Name: neuronavigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation for aphasia
Uploaded: 2016-05-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
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Diese Studie wurde unterstützt durch einen Zuschuss (A101901) von der Korea Healthcare Technology R &amp; D-Projekt, Ministerium für Gesundheit und Wohlfahrt, der Republik Korea unterstützt. Wir danken Dr. Ji-Young Lee für während des gesamten Verfahrens technische Hilfe.

Ethik-Erklärung: Diese Studie der Institutional Review Board eines verblindeten Krankenhaus genehmigt wurde. 1. Vorbereitung Materialien (Tabelle 1) <ol><li> Verwenden TMS Geräte mit maximaler Leistung von 3,0 Tesla und einer Stromversorgung von 200-240 Vac 50/60 Hz 5A bei einer Impulsbreite von 350 us. </li><li> Erwerben Ruhemotorschwelle (RMT) in jedem Fach durch Elektromyographie (EMG) der Motor evozierte Potentiale (MEP) mit dem TMS-System und die aktive Elektrode, um zu bestimmen (Schritt 3.1 für Details). Stellen Sie die RMT als individuelle Intensität für die eigentliche TMS Studienprotokoll (Abbildung 1). Hinweis: Das neuronavigational System umfasst einen Computer-Bildschirm, subjektive Verfolger, Spule tracker, Zeiger, Kalibrierungsblock, Kamera und TMS Stuhl Sitzsystem. (Figuren 2 bis 4) </li><li> Verwenden Sie das Superlab Programm einzurichten, um die Bild Aufgabe benennen und präsentieren den Reiz zu den Themen, den Grad der induzierten Virtu zu testenal Aphasie. </li><li> Nehmen Sie die Reaktionszeit für jedes Bild eine Sprachaufnahme-System, 4 detaillierter in Schritt beschrieben. </li><li> Analysieren Latenz und Dauer der Bildbenennungsantwort durch ein Sprachanalysesystem, 4 in detaillierter in Schritt beschrieben. </li></ol> 2. Überprüfung der Studiendesign <ol><li> Verwenden Sie rTMS Virtuelle Aphasie zu induzieren. <ol><li> Bitten Sie das Motiv das Bild Benennung Aufgabe auszuführen, genauer beschrieben in Schritt 4 Bild Benennung Aufgabe. </li><li> Tragen Sie entweder Neurogeführte rTMS (NTM) oder konventionellen rTMS (CTMS) während der Bildbenennungsaufgabe. Die Einzelheiten von CTMS werden in den Schritten 5.3.2 und 5.5 beschrieben. </li></ol></li><li> Messung der Reaktionszeit und der Fehlerrate für die Bild benennen und die Ergebnisse unter beiden Bedingungen zu vergleichen, wie es detaillierter in Schritt 4 beschrieben. </li></ol> 3. Herstellung des TMS-Protokoll <ol><li> Bestimmen Sie RMT <ol><li> Legen Sie die aktive Elektrode auf der linken ersten Rücken interosseous (FDI) Muskel. </li><li> 10 aufeinander folgenden Stimulationen nach rechts M1 Bereich liefern bei einer 4-6 sec Interstimulus Intervall, um die Kontraktion des linken FDI Muskel überprüfen. </li><li> Bestimmen Subjekts RMT die minimale Intensität TMS unter Verwendung, bei der ein Peak-to-peak Amplitude MEP größer als 50 uV mindestens fünfmal erzeugt wird. </li></ol></li><li> TMS Mapping <ol><li> Besorgen Sie sich eine hohe Auflösung T1-gewichteten Magnetresonanz (MR) anatomische Bilder mit einem 3-T MR-Scanner des Themas für die Nutzung des neuronavigational Systems. Die Parameter für die MRT - Untersuchung sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Hinweis: Übertragen der Gehirn MR - Bilder mit dem Neuronavigationsprogramm, das das Gehirn und der Haut krummlinigen jeder einzelnen Verwendung anatomischer Führung der vorderen Kommissur (AC) und hinteren Kommissur (PC) rekonstruiert, wie in Figur 5 gezeigt. <ol><li> Rekonstruieren die Hautstruktur <ol><li> Beziehen Sie die Datei des Gehirns MR ThemaBild in Standard Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Format. Konvertieren Sie das MR-Bild von &quot;convert Studie&quot; auswählen. Stellen Sie das Suchverzeichnis, aus dem die Datei auf den Computer Neuro übertragen wird. Konvertieren Typ sollte DICOM-Typ ausgewählt werden, um in der Neuronavigationsprogramm verwendet werden. </li><li> Übertragen Sie die DICOM-Datei auf den Computer, in dem die Neuro Programm installiert ist. Implementieren Sie das Navigationsprogramm. Das Standardsymbol ist &quot;Anatomische.