Diese Arbeit wurde durch Fördermittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft (AF: 379-8/1; 379-10/1, 379-11/1 und von der DFG-EXC-257, UL: 423/1-1), Für das Bundesministerium Bildung und Forschung (AF: FKZ0315673A und 01GY1144, AF und MM: 01EO0801), der Deutsche Akademische Austauschdienst (AF: DAAD-54391829), Go8 Australien - Deutschland Joint Research Cooperation Scheme (DC: 2011001430), der Else-Kröner Fresenius-Stiftung (AF: 2009-141; RL: 2011-119) und dem Australian Research Council (DC: ARC FT100100976; MM: ARC FT120100608). Wir danken Kate Fliegel für die redaktionelle Unterstützung.

1. Kontraindikationen und besondere Hinweise <ol><li> Gründlich Bildschirm Teilnehmer für MRI Kontraindikationen (zB Herzschrittmacher, Klaustrophobie, etc.) und verstehen sich, wenn nötig. Erwerben Standard-Fragebögen bei klinischen oder Forschungseinrichtungen, die MRI-Scanner bedienen. Halten Sie sich immer Standard-Sicherheitsverfahren bei der Eingabe der Scanner-Raum. </li><li> Gründlich Bildschirm Teilnehmern für Kontraindikationen für tDCS. Diese können mit Kontraindikationen für MRT überlappen. Siehe 20 Villamar et al. Für ein Beispiel. </li><li> Beraten Sie sich mit der Betriebsstätte zu den lokalen Sicherheit und Ethik Vorschriften und erforderlichen Berechtigungen zu erhalten. Test für potentielle Bildartefakte von der Stimulationsstrom oder tDCS Ausrüstung vor dem Beginn des eigentlichen Experiments (z. B. durch Testen der Auswirkungen von tDCS auf Signal-zu-Rausch-Verhältnis 17, 18) induziert. </li></ol> 2. FMRI-Setup, Experimentelles Design und Materialien Hinweis: Die Verwendung von tDCS innerhalb einer MRI-Scanner erfordert eine spezielle Ausrüstung. Insbesondere spezielle MRT-kompatible Kabel, Filterboxen, Elektroden und Riemen, um die Elektroden an Kopf Probanden befestigen sind erforderlich. Abbildung 2 veranschaulicht (A) Standard-Ausrüstung und tDCS (B)-Komponenten für die Verwendung mit MRT. Die letzteren Komponenten sind notwendig, um die Möglichkeit der Erwärmung unter der durch während MRI ausgesendeten Hochfrequenzimpulse Elektroden zu verhindern. Darüber hinaus können Hochfrequenz-Bildartefakte durch die tDCS Einrichtung induziert werden. Beide können durch Verwendung von Filterboxen außerhalb und innerhalb des Scanners Raum positioniert, Kabel mit Widerständen und dedizierte MRI-kompatiblen leitenden Gummielektroden verhindert werden können. <ol><li> Führen allgemeinen Versuchsaufbau und Sequenzen für die fMRI. Beide hängen von den Zielen der Studie. Hinweis: Die unten Protokoll ist SpeziFIC diesem Experiment kann aber geändert, um zu einer Anzahl von verschiedenen experimentellen Situationen angewendet werden. </li><li> Verwenden Sie einen Desktop-Computer mit Reizdarbietung Software für eine Sprachaufgabe, die visuelle Darstellung von semantischen Kategorien im Scanner installiert beinhaltet. Präsentieren Sie diese Reize auf einem Bildschirm im Inneren des Scanners über einen Projektor an den Computer und ein System von Spiegeln verbunden. </li><li> Verwenden Sie ein MRT-kompatibles Mikrofon für die Übertragung von offener verbale Reaktionen. Erwerben Sie zwei Funktionsabläufe während tDCS: ein Fünf-Minuten-Aufgabe abwesend RS-Sequenz und eine offene semantische Aufgabe Wort-Generation. Hinweis: weitere Details der Versuchsaufbau haben fMRI Sequenzen und Reize zuvor im Detail 14, 15 beschrieben und Abbildung 1 zeigt das Experiment. </li><li> So richten Sie das Gerät tDCS, Programm das Gerät an einen konstanten Gleichstrom von 1 mA für 20 Minuten zu liefern, um die gesamte Dauer der beiden Funktions Scan deckens, auch kurze Pausen und Zeit für Anweisungen zwischen den Scans 14, 15. Stellen Sie sicher, sicher, dass der Stimulator ausreichend geladen ist; sonst kann es sich während des Experiments geschlossen. </li><li> Stellen Sie sicher, dass alle notwendigen Materialien zur Verfügung (Abb. 2). </li></ol> 3. TDCS Setup-Außen-und Scannerinneren (siehe Abbildung 3 für eine schematische Übersicht) <ol><li> Platzieren des äußeren Filterkasten in der Nähe des Hochfrequenzfilter (HF-) Rohr (dh der Durchstoßpunkt in der Hochfrequenz-Abschirmung des Kernspintomographen, die verwendet werden, um Kabel von außerhalb des Scanners einfügen). Schließen Stimulator mit der äußeren Box mit Kabel-Stimulator. Innere und äußere Filterkasten dürfen nicht vertauscht werden. Hinweis: 4A veranschaulicht die tDCS Aufbau außerhalb des Scanners. Der äußere Kasten ist deutlich in Fig. 4B gekennzeichnet. </li><li> Messen Kabellänge benötigt, um inn verbindener mit äußeren Box mit Kabel-Box (siehe nächster Punkt in Bezug auf Positionierung der Kabel in Scanner-Zimmer). Legen Box-Kabel in RF Rohr von der Außenseite des Scanners und in Verbindung mit Außenfilterkasten (Abbildung 4A). </li><li> Platzieren inneren Filterkasten innerhalb des hinteren Endes des Scanners Bohrung (5); Klebeband verwenden, um sie in Position zu halten. Verbinden Box Kabel mit Innenfilterkasten und vermeiden Sie Schleifen in irgendwelche Kabel, da diese HF-Erwärmung verursachen. Hinweis: Das Kabel sollte mit den Wänden des Scannerraum ausgerichtet und mit einem Klebeband (Fig. 3) befestigt werden. </li></ol> 4. Teilnehmer Vorbereitung und Positionierung der Teilnehmer in Scanner <ol><li> Wie bei konventionellen tDCS-Set-ups, überprüfen Sie die Haut der Teilnehmer für alle bereits bestehenden Läsionen, bewegen Sie das Haar, saubere Haut