XHTW ist ein WM Keck Foundation Distinguished Young Scholar in der medizinischen Forschung, und wird auch von NIH / NHLBI gewährt R01-HL089598 und R01HL091947 und Muscular Dystrophy Association Grant # 69238 unterstützt. Diese Arbeit ist auch zum Teil durch die Fondation Leducq Alliance for CaMKII Signalling in Herz unterstützt. NL ist der Empfänger die 2009-2010 Michel Mirowski International Fellowship in Cardiac Pacing und Elektrophysiologie von Heart Rhythm Society und 2009-2012 American Heart Association Postdoc-Stipendium.

Teil 1. OP-Vorbereitung <ol><li> Bei programmierten Elektrostimulation Experimente Überleben Operationen in Mäusen durchgeführt werden sterilen Bedingungen notwendig sein wird. Allerdings ist die häufigste Art von Experiment-Terminal in der Natur, für die regelmäßige klare chirurgische Techniken ausreichen. </li><li> Die Maus ist betäubt mit 2% Isofluran in 0,5 l / min 100% O 2. </li><li> Haarschneidemaschinen werden verwendet, um das Fell vom Halsausschnitt bis Mitte Brusthöhe rasieren. </li><li> Die narkotisierten Maus ist in Rückenlage gebracht, mit seinen Gliedmaßen auf EKG-Elektroden in einem Heiz-Board (Indus Instruments, Houston, TX) eingebaut abgeklebt. Und die OP-Bereich ist mit 10% Povidon Jod desinfiziert. Eine empfohlene System besteht aus einer rektalen Temperaturfühler verbunden mit einem Heizkissen von einem thermoanalyzer System gesteuert, so dass die Körpertemperatur bei 37,0 gehalten wird ° C ± 1,0 ° C. </li></ol> Part 2. Kanülierung und Einfügen von EP-Katheter in die rechte Vorhof und Kammer <ol><li> Nach der Bestätigung durch einen Zeh-Prise, dass die Maus vollständig betäubt ist, wird ein 1 / 2 Zoll-Schnitt auf der rechten Seite der Mittellinie mit der Schwanzflosse Endstation auf der Ebene des Schlüsselbeins gemacht. </li><li> Subkutanen Gewebe, Speicheldrüsen, und Lymphgewebe werden durch stumpfe Präparation getrennt, um die rechte Jugularvene zu visualisieren. </li><li> Das proximale Ende der Vene wird mit einem 6-0 Faden gebunden. Leichtes Ziehen an dieser Naht hält die innere Jugularvene gerade beim Einsetzen des Katheters. Eine weitere Naht wird unter der Vene am distalen Ende der visualisierten Segment platziert. Diese Naht wird um den Katheter verbunden werden, sobald der Katheter ist optimal in das Herz gelegt, um eine Hämostase Sicherung und Erhaltung des Katheters in die gewünschte Position (Abbildung 1). </li><li> Der Computer-gestützte Datenerfassung ist nun damit begonnen, Oberflächen-EKG und 4 führt der intrakardiale Elektrogramme gleichzeitig (dh IOX-2 Software zur Erfassung, Emka Technologies, Inc., USA) zu erfassen. Für intrakardialen Elektrogramm Aufnahme werden die Elektroden auf dem Katheter an einen externen Stimulator in &quot;Aufnahme&quot; (dh, Modell STG3008, MultiChannel Systems, Reutlingen, Deutschland) verbunden. </li><li> Mit Mikro-Schere, wird ein kleiner Schnitt in der Längsrichtung der Vene gemacht, und die 1.1f octapolar Katheter (EPR-800, Millar Instruments, Houston, TX) ist durch die Vene in den rechten Vorhof vorgeschoben. Leichtes Ziehen an der proximalen Naht wird helfen, die innere Halsschlagader gerade und wird leichtere Passage des Katheters in den rechten Vorhof und Ventrikel zu ermöglichen. Proper Position des Katheters wird durch die Visualisierung der Signale der 4 intrakardiale Elektrogramme auf der Ebene des Apex des rechten Ventrikels, die Basis des rechten Ventrikels, der AV-Knoten und dem rechten Vorhof, bzw. (Abbildung 2) überprüft. </li><li> Der distale Naht wird nun aus der Position des Katheters zu sichern und verhindern, dass mögliche Blutungen verbunden. </li></ol> Teil 3. Programmierte elektrische Stimulation <ol><li> Im Falle der selektiven Vorhofstimulation, ist das Elektrodenpaar im Atrium von &quot;Umschlüsselung&quot; auf &quot;Stimulation&quot;-Modus geschaltet, während die andere Elektrode Paare in &quot;Aufnahme&quot; zu bleiben. </li><li> Um festzustellen, ob eine Maus eine erhöhte Anfälligkeit für Vorhofarrhythmien hat, ist so programmiert, elektrische Stimulation des rechten Atriums durchgeführt. Zunächst wird der atrial Reizschwelle, indem 2-ms Stromimpulse (mindestens 50) auf verschiedenen grundlegenden Zykluslänge (BCL), um die Konsistenz der Reiz einzufangen Test bestimmt. Der BCL der ersten Impulsfolge ist etwas niedriger als die intrinsische BCL, und wird von 10 ms (z. B. 100 ms, 90 ms, 80 ms und 70 ms) verringert. Die typische Stromamplitude für Impulse erfassen erforderlich beträgt 100-200 uA. </li><li> Der Sinusknoten Erholzeit (SNRT) ist nach der Anwendung eines 15-s Vorhofstimulation Zug an einem BCL von 100 ms gemessen. SNRT ist als das Intervall zwischen dem letzten Reiz in der Stimulation Zug und dem Beginn der ersten spontanen Sinusschlag definiert. </li><li> Die atriale effektive Refraktärzeit (AERP) wird durch Anlegen Reihe von atrialen Züge zu einem festen BCLs (dh 100 ms) mit einem gekoppelten kürzeren S2 vorzeitigen Stimulus bestimmt. Die S1-S2-Intervall wird schrittweise durch 2-ms in jedem Tempo Zug von 70ms bis 20ms gesenkt. Die AERP ist als die längste S1-S2-Kopplung Intervall für Atrien, die zu