، "إزالة المكونات عن طريق الخريطة". وبعد ذلك يتم رسم الخرائط الطبوغرافية لجميع عناصر الحلف التعاوني الدولي. انقر على رقم لكل مكون لرسم تفاصيل المكونة (خريطة أكبر لتوزيع الطبوغرافية، والوضع النشاط عبر التجارب، والطيف الترددي).
      ملاحظة: نبض TMS قطعة أثرية كومبوnents (عادة 1-2) يمكن التعرف عليه بواسطة المؤامرة الطبوغرافية ثنائي القطب مترجمة إلى موقع التحفيز، واتساع كبيرة للغاية من تفعيل عنصر فور النبض، وما أعقبه من تسوس الأسي على نحو سلس.
    3. حذف المكونات مصطنعة عن طريق اختيار "أدوات"، "إزالة مكونات"، وإدخال رقم مكون ذات الصلة في مجال ل "مكون (ق) لإزالة من البيانات". في مربع "تأكيد" التي دفعها، اضغط على "موافق" بعد مراجعة نظم تخطيط موارد المؤسسات التي تنتج بعد حذف المكون المحدد (اضغط "مؤامرة نظم تخطيط موارد المؤسسات") وبعد استعراض الآثار واحد للمحاكمة (اضغط "المحاكمات واحدة مؤامرة"). ملاحظة: يجب أن تكتمل هذه الخطوة قبل تصفية للحد من أي القطع الأثرية مرشح من القطع الأثرية العضلات الناجم عن TMS، التي يمكن أن تكون في كثير من الأحيان عدة بالميليفولت.
  7. أقحم البيانات المفقودة (خلال الفترة الزمنية صفر مبطن). وهذه الخطوة نيد على أن يتم ذلك باستخدام برنامج نصي ماتلاب.
  8. ممر الموجة و / أو تصفية الشق البيانات (اختياري، أو يمكن عمله في نقطة وقت لاحق، على سبيل المثال، بعد الجولة الثانية من إزالة قطعة أثرية ICA).
    ملاحظة: إذا كانت عالية السعة-TMS-قطعة أثرية لم يتم إزالتها بشكل كاف، وتأثير تجانس الزمني للمرشح تمريرة عالية يمكن أن يؤدي إلى التشتت الزمني للقطعة أثرية. وعلاوة على ذلك، فإن passband امتد التي تنتجها مرشحات تمرير منخفض يمكن أن يؤدي إلى بارزة قطعة أثرية طنين في جزء "نظيف" لينتج عن ذلك من إشارة EEG تصفيتها.
  9. إعادة إشارة إلى متوسط المرجعية (اختياري، أو يمكن عمله في نقطة وقت لاحق، على سبيل المثال، بعد الاستيفاء من القنوات مفقود).
  10. إزالة العهود الفردية مع التحف-السعة الكبيرة، والنشاط العضلي الكبير، أو القطع الأثرية الرئيسية الأخرى.
    1. لهذا الرفض شبه الآلي قطعة أثرية، حدد "أدوات"، "رفض العهود البيانات"، "رفض البيانات (جميع الطرق)".
    2. تحت عنوان "البحث عن د ارداآتا "دخول 3.5 في مجال ل" الحد على قناة واحدة (الأمراض المنقولة جنسيا. ديف.) و 3 في الحقل "جميع قنوات الحد (الأمراض المنقولة جنسيا. ديف.)"، ثم اضغط على زر "حساب" أدناه على الفور. هذا يحدد العهود التي تحتوي على بيانات واردا على أساس توزيع القيم عبر الحقب البيانات.
    3. تحت عنوان "البحث عن التوزيعات غير طبيعية"، أدخل 5 في الحقل "الحد على قناة واحدة (الأمراض المنقولة جنسيا. ديف.)" و 3 في الميدان ل"كل حد قنوات (الأمراض المنقولة جنسيا. ديف.)"، ثم اضغط على "حساب" زر أدناه على الفور. هذا يحدد العهود كما تحتوي على القطع الأثرية على أساس التفرطح من البيانات.