mit Alkohol zu entfernen, Haarspray, Bodylotion, usw. zu Hautleitfähigkeit unter den Elektroden 12, &lt;verbessernsup&gt; 21. </li><li> Schwämme Taschen mit Kochsalzlösung und setzen MRI-kompatiblen Elektroden in Taschen (siehe DaSilva 21 für allgemeine Erwägungen der Teilnehmer Vorbereitung und Elektrodenpositionierung). </li><li> Mark Elektrodenpositionen auf Köpfen Probanden mit einem Stift, der keine ferromagnetische Spuren (z. B. nicht mit Eyeliner) verlässt. Bestimmen Zielposition für Anode mit 10-20 EEG-System (hier: links IFG, 5 x 7 cm 2) 14, 15. Um dies zu tun, suchen Sie (a) die Schnittmenge von T3-F3 und F7-C3 und (b) den Mittelpunkt zwischen F7-F3. Die Zielposition ist in der Mitte einer Verbindungslinie (a) und (b). Platz Kathode (10 x 10 cm 2) über rechten Supraorbitalposition (für Details der Elektrodenplatzierung siehe Meinzer et al. 14, 15). Bringen Elektroden an Kopf mit Gummiband. </li><li> Führen Sie die Teilnehmer hinter dem Scanner und verbinden Elektrodenkabel mit dem inneren filter Feld. Schalten Sie Stimulator und Testimpedanz durch gleichzeitiges Drücken der oberen rechten und unteren linken Knopf der Stimulator. Wenn die Impedanz Grenzen erreicht sind, dann wird der Stimulator stoppt automatisch. Ist dies der Fall, überprüfen Sie, ob Elektroden haben Kontakt mit der Kopfhaut, saubere Haut wieder mehr oder Kochsalzlösung anwenden, wenn Schwämme zu trocken werden, und dann überprüfen, ob einer Kabel gebrochen ist. Hinweis: Die Impedanz ist in der Regel höher im Vergleich zu herkömmlichen Set-ups wegen der zusätzlichen Kabel und Filterboxen zwischen Stimulator und Elektroden. </li><li> Leitfaden Teilnehmer in den Scanner-Raum (nach einem letzten Sicherheitsprüfung). Positionieren Sie die Teilnehmer auf dem Scanner Portal und stellen Sie sicher, dass die Elektroden noch in der richtigen Position sind. Schließen Sie die Kopfspule. Das Elektrodenkabel sollten durch den unteren linken Teil des Kopfspule (siehe Abbildung 6) oder nach den Empfehlungen des Herstellers eingespeist werden. </li><li> Bewegen Teilnehmer in Scanner Bohrung. Stellen Sie sicher, dass das Kabel zu tunes nicht auf dem Portal zu fangen und zu brechen (siehe Abbildung 6 für eine mögliche sichere Position des Kabels in dieser Phase). Wenn der Teilnehmer die endgültige Position im Inneren des Scanners erreicht hat, erreichen die Elektrodenkabel von dem hinteren Ende des Scanners und an der inneren Filterkasten. Hand über Notfall-Taste, um Teilnehmer und den Scanner Raum verlassen. </li></ol> 5. Starten der Stimulation <ol><li> Verwenden Sie Scanner-Gegensprechanlage, um den Teilnehmer zu Beginn der Scan-Sitzung zu informieren. Starten Sie den Struktur Localizer-Scan (-an-Kopf-Position des Teilnehmers in Scanner bestimmen und damit für die Planung der späteren funktionellen und strukturellen Scans) mit Hilfe der Raster Konsole. Überprüfen Localizer-Scan für Hochfrequenz-Artefakte: Doppelklicken Sie auf Localizer-Scan nach dem Ende des Erfassungszeitraum und Kontrast einstellen (für Siemens Trio durch Halten der rechten Maustaste und Bewegen der Maus nach links und rechts; Beispiele siehe 7Aund 7B). </li><li> Verwenden Sie Scanner-Gegensprechanlage, um zum Thema, die der Stimulation beginnen zu kommunizieren, und dass er / sie ein Kribbeln auf der Kopfhaut für eine kurze Zeit fühlen könnten. Wiederholen Anweisungen für erste Funktions Scan. In diesem Beispiel, weisen Sie den Teilnehmer, um die Augen für die Dauer des Scans (5 min) geschlossen zu halten, bewegen Sie so wenig wie möglich und denke an nichts Besonderes. Stellen Sie sicher, dass Projektor ausgeschaltet ist (Bildschirm im Scanner Bohrung ist schwarz), visuelle Stimulation während der RS-Scan zu vermeiden. </li><li> Starten Stimulation manuell etwa 1-2 Minuten vor dem Beginn der ersten Funktionsscan (RS-Scan). Verwenden Sie Scanner-Konsole, um RS-Reihenfolge zu laden. Klick auf RS-Doppelfolge zu öffnen Feld-of-View (FOV), passen Sie Position, um das gesamte Gehirn bedecken und etwa ausrichten mit der anterior-posterioren Kommissur. Starten Sie den ersten Scan (mit der START-Scan-Taste). </li><li> Überwachung der Impedanz während des Experiments. Hinweis: Wenn die experiment in einer Doppelblind-Modus (Teilnehmer und Forscher sind auf die Stimulation geblendet) durchgeführt wurde, kann ein zweiter Forscher notwendig sein, um die Impedanz zu überwachen. </li><li> Während die RS-Sequenz läuft, laden zweite funktionelle Bildgebungssequenz (für spätere Sprachaufgabe) und stellen FOV, mit Scanner-Konsole wie oben zu Zeit in den zwischen den Scans zu reduzieren. Nach dem Ende des RS-Sequenz, schalten Sie den Projektor für visuelle Darstellung der experimentellen Stimuli während der Sprachaufgabe zu ermöglichen. Klicken Sie doppelt auf Präsentations-Software-Symbol und Sprache laden Paradigma. Verwenden Sie Scanner-Gegensprechanlage, um Anweisungen für die aufgabenbezogene fMRI-Paradigma zu wiederholen und beginnen mit Aufgabe 14, 15. </li><li> Nach dem Ende der Stimulation / fMRI-Experiment, mit geplanten Struktur Scans fortzusetzen. Elektrodenkabel, bis zum Ende der Scan-Sitzung nicht trennen. </li><li> Am Ende des Experiments, trennen Elektrodenkabel von der inneren Filterkasten, bevor Teilnehmer ausvon Scanner-Bohrung. Entfernen Teilnehmer aus dem Scanner, lösen Kopfspule und bitten die Teilnehmer, sich aufzurichten und Elektroden vorsichtig entfernen. </li></ol>