einer vermehrten Beat mit S2 (S1 wird die regelmäßige Zug Puls und S2 der vorzeitigen Stimulus) erzeugen nicht definiert. Zwischen den einzelnen Stimulationsprotokoll, gab es eine Erholungszeit von mindestens 30 Sekunden. </li><li> Die effektive Refraktärzeit des AV (AV) Knoten (AVNERP) wird durch Anlegen Reihe von atrialen Züge am BCL von 100 ms mit einem gekoppelten S2 vorzeitigen Stimulus bestimmt. Die S1-S2-Intervall wird schrittweise verringertvon 2 ms jeder Stimulation Zug von 70 ms bis 20 ms. Die AVNERP ist als die längste S1-S2-Kopplung, in welchem ​​Intervall die vorzeitige Stimulation geliefert an das Atrium durch einen Sein Potential, aber nicht durch eine QRS-Komplex folgt definiert ist. Zwischen den einzelnen Stimulationsprotokoll, gab es eine Erholungszeit von mindestens 30 Sekunden. </li><li> Induzierbarkeit von atrialen Arrhythmien, einschließlich Vorhofflimmern (AF), kann unter Verwendung des Burst-Stimulation Protokoll, das von Verheule et al. 2 A-Serie von 2 Sekunden platzt angewendet wird, um Induzierbarkeit atrialer Arrhythmien zu bestimmen. Die ersten 2 Sekunden Burst hat eine Zykluslänge (CL) von 40 ms, und mit jeder neuen 2 Sekunden Burst hat eine CL von 2-ms kürzer als die vorherige platzen, bis zur endgültigen CL von 20 ms. In Ermangelung einer arrhythmogene Substrat, wird das Herz Sinusrhythmus sofort wieder nach der Stimulation Protokoll. Im Falle von Vorhofflattern, wird es ein regelmäßiges Muster von schnellen A-Wellen auf die atriale Elektrogramm gesehen werden, während die Frequenz der ventrikulären Reaktion ist in der Regel langsamer, als auf der ventrikulären Elektrogramm gesehen. Im Falle von Vorhofflimmern wird die Oberflächen-EKG unregelmäßige RR-Intervalle in der Abwesenheit von P-Wellen zeigen. Darüber hinaus wird die atriale Elektrogramm offenbaren eine schnelle und unregelmäßige A-Wellen, während der ventrikulären Elektrogramm unregelmäßig und langsamer ventrikulärer Wellen (Abbildung 3) zeigen wird. Arrhythmie-Induktion-Protokolle sind in der Regel in dreifacher Ausführung durchgeführt und eine Arrhythmie gilt als vorhanden, wenn es in mindestens 2 von 3 Studien hervorgerufen werden können. 3,4. </li></ol> Teil 4. Entfernen des Katheters <ol><li> Nach all Stimulation Protokolle fertig sind, ist die Datenerfassung gestoppt. Die Naht am distalen Ende des Katheters wird sanft abgeschnitten, um den Katheter loslassen. </li><li> Im Falle von Terminal EP-Studien, ist der Knoten sanft gelockert werden, um den Katheter loslassen. </li><li> Am Ende der Studie, wird die Maus human eingeschläfert werden, während unter Isofluran mit Genickbruch. </li></ol> Repräsentative Ergebnisse Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme sind gleichzeitig in der in vivo Elektrophysiologie Studie aufgenommen und werden im Detail nach Abschluss der alle Protokolle überprüft. Die Baseline-elektrophysiologischen Parametern gehören PR-Intervall, PQ-Intervall, QRS-Dauer, QT-Intervalle und QRS-Morphologie. Diese Parameter können manuell gemessen werden, oder automatisch über die Software zur Datenerfassung IOX-2-oder EKG-AUTO (Emka Technologies, Inc., USA). Die SNRT, AERP und AVNERP geben Auskunft über den Sinus-Knoten &quot;Schrittmacher&quot;-Funktion, Vorhofflimmern und AV-Knoten-Leitung Eigenschaften bzw.. Beispiele für Tempo-induzierten Episoden von Vorhofflimmern kann in dem Aufsatz von Chelu et al. 4. <img src="/files/ftp_upload/1730/1730fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Illustration von intrakardialen Katheter für elektrophysiologische Untersuchungen an Mäusen. A. mit der rechten inneren Halsschlagader ist isoliert und eine Kanüle eingeführt. Das distale Ende der Vene ab, sobald korrekte Position des Katheters erreicht gebunden. B. Die Maus ist in Rückenlage für dieses Verfahren angebracht. C. Cartoon Darstellung der intrakardialen Position des Katheters. Paar von Elektroden werden auf der Ebene des Apex des rechten Ventrikels, die Basis des rechten Ventrikels, der AV-Knoten und dem rechten Vorhof positioniert sind. D. Close-up der 1.1f octapolar Katheter. Abbildung modifiziert nach Mathur et al. mit freundlicher Genehmigung von Circ Arrhtyhm Electrophys 5. <img src="/files/ftp_upload/1730/1730fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Vertreter Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme in eine Maus. (A) Oberflächen-EKG in Ableitung II-Konfiguration, welche regelmäßigen Sinusrhythmus mit einer Frequenz von 540 Schlägen pro Minute. (BE) Bipolar intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen auf der Ebene der den rechten Vorhof (B), AV-Knoten (C), und die Basis des rechten Ventrikels (D), und die Spitze des rechten Ventrikels (E), bzw.. Beachten Sie, dass die intrakardiale A-Welle im Panel B auf die P-Welle im Oberflächen-EKG entspricht. Die V-Welle auf der ventrikulären Elektrogramm entspricht der QRS-Welle im Oberflächen-EKG. <img src="/files/ftp_upload/1730/1730fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Vertreter Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme in eine Maus, die Vorhofflimmern nach atrial Burst-Stimulation entwickelt.

<ol>
	<li>Nattel, S., Shiroshita-Takeshita, A., Brundel, B. J., Rivard, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+atrial+fibrillation:+lessons+from+animal+models.">Mechanisms of atrial fibrillation: lessons from animal models.</a> Prog Cardiovasc Dis. 48, 9-9 (2005).</li><li>Verheule, S., Sato, T., Everett, T. t., Engle, S. K., Otten, D., Rubart-von der Lohe, M., Nakajima, H. O., Nakajima, H., Field, L. J., Olgin, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+vulnerability+to+atrial+fibrillation+in+transgenic+mice+with+selective+atrial+fibrosis+caused+by+overexpression+of+TGF-beta1.">Increased vulnerability to atrial fibrillation in transgenic mice with selective atrial fibrosis caused by overexpression of TGF-beta1.</a> Circ Res. 94, 1458-1458 (2004).</li><li>Sood, S., Chelu, M. G., Oort, R. J. v. a. n., Skapura, D., Santonastasi, M., Dobrev, D., Wehrens, X. H., H, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+calcium+leak+due+to+FKBP12.6+deficiency+in+mice+facilitates+the+inducibility+of+atrial+fibrillation.">Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation.</a> Heart Rhythm. 5, 1047-1047 (2008).</li><li>Chelu, M. G., Sarma, S., Sood, S., Wang, S., van Oort, R. J., Skapura, D. G., Li, N., Santonastasi, M., Muller, F. U., Schmitz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin+kinase+II-mediated+sarcoplasmic+reticulum+Ca2++leak+promotes+atrial+fibrillation+in+mice.">Calmodulin kinase II-mediated sarcoplasmic reticulum Ca2+ leak promotes atrial fibrillation in mice.</a> J Clin Invest. 119, 1940-1940 (2009).</li><li>Mathur, N., Subeena, S., Wang, S., van Oort, R. J., Sarma, S., Li, N., Skapura, D., Bayle, J. H., Valderrabano, M., Wehrens, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sudden+Infant+Death+Syndrome+in+Mice+With+an+Inherited+Mutation+in+RyR.">Sudden Infant Death Syndrome in Mice With an Inherited Mutation in RyR.</a> Circ Arrhythmia Electrophysiol. , (2009).</li></ol>