    4. رفض العهود مع قيم عالية بشكل غير طبيعي أو منخفضة، تحت عنوان "البحث عن القيم الشاذة"، أدخل 100 في الحقل "الحد الأعلى (ق) (فوق البنفسجية)" و-100 في مجال ل "الحد الأدنى (ق) (فوق البنفسجية)" (على الرغم من حدود مختلفة قد تكون هناك حاجة لدى الأطفال، ومنهم من سعة EEG وعادة ما تكون أعلى). إدخال أرقام الكهربائي لتطبيق درس الحنطة الجهدolding في مجال وضع علامة "الكهربائي (ق)". لتجنب رفض كل العهود مع يومض العين، لا تشمل frontopolar (و / أو EOG) القنوات. ثم اضغط على "احسب / قطعة أرض".
    5. انتقل عبر الحقب ملحوظ، وحقب غير علامة التي لا تحتوي على القطع الأثرية بالنقر بزر الماوس الأيمن على العصر. كافة العهود إضافية التي تحتوي على القطع الأثرية الهامة التي اليسار بالضغط على العصر. بعد التأكد من أن جميع العهود التي تحتوي على القطع الأثرية يتم وضع علامة، انقر فوق "ماركس تحديث" زر.
    6. لإنقاذ التي العهود يتم وضع علامة للحذف، انقر فوق "إغلاق (نضع علامات)" ثم قم بحفظ بيانات ( "ملف"، "حفظ بيانات الحالي بأنه").
      1. ثم حذف العهود ذات الصلة، حدد "أدوات"، "رفض العهود البيانات"، "رفض العهود ملحوظ". انقر على زر "نعم" في مربع الحوار تأكيد لاحق. حفظ بيانات الناتج.
  11. إجراء الجولة الثانية من ICA، وإزالة مكونات المقابلة للتسوسالقطع الأثرية والتحف وميض، والتحف العضلات، والتحف الضجيج الكهربائي.
    ملاحظة: يمكن اعتبار إزالة المكونات بما يتفق مع الإمكانات السمعية-أثار، على الرغم من أن هذه العناصر قد تحتوي أيضا على العصبية أثار العناصر ذات الصلة مباشرة إلى نبض التحفيز (والتي لها أيضا قمم في نقاط زمنية مماثلة). ومن شأن خيار أفضل من شأنه التقليل من إمكانات أثار TMS-الناجمة عن TMS "فوق"، وبالتالي القضاء على الحاجة إلى إزالة مقرها ICA، أن يكون لأداء الضوضاء اخفاء كما هو موضح في القسم 4.5 أعلاه، إذا مقبولة من الموضوعات.
    1. تشغيل ICA باستخدام طريقة FastICA مع "نهج متماثل" و "تان" وظيفة النقيض من ذلك، كما هو موضح في 5.6.1 أعلاه.
    2. تقييم خصائص عنصر كما هو موضح في 5.6.2 أعلاه.
    3. مكونات علامة متسقة مع TMS المتبقية التحف تسوس 62.
      ملاحظة: التعرف هذا بناء على توقيت (القصوى فور النبض)، مورفولوجيا (الاضمحلال البطيء مع سvershoot، ثم انتعاش بطيء على مدى عشرات إلى مئات من ميلي ثانية) وموقع (بالقرب من موقع التحفيز). أيضا، مكونات الحلف التعاوني الدولي يمكن أن تنظم في ترتيب تنازلي التباين أوضح. كما القطع الأثرية TMS هو كبير جدا، وتتمثل عادة في المكونات الأولى، وعادة ما تمثل ما لا يزيد عن 1-5 المكونات.
    4. عن طريق ضبط المساعد 62 لEEGLAB، بمناسبة مكونات متسقة مع التحف وميض.
      ملاحظة: التعرف هذا بناءا على الموقع (frontopolar القصوى)، timecourse (فترات طويلة مع الحد الأدنى نسبيا النشاط، تليها فترات قصيرة من تفعيل مكثفة)، أطياف (عالية الطاقة في الترددات المنخفضة) والتشكل (ثلاثي الأطوار).
    5. مكونات علامة متسقة مع قطعة أثرية العضلات 62.
      ملاحظة: التعرف هذه على أساس الخصائص الطيفية (قوة كبيرة على ترددات بيتا وما فوق)، التوزيع الزمني (عدم انتظام جدا / خشنة)، التوزيع المكاني (القصوى على طول محيط فروة الرأس) والنشاط وقت المجال(شائك).