<ol>
	<li>Stagg, C. J., Nitsche, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+basis+of+transcranial+direct+current+stimulation.">Physiological basis of transcranial direct current stimulation.</a> Neuroscientist. 17, 37-53 (2011).</li><li>Nitsche, M., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustained+excitability+elevations+induced+by+transcranial+DC+motor+cortex+stimulation+in+humans.">Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans.</a> Neurology. 57, 1899-1901 (2001).</li><li>Fl&#246;el, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=tDCS-enhanced+motor+and+cognitive+function+in+neurological+diseases.">tDCS-enhanced motor and cognitive function in neurological diseases.</a> NeuroImage. 85, 934-947 (2014).</li><li>Brunoni, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+on+reporting+and+assessment+of+adverse+effects+associated+with+transcranial+direct+current+stimulation.">A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation.</a> Int. J. Neuropsychopharmacol. 14, 1133-1145 (2011).</li><li>Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+DC+stimulation+(tDCS):+a+tool+for+double-blind+sham-controlled+clinical+studies+in+brain+stimulation.">Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation.</a> Clin. Neurophysiol. 117, 845-850 (2006).</li><li>Jacobson, L., Koslowsky, M., Lavidor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=tDCS+polarity+effects+in+motor+and+cognitive+domains:+a+meta-analytical+review.">tDCS polarity effects in motor and cognitive domains: a meta-analytical review.</a> Exp. Brain Res. 216, 1-10 (2012).</li><li>Kuo, M. F., Nitsche, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+transcranial+electrical+stimulation+on+cognition.">Effects of transcranial electrical stimulation on cognition.</a> Clin. EEG Neurosci. 43, 192-199 (2012).</li><li>Reis, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+cortical+stimulation+enhances+motor+skill+acquisition+over+multiple+days+through+an+effect+on+consolidation.">Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 1590-1595 (2009).</li><li>Meinzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+over+multiple+days+improves+learning+and+maintenance+of+a+novel+vocabulary.">Transcranial direct current stimulation over multiple days improves learning and maintenance of a novel vocabulary.</a> Cortex. 50, 137-147 (2014).</li><li>Cohen Kadosh, R., Soskic, S., Iuculano, T., Kanai, R., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+neuronal+activity+produces+specific+and+long-lasting+changes+in+numerical+competence.">Modulating neuronal activity produces specific and long-lasting changes in numerical competence.</a> Curr. Biol. 20, 2016-2020 (2010).</li><li>Crosson, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+imaging+and+related+techniques:+an+introduction+for+rehabilitation+researchers.">Functional imaging and related techniques: an introduction for rehabilitation researchers.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 47, (2010).</li><li>Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+EEG+monitoring+during+transcranial+direct+current+stimulation.">Simultaneous EEG monitoring during transcranial direct current stimulation.</a> J. Vis. Exp. (10), (2013).</li><li>Zheng, X., Alsop, D. C., Schlaug, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS)+on+human+regional+cerebral+blood+flow.">Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow.</a> NeuroImage. 58, 26-33 (2011).</li><li>Meinzer, M., Lindenberg, R., Antonenko, D., Flaisch, T., Fl&#246;el, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodal+transcranial+direct+current+stimulation+temporarily+reverses+age-associated+cognitive+decline+and+functional+brain+activity+changes.">Anodal transcranial direct current stimulation temporarily reverses age-associated cognitive decline and functional brain activity changes.</a> J. Neurosci. 33, 12470-12478 (2013).</li><li>Meinzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+brain+stimulation+improves+cognitive+performance+by+modulating+functional+connectivity+and+task-specific+activation.">Electrical brain stimulation improves cognitive performance by modulating functional connectivity and task-specific activation.</a> J. Neurosci. 32, 1859-1866 (2012).</li><li>Lindenberg, R., Nachtigall, L., Meinzer, M., Sieg, M. M., Floel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+dual+and+unihemispheric+motor+cortex+stimulation+in+older+adults.">Differential effects of dual and unihemispheric motor cortex stimulation in older adults.</a> J. Neurosci. 33, 9176-9183 (2013).</li><li>Holland, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speech+facilitation+by+left+inferior+frontal+cortex+stimulation.">Speech facilitation by left inferior frontal cortex stimulation.</a> Curr. Biol. 21, 1403-1407 (2011).