Während Herzkatheter konnten umfangreiche Blutungen während der Katheterisierung Erhöhung der Herzfrequenz durch Hypovolämie. In diesem Fall könnte eine intraperitoneale Injektion von steriler Kochsalzlösung (0,3 1,0 mL) zu normalisieren Fülldruck und reduzieren hämodynamischen Stress in der Maus. Die Exposition gegenüber Isofluran länger als 2 Stunden, oder höhere Konzentrationen von Isofluran (&gt; 2%) könnte zu unterdrücken Herz-und Atemfunktion in der Maus. Daher wird empfoh...

programmed electrical stimulation in mice

Gentechnisch veränderte Mäuse haben als eine bevorzugte Tiermodell, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen Erregungsleitungsstörungen, atriale und ventrikuläre Arrhythmien und plötzlicher Herztod Studie hervor.<sup&gt; 1</sup&gt; Intrakardiale Stimulation Studien können in Mäusen mit einem 1.1f octapolar Katheter in die Halsschlagader eingebracht durchgeführt werden, und in den rechten Vorhof und Kammer. Hier zeigen wir die Schritte in der Durchführung programmiert elektrische Stimulation in Mäusen beteiligt. Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme werden gleichzeitig in die Vorhöfe, AV-Kreuzung und Myokard erfasst, während intrakardiale Stimulation des Atriums ist mit einem externen Stimulator. So bietet programmiert elektrische Stimulation bei Mäusen einzigartige Möglichkeiten zur molekularen Mechanismen Reizleitungsstörungen und Herzrhythmusstörungen zu erkunden.

Watch this Scientific Journal Video about Programmed Electrical Stimulation in Mice at JoVE.com

Programmed Electrical Stimulation in Mice

Programmierte elektrische Stimulation bietet die Möglichkeit, Leitungseigenschaften des Herzens zu bestimmen, und die Möglichkeit zu induzieren und zu beenden Herzrhythmusstörungen mit verschiedenen Stimulation Protokolle. Mit einem transvenösen Katheter kann intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen in Mäusen nach programmierten Elektrostimulation Protokolle arrhythmogene Substrate zu identifizieren eingeholt werden.

Programmierte elektrische Stimulation in Mäuse

Genetically-modified mice have emerged as a preferable animal model to study the molecular mechanisms underlying conduction abnormalities, atrial and ...

programmed-electrical-stimulation-in-mice

Research

JoVE Journal

Medicine

20.2K Aufrufe.  Baylor College of Medicine (BCM). Programmierte elektrische Stimulation bietet die Möglichkeit, Leitungseigenschaften des Herzens zu bestimmen, und die Möglichkeit zu induzieren und zu beenden Herzrhythmusstörungen mit verschiedenen Stimulation Protokolle. Mit einem transvenösen Katheter kann intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen in Mäusen nach programmierten Elektrostimulation Protokolle arrhythmogene Substrate zu identifizieren eingeholt werden.

Serie: Programmed Electrical Stimulation in Mice

A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional capacity. Transcutaneous surface stimulation of skeletal muscle involves a current flow between a cathode and an anode, thereby inducing excitement of the motor unit and the surrounding muscle fibers. 
NMES is an attractive modality to evaluate skeletal muscle adaptive responses for several reasons. First, it provides a reproducible experimental model in which physiological adaptations, such as myofiber hypertophy and muscle strengthening6, angiogenesis7-9, growth factor secretion9-11, and muscle precursor cell activation12 are well documented. Such physiological responses may be carefully titrated using different parameters of stimulation (for Cochrane review, see 13). In addition, NMES recruits motor units non-selectively, and in a spatially fixed and temporally synchronous manner14, offering the advantage of exerting a treatment effect on all fibers, regardless of fiber type. Although there are specified contraindications to NMES in clinical populations, including peripheral venous disorders or malignancy, for example, NMES is safe and feasible, even for those who are ill and/or bedridden and for populations in which rigorous exercise may be challenging. 
Here, we demonstrate the protocol for adapting commercially available electrodes and performing a NMES protocol using a murine model. This animal model has the advantage of utilizing a clinically available device and providing instant feedback regarding positioning of the electrode to elicit the desired muscle contractile effect. For the purpose of this manuscript, we will describe the protocol for muscle stimulation of the anterior compartment muscles of a mouse hindlimb.

A murine model of neuromuscular electrical stimulation (NMES), a safe and inexpensive clinical modality, to the anterior compartment muscles is described. This model has the advantage of modifying a readily available clinical device for the purpose of eliciting targeted and specific muscle contractions in mice.

Einem Mausmodell der Muscle Training durch neuromuskuläre Elektrostimulation

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional ...

Forschung

Medizin

Breathing-controlled Electrical Stimulation (BreEStim) for Management of Neuropathic Pain and Spasticity

Electrical stimulation (EStim) refers to the application of electrical current to muscles or nerves in order to achieve functional and therapeutic goals. It has been extensively used in various clinical settings. Based upon recent discoveries related to the systemic effects of voluntary breathing and intrinsic physiological interactions among systems during voluntary breathing, a new EStim protocol, Breathing-controlled Electrical Stimulation (BreEStim), has been developed to augment the effects of electrical stimulation. In BreEStim, a single-pulse electrical stimulus is triggered and delivered to the target area when the airflow rate of an isolated voluntary inspiration reaches the threshold. BreEStim integrates intrinsic physiological interactions that are activated during voluntary breathing and has demonstrated excellent clinical efficacy. Two representative applications of BreEStim are reported with detailed protocols: management of post-stroke finger flexor spasticity and neuropathic pain in spinal cord injury.

Breathing-controlled Electrical Stimulation BreEStim for Management of Neuropathic Pain and Spasticity

The purpose is to present a new method, breathing-control electrical stimulation (BreEStim) for management of neuropathic pain and spasticity.

Breathing-gesteuerte elektrische Stimulation (BreEStim) für die Verwaltung von neuropathischen Schmerzen und Spastik

Electrical stimulation (EStim) refers to the application of electrical current to muscles or nerves in order to achieve functional and therapeutic goals. ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

Halsschlagader Infusionen für pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Analyse von Taxanen in Mäusen

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy

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.

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.