    6. مكونات علامة متسقة مع ضجيج قناة على أساس التوزيع المكاني (معزولة إلى 1 أو 2 قنوات) والتوزيع الزمني (في كثير من الأحيان إطلاق فوري للغاية، والنشاط الكبير على عدد قليل من المحاكمات، أو بطيئة جدا التقلبات السعة الكبيرة) باستخدام البرنامج المساعد 62 ضبط EEGLAB.
    7. إزالة مكونات ضعت في 5.6.4 أعلاه. أقحم قنوات المفقودين وإجراء تحليلات لاحقة على هذه البيانات.
      الحذر مطلوب عند التحريف القنوات: ملاحظة. على وجه الخصوص، إذا كانت نسبة كبيرة (على سبيل المثال، 10٪) من القنوات أو إذا تم محرف القنوات المجاورة، مجموعة البيانات الناتجة قد لا تكون موثوقة، وخاصة إذا كان نشاط الدماغ الكامنة لديه تردد مكانية عالية.
  12. تحميل بيانات أخرى مع جميع القنوات المطلوب في EEGLAB. ثم جعل مجموعة البيانات التي ترغب في إجراء الاستيفاء إلى الصدارة عن طريق اختيار "مجموعات البيانات"، ثم النقر على مجموعة البيانات ذات الصلة.
  13. حدد "أدوات".، "أقحم الأقطاب". في مجموعة البيانات الناتجة عن ذلك، حدد "استخدام كل القنوات من بيانات أخرى". ل "طريقة الاستيفاء"، حدد "كروية" ثم اضغط على "موافق".

6. تقييم الأدلة من القشرية فرط الاستثارية

  1. حساب القدرة العالمية متوسط الميدان (GMFP) 63 لكل موقع يخضع والتحفيز بوصفها وظيفة من الزمن، وذلك باستخدام المعادلة التالية:
    figure-protocol-26302
    حيث K هو عدد من الأقطاب الكهربائية، والخامس ط (ر) هو الجهد يقاس في القطب أنا في الوقت t، والخامس يعني (ر) هو متوسط الجهد عبر أقطاب كهربائية في الوقت t.
  2. شريحة البيانات في "الأولى" الفترات الزمنية النشاط أثار TMS-موجود عادة في الأفراد الأصحاء (على سبيل المثال، 100-225 مللي ثانية)، والفترات الزمنية المتأخرة، عندما غير طبيعي تأخرويمكن اعتبار النشاط في المرضى الذين يعانون من الصرع (على سبيل المثال، 225-700 مللي ثانية). حساب المساحة تحت منحنى (AUC) من GMFP (AUC-GMFP) خلال كل فترة زمنية.
    ملاحظة: بما أن حجم المطلق للاستجابة أثار يمكن أن تختلف على نطاق واسع بين الأفراد بسبب عوامل مستقلة عن علم وظائف الأعضاء القشرية (على سبيل المثال، سمك الجمجمة، وبعد المسافة فروة الرأس، قشرة، فرد تشريح الدماغ) التي قد تختلف مع ذلك بين المجموعات (على سبيل المثال، لأن المرضى الذين يعانون من الصرع قد يكون على الأدوية المضادة للصرع)، سعة الخام من فائدة محدودة في تقييم إمكانات أثار TMS. إلى عزل ما إذا كان المرضى الذين يعانون من الصرع قد زادت بشكل غير طبيعي النشاط أثار TMS، وتطبيع حجم AUC-GMFP خلال فترات زمنية لاحقة من حجم AUC-GMFP خلال "مبكرا" الفترات الزمنية.
  3. مقارنة تطبيع AUC-GMFP لكل مريض الصرع إلى أن يتم الحصول عليها عن طريق تحفيز من نفس المنطقة في يخدع صحي يقابل ذلك المريضالمحول المتعدد العادي. قيمة أكبر (نسبة> 1) في المريض الصرع إلى أن المريض الصرع زاد استثارة.

7. تقدير مصدر آخر الكهربائية مستدعى

  1. إعادة بناء السطح القشري للموضوع باستخدام حزمة Freesurfer 64.