</li><li>Antal, A., Polania, R., Schmidt-Samoa, C., Dechent, P., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+over+the+primary+motor+cortex+during+fMRI.">Transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex during fMRI.</a> NeuroImage. 55, 590-596 (2011).</li><li>Stagg, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Widespread+modulation+of+cerebral+perfusion+induced+during+and+after+transcranial+direct+current+stimulation+applied+to+the+left+dorsolateral+prefrontal+cortex.">Widespread modulation of cerebral perfusion induced during and after transcranial direct current stimulation applied to the left dorsolateral prefrontal cortex.</a> J. Neurosci. 33, 11425-11431 (2013).</li><li>Villamar, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technique+and+considerations+in+the+use+of+4x1+ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS).">Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS).</a> J. Vis. Exp. (77), (2013).</li><li>DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode+positioning+and+montage+in+transcranial+direct+current+stimulation.">Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation.</a> J. Vis. Exp. (51), (2011).</li><li>Turi, Z., Paulus, W., Antal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+neuroimaging+and+transcranial+electrical+stimulation.">Functional neuroimaging and transcranial electrical stimulation.</a> Clin. EEG Neurosci. 43, 200-208 (2012).</li><li>Saiote, C., Turi, Z., Paulus, W., Antal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+functional+magnetic+resonance+imaging+with+transcranial+electrical+stimulation.">Combining functional magnetic resonance imaging with transcranial electrical stimulation.</a> Front. Hum. Neurosci. 7, (2013).</li><li>Antal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+current+stimulation+over+MT+/V5+modulates+motion+aftereffect+in+humans.">Direct current stimulation over MT+/V5 modulates motion aftereffect in humans.</a> Neuroreport. 15, 2491-2494 (2004).</li><li>Meinzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+changed+positive+and+negative+task-related+brain+activity+on+word-retrieval+in+aging.">Impact of changed positive and negative task-related brain activity on word-retrieval in aging.</a> Neurobiol. Aging. 33, 656-669 (2012).</li><li>Meinzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+signatures+of+semantic+and+phonemic+fluency+in+young+and+old+adults.">Neural signatures of semantic and phonemic fluency in young and old adults.</a> J. Cogn. Neurosci. 21, 2007-2018 (2009).</li><li>Meinzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Same+modulation+but+different+starting+points:+performance+modulates+age+differences+in+inferior+frontal+cortex+activity+during+word-retrieval.">Same modulation but different starting points: performance modulates age differences in inferior frontal cortex activity during word-retrieval.</a> PloS One. 7, (2012).</li><li>Crosson, B., Garcia, A., McGregor, K., Wierenga, C. E., Meinzer, M., Koffler, S., Morgan, J., Baron, I. S., Greiffenstein, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neuropsychology Science and Practice. , 149-188 (2013).</li><li>Antal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+artifacts+induced+by+electrical+stimulation+during+conventional+fMRI+of+the+brain.">Imaging artifacts induced by electrical stimulation during conventional fMRI of the brain.</a> NeuroImage. , (2012).</li><li>Antal, A., Terney, D., Poreisz, C., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+unravelling+task-related+modulations+of+neuroplastic+changes+induced+in+the+human+motor+cortex.">Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex.</a> Eur. J. Neurosci. 26, 2687-2691 (2007).</li><li>Floel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-term+anomia+training+and+electrical+brain+stimulation.">Short-term anomia training and electrical brain stimulation.</a> Stroke. 42, 2065-2067 (2011).</li><li>Baker, J. M., Rorden, C., Fridriksson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+transcranial+direct-current+stimulation+to+treat+stroke+patients+with+aphasia.">Using transcranial direct-current stimulation to treat stroke patients with aphasia.</a> Stroke. 41, 1229-1236 (2010).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die kombinierte Anwendung der tDCS mit gleichzeitiger fMRT hat für die Aufklärung der neuronalen Grundlagen von den unmittelbaren Auswirkungen der Stimulation über das gesamte Gehirn mit hoher räumlicher Auflösung 13-19 Potenzial gezeigt. In Zukunft können solche Studien durch kombinierte EEG-tDCS Studien ergänzt werden, um die überlegene zeitliche Auflösung der letzteren Technik zu nutzen. Darüber hinaus ermöglicht intrascanner Stimulation Überprüfung der korrekten Positionierung der Elektroden ...