Ein Multimodal Imaging- und Stimulations-basierte Verfahren zur Bewertung der Connectivity-bezogenen Erregbarkeit des Gehirns bei Patienten mit Epilepsie

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of brain stimulation presents several potential advantages compared to other techniques, as it is noninvasive, cost-effective, broadly deployable, and well-tolerated provided proper equipment and protocols are administered. Even though tDCS is apparently simple to perform, correct administration of the tDCS session, especially the electrode positioning and preparation, is vital for ensuring reproducibility and tolerability. The electrode positioning and preparation steps are traditionally also the most time consuming and error-prone. To address these challenges, modern tDCS techniques, using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes, reduce complexity and setup time while also ensuring that the electrodes are consistently placed as intended. These modern tDCS methods present advantages for research, clinic, and remote-supervised (at home) settings. This article provides a comprehensive step-by-step guide for administering a tDCS session using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes. This guide demonstrates tDCS using commonly applied montages intended for motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulation. As described, selection of the head size and montage-specific headgear automates electrode positioning. Fully assembled pre-saturated snap-electrodes are simply affixed to the set position snap-connectors on the headgear. The modern tDCS method is shown to reduce setup time and reduce errors for both novice and expert operators. The methods outlined in this article can be adapted to different applications of tDCS as well as other forms of transcranial electrical stimulation (tES) such as transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial random noise stimulation (tRNS). However, since tES is application specific, as appropriate, any methods recipe is customized to accommodate subject, indication, environment, and outcome specific features.

When administering transcranial direct current stimulation (tDCS), reproducible electrode preparation and placement are vital for a tolerated and effective session. The purpose of this article is to demonstrate updated modern setup procedures for the administration of tDCS and related transcranial electrical stimulation techniques, such as transcranial alternating current stimulation (tACS).

Aktualisierte Technik für zuverlässige, einfache und tolerierte transkranielle elektrische Stimulation einschließlich transkranieller Gleichstromstimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of ...

Bewertung der Wirksamkeit der kranialen elektrischen Stimulation bei Fibromyalgie

A Randomized, Sham-Controlled Trial of Cranial Electrical Stimulation for Fibromyalgia Pain and Physical Function, Using Brain Imaging Biomarkers

Fibromyalgia is a chronic pain syndrome that presents with a constellation of broad symptoms, including decreased physical function, fatigue, cognitive disturbances, and other somatic complaints. Available therapies are often insufficient in treating symptoms, with inadequate pain control commonly leading to opioid usage for attempted management. Cranial electrical stimulation (CES) is a promising non-pharmacologic treatment option for pain conditions that uses pulsed electrical current stimulation to modify&#160;brain function via transcutaneous electrodes. These neural mechanisms and the applications of CES in fibromyalgia symptom relief require further exploration.
A total of 50 participants from the Atlanta Veterans Affairs Healthcare System (VAHCS) diagnosed with fibromyalgia were enrolled and then block-randomized into either a placebo plus standard therapy or active CES plus standard therapy group. Baseline assessments were obtained prior to the start of treatment. Both interventions occurred over 12 weeks, and participants were assessed at 6 weeks and 12 weeks after treatment initiation. The primary outcome investigated whether pain and functional improvements occur with the application of CES. Additionally, baseline and follow-up resting state functional connectivity magnetic resonance imaging (rs-fcMRI) were obtained at the 6-week and 12-week time points to assess for clinical applications of neural connectivity biomarkers and the underlying neural associations related to treatment effects.
This is a randomized, placebo-controlled trial to determine the efficacy of CES for improving pain and function in fibromyalgia and further develop rs-fcMRI as a clinical tool to assess the neural correlates and mechanisms of chronic pain and analgesic response.

Autor im Rampenlicht: Methoden und Fortschritte der Forschung zur Behandlung chronischer Schmerzen

The current study is a randomized, placebo-controlled trial to determine the efficacy of cranial electrical stimulation (CES) for improving pain and function in fibromyalgia and further develop resting functional connectivity magnetic resonance imaging (rs-fcMRI) as a clinical tool to assess the neural correlates and mechanisms of chronic pain and analgesic response.

Eine randomisierte, scheinkontrollierte Studie zur kranialen elektrischen Stimulation bei Fibromyalgie-Schmerzen und körperlicher Funktion unter Verwendung von bildgebenden Biomarkern des Gehirns

Fibromyalgia is a chronic pain syndrome that presents with a constellation of broad symptoms, including decreased physical function, fatigue, cognitive ...