    1. تشغيل الأمر "إنشاء FreeSurfer الناتج". تشغيل الأمر "إنشاء السطوح". تشغيل الأمر "إنشاء الفضاء المصدر". استيراد مواقع الكهربائي الرقمية من برنامج neuronavigation ومحاذاة الأقطاب الكهربائية باستخدام زارة الاقتصاد الوطني تحليل البرمجيات (وزارة الاقتصاد الوطني النسخة 2.7.0) 65،66. إذا المواقع القطب الفردية لا تتوفر بيانات من الموضوع مع مماثل تقريبي حجم الرأس قد يكون كافيا.
    2. تشغيل الأمر "mne_analyze". انقر على "ملف"، "تحميل البيانات التحويل الرقمي" (.fif). انقر على "ملف"، "تحميل السطح". تحديد مسار للبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي Freesurfer إعادة الإعمار.
    3. انقر على "إرسال"، "مشاهدة Vieweص ". انقر على" ضبط "،" تنسيق محاذاة ". انقر على" LAP ". انقر على موقع LAP في" عارض "نافذة كرر ل" ناسيون "و" RAP ".
    4. انقر على "محاذاة طريق Fiducials". اضغط على "X"، "Y"، "Z" السهام ميدانية لضبط يدويا تنسيق المحاذاة. اضغط على "حفظ افتراضي" في "تنسيق محاذاة" نافذة لحفظ الملف -trans.
  2. تحديد الحل إلى الأمام باستخدام الطريقة المناسبة (على سبيل المثال، والنمذجة الحدود عنصر كما هو مطبق في برنامج وزارة الاقتصاد الوطني 65،66). للقيام بذلك، قم بتشغيل الأمر "وزارة الاقتصاد الوطني إلى الأمام هل الحل".
  3. تحديد نقاط وقت الذروة في GMFP لتحليل المصدر. للقيام بذلك، تشغيل الأمر "MNE_Browse_Raw" ل.fif الملف.
    1. انقر على "ضبط" تصفية "لإجراء تغييرات التصفية. انقر على" ضبط "،" الميزان "لإجراء تغييرات على نطاق واضغط على" ضبط "،" اختيار و# 34؛ لتغيير اختيار المونتاج.
    2. انقر على نقطة زمنية في البيانات الجهد الخام. انقر على "ويندوز"، "عرض الحواشي". انقر على "علامة" لاختيار رمز نقطة زمنية مع الرقم المناظر والتعليق عليه. الكتابة مجال التعليق عند الاقتضاء.
    3. في متوسط ​​الميدان، وإدخال رقم الشرح. انقر على "متوسط". انقر على "ويندوز"، "إدارة المتوسطات". اضغط على "حفظ باسم" واسم الملف .fif.
  4. باستخدام متوسط (عبر التجارب) أثار احتمال في النقاط الزمنية ذات الصلة، وحساب الحل مصدر في الوقت الراهن باستخدام مشغل معكوس المناسب (على سبيل المثال، فإن الحد الأدنى تقدير القاعدة كما هو مطبق في برنامج وزارة الاقتصاد الوطني). للقيام بذلك، تشغيل الأمر "وزارة الاقتصاد الوطني معكوس المشغل".
  5. تطبيق عتبة الجهد لينتج عنها من الصور للتعرف على المنطقة مصدر القمم أثار.
    1. انقر على "ويندوز"، "بداية وزارة الاقتصاد الوطني تحليل". انقر على "ملف"، "فتح". حدد وقت فمتوسط ​​oint ملف .fif في الميدان "الملفات". حدد معكوس .fif ملف في هذا المجال "المشغل معكوس".
    2. انقر على "ملف"، "تحميل السطح". تحديد مسار للبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي إعادة الإعمار. حدد "بيال" في الميدان "السطوح المتاحة".
    3. انقر على "ضبط" التقديرات "في" وزارة الاقتصاد الوطني تحليل "نافذة لضبط الحجم، وفوق اليسار في" قيمة الرسم البياني "الميدان لتحديد توزيع قيمة العتبة. انقر الرسم البياني لضبط عتبات خارطة الألوان.
    4. انقر على "IMG" في "وزارة الاقتصاد الوطني تحليل" المجال. حدد ". TIF"، "حفظ".