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nicht-invasive Methode der Hirnstimulation, in der kortikalen Funktion wird durch einen schwachen elektrischen Strom (in der Regel 1-2 mA) zwischen zwei Kopfhaut-Elektroden angebracht projiziert moduliert. Physiologisch induziert tDCS eine polaritätsabhängige Verschiebung in neuronalen Ruhemembranpotential (RMP) innerhalb des Ziel kortikalen Bereich durch die Manipulation von Natrium-und Calciumkanäle, wodurch Veränderungen in der kortikalen Erregbarkeit 1 fördern. Insbesondere anodische Stimulation (atDCS) wurde gezeigt, dass kortikale Aktivität zu erhöhen über Depolarisation der neuronalen RMP, während die kathodische Stimulation (ctDCS) reduziert kortikalen Erregbarkeit 2. Im Vergleich zu anderen Arten von Gehirn-Stimulation (zB transkranielle Magnetstimulation) Sicherheit hat sich gut etabliert und bisher keine schwerwiegenden Nebenwirkungen wurden auch in gefährdeten Bevölkerungsgruppen 3, 4 berichtet. Auch, zumindest für lower Stimulationsintensität (bis zu 1 mA), ein wirksames Placebo (&quot;Schein&quot;) Stimulation Bedingung vorhanden 5, die eine effektive Verblindung der Teilnehmer und die Ermittler zu den Stimulationsbedingungen, Rendering tDCS ein attraktives Werkzeug in der experimentellen und klinischen Forschung-Einstellungen. Zahlreiche Studien haben bisher gezeigt, dass diese Veränderungen in der kortikalen Erregbarkeit in Verhaltensmodulationen führen. In der Motor-System, haben einheitliche Polarität abhängige Effekte wurde berichtet, 1, 6 für beide atDCS und ctDCS. In der kognitiven Studien, die Mehrzahl der Studien, die atDCS eingesetzt, um kognitive Funktionen verbessern berichtet positive Auswirkungen auf die Performance 7, während ctDCS häufig nicht zu einer Beeinträchtigung der kognitiven Verarbeitung führen. Letztere können durch die größere Redundanz der neuronalen Verarbeitungsressourcen Erkenntnis zugrunde liegenden 6 erklärt werden. Die Mehrheit der tDCS Studien haben Cross-over-Designs verwendet werden, um zu studierendie unmittelbaren Auswirkungen der Stimulation, die die Beendigung der Strom nur für kurze Zeit ein überdauern. Es wurde jedoch vorgeschlagen, dass Auswirkungen auf die Stimulation der Proteinsynthese, das heißt die neuronalen Mechanismus zugrunde liegende Mann Nahme 8 wiederholt. Tatsächlich kann motorische oder kognitive Trainingserfolg verbessert, wenn bei wiederholter tDCS Sitzungen und Langzeitstabilität dieser Verbesserungen berichtet worden, um eine bis zu mehrere Monate bei gesunden Erwachsenen 8-10 kombiniert werden. Solche Erkenntnisse haben auch löste ein Interesse an der Nutzung der tDCS in klinischen Kontexten und vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass es auch nützlich, als Haupt-oder Zusatzbehandlung Ansatz in verschiedenen klinischen Populationen 3 sein. Doch während eine relativ große Anzahl von Studien behandelt neurophysiologischen Auswirkungen der tDCS im motorischen System, ist wenig über die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen der tDCS Auswirkungen auf kognitive Funktionen des Gehirns in Gesundheit und Krankheit bekannt.Ein besseres Verständnis der Wirkungsweise von tDCS ist eine notwendige Voraussetzung für eine zielgerichtete Anwendungen TDCs in Forschungs-und klinischen Umgebungen. Dieses Problem kann durch die Kombination von tDCS mit funktionellen bildgebenden Verfahren wie die Elektroenzephalographie (EEG) oder die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) angesprochen werden. Die Mehrzahl der Studien, die die neuronalen Mechanismen, die Wahrnehmung und Motorik haben sich entschieden, fMRI 11 beschäftigen. Insbesondere ist fMRI die am weitesten verbreitete bildgebendes Verfahren, die neuronalen Mechanismen, die Wahrnehmung und Motorik 11 zu untersuchen. Außerdem, wenn bei gleichzeitiger Anwendung der tDCS kombiniert, ermöglicht fMRI-Untersuchung der zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen Verhaltens tDCS-Effekte mit höherer räumlicher Auflösung über das gesamte Gehirn im Vergleich zum EEG (für die jüngsten Beschreibungen kombiniert tDCS-EEG sehen Schestatsky et al. 12). Die vorliegende Manuskript beschreibt thE kombinierten Einsatz von tDCS bei gleichzeitiger fMRT. Diese neue Technik wurde erfolgreich verwendet, um die neuralen Mechanismen, die tDCS-induzierte Modulation von motorischen und kognitiven Funktionen 13-19 studieren. In der Zukunft wird diese kombiniert Protokoll neue Einblicke in die Mechanismen der tDCS Aktion in Gesundheit und Krankheit ergeben. Das Verständnis der Auswirkungen der tDCS auf große neuronale Netzwerke, wie mit dieser Technik kann beurteilt die Grundlage für gezieltere Anwendung der tDCS in der Forschung und klinischen Einstellungen legen. Die Handschrift wird auf die Unterschiede zwischen Verhaltens tDCS Experimente und den kombinierten Einsatz von tDCS bei gleichzeitiger fMRT zu konzentrieren, mit besonderem Akzent auf die Hardware-Anforderungen, die Anwendung der Technik und Sicherheitsaspekte. Als Beispiel, eine einzige Sitzung der tDCS auf der linken inferioren frontalen Gyrus (IFG) während aufgaben abwesend Ruhezustand (RS) fMRI und während einer Sprachaufgabe 14, 15 w verabreichtschlecht beschrieben, obwohl viele andere Anwendungen möglich 16, 19 sind. Einzelheiten der Versuchsplanung, Teilnehmer Eigenschaften und fMRI Verfahren der Datenanalyse sind im Detail in den Originalpublikationen 14,15 beschrieben und gehen über den Rahmen der vorliegenden Manuskripts. Darüber hinaus wird in diesen Studien eine zusätzliche funktionelle Magnetresonanztomographie, die beteiligt Schein-tDCS erworben wurde und im Vergleich zu den Ergebnissen der Sitzung atDCS (siehe &quot;repräsentativen Ergebnisse&quot; für Details). Diese Sitzung war identisch mit dem in der vorliegenden Handschrift, mit der Ausnahme, dass die Stimulation wurde vor Beginn der Scan-Sitzung (siehe Abbildung 1 für Details) eingestellt. Das vorliegende Verfahren wurde erfolgreich in einem 3-Tesla-MRT-Scanner Siemens Trio an der Berliner Centre for Advanced Imaging (Charité Universitätsmedizin, Berlin, Deutschland) durchgeführt und sollte im Prinzip auf andere Scanner sowie 13.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="662">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DC-Stimulator Plus</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td align="right" style="width:133px;">21</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">Hardware extension DC-Stimulator MR (2 MRI compatible rubber electrodes, electrode and box cable and inner filter box; outer filter box and stimulator cable)</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2 sponge pads for rubber electrodes (7x5 and 10x10 ccm)</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rubber head band</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCL solution</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Measurement tape</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td>To determine electrode position using the EEG 10-20 system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pen</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td>Used during electrode positioning</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

transcranial direct current stimulation and simultaneous  functional magnetic resonance imaging

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nicht-invasive Gehirnstimulation Technik, die schwache elektrische Ströme auf der Kopfhaut verabreicht, um die kortikale Erregbarkeit zu manipulieren und damit das Verhalten und Gehirn-Funktion verwendet. In den letzten zehn Jahren haben zahlreiche Studien kurz-und langfristigen Auswirkungen der tDCS auf verschiedenen Maßnahmen der Verhaltensleistung während motorischen und kognitiven Aufgaben sowohl bei gesunden Personen und in einer Reihe von verschiedenen Patientengruppen angesprochen. Bisher ist jedoch wenig über die neuronalen Grundlagen der tDCS Wirkung beim Menschen hinsichtlich Großhirn Netzwerke bekannt. Dieses Problem kann durch die Kombination von tDCS mit funktionellen bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) oder die Elektroenzephalographie (EEG) angesprochen werden. Insbesondere ist fMRI die am weitesten verbreitete bildgebendes Verfahren, die neuronalen Mechanismen, die Wahrnehmung und Motorik zu untersuchen. Applicatiauf der tDCS während fMRT ermöglicht die Analyse der neuronalen Mechanismen, die Verhaltens tDCS-Effekte mit hoher räumlicher Auflösung über das gesamte Gehirn. Aktuelle Studien mit dieser Technik identifiziert Stimulation induzierten Veränderungen in aufgabenbezogene funktionelle Hirnaktivität an der Stimulationsstelle und auch in weiter entfernten Hirnregionen, die mit Verhaltens Verbesserung verbunden wurden. Außerdem tDCS während Ruhezustand fMRI verabreicht erlaubte die Identifizierung der weit verbreiteten Veränderungen in ganze Gehirn funktionelle Konnektivität. Zukünftige Studien mit dieser Kombination Protokoll sollte neue Einblicke in die Mechanismen der tDCS Aktion in Gesundheit und Krankheit und neue Optionen für gezieltere Anwendung der tDCS in der Forschung und klinischen Einrichtungen ergeben. Die vorliegende Manuskript beschreibt diese neue Technik in einer Schritt-für-Schritt-Mode, mit dem Fokus auf technische Aspekte der tDCS während fMRI verabreicht.

Funktionelle MRT ist die am häufigsten verwendete funktionelle Bildgebungstechnik, die zugrunde liegenden Mechanismen der neuronalen motorische oder kognitive Funktionen zu adressieren. In jüngerer Zeit hat fMRI auch zur tDCS Auswirkungen auf kortikale Aktivität und Konnektivität zu bewerten. Die meisten dieser Studien verabreicht tDCS außerhalb des Scanners und offline ausgewertet Wirkungen der Stimulation (dh verabreicht tDCS vor dem Scannen 22, 23). Nur wenige Studien haben bisher tDCS bei gl...

Watch this Scientific Journal Video about Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nicht-invasive Gehirnstimulation Technik. Es hat sich erfolgreich in der Grundlagenforschung und klinischen Einrichtungen verwendet worden, um die Hirnfunktion beim Menschen zu modulieren. Dieser Artikel beschreibt die Umsetzung der tDCS und gleichzeitige funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI), um die neuronalen Grundlagen der tDCS-Effekte zu untersuchen.

Transkranielle Gleichstromstimulation und Simultan Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

transcranial-direct-current-stimulation-simultaneous-functional

Research

JoVE Journal

Behavior

21.5K Aufrufe.  University of Queensland.  Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nicht-invasive Gehirnstimulation Technik. Es hat sich erfolgreich in der Grundlagenforschung und klinischen Einrichtungen verwendet worden, um die Hirnfunktion beim Menschen zu modulieren. Dieser Artikel beschreibt die Umsetzung der tDCS und gleichzeitige funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI), um die neuronalen Grundlagen der tDCS-Effekte zu untersuchen. 

Serie: Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and molecular approaches allow the investigation of either different stimuli on few neurons, or one stimulus in large parts of the brain, blood oxygenation level dependent (BOLD) functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) allows combining both advantages, i.e. compare the neural activation induced by different stimuli in the entire brain at once. fMRI in songbirds is challenging because of the small size of their brains and because their bones and especially their skull comprise numerous air cavities, inducing important susceptibility artifacts. Gradient-echo (GE) BOLD fMRI has been successfully applied to songbirds 1-5 (for a review, see 6). These studies focused on the primary and secondary auditory brain areas, which are regions free of susceptibility artifacts. However, because processes of interest may occur beyond these regions, whole brain BOLD fMRI is required using an MRI sequence less susceptible to these artifacts. This can be achieved by using spin-echo (SE) BOLD fMRI 7,8 . In this article, we describe how to use this technique in zebra finches (Taeniopygia guttata), which are small songbirds with a bodyweight of 15-25 g extensively studied in behavioral neurosciences of birdsong. The main topic of fMRI studies on songbirds is song perception and song learning. The auditory nature of the stimuli combined with the weak BOLD sensitivity of SE (compared to GE) based fMRI sequences makes the implementation of this technique very challenging.

Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

This article shows an optimized procedure for imaging of the neural substrates of auditory stimulation in the songbird brain using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). It describes the preparation of the sound stimuli, the positioning of the subject and the acquisition and subsequent analysis of the fMRI data.

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) mit Auditive Stimulation in Singvögel

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

Forschung

Verhalten

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

Besten gegenwärtigen Praxis zur Gewinnung von High Quality EEG Daten während Gleichzeitige fMRI

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric currents through the scalp. This constant electric current induces shifts in neuronal membrane excitability, resulting in secondary changes in cortical activity. Although tDCS has most of its neuromodulatory effects on the underlying cortex, tDCS effects can also be observed in distant neural networks. Therefore, concomitant EEG monitoring of the effects of tDCS can provide valuable information on the mechanisms of tDCS. In addition, EEG findings can be an important surrogate marker for the effects of tDCS and thus can be used to optimize its parameters. This combined EEG-tDCS system can also be used for preventive treatment of neurological conditions characterized by abnormal peaks of cortical excitability, such as seizures. Such a system would be the basis of a non-invasive closed-loop device. In this article, we present a novel device that is capable of utilizing tDCS and EEG simultaneously. For that, we describe in a step-by-step fashion the main procedures of the application of this device using schematic figures, tables and video demonstrations. Additionally, we provide a literature review on clinical uses of tDCS and its cortical effects measured by EEG techniques.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation technique that has shown initial therapeutic effects in several neurological conditions. The main mechanism underlying these therapeutic effects is the modulation of cortical excitability. Therefore, online monitoring of cortical excitability would help guide stimulation parameters and optimize its therapeutic effects. In the present article we review the use of a novel device that combines simultaneous tDCS and EEG monitoring in real time.

Simultane EEG Überwachung Während transkranielle Gleichstrom-Stimulation

Transcranial  direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric  currents through the scalp. This constant electric current ...

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. Researchers have used single-pulse and repetitive TMS to stimulate the lip representation in the motor cortex. The excitability of the lip motor representation can be investigated by applying single TMS pulses over this cortical area and recording TMS-induced motor evoked potentials (MEPs) via electrodes attached to the lip muscles (electromyography; EMG). Larger MEPs reflect increased cortical excitability. Studies have shown that excitability increases during listening to speech as well as during&#160;viewing speech-related movements. TMS can be used also to disrupt the lip motor representation. A 15-min train of low-frequency sub-threshold repetitive stimulation has been shown to suppress motor excitability for a further 15-20 min. This TMS-induced disruption of the motor lip representation impairs subsequent performance in demanding speech perception tasks and modulates auditory-cortex responses to speech sounds. These findings are consistent with the suggestion that the motor cortex contributes to speech perception. This article describes how to localize the lip representation in the motor cortex and how to define the appropriate stimulation intensity for carrying out both single-pulse and repetitive TMS experiments.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception.&#160; This article describes how to record motor evoked potentials (MEPs) from the lip muscles and how to disrupt the motor lip representation using repetitive TMS.

Förderung der Lip Motor Cortex mit Transkranielle Magnetstimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

Transkranielle Magnetstimulation zur Untersuchung Kausal Brain-Verhaltens-Beziehungen und deren Zeitverlauf

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain regions involved in working memory and attention using transcranial electrical brain stimulation. Some researchers now believe the cerebellum supports cognition, possibly via a remote neuromodulatory effect on the prefrontal cortex. This paper describes a procedure for investigating a role for the cerebellum in cognition using transcranial direct current stimulation (tDCS), and a selection of information-processing tasks of varying task difficulty, which have previously been shown to involve working memory, attention and cerebellar functioning. One task is called the Paced Auditory Serial Addition Task (PASAT) and the other a novel variant of this task called the Paced Auditory Serial Subtraction Task (PASST). A verb generation task and its two controls (noun and verb reading) were also investigated. All five tasks were performed by three separate groups of participants, before and after the modulation of cortico-cerebellar connectivity using anodal, cathodal or sham tDCS over the right cerebellar cortex. The procedure demonstrates how performance (accuracy, verbal response latency and variability) could be selectively improved after cathodal stimulation, but only during tasks that the participants rated as difficult, and not easy. Performance was unchanged by anodal or sham stimulation. These findings demonstrate a role for the cerebellum in cognition, whereby activity in the left prefrontal cortex is likely dis-inhibited by cathodal tDCS over the right cerebellar cortex. Transcranial brain stimulation is growing in popularity in various labs and clinics. However, the after-effects of tDCS are inconsistent between individuals and not always polarity-specific, and may even be task- or load-specific, all of which requires further study. Future efforts might also be guided towards neuro-enhancement in cerebellar patients presenting with cognitive impairment once a better understanding of brain stimulation mechanisms has emerged.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) over the cerebellum exerts a remote effect on the prefrontal cortex, which can modulate cognition and performance. This was demonstrated using two information-processing tasks of varying complexity, whereby only cathodal tDCS improved performance when the task was difficult, but not easy.

Stetig Cognition Mit Transkranielle Gleichstromstimulation des Kleinhirns

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Neuronavigation geführte Repetitive transkranielle Magnetstimulation für Aphasie

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to integrate cognitive neural processes. Transcranial alternating current stimulation (tACS) holds the promise to elucidate the causal link between specific frequencies of oscillatory brain activity and cognitive processes. Simultaneous electroencephalography (EEG) recording during tACS would offer an opportunity to directly explore immediate neurophysiological effects of tACS. However, it is not trivial to measure EEG signals during tACS, as tACS creates a huge artifact in EEG data. Here we explain how to set up concurrent tACS-EEG experiments. Two necessary considerations for successful EEG recording while applying tACS are highlighted. First, bridging of the tACS and EEG electrodes via leaking EEG gel immediately saturates the EEG amplifier. To avoid bridging via gel, the viscosity of the EEG gel is the most important parameter. The EEG gel must be viscous to avoid bridging, but at the same time sufficiently fluid to create contact between the tACS electrode and the scalp. Second, due to the large amplitude of the tACS artifact, it is important to consider using an EEG system with a high resolution analog-to-digital (A/D) converter. In particular, the magnitude of the tACS artifact can exceed 100 mV at the vicinity of a stimulation electrode when 1 mA tACS is applied. The resolution of the A/D converter is of importance to measure good quality EEG data from the vicinity of the stimulation site. By following these guidelines for the procedures and technical considerations, successful concurrent EEG recording during tACS will be realized.

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

In this article we explain how to set up a concurrent transcranial alternating current stimulation and EEG experiment.

Concurrent Elektroenzephalographie Recording Während Transkranielle Alternating Current Stimulation (TAC)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to ...

Treating Clinical Depression with Repetitive Deep Transcranial Magnetic Stimulation Using the Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses electromagnetic coils to stimulate areas of the brain non-invasively. Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) with the Brainsway H1-coil system specifically is a type of rTMS indicated for treating patients with major depressive disorder (MDD) who are resistant to medication. The unique H1-coil design of this device is able to stimulate neuronal pathways that lie deeper in the targeted brain areas than those reached by conventional rTMS coils. dTMS is considered to be low-risk and well tolerated, making it a viable treatment option for people who have not responded to medication or psychotherapy trials for their depression.
Randomized, sham-control studies have demonstrated that dTMS produces significantly greater improvement in depressive symptoms than sham dTMS treatment in patients with major depression that has not responded to antidepressant medication. In this paper, we will review the methodology for treating major depression with dTMS using an H1-coil.

Here we present a protocol outlining the methodology for treatment of Major Depressive Disorder using the deep Transcranial Magnetic Stimulation (dTMS) system.

Die Behandlung von Depressionen mit Repetitive Tiefe Transkranielle Magnetstimulation Mit der Brainsway H1-Spule

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

Repetitive transkranielle Magnetstimulation auf die Einseitige Hemisphäre von Rattenhirn

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...