Utilizing Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to Improve Language Function in Stroke Patients with Chronic Non-fluent Aphasia

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been shown to significantly improve language function in patients with non-fluent aphasia1. In this ...

University of Pennsylvania 

Although evidence suggests that patients with left hemisphere strokes and non-fluent aphasia who receive 1Hz repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) over the intact right inferior frontal gyrus experience persistent benefits in naming, it remains unclear whether the effects of rTMS in these patients generalize to other language abilities. We report a subject with chronic non-fluent aphasia who showed stable deficits of elicited propositional speech over the course of 5 years, and received 1200 pulses of 1Hz rTMS daily for 10 days at a site identified as being optimally responsive to rTMS in this patient. Consistent with prior studies there was improvement in object naming, with a statistically significant improvement in action naming. Improvement was also demonstrated in picture description at 2, 6, and 10 months after rTMS with respect to the number of narrative words and nouns, sentence length, and use of closed class words. Compared to his baseline performance, the patient showed significant improvement on the Western Aphasia Battery (WAB) subscale for spontaneous speech. These findings suggest that manipulation of the intact contralesional cortex in patients with non-fluent aphasia may result in language benefits that generalize beyond naming to include other aspects of language production.

Stimulating conversation: enhancement of elicited propositional speech in a patient with chronic non-fluent aphasia following transcranial magnetic stimulation.

Bien que la preuve indique que recevant avec des traits de l&#39;h&eacute;misph&egrave;re gauche et aphasie non fluente 1Hz la stimulation magn&eacute;tique transcr&acirc;nienne r&eacute;p&eacute;titive (SMTr) sur l&#39;intact droite gyrus frontal ressentir des bienfaits persistants en nommant, on ignore si les effets de la SMTr chez ces patients se g&eacute;n&eacute;raliser aux autres capacit&eacute;s linguistiques. Nous rapportons un sujet avec l&#39;aphasie non fluente chronique qui a montr&eacute; des d&eacute;ficits stables de discours propositionnel ont incit&eacute; au cours des 5 ans et a re&ccedil;u 1200 impulsions de 1Hz SMTr par jour pendant 10 jours &agrave; un site identifi&eacute; comme &eacute;tant parfaitement adapt&eacute; aux SMTr chez ce patient. Compatible avec les &eacute;tudes ant&eacute;rieures, il y a am&eacute;lioration en objet d&#39;affectation de noms, avec une am&eacute;lioration statistiquement significative dans l&#39;action d&#39;affectation de noms. Am&eacute;lioration a &eacute;galement &eacute;t&eacute; d&eacute;montr&eacute; dans la description de la photo &agrave; 2, 6 et 10 mois apr&egrave;s la fermeture de TMC en ce qui concerne le nombre de mots narratives et noms, dur&eacute;e de la peine et l&#39;utilisation de mots de la classe. Par rapport &agrave; sa performance de la ligne de base, le patient a montr&eacute; une am&eacute;lioration significative sur la sous-&eacute;chelle de Western aphasie batterie (WAB) de parole spontan&eacute;e. Ces r&eacute;sultats sugg&egrave;rent que manipulation du cortex CONTRALESIONNELS intacte chez les patients avec aphasie non fluente peut entra&icirc;ner des avantages de langage qui g&eacute;n&eacute;ralisent au-del&agrave; de nommage d&#39;inclure d&#39;autres aspects de la production du langage.

Stimuler la conversation : mise en valeur d&#39;une expression propositionnelle stimul&eacute;e chez un patient pr&eacute;sentant l&#39;aphasie non fluente chronique suite &agrave; la stimulation magn&eacute;tique transcr&acirc;nienne.

Anche se l&#39;evidenza suggerisce che i pazienti con afasia non-fluente ed emisfero sinistro ictus che ricevono 1Hz stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) sopra il giro frontale inferiore destra intatto esperienza benefici persistenti nella denominazione, rimane poco chiaro se gli effetti della rTMS in questi pazienti generalizzano ad altre abilit&agrave; linguistiche. Riportiamo un soggetto con afasia non-fluente cronica che ha mostrato deficit stabile del discorso proposizionale raccolse nel corso dei 5 anni e ha ricevuto 1200 impulsi di 1Hz rTMS al giorno per 10 giorni presso un sito identificato come sensible a reagire in modo ottimale a rTMS in questo paziente. Coerente con studi precedenti c&#39;&egrave; stato miglioramento in oggetto di denominazione, con un miglioramento statisticamente significativo nella denominazione di azione. Miglioramento &egrave; stato dimostrato anche nella descrizione della foto a 2, 6 e 10 mesi dopo la chiusura di rTMS per quanto riguarda il numero di parole narrativi e sostantivi, lunghezza della frase e uso di parole di classe. Rispetto alle sue prestazioni di base, il paziente ha mostrato un miglioramento significativo sulle subscale Western Aphasia Battery (WAB) per discorso spontaneo. Questi risultati suggeriscono che i benefici di lingua che generalizzano di l&agrave; di denominazione per includere altri aspetti della produzione in lingua possa provocare manipolazione della corteccia intatta contralesional in pazienti con afasia non-fluente.

Stimolare la conversazione: valorizzazione del discorso proposizionale raccolse in un paziente con afasia non-fluente cronica dopo la stimolazione magnetica transcranica.

If neuroplastic changes in aphasia are consistent across studies, this would imply relatively stereotyped mechanisms of recovery which could guide the design of more efficient noninvasive brain stimulation treatments. To address this question, we performed a meta-analysis of functional neuroimaging studies of chronic aphasia after stroke.

Are networks for residual language function and recovery consistent across aphasic patients?

Si neuroplastiques des changements dans l&#39;aphasie sont coh&eacute;rents dans toutes les &eacute;tudes, cela impliquerait des m&eacute;canismes relativement st&eacute;r&eacute;otyp&eacute;s de reprise qui pourrait guider la conception de traitements plus efficaces de stimulation c&eacute;r&eacute;brale non invasive. Pour r&eacute;pondre &agrave; cette question, nous avons effectu&eacute; une m&eacute;ta-analyse d&#39;&eacute;tudes de neuro-imagerie fonctionnelle d&#39;aphasie chronique apr&egrave;s accident vasculaire c&eacute;r&eacute;bral.

R&eacute;seaux pour la fonction du langage r&eacute;siduelle et la r&eacute;cup&eacute;ration sont conformes dans l&#39;ensemble de patients aphasiques ?

Se neuroplastico cambiamenti in afasia sono coerenti attraverso studi, questo implicherebbe relativamente stereotipati meccanismi di recupero che potrebbe guidare la progettazione dei pi&ugrave; efficaci trattamenti di stimolazione cerebrale non invasiva. Per rispondere a questa domanda, abbiamo eseguito una meta-analisi di studi di neuroimaging funzionale di afasia cronica dopo ictus.

Reti per funzione residua lingua e recupero sono coerenti tra pazienti afasica?

Neurologists and aphasiologists have debated for over a century whether right hemisphereÂ recruitment facilitates or impedes recovery from aphasia. Here we present a well-characterized patient with sequential left and right hemisphere strokes whose case substantially informs this debate. A 72-year-old woman with chronic nonfluent aphasia was enrolled in a trial of transcranial magnetic stimulation (TMS). She underwent 10 daily sessions of inhibitory TMS to the right pars triangularis. Brain activity was measured during picture naming using functional magnetic resonance imaging (fMRI) prior to TMS exposure and before and after TMS on the first day of treatment. Language and cognition were tested behaviorally three times prior to treatment, and at 2 and 6Â months afterward. Inhibitory TMS to the right pars triangularis induced immediate improvement in naming, which was sustained 2Â months later. fMRI confirmed a local reduction in activity at the TMS target, without expected increased activity in corresponding left hemisphere areas. Three months after TMS, the patient suffered a right hemisphere ischemic stroke, resulting in worsening of aphasia without other clinical deficits. Behavioral testing 3Â months later confirmed that language function was impacted more than other cognitive domains. The paradoxical effects of inhibitory TMS and the stroke to the right hemisphere demonstrate that even within a single patient, involvement of some right hemisphere areas may support recovery, while others interfere. The behavioral evidence confirms that compensatory reorganization occurred within the right hemisphere after the original stroke. No support is found for interhemispheric inhibition, the theoretical framework on which most therapeutic brain stimulation protocols for aphasia are based.

The right hemisphere is not unitary in its role in aphasia recovery.

Neurologues et aphasiologists ont d&eacute;battu pour plus d&#39;un si&egrave;cle si bon h&eacute;misph&egrave;re recrutement favorise ou entrave la r&eacute;cup&eacute;ration de l&#39;aphasie. Nous pr&eacute;sentons ici un patient bien caract&eacute;ris&eacute; avec des traits s&eacute;quentielle h&eacute;misph&egrave;re gauche et droit dont le cas informe substantiellement ce d&eacute;bat. Une femme de 72 ans avec aphasie nonfluent chronique &eacute;tait inscrit &agrave; une &eacute;preuve de stimulation magn&eacute;tique transcr&acirc;nienne (SMT). Elle a subi 10 s&eacute;ances quotidiennes de TMS inhibitrice &agrave; la droite de pars triangularis. Activit&eacute; c&eacute;r&eacute;brale a &eacute;t&eacute; mesur&eacute;e au cours de l&#39;image &agrave; l&#39;aide de l&#39;imagerie par r&eacute;sonance magn&eacute;tique fonctionnelle (IRMf) avant l&#39;exposition au TMS et avant et apr&egrave;s les TMS sur le premier jour du traitement. Langage et cognition ont &eacute;t&eacute; test&eacute;s sur le plan comportemental trois fois avant le traitement et &agrave; 2 et 6 mois par la suite. TMS inhibitrice &agrave; la droite de pars triangularis induit une am&eacute;lioration imm&eacute;diate en nommant, qui a &eacute;t&eacute; soutenues &agrave; 2 mois plus tard. IRMf ont confirm&eacute; une r&eacute;duction locale en activit&eacute; sur la cible TMS, sans activit&eacute; accrue dans les zones correspondantes d&#39;h&eacute;misph&egrave;re gauche. Trois mois apr&egrave;s le TMS, le patient a subi un accident vasculaire c&eacute;r&eacute;bral isch&eacute;mique h&eacute;misph&egrave;re droit, ayant pour r&eacute;sultat une aggravation de l&#39;aphasie sans autres d&eacute;ficits cliniques. Behavioral essais 3 mois plus tard confirm&eacute; que fonction de la langue a &eacute;t&eacute; touch&eacute;e plus que les autres domaines cognitifs. Les effets paradoxaux de TMS inhibitrices et la course &agrave; l&#39;h&eacute;misph&egrave;re droit d&eacute;montrent que m&ecirc;me au sein d&#39;un seul patient, la participation de certaines r&eacute;gions de l&#39;h&eacute;misph&egrave;re droit peut prendre en charge r&eacute;cup&eacute;ration, tandis que d&#39;autres s&#39;immiscer. La preuve comportementale confirme que compensatoire r&eacute;organisation a eu lieu au sein de l&#39;h&eacute;misph&egrave;re droit apr&egrave;s le stroke d&#39;origine. Aucune prise en charge ne se trouve pour l&#39;inhibition interh&eacute;misph&eacute;rique, le cadre th&eacute;orique sur laquelle reposent les protocoles de stimulation de cerveau plus th&eacute;rapeutiques pour l&#39;aphasie.

L&#39;h&eacute;misph&egrave;re droit n&#39;est pas unitaire dans son r&ocirc;le dans la r&eacute;cup&eacute;ration de l&#39;aphasie.

Neurologi e aphasiologists hanno dibattuto per oltre un secolo se giusto emisfero assunzione facilita o ostacola il recupero da afasia. Presentiamo qui un paziente ben caratterizzato con tratti sequenziale dell&#39;emisfero destro e sinistro cui caso sostanzialmente informa questo dibattito. Una donna di 72 anni con afasia nonfluent cronica &egrave; stato iscritto in un processo di stimolazione magnetica transcranica (TMS). Ha subito 10 sessioni giornaliere di inibitoria TMS per la destra pars triangularis. Attivit&agrave; cerebrale &egrave; stata misurata durante foto denominazione utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI) prima dell&#39;esposizione TMS e prima e dopo la TMS il primo giorno di trattamento. Linguaggio e cognizione sono stati testati comportamentale tre volte prima del trattamento e a 2 e 6 mesi dopo. Inibitorio TMS per la destra pars triangularis indotto immediato miglioramento nella denominazione, che &egrave; stati sostenuti 2 mesi pi&ugrave; tardi. fMRI ha confermato una riduzione locale in attivit&agrave; presso la porta TMS, senza il previsto aumento di attivit&agrave; nelle aree corrispondenti dell&#39;emisfero sinistro. Tre mesi dopo il TMS, il paziente ha subito un ictus ischemico dell&#39;emisfero destro, con conseguente peggioramento della afasia senza altri deficit clinico. Comportamentale prove 3 mesi pi&ugrave; tardi ha confermato che la funzione del linguaggio &egrave; stato influenzato pi&ugrave; di altri domini cognitivi. Gli effetti paradossali della TMS inibitorio e l&#39;ictus all&#39;emisfero destro dimostrano che anche all&#39;interno di un singolo paziente, coinvolgimento di alcune aree dell&#39;emisfero destro pu&ograve; sostenere la ripresa, mentre gli altri interferire. Le prove del comportamento confermano che compensativo riorganizzazione si &egrave; verificato all&#39;interno dell&#39;emisfero destro dopo il tratto originale. Nessun supporto &egrave; trovato per inibizione interemisferica, il quadro teorico su cui si basano i protocolli di stimolazione cerebrale pi&ugrave; terapeutici per afasia.

L&#39;emisfero destro non &egrave; unitario nel suo ruolo nel recupero di afasia.

BACKGROUND: Loss of fluency is a significant source of functional impairment in many individuals with aphasia. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) administered to the right inferior frontal gyrus (IFG) has been shown to facilitate naming in persons with chronic left hemisphere stroke and non-fluent aphasia. However, changes in fluency in aphasic subjects receiving rTMS have not been adequately explored. AIMS: To determine whether rTMS improves fluency in individuals with chronic nonfluent aphasia, and to identify aspects of fluency that are modulated in persons who respond to rTMS. METHODS #ENTITYSTARTX00026; PROCEDURES: Ten individuals with left hemisphere MCA strokes and mild to moderate non-fluent aphasia participated in the study. Before treatment, subjects were asked to describe the Cookie Theft picture in three separate sessions. During treatment, all subjects received 1200 pulses of 1 Hz rTMS daily in 10 sessions over two weeks at a site that had previously been shown to improve naming. Subjects repeated the Cookie Theft description two months after treatment. Five subjects initially received sham stimulation instead of real TMS. Two months after sham treatment, these individuals received real rTMS. Performance both at baseline and after stimulation was coded using Quantitative Production Analysis (Saffran, Berndt & Schwartz, 1989) and Correct Information Unit (Nicholas & Brookshire, 1993) analysis. OUTCOMES #ENTITYSTARTX00026; RESULTS: Across all subjects (n=10), real rTMS treatment resulted in a significant increase in multiple measures of discourse productivity compared to baseline performance. There was no significant increase in measures of sentence productivity or grammatical accuracy. There was no significant increase from baseline in the sham condition (n=5) on any study measures. CONCLUSIONS: Stimulation of the right IFG in patients with chronic non-fluent aphasia facilitates discourse production. We posit that this effect may be attributable to improved lexical-semantic access.

Finding the Right Words: Transcranial Magnetic Stimulation Improves Discourse Productivity in Non-fluent Aphasia After Stroke.

Rappel des faits : Perte de la ma&icirc;trise est une importante source de handicap fonctionnel chez de nombreuses personnes atteintes d&#39;aphasie. Stimulation magn&eacute;tique transcr&acirc;nienne r&eacute;p&eacute;titive (SMTr) administr&eacute;e vers la droite gyrus frontal inf&eacute;rieur (IFG) a &eacute;t&eacute; &eacute;tabli pour faciliter la d&eacute;signation chez les personnes atteintes de maladies chroniques h&eacute;misph&egrave;re gauche et aphasie non fluente. Toutefois, les changements dans la ma&icirc;trise des sujets aphasiques ayant re&ccedil;u des SMTr n&#39;ont pas &eacute;t&eacute; suffisamment explor&eacute;es. BUTS : Pour d&eacute;terminer si SMTr am&eacute;liore couramment chez les personnes atteintes d&#39;aphasie nonfluent chronique et d&#39;identifier les aspects de la ma&icirc;trise qui sont modul&eacute;s chez les personnes qui r&eacute;pondent &agrave; la SMTr. M&Eacute;THODES #ENTITYSTARTX00026 ; PROC&Eacute;DURES : Dix personnes &agrave; coups de MCA h&eacute;misph&egrave;re gauche et l&eacute;g&egrave;re &agrave; mod&eacute;r&eacute;e d&#39;aphasie non fluente a particip&eacute; &agrave; l&#39;&eacute;tude. Avant le traitement, les sujets devaient d&eacute;crire la photo vol de Cookie en trois sessions distinctes. Pendant le traitement, tous les sujets a re&ccedil;u 1200 impulsions de 1Hz SMTr quotidiennement en 10 s&eacute;ances sur une p&eacute;riode de deux semaines sur un site qui avait d&eacute;j&agrave; &eacute;t&eacute; montr&eacute; pour am&eacute;liorer d&#39;affectation de noms. Sujets r&eacute;p&egrave;tent la description de vol de Cookie, deux mois apr&egrave;s le traitement. Cinq sujets initialement re&ccedil;u imposture stimulation au lieu de TMS r&eacute;el. Deux mois apr&egrave;s le traitement de l&#39;imposture, ces individus ont re&ccedil;u des SMTr r&eacute;el. Performances tant au niveau de base et apr&egrave;s stimulation a &eacute;t&eacute; cod&eacute;e &agrave; l&#39;aide d&#39;analyse Quantitative de la Production (Saffran, Berndt &amp; Schwartz, 1989) et groupe de l&#39;Information correcte (Nicholas &amp; Brookshire, 1993) analyse. R&Eacute;SULTATS #ENTITYSTARTX00026 ; R&Eacute;SULTATS : sur tous les sujets (n = 10), SMTr r&eacute;el traitement a entra&icirc;n&eacute; une augmentation significative dans plusieurs mesures de la productivit&eacute; de discours par rapport aux performances de base. Il n&#39;y n&#39;avait aucune augmentation significative des mesures de la productivit&eacute; de la phrase ou de l&#39;exactitude grammaticale. Il n&#39;y n&#39;avait aucune augmentation significative par rapport &agrave; la condition de l&#39;imposture (n = 5) sur une &eacute;tude des mesures. CONCLUSIONS : Stimulation du droit IFG chez les patients avec une aphasie non fluente chronique facilite la production de discours. Nous affirmons que cet effet peut &ecirc;tre attribuable &agrave; l&#39;am&eacute;lioration de l&#39;acc&egrave;s lexico-s&eacute;mantique.

Trouver les mots justes : Stimulation magn&eacute;tique transcr&acirc;nienne accro&icirc;t l&#39;efficacit&eacute; du discours dans l&#39;aphasie Non fluente apr&egrave;s accident vasculaire c&eacute;r&eacute;bral.

SFONDO: Perdita di fluidit&agrave; &egrave; una fonte significativa di compromissione funzionale in molti individui con afasia. Stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) somministrato a destra Giro frontale inferiore (IFG) ha dimostrato di facilitare la denominazione in soggetti con stroke cronico emisfero sinistro e afasia non-fluente. Tuttavia, le modifiche in scioltezza in soggetti afasica ricevendo rTMS non sono state adeguatamente esplorate. OBIETTIVI: Determinare se rTMS migliora fluidit&agrave; in individui con afasia nonfluent cronica e per identificare gli aspetti di fluidit&agrave; che sono modulati in persone che rispondono alla rTMS. METODI #ENTITYSTARTX00026; PROCEDURE: Dieci individui con tratti MCA emisfero sinistro e lieve a moderata afasia non-fluente ha partecipato allo studio. Prima del trattamento, soggetti sono stati invitati a descrivere la foto di furto di Cookie in tre sessioni separate. Durante il trattamento, tutti i soggetti hanno ricevuto 1200 impulsi di 1 Hz rTMS quotidianamente in 10 sessioni per due settimane presso un sito che in precedenza aveva dimostrato di migliorare la denominazione. Soggetti ripetono descrizione del furto di Cookie due mesi dopo il trattamento. Cinque soggetti inizialmente ricevuto stimolazione sham invece reale TMS. Due mesi dopo il trattamento di sham, questi individui hanno ricevuto rTMS reale. Prestazioni sia al basale e dopo stimolazione &egrave; stata codificata utilizzando analisi quantitativa di produzione (SDA, Berndt &amp; Schwartz, 1989) e unit&agrave; di informazione corretta (Nicholas &amp; Brookshire, 1993) analisi. ESITI #ENTITYSTARTX00026; RISULTATI: in tutti i soggetti (n = 10), trattamento rTMS reale ha portato ad un aumento significativo in pi&ugrave; misure di produttivit&agrave; discorso rispetto alla baseline performance. C&#39;&egrave; stato alcun aumento significativo di misure di produttivit&agrave; di frase o accuratezza grammatica. C&#39;&egrave; stato alcun aumento significativo rispetto al basale in condizione di sham (n = 5) su qualsiasi studiare misure. CONCLUSIONI: La stimolazione della destra IFG in pazienti con afasia non-fluente cronica facilita la produzione di discorso. Si presuppone che questo effetto potrebbe essere attribuibile al miglioramento dell&#39;accesso lessicale-semantico.

Catherine Norise

Department of Neurology,
Perelman School of Medicine,
Center for Cognitive Neuroscience,
Department of Neurology, Perelman School of Medicine

University of Pennsylvania

Utilizing Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to Improve Language Function in Stroke Patients with Chronic Non-fluent Aphasia

Catherine Norise

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University of Pennsylvania

Utilizing Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to Improve Language Function in Stroke Patients with Chronic Non-fluent Aphasia

Department of Neurology,
Perelman School of Medicine,
Center for Cognitive Neuroscience,
Department of Neurology, Perelman School of Medicine