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

ويمكن استخدام يستريح دولة الربط الوظيفي الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحديد مناطق القشرة التي تثبت الربط الوظيفي عالية مع غيري الموضع المحيطة بالبطين العقيدات المادة الرمادية (الشكل 1)، ومناطق السيطرة من دون هذا الربط. لتحديد ما إذا كان هذا ?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

وقد استخدم يستريح دولة الربط الوظيفي بالرنين المغناطيسي لتحديد شبكة الاتصال في الدماغ البشري، وتحديد التعديلات الربط التي تحدث في مختلف الحالات المرضية 26،31،32. لكن، وكما يستند الربط الوظيفي الرنين المغناطيسي الوظيفي على تحديد العلاقات المتبادلة في إشارة جري?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

MMS, SWG, CJC and BSC have nothing to disclose. APL serves on the scientific advisory boards for Nexstim, Neuronix, Starlab Neuroscience, Neuroelectrics, and Neosync, and is listed as an inventor on several issued and pending patents on the real-time integration of transcranial magnetic stimulation (TMS) with electroencephalography (EEG) and magnetic resonance imaging (MRI).

Acknowledgements

The authors would like to thank Emily L. Thorn, B.A., for her assistance with the Source estimation of evoked electrical activity Section. MMS was supported by a KL2/Catalyst Medical Research Investigator Training award from Harvard Catalyst/The Harvard Clinical and Translational Science Center (National Center for Research Resources and the National Center for Advancing Translational Sciences, National Institutes of Health Award KL2 TR001100). CJC was supported by a grant from the National Institutes of Health (5K12NS066225). APL was supported in part by grants from the Sidney R. Baer Jr. Foundation, the National Institutes of Health (R01 HD069776, R01 NS073601, R21 MH099196, R21 NS082870, R21 NS085491, R21 HD07616), and Harvard Catalyst/The Harvard Clinical and Translational Science Center (NCRR and the NCATS, NIH UL1 RR025758). BSC was supported by the National Institute of Neurological Disorders and Stroke (R01 NS073601).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3T MRI scanner
MRI functional connectivity software
MRI image viewing softwareMRICron
Transcranial Magnetic StimulatorNexstimeXimia StimulatorCan use stimulators from other suppliers, e.g., Magventure, Magstim
MRI neuronavigation systemNexstimNBS v3.2.1Alternative MRI neuronavigation system, e.g., Brainsight, Localite
TMS-compatible EEG systemNexstimEximia EEGAlternatives: Brain Products, Synamps, ANT
MatlabMathworksR2012bAlternatives: Octave
EEGLab
Minimum Norm Estimate (MNE) software
FreeSurfer

References

  1. Florian, J., Müller-Dahlhaus, M., Liu, Y., Ziemann, U. Inhibitory circuits and the nature of their interactions in the human motor cortex a pharmacological TMS study. J. Physiol. 586 (2), 495-514 (2008).
  2. Rotenberg, A. Prospects for clinical applications of transcranial magnetic stimulation and real-time EEG in epilepsy. Brain Topogr. 22 (4), 257-266 (2010).
  3. Cash, R. F. H., Ziemann, U., Murray, K., Thickbroom, G. W. Late cortical disinhibition in human motor cortex: a triple-pulse transcranial magnetic stimulation study. J. Neurophysiol. 103 (1), 511-518 (2010).
  4. Badawy, R. A. B., Curatolo, J. M., Newton, M., Berkovic, S. F., Macdonell, R. A. L. Changes in cortical excitability differentiate generalized and focal epilepsy. Ann. Neurol. 61 (4), 324-331 (2007).
  5. Silbert, B. I., Heaton, A. E., et al. Evidence for an excitatory GABAA response in human motor cortex in idiopathic generalised epilepsy. Seizure. 26, 36-42 (2015).
  6. Badawy, R. A. B., Macdonell, R. A. L., Berkovic, S. F., Newton, M. R., Jackson, G. D. Predicting seizure control: cortical excitability and antiepileptic medication. Ann. Neurol. 67 (1), 64-73 (2010).
  7. Badawy, R. A. B., Vogrin, S. J., Lai, A., Cook, M. J. On the midway to epilepsy: is cortical excitability normal in patients with isolated seizures? Int. J. Neural Syst. 24 (2), 1430002(2014).
  8. Badawy, R. A. B., Vogrin, S. J., Lai, A., Cook, M. J. Capturing the epileptic trait: cortical excitability measures in patients and their unaffected siblings. Brain J. Neurol. 136 (Pt 4), 1177-1191 (2013).