&quot; Für einen neuen Patientenakte, wählen Sie eine der DICOM-Bilddateien. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Atlas Räume&quot;. Dieser Schritt ist der Bezugspunkt zu setzen, jedes Bild zu rekonstruieren. Drücken Sie auf &quot;neu&quot; im Dropbox und die Referenz anatomischen Struktur durch &quot;Handbuch (AC-PC-Box)&quot; klicken. </li><li> Finden Sie die AC des Corpus callosum des Patienten, nur die Mittellinie von zwei vor den Säulen des Fornix platziert Hemisphären. Mark AC auf dem MR-Bild und klicken Sie auf &quot;Set AC&quot;. </li><li> Finden der PC des Patienten, wobei die Mittellinie der beiden Hemisphären im dorsalen Aspekt des oberen Endes des zerebralen Wasserleitung. Mark PC auf dem MR-Bild und klicken Sie auf &quot;PC&quot;. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Rekonstruktionen&quot;, um die Hautstruktur zu machen. Drücken Sie auf &quot;neu&quot; im Dropbox, um &quot;Skin&quot;. Stellen Sie den Bereich für den Wiederaufbau auf den MR-Bildern. Achten Sie darauf, den ganzen Schädel mit der Nasenspitze und beide Ohren zu umfassen. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Compute Haut&quot; in der neuen Struktur. Warten Sie, bis der Vorgang abgeschlossen ist. Nach Abschluss der Haut Konstruktion sollte die Haut Morphologie angezeigt werden. </li></ol></li><li> Wählen Sie &quot;Full Gehirn krummlinigen&quot; in der &quot;Rekonstruktion&quot; Abschnitt des Gehirns krummlinigen folgenden 3.2.1.1 zu rekonstruieren. Ähnlich wie bei dem vorherigen Schritt, stellen Sie den Bereich für den Wiederaufbau auf den MR-Bildern die Nasenspitze enthält. Klicken Sie auf &quot;Compute krummlinigen&quot;. Voll Gehirn krummlinigen angezeigt werden soll nach dem Bau abgeschlossen ist. </li></ol></li><li> Markieren Sie die nasion, Nasenspitze, und beide tragus die anatomischen Landmarken zu registrieren. Dieser Schritt ist der anatomische Punkt zwischen dem Patienten und dem rekonstruierten Hautstruktur für die Konfiguration der relativen Position des Ziels auf der Hirnrinde (Abbildung 6) zu entsprechen. <ol><li> Klicken Sie auf die &quot;Landmark&quot; -Symbol. Um den Orientierungspunkt zu konfigurieren, markieren Sie die nasion (Punkt zwischen der Stirn Nase, an der Kreuzung der Nasenknochen) auf der berechneten Hautstruktur. Registrieren Sie durch &quot;neue&quot; und speichern Sie es als &quot;Ort 1&quot; klicken </li><li> Markieren Sie die Nasenspitze nach nasion als Wahrzeichen der Registrierung der Nasenspitze 1. Registrieren Sie &quot;neu&quot;, indem Sie auf und speichern Sie es als &quot;Ort 2&quot; </li><li> Markieren Sie jede tragus auf der Hautstruktur. Die tragus ist der kleine spitze Eminenz des äußeren Ohres, vor der Ohrmuschel befindet. Registrieren Sie sich tragus nach dem Markieren und &quot;neuen&quot; Wahrzeichen klicken. Für dieses Protokoll, ist die richtige Tragus regtragene als &quot;Landmark 3&quot; und der linken Seite wird als &quot;Landmark 4&quot; eingetragen. </li></ol></li><li> Setzen Sie das Kopfband mit dem subjektiven Tracker auf den Kopf des Teilnehmers. Kalibrieren Sie die Spule Tracker mit dem Kalibrierungsblock des Navigationssitzsystem bei jeder Sitzung für jedes Thema. Stellen Sie sicher, dass die Navigationskamera erkennt und zeigt alle des Trackingsystems des Subjekts, der Stuhl, der Spule, und der Zeiger auf dem Bildschirm, bevor Sie fortfahren. <ol><li> Kalibrieren der Spule mit dem Sitzsystem. <ol><li> Kalibrieren Sie die Spule Tracker vor jeder NTMs Stimulation. Auf dem Hauptcomputer-Menü wählen Sie &quot;Fenster&quot;. Klicken Sie auf &quot;TMS Spule Kalibrierung&quot; in der Dropbox. Klicken Sie auf &quot;neu kalibrieren&quot;. Bei der zweiten Sitzung, wählen Sie die Spule Namen das erste Mal, und klicken Sie auf &quot;Neu kalibrieren&quot; verwendet. </li><li> Legen Sie die TMS-Spule auf dem Standardpunkt posterior Justierkörpers. Achten Sie darauf, die Spule horizontal platziert. Überprüfen Sie, ob dieKamera erkennt sowohl die Kalibrierungsblock und Spule Tracker (in grün dargestellt). Klicken Sie dann auf &quot;Begin Kalibrierung Countdown&quot; und ein 5 Sekunden des Countdowns beginnt. Halten Sie die Spule noch während des Countdowns. </li></ol></li></ol></li></ol></li></ol> 4. Bild Aufgaben Naming <ol><li> Stellen Sie das Bildprogramm zu benennen jeden Reiz für 3000 ms zu präsentieren, bevor sie automatisch auf das nächste Bild zu bewegen. </li><li> Bitten Sie den Teilnehmer das präsentierte Bild so genau und schnell wie möglich zu nennen. </li><li> Messen Sie die Reaktionszeit (Latenz von Pop-up des Reizes auf dem Bildschirm mit dem ersten Ton der Teilnehmer gemacht) für jedes Bild durch die durch das Subjekt durch das Headset-Mikrofon aus Ton Erfassung der Freeware-Programm zur Sprachanalyse verwenden. <ol><li> Vierzig Bilder in Namenslänge und Segmente von zwei bis drei aus der Bilddatenbank der koreanischen Version des Boston angepasst Naming Test (K-BNT) auf dem Bildschirm dargestelltvor und nach Stimulation, wie in der Studie von Kim et al., (2014). </li></ol></li></ol> 5. TMS Mapping Protocol <ol><li> Deliver1 Hz Stimulation mit einer Intensität von 90% der RMT für 10 min, mit insgesamt 600 TMS-Impulse. </li><li> Halten Sie die Achter-Spule tangential an den Schädel mit der Spule senkrecht zur zielorientiert. </li><li> TMS Mapping (Abbildung 7) <ol><li> Identifizieren der anatomischen Gyrus frontalis inferior (IFG), basierend auf der Oberfläche des Gehirns normalisiert, für NTMS. <ol><li> Registrieren Sie das IFG als NTMs Ziel. <ol><li> Klicken Sie auf &quot;Ziel&quot; und drücken Sie &quot;Configure Ziele&quot;. Markieren Sie die IFG auf dem Fenster angezeigt wird, das Gehirn krummlinigen. Detaillierte Zieleinstellung wird durch die Ausrichtung jeder Quer und sagittalen MR-Bildern erreicht. Speichern Sie den Punkt als &quot;Flugbahn&quot;. </li></ol></li><li> Registrieren Sie Sehenswürdigkeiten mit den Fächern der Kopfhaut. <ol><li> Klicken Sie auf &quot;Sessions&quot; für die Zuordnung. Erstelleneine neue Sitzung von &quot;Online-Session&quot; in der neuen Dropbox auswählen. Eine &quot;Session 1&quot; Fenster wird erstellt, in dem das Standardsymbol ist &quot;Targets&quot;. Wählen Sie den Zielnamen in Schritt 3.2.2.2 gespeichert. (Wählen Sie &quot;Trajektorie 1&quot;). Klicken Sie auf die Schaltfläche &quot;Hinzufügen&quot;, und zum nächsten Schritt übergehen. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Registrierung&quot;. Dieser Schritt ist der rekonstruierte Gehirn krummlinigen mit dem Gegenstand zu entsprechen. Der eingetragene Meilenstein in Schritt 3.2.2.1. wird zur Anpassung der anatomischen Punkt mit der realen anatomischen Struktur verwendet. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Kamera in der grünen Farbe sowohl den Zeiger und das Thema Tracker, angezeigt identifiziert. Zeigen Sie auf das Thema des nasion mit dem Zeiger. Klicken Sie auf &quot;Probe% Zum nächsten Ort&quot;. Zeigen Sie auf die Nasenspitze des Subjekts und es probieren. Wiederholen, bis alle vier Ziele abgestimmt sind. </li></ol></li></ol></li><li> Legen Sie die Spule auf F3 des 10-20 internationalen EEG - System 7 für CTMS. </li></ol></li><li>Blick auf den Bildschirm, um sicherzustellen, die Spule auf das gewünschte Ziel und wird im gesamten NTMs Verfahren beibehalten. Der Bildschirm sollte das Thema der Hirnoberfläche, beabsichtigte Ziel und die Spule, sowie die Fehlerbereich anzuzeigen , wie die Spule von dem Ziel durch das Bullauge gezeigt weg bewegt (Abbildung 8). Bezugnehmend auf dem Bildschirm stellt die Bedienungsperson die Spule auf dem Ziel, wie es wegbewegt wird. <ol><li> Führen Sie NTMs über die registrierten Ziel <ol><li> Klicken Sie auf &quot;Perform&quot; auf dem Bildschirm nach dem Wahrzeichen der Gegenstand der Anmeldung als in Schritt 5.3.1.1 beschrieben. Um die Standardeinstellungen der Kamera zu ändern, um den Zeiger, wählen Sie die Spule Namen während Schritt 3.2.3.1 gespeichert zu erkennen. am unteren Rand des &quot;Driver&quot; Dropbox. Stellen Sie sicher, dass die Kamera sowohl das Thema Tracker und Spule Tracker identifiziert. </li><li> Überprüfen Sie, ob der Bildschirm zeigt den relativen Abstand und Winkel der TMS-Spule von dem registrierten Ziel (IFG). Wenn die Spule bewegt sich von dem Ziel entfernt, derAbstand ist rot markiert, während es in grün markiert ist, wenn die Spule innerhalb des beabsichtigten Zielbereich ist. Versuchen Sie, den Winkel zwischen der Spule und dem Ziel als Bullauge so viel wie möglich zu erhalten. </li></ol></li></ol></li><li> Drehen Sie den Bildschirm weg vom Bediener für die CTMS Verfahren blind, um das TMS liefern. Die Spule wird gehalten, wie es am Anfang der Sitzung ist. </li></ol> 6. Topograhic Datenerfassung <ol><li> Nehmen Sie Spulenort pro Stimulation durch manuell den &quot;Record&quot; Taste auf der Fernbedienung drücken. </li><li> Bei jeder Stimulation der Aufnahme erfasst Taliarach Koordinaten in der x, y, z für den bestimmten Soll-Ist-stimulierten Bereich. </li><li> Zeigen die Koordinaten auf einer einzigen normalisierten Gehirn mit Hilfe der Freeware-Bildbearbeitungsprogramm (MRIcro, http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html). </li><li> Erwerben anatomischen Hirnbereiche entspricht, einschließlich der Brodmann-Bereich, die gyrus, Lappen und Hemisphäre Bereich Etiketten auf die Talairach Koordinaten mit einem Freeware-Kennzeichnungsprogramm (Talairachclient, http://www.talairach.org/client.html). </li></ol>

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	<li>Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+magnetic+stimulation+of+human+motor+cortex.">Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex.</a> Lancet. 11 (1), 1106-1107 (1985).</li><li>Pape, T. L., Rosenow, J., Lewis, 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+magnetic+stimulation:+a+possible+treatment+for+TBI.">Transcranial magnetic stimulation: a possible treatment for TBI.</a> J Head Trauma Rehabil. 21 (5), 437-451 (2006).</li><li>Ruohonen, J., Karhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigated+transcranial+magnetic+stimulation.">Navigated transcranial magnetic stimulation.</a> Neurophysiol Clin. 40 (1), 7-17 (2010).</li><li>Dell'Osso, 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=Augmentative+repetitive+navigated+transcranial+magnetic+stimulation+(rTMS)+in+drug-resistant+bipolar+depression.">Augmentative repetitive navigated transcranial magnetic stimulation (rTMS) in drug-resistant bipolar depression.</a> Bipolar Disord. 11 (1), 76-81 (2009).</li><li>Herbsman, T., 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=More+lateral+and+anterior+prefrontal+coil+location+is+associated+with+better+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+antidepressant+response.">More lateral and anterior prefrontal coil location is associated with better repetitive transcranial magnetic stimulation antidepressant response.</a> Biol Psychiatry. 66 (5), 509-515 (2009).</li><li>Schuhmann, T., Schiller, N. 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G., Hamilton, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+brain+stimulation+in+the+treatment+of+aphasia:+exploring+interhemispheric+relationships+and+their+implications+for+neurorehabilitation.">Noninvasive brain stimulation in the treatment of aphasia: exploring interhemispheric relationships and their implications for neurorehabilitation.</a> Restor Neurol Neurosci. 29 (6), 375-394 (2011).</li></ol>

All authors declare no conflict of interest.

TMS ist weit verbreitet sowohl in der klinischen Praxis und Grundlagenforschung. 10 wertvolle therapeutische Wirkungen durch die physiologischen Einfluss von rTMS angeboten werden, einschließlich einer hemmenden neuromodulatorischen Wirkung auf die kortikale Erregbarkeit mit niedriger Frequenz rTMS zur Behandlung von Aphasie. 11 Vorübergehende Störung der neuronalen Verarbeitung oder virtuellen Läsionsbildung durch rTMS induzierte Verhaltensleistung ändern. 12 kann jedoch die gewün...

Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) aktiviert nicht-invasiv neuronale Schaltkreise in den zentralen und peripheren Nervensystems. 1 rTMS moduliert die Erregbarkeit des Gehirns 2 und hat potenzielle therapeutische Wirkungen in mehreren psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen, wie zum Beispiel motorische Schwäche, Aphasie, Vernachlässigung und Schmerz . 3 die Zielstellen für rTMS andere als sind die motorischen Kortex üblicherweise das Internationale 10-20 EEG - System identifiziert oder durch Abstände von bestimmten externen Sehenswürdigkeiten zu messen. Allerdings interindividuelle Unterschiede in Größe, Anatomie und Morphologie der Hirnrinde sind nicht berücksichtigt, eine optimale Ziel Lokalisierung herausfordernd zu machen. 3 Ein weiterer kritischer Punkt für rTMS - Anwendungen ist die Diskordanz zwischen Aufsetzen der Magnetspule und der kortikalen Region bestimmt Stimulation. Optisch verfolgt Navigationsneurochirurgie hat expanded es Anwendungen, die die kognitiven Neurowissenschaften Bereich einschließlich rTMS zur Führung der Magnetspule zu umfassen. Das neuronavigational System hilft bei der optimalen Zielstrukturen für rTMS identifizieren. Solche 4,5 Divergenz in Spulenpositionierung auf dem Zielgebiet häufig mit dem herkömmlichen Verfahren tritt das System 10-20 EEG Annahme, und dies soll durch Neuronavigation zu überwinden. Broca-Bereich Targeting, mit individuellen anatomischen Mapping Das Studienprotokoll beschreibt eine Methode, virtuelle Aphasie bei gesunden Probanden durch neuronavigational rTMS zu induzieren. Der Grad der virtuellen Aphasie in Bezug auf die Änderung Bild Namensgebung in der Reaktionszeit gemessen und verglichen mit denen aus dem herkömmlichen Stimulationsverfahren. Die Neuronavigation geführte Verfahren weist eine höhere Genauigkeit für magnetische Impulse an das Gehirn zu liefern, und wird somit zu zeigen größere klinische Änderung zu erwarten als bei dem herkömmlichen Verfahren. Das Ziel dieses Gestüty war für Patienten mit Aphasie in klinischen Umfeld eine präzisere und effektive Methode zur Stimulation einzuführen.

<table><tbody><tr><td>Medtronic MagPro X100</td><td>MagVenture</td><td>9016E0711</td><td></td></tr><tr><td>MCF-B65 Butterfly coil</td><td>MagVenture</td><td>9016E042</td><td></td></tr><tr><td>Brainsight TMS Navigation</td><td>Rogue Research</td><td>&lt;br/&gt; KITBSF1003&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

neuronavigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation for aphasia

Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) wird für einige neurologische Erkrankungen weit verbreitet, da sie Anerkennung für ihre mögliche therapeutische Wirkungen gewonnen hat. Erregbarkeit des Gehirns ist nicht-invasiv durch rTMS moduliert und rTMS auf die Sprachgebiete hat seine möglichen Auswirkungen auf die Behandlung von Aphasie bewährt. In unserem Protokoll streben wir durch die Hemmung der Brodmann Bereich 44 und 45 unter Verwendung von neuronavigational TMS (NTM) und F3 des Internationalen 10-20 EEG-System für konventionelle TMS (CTMS) virtuelle Aphasie bei gesunden Probanden künstlich zu induzieren. Um den Grad der Aphasie, Veränderungen der Reaktionszeit auf ein Bild Namensgebung Aufgabe vor und nach der Stimulation gemessen werden gemessen und die Verzögerung in der Reaktionszeit zwischen NTMs und CTMS vergleichen. Genauigkeit der beiden Stimulationsmethoden TMS wird verglichen, indem die Mittelungs Talairach Koordinaten des Ziels und der aktuellen Stimulation. Die Konsistenz der Stimulation wird durch den Fehlerbereich von dem Ziel unter Beweis gestellt. Der Zweck dieses study ist die Verwendung von NTM zