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

Transcranial التحفيز التيار المتردد (صيدها) يسمح تحوير استثارة القشرية بطريقة خاصة بالتردد. هنا نعرض نهجاً فريداً يجمع بين صيدها على الإنترنت مع نبض واحد التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) من أجل "التحقيق" استثارة القشرية عن طريق "السيارات إمكانات أثارت".

Abstract

Transcranial التحفيز التيار المتردد (صيدها) أسلوب نيورومودولاتوري قادرة على التصرف من خلال الموجات الكهربائية جيبية بتردد معين وتعدل بدوره النشاط الجاري متذبذبة القشرية. ويسمح هذا نيوروتول إقامة علاقة سببية بين النشاط متذبذبة الذاتية والسلوك. وقد أظهرت معظم الدراسات صيدها على الإنترنت آثار صيدها. ومع ذلك، يعرف الكثير عن آليات العمل الأساسية لهذا الأسلوب نظراً للنتائج الملموسة التي يسببها التيار المتردد على إشارات المخ (EEG). هنا نعرض نهجاً فريداً للتحقيق على الإنترنت الآثار الفسيولوجية الخاصة بالتردد لصيدها القشرة الحركية الأولية (M1) باستخدام نبضة واحدة التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) للتحقيق في التغيرات استثارة القشرية. في الإعداد لدينا، يتم وضع اللولب TMS على مسرى صيدها بينما يتم جمع "السيارات أثارت إمكانات" (MEPs) لاختبار آثار الجارية M1-صيدها. وحتى الآن، هذا النهج قد استخدمت أساسا لدراسة النظم البصرية والحركية. ومع ذلك، الإعداد الحالي لصيدها-مركز التقنيات التربوية يمكن تمهيد الطريق لإجراء تحقيقات في المستقبل من الوظائف المعرفية. ولذلك، نحن نقدم دليل خطوة بخطوة والمبادئ التوجيهية للفيديو لهذا الإجراء.

Introduction

Transcranial التحفيز الكهربائي (الامتحانات) هو أسلوب نيورومودولاتوري الذي يسمح بتعديل الدول العصبية عن طريق الحالية مختلفة الطول الموجي1. من بين أنواع مختلفة من قسم التدريب والامتحانات، تمكن transcranial "التحفيز التيار المتردد" (صيدها) إيصال جيبية إمكانات متذبذبة الخارجية في نطاق تردد معين وتحوير نشاط العصبية الفسيولوجية الكامنة وراء الإدراك الحسي، 2من العمليات الإدراكية والحركية. استخدام صيدها، من الممكن للتحقيق في الصلات السببية المحتملة بين النشاط متذبذبة الذاتية وعمليات الدماغ.

في فيفو، فقد ثبت أن النتوءات النشاط العصبي تتم مزامنة ترددات الدافعة مختلفة، مما يوحي بأن إطلاق الخلايا العصبية يمكن أن تكون العالق بالميادين التطبيقية كهربائياً3. في نماذج حيوانية، انترينس صيدها جيبية ضعف تواتر خرجوا من تجمع الخلايا العصبية القشرية على نطاق واسع4. في البشر، ويسمح صيدها جنبا إلى جنب مع المخ على الإنترنت (EEG) تحريض "الرائعة" ما يسمى بالأثر على النشاط متذبذبة الذاتية من خلال التفاعل مع ذبذبات الدماغ في طريقة محددة التردد5. الجمع بين صيدها وأساليب نيورويماجينج لفهم أفضل للآليات على الإنترنت غير لا يزال موضع شك بسبب الآثار الناجمة عن التيار المتردد6. وبالإضافة إلى ذلك، من غير الممكن لتسجيل إشارة EEG مباشرة فوق منطقة الهدف حفزت دون استخدام قطب مثل الطوق الذي هو حل مشكوك فيها7. وهكذا، هناك الافتقار إلى دراسات منهجية بشأن هذا الموضوع.

تجدر الإشارة إلى أن هناك حتى الآن أي دليل واضح حول الآثار الدائمة لصيدها بعد وقف التحفيز. سوى عدد قليل من الدراسات أظهرت الآثار ضعيفة وغير واضحة من صيدها على النظام المحرك8. وعلاوة على ذلك، دليل على التخطيط الدماغي لا يزال غير واضح حول الآثار المترتبة على صيدها9. من ناحية أخرى، أظهرت معظم صيدها الدراسات آثار بارزة على الإنترنت10،11،12،13،15،،من1416 , 17 , 18، التي يصعب قياس مستوى فسيولوجية بسبب القيود التقنية. وهكذا، الهدف العام المتمثل في أسلوبنا لتوفير نهج بديل لاختبار آثار صيدها على الإنترنت والتي تعتمد على التردد على القشرة الحركية (M1) بإيصال نبض واحد التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS). مركز التقنيات التربوية يسمح الباحثون "التحقيق" في الدولة الفيزيولوجية البشرية موتور اللحاء19. وعلاوة على ذلك، عن طريق تسجيل السيارات أثارت إمكانات (الهندسة الكهربائية والميكانيكية) على يد كونترالاتيرال في هذا الموضوع، ونحن التحقيق آثار صيدها الجارية11. وهذا النهج يتيح لنا دقة رصد التغيرات في استثارة corticospinal بقياس السعة الكهربائية والميكانيكية خلال التحفيز الكهربائي على الإنترنت تسليم ترددات مختلفة بطريقة خالية من القطع الأثرية. وباﻹضافة إلى ذلك، كما يمكن اختبار هذا النهج آثار على الإنترنت من أي الموجي الأخرى من قسم التدريب والامتحانات.

لإثبات الآثار مجتمعة صيدها-مركز التقنيات التربوية، وسوف نظهر البروتوكول بتطبيق التحفيز 20 هرتز التيار المتردد على القشرة الحركية الأولية (M1) بينما نيورونافيجاتيد على الإنترنت واحد نبض يتم تسليم TMS تتخللها فترات عشوائية من 3 إلى 5 s من أجل اختبار M1 استثارة القشرية.

Protocol

جميع إجراءات أقرتها لجنة أخلاقيات البحوث المحلية من "المدرسة العليا للاقتصاد" (الصحة والسلامة)، موسكو، بموافقة جميع المشاركين-

ملاحظة: يجب إبلاغ المشاركين لا تاريخ للأجهزة المعدنية مزروع، الأمراض العصبية أو النفسية، وتعاطي المخدرات أو الإدمان على الكحول. ويستخدم مركز التقنيات التربوية وفقا للمبادئ التوجيهية للسلامة الأخيرة 20. يجب أن تكون المواضيع على علم تام لطبيعة البحث والتوقيع على استمارة موافقة المستنيرة قبل البدء التجربة. نعرض مجموعة كاملة من المعدات المطلوبة لتشغيل بروتوكول الإنترنت جنبا إلى جنب صيدها-TMS بتحفيز M1 المهيمنة ( الشكل 1؛ جدول المواد)-

1-أقطاب مكان الكهربائي (EMG) في مونتاج وتر بطن قطبين

  1. تنظيف الجلد باستخدام فرك تنظيف تحت جميع الأقطاب لتحقيق مقاومة الجلد منخفضة (أقل من 10 كوم).
  2. ضع القطب فريق الإدارة البيئية النشطة على العضلات (الاستثمار الأجنبي المباشر) إينتيروسيوس الظهرية الأولى ومسرى إشارة على العظام 2 سم ديستالي ومسرى الأرض أكثر بروكسيمالي في arm.

2. تحديد الهدف "البروتوكول التحفيز"

ملاحظة: هنا، نحن نستخدم نظام الملاحة TMS فرملس لتحقيق الموضع الصحيح من الملف TMS.

  1. وضع مجسات تتبع أكثر جلابيلا بين الحاجبين وأعلى الآنف المشارك.
  2. فتح برنامج نظام الملاحة. استخدم المشاركون فرادى ' الهيكلية T1 التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) البيانات والقيام بعملية تسجيل المشارك للمشارك ' s رئيس ورئيس 3D التصوير بالرنين المغناطيسي عن طريق نظام الملاحة-
  3. بدقة، بوضع اللولب على اليد المحرك الأساسي-المنطقة، ما يسمى " مقبض موتور " المنطقة ( الشكل 2).
  4. بدء تشغيل تطبيق واحد نبض مركز التقنيات التربوية واختبار أعضاء البرلمان الأوروبي؛ مشجعا تسليم مركز التقنيات التربوية (انظر الجدول للمواد) متصل بلفائف 75 ملم الشكل من ثمانية قياسية. تعريب " الساخنة " من M1 الأيسر، عقد اللولب عرضية لفروة الرأس، مع مؤشر يشير إلى الخلف وجانبيا، الزاوية في 45° من خط الوسط المحور السهمي المشارك ' الرأس s.
  5. حالما يتم العثور على بؤرة (أي، نقطة فروة الرأس التماس من أعضاء البرلمان الأوروبي في الحد الأدنى من كونترالاتيرال فحص عضلات اليد)، وضع علامة عليه مع قلم رصاص لتسهيل تطبيق القطب المستهدف صيدها.

3. صيدها "إعداد أقطاب"

  1. 2 توصيل أقطاب الأسفنج غارقة في المياه المالحة السطحية (الحجم: 5 × 7 سم) إلى جهاز التحفيز، التي يمكن أن تولد التيار الكهربائي المتردد (مثلاً، برينستيم).
  2. من أجل تقليل الإحساس بالجلد، تشبع باستمرار أقطاب كهربائية مع المحلول الملحي للحفاظ على ممانعات أدناه 10 kOhm طوال الدورة التحفيز كله.

4-صيدها "بروتوكول إعداد"

  1. لإعداد البروتوكول صيدها باستخدام الجهاز مشجعا، تحقق أولاً من حالة البطارية-
  2. باستخدام البرنامج، فتح جلسة عمل جديدة وإدارة بروتوكول جديد بتحفيز.
    1. اسم البروتوكول (مثلاً، " بيتا ")-
    2. تعيين تواتر التحفيز (مثلاً 20 هرتز).
    3. اختر الموجي (مثلاً، جيبية).
    4. تعيين المدة الإجمالية لتحفيز البروتوكول (مثلاً 600 s)-
    5. وأخيراً، تعيين شدة التحفيز (مثلاً، 1 mA) وتعيين الإزاحة وتتلاشى، تتلاشى والمرحلة في " 0 ".
      ملاحظة: توقيت قليلاً تتلاشى وخرج التحفيز (حوالي 30 ثانية) يمكن اقتراحها، تجنبا لأي آثار ضارة أو غير مريح الحسية لهذا الموضوع.
    6. تنشيط الجهاز ' s " بلوتوث " تعمل وتحميل البروتوكول من البرنامج مشجعا.

5. صيدها "المونتاج أقطاب"

  1. المكان " الهدف " قطب كهربائي على فروة الرأس المقابلة لدرجة ملحوظة. المكان " مرجع " القطب على الكتف عن طريق استخدام الأشرطة اللاصقة محددة، في " المونتاج أحادي القطب " 21.
  2. بعناية ضبط حزام مطاط الأولى على رأسه فيما يتعلق بموقف رئيس أجهزة استشعار الملاحة العصبية. ثم، باستخدام الشريط الثاني، تحديد موقف القطب المستهدف.
  3. بمجرد صيدها أقطاب توضع على فروة الرأس وعلى الكتف عن، قم بتوصيلها مشجعا.
  4. قبل بداية الدورة التحفيز، تكفل بالفحص البصري أن موقف القطب الهدف يتركز على نقطة ساخنة ملحوظة.

6. تحديد يستريح موتور عتبة (RMT)

  1. مكان مركز التقنيات التربوية لفائف على مسرى صيدها الهدف وضبط موضع اللولب بعناية فوق نقطة فعالة في ( الشكل 3) باستخدام نظام الملاحة العصبية.
  2. قياس هدف تعبئة الموارد تبعاً لذلك إلى الإعداد مجتمعة صيدها-مركز التقنيات التربوية (أي، لفائف مركز التقنيات التربوية على مسرى). على وجه التحديد، ضبط كثافة مركز التقنيات التربوية فيما يتعلق بسمك مسرى صيدها من أجل التحقق من RMT موثوقة.
    1. قياس هدف على حدة، ومن يعرف كثافة الحد الأدنى المطلوب للحث الهندسة الكهربائية والميكانيكية في العضلات الاستثمار الأجنبي المباشر مع سعة 50 mV (الذروة إلى الذروة) في 5 من أصل 10 محاكمات 22-
  3. تعيين كثافة التحفيز TMS 110 في المائة من هدف تعبئة الموارد من أجل البدء في الدورة التجريبية.

7-"الإجراء التجريبي"

  1. فتح البرنامج فريق الإدارة البيئية، وبدء تسجيل فريق الإدارة البيئية-
  2. ابدأ تحفيز صيدها.
  3. خلال التحفيز، توصيل نبضات TMS واحدة تتخللها فترات عشوائية من 3 إلى 5 ثوان.
  4. ضمان أن تستمر كل دورة للتحفيز (مثلاً 20 هرتز صيدها تحفيز متبوعاً بتردد تحكم شام/آخر) لا يزيد عن 90 ثانية مع فاصل زمني بين دورات حوالي 3 دقائق، تفاديا لتأثير ترحيل ممكن السابقة لحفز التردد/الشرط 11 ، 13-

النتائج

قد ظهر أول دليل على اتباع نهج الجمع بين صيدها/TMS كاناي et al. في عام 2010. في تلك الدراسة، تطبق صيدها عبر القشرة البصرية الأولية (V1) الكتاب وبرهنت تحوير الخاصة بالتردد لاستثارة القشرية البصرية التي تقاس فوسفيني المستحثة بمركز التقنيات التربوية على الإنترنت تصور1...

Discussion

وهذا النهج يمثل فرصة فريدة لاختبار الآثار عبر الإنترنت لصيدها القشرة الحركية الأولية مباشرة بقياس كورتيكوسبينال الإخراج من خلال تسجيل من أعضاء البرلمان الأوروبي. ومع ذلك، يمثل وضع اللولب TMS على مسرى صيدها خطوة حاسمة التي يجب تنفيذها بدقة. ولذلك، نود أن نقترح أولاً المجربون العثور على نقط...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

هذه الدراسة كانت تدعمها "المؤسسة الروسية للعلوم" منح (العقد رقم: 17-11-01273). خاص بفضل أندريه أفاناسوف وزملاؤه من "مركز الابتكار متعددة الوظائف" "أجهزة التلفزيون" (جامعة البحوث الوطنية، "المدرسة العليا للاقتصاد"، موسكو، الاتحاد الروسي) لتسجيل الفيديو وتحرير الفيديو.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
BrainStim, high-resolution transcranial stimulatorE.M.S., Bologna, ItalyEMS-BRAINSTIM
Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodesE.M.S., Bologna, ItalyEMS-CVBS15
Reusable conductive silicone electrodes 50x50mmE.M.S., Bologna, ItalyFIA-PG970/2
Reusable spontex sponge for electrode 50x100mmE.M.S., Bologna, ItalyFIA-PG916S
Rubber belts – 75 cmE.M.S., Bologna, ItalyFIA-ER-PG905/8
Plastic non traumatic buttonE.M.S., Bologna, ItalyFIA-PG905/99
BrainstimE.M.S., Bologna, Italy
MagPro X100 MagOption - transcranial magnetic stimulatorMagVenture, Farum, Denmark9016E0731
8-shaped coil MC-B65-HO-2MagVenture, Farum, Denmark9016E0462
Chair with neckrestMagVenture, Farum, Denmark9016B0081
Localite TMS Navigator - Navigation platform, Premium editionLocalite, GmbH, Germany21223
Localite TMS Navigator - MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi)Localite, GmbH, Germany10226
MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1Localite, GmbH, Germany5221
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

References

  1. Priori, A. Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability. Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).
  2. Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes. Front Hum. Neurosci. 7, 279 (2013).
  3. Frohlich, F., McCormick, D. A. Endogenous electric fields may guide neocortical network activity. Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).
  4. Ozen, S., et al. Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats. J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).
  5. Helfrich, R. F., et al. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  6. Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives. Neuroimage. 140, 4-19 (2016).
  7. Feher, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). J. Vis. Exp. (107), e53527 (2016).
  8. Antal, A., et al. Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans. Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).
  9. Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation. Front Cell Neurosci. 9, 311 (2015).
  10. Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
  11. Feurra, M., et al. Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials. J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).
  12. Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
  13. Feurra, M., et al. State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters. J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).
  14. Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. Frequency-specific insight into short-term memory capacity. J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).
  15. Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds. Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).
  16. Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling. Nat. Commun. 6, 8090 (2015).
  17. Santarnecchi, E., et al. Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials. Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).
  18. Santarnecchi, E., et al. Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities. Cortex. 75, 33-43 (2016).
  19. Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back. Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).
  20. 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. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  21. Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation. Front Hum. Neurosci. 9, 54 (2015).
  22. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  23. Guerra, A., et al. Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS. Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects. Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. Transcranial alternating current stimulation affects decision making. Front Syst.Neurosci. 6, 39 (2012).
  26. Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  27. Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task. Front Neurosci. 6, (2012).
  28. Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction. Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).
  29. Bestmann, S., Krakauer, J. W. The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour. Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

127 20

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