  9. Komssi, S., Kähkönen, S., Ilmoniemi, R. J. The effect of stimulus intensity on brain responses evoked by transcranial magnetic stimulation. Hum. Brain Mapp. 21 (3), 154-164 (2004).
  10. Massimini, M., Ferrarelli, F., Huber, R., Esser, S. K., Singh, H., Tononi, G. Breakdown of cortical effective connectivity during sleep. Science. 309 (5744), 2228-2232 (2005).
  11. Lioumis, P., Kicić, D., Savolainen, P., Mäkelä, J. P., Kähkönen, S. Reproducibility of TMS-Evoked EEG responses. Hum. Brain Mapp. 30 (4), 1387-1396 (2009).
  12. Casali, A. G., Casarotto, S., Rosanova, M., Mariotti, M., Massimini, M. General indices to characterize the electrical response of the cerebral cortex to TMS. NeuroImage. 49 (2), 1459-1468 (2010).
  13. Casarotto, S., Romero Lauro, L. J., et al. EEG responses to TMS are sensitive to changes in the perturbation parameters and repeatable over time. PloS One. 5 (4), e10281(2010).
  14. Morishima, Y., Akaishi, R., Yamada, Y., Okuda, J., Toma, K., Sakai, K. Task-specific signal transmission from prefrontal cortex in visual selective attention. Nat. Neurosci. 12 (1), 85-91 (2009).
  15. Shafi, M. M., Westover, M. B., Fox, M. D., Pascual-Leone, A. Exploration and modulation of brain network interactions with noninvasive brain stimulation in combination with neuroimaging. Eur. J. Neurosci. 35 (6), 805-825 (2012).
  16. Kugiumtzis, D., Kimiskidis, V. K. Direct Causal Networks for the Study of Transcranial Magnetic Stimulation Effects on Focal Epileptiform Discharges. Int. J. Neural Syst. 25 (5), 1550006(2015).
  17. Radhu, N., Garcia Dominguez, L., et al. Evidence for inhibitory deficits in the prefrontal cortex in schizophrenia. Brain J. Neurol.. 138 (Pt 2), 483-497 (2015).
  18. Bruckmann, S., Hauk, D., et al. Cortical inhibition in attention deficit hyperactivity disorder: new insights from the electroencephalographic response to transcranial magnetic stimulation. Brain J. Neurol. 135 (Pt 7), 2215-2230 (2012).
  19. Rosanova, M., Gosseries, O., et al. Recovery of cortical effective connectivity and recovery of consciousness in vegetative patients. Brain J. Neurol. 135 (Pt 4), 1308-1320 (2012).
  20. Daskalakis, Z. J., Farzan, F., Barr, M. S., Maller, J. J., Chen, R., Fitzgerald, P. B. Long-interval cortical inhibition from the dorsolateral prefrontal cortex: a TMS-EEG study. Neuropsychopharmacol. Off. Publ. Am. Coll. Neuropsychopharmacol. 33 (12), 2860-2869 (2008).
  21. Farzan, F., Barr, M. S., et al. The EEG correlates of the TMS-induced EMG silent period in humans. NeuroImage. , (2013).
  22. Valentin, A., Arunachalam, R., et al. Late EEG responses triggered by transcranial magnetic stimulation (TMS) in the evaluation of focal epilepsy. Epilepsia. 49 (3), 470-480 (2008).
  23. Del Felice,, Fiaschi, A., Bongiovanni, A., L, G., Savazzi, S., Manganotti, P. The sleep-deprived brain in normals and patients with juvenile myoclonic epilepsy: a perturbational approach to measuring cortical reactivity. Epilepsy Res. 96 (1-2), 123-131 (2011).
  24. Julkunen, P., Säisänen, L., Könönen, M., Vanninen, R., Kälviäinen, R., Mervaala, E. TMS-EEG reveals impaired intracortical interactions and coherence in Unverricht-Lundborg type progressive myoclonus epilepsy (EPM1). Epilepsy Res. 106 (1-2), 103-112 (2013).
  25. Kimiskidis, V. K., Koutlis, C., Tsimpiris, A., Kälviäinen, R., Ryvlin, P., Kugiumtzis, D. Transcranial Magnetic Stimulation Combined with EEG Reveals Covert States of Elevated Excitability in the Human Epileptic Brain. Int. J. Neural Syst. 25 (5), 1550018(2015).
  26. Fox, M. D., Raichle, M. E. Spontaneous fluctuations in brain activity observed with functional magnetic resonance imaging. Nat. Rev. Neurosci. 8 (9), 700-711 (2007).
  27. Greicius, M. D., Krasnow, B., Reiss, A. L., Menon, V. Functional connectivity in the resting brain: a network analysis of the default mode hypothesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100 (1), 253-258 (2003).
  28. Fox, M. D., Snyder, A. Z., Vincent, J. L., Corbetta, M., Van Essen, D. C., Raichle, M. E. The human brain is intrinsically organized into dynamic, anticorrelated functional networks. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102 (27), 9673-9678 (2005).
  29. De Luca, M., Beckmann, C. F., De Stefano, N., Matthews, P. M., Smith, S. M. fMRI resting state networks define distinct modes of long-distance interactions in the human brain. NeuroImage. 29 (4), 1359-1367 (2006).
  30. Seeley, W. W., Crawford, R. K., Zhou, J., Miller, B. L., Greicius, M. D. Neurodegenerative diseases target large-scale human brain networks. Neuron. 62 (1), 42-52 (2009).
  31. Greicius, M. Resting-state functional connectivity in neuropsychiatric disorders. Curr. Opin. Neurol. 21 (4), 424-430 (2008).
  32. Zhang, D., Raichle, M. E. Disease and the brain's dark energy. Nat. Rev. Neurol. 6 (1), 15-28 (2010).
  33. Fox, M. D., Greicius, M. Clinical applications of resting state functional connectivity. Front. Syst. Neurosci. 4, 19(2010).
  34. Centeno, M., Carmichael, D. W. Network Connectivity in Epilepsy: Resting State fMRI and EEG-fMRI Contributions. Front. Neurol. 5, 93(2014).
  35. Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biol. Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
  36. Fox, M. D., Buckner, R. L., Liu, H., Chakravarty, M. M., Lozano, A. M., Pascual-Leone, A. Resting-state networks link invasive and noninvasive brain stimulation across diverse psychiatric and neurological diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111 (41), E4367-E4375 (2014).
  37. Shafi, M. M., Vernet, M., et al. Physiological consequences of abnormal connectivity in a developmental epilepsy: Cortical Connectivity. Ann. Neurol. 77 (3), 487-503 (2015).
  38. Chang, B. S., Ly, J., et al. Reading impairment in the neuronal migration disorder of periventricular nodular heterotopia. Neurology. 64 (5), 799-803 (2005).
  39. Battaglia, G., Granata, T. Periventricular nodular heterotopia. Handb. Clin. Neurol. 87, 177-189 (2008).
  40. Chang, B. S., Katzir, T., et al. A structural basis for reading fluency: white matter defects in a genetic brain malformation. Neurology. 69 (23), 2146-2154 (2007).
  41. Christodoulou, J. A., Walker, L. M., et al. Abnormal structural and functional brain connectivity in gray matter heterotopia. Epilepsia. 53 (6), 1024-1032 (2012).
  42. Tassi, L., Colombo, N., et al. Electroclinical, MRI and neuropathological study of 10 patients with nodular heterotopia, with surgical outcomes. Brain J. Neurol. 128 (Pt 2), 321-337 (2005).
  43. Rorden, C., Brett, M. Stereotaxic display of brain lesions). Behav. Neurol. 12 (4), 191-200 (2000).
  44. Rorden, C., Karnath, H. -O., Bonilha, L. Improving lesion-symptom mapping. J. Cogn. Neurosci. 19 (7), 1081-1088 (2007).
  45. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. J. Neurosci. Methods. 134 (1), 9-21 (2004).
  46. Dill, T. Contraindications to magnetic resonance imaging: non-invasive imaging. Heart Br. Card. Soc. 94 (7), 943-948 (2008).
  47. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  48. Whitfield-Gabrieli, S., Nieto-Castanon, A. Conn: a functional connectivity toolbox for correlated and anticorrelated brain networks. Brain Connect. 2 (3), 125-141 (2012).
  49. Chai, X. J., Castañòn, A. N., Ongür, D., Whitfield-Gabrieli, S. Anticorrelations in resting state networks without global signal regression. NeuroImage. 59 (2), 1420-1428 (2012).
  50. Behzadi, Y., Restom, K., Liau, J., Liu, T. T. A component based noise correction method (CompCor) for BOLD and perfusion based fMRI. NeuroImage. 37 (1), 90-101 (2007).
  51. Mutanen, T., Mäki, H., Ilmoniemi, R. J. The effect of stimulus parameters on TMS-EEG muscle artifacts. Brain Stimulat. 6 (3), 371-376 (2013).
  52. Sekiguchi, H., Takeuchi, S., Kadota, H., Kohno, Y., Nakajima, Y. TMS-induced artifacts on EEG can be reduced by rearrangement of the electrode's lead wire before recording. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 122 (5), 984-990 (2011).
  53. Keel, J. C., Smith, M. J., Wassermann, E. M. A safety screening questionnaire for transcranial magnetic stimulation. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 112 (4), 720(2001).
  54. Huber, R., Mäki, H., et al. Human cortical excitability increases with time awake. Cereb. Cortex N. Y. N. 1991. 23 (2), 332-338 (2013).
  55. Ter Braack, E. M., de Vos, C. C., van Putten, M. J. A. M. Masking the Auditory Evoked Potential in TMS-EEG: A Comparison of Various Methods. Brain Topogr. 28 (3), 520-528 (2015).
  56. Groppa, S., Oliviero, A., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 123 (5), 858-882 (2012).
  57. Clin Neurophysiol, S. uppl 56, 13-23 (2003).
  58. Rosanova, M., Casali, A., Bellina, V., Resta, F., Mariotti, M., Massimini, M. Natural frequencies of human corticothalamic circuits. J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 29 (24), 7679-7685 (2009).
  59. Rothwell, J. C., Hallett, M., Berardelli, A., Eisen, A., Rossini, P., Paulus, W. Magnetic stimulation: motor evoked potentials. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. Suppl. 52, 97-103 (1999).
  60. Rogasch, N. C., Thomson, R. H., et al. Removing artefacts from TMS-EEG recordings using independent component analysis: importance for assessing prefrontal and motor cortex network properties. NeuroImage. 101, 425-439 (2014).
  61. Hernandez-Pavon, J. C., Metsomaa, J., et al. Uncovering neural independent components from highly artifactual TMS-evoked EEG data. J. Neurosci. Methods. 209 (1), 144-157 (2012).
  62. Mognon, A., Jovicich, J., Bruzzone, L., Buiatti, M. ADJUST: An automatic EEG artifact detector based on the joint use of spatial and temporal features. Psychophysiology. 48 (2), 229-240 (2011).
  63. Lehmann, D., Skrandies, W. Reference-free identification of components of checkerboard-evoked multichannel potential fields. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 48 (6), 609-621 (1980).
  64. NeuroImage, 62 (2), 774-781 (2012).
  65. Hämäläinen, M. S., Sarvas, J. Realistic conductivity geometry model of the human head for interpretation of neuromagnetic data. IEEE Trans. Biomed. Eng. 36 (2), 165-171 (1989).
  66. Gramfort, A., Luessi, M., et al. MNE software for processing MEG and EEG data. NeuroImage. 86, 446-460 (2014).
  67. Nikouline, V., Ruohonen, J., Ilmoniemi, R. J. The role of the coil click in TMS assessed with simultaneous EEG. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 110 (8), 1325-1328 (1999).
  68. Gosseries, O., Sarasso, S., et al. On the Cerebral Origin of EEG Responses to TMS: Insights From Severe Cortical Lesions. Brain Stimulat. 8 (1), 142-149 (2015).
  69. Premoli, I., Castellanos, N., et al. TMS-EEG signatures of GABAergic neurotransmission in the human cortex. J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 34 (16), 5603-5612 (2014).
  70. Farzan, F., Barr, M. S., et al. Evidence for gamma inhibition deficits in the dorsolateral prefrontal cortex of patients with schizophrenia. Brain J. Neurol. 133 (Pt 5), 1505-1514 (2010).
  71. Wang, J. X., Rogers, L. M., et al. Targeted enhancement of cortical-hippocampal brain networks and associative memory. Science. 345 (6200), 1054-1057 (2014).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

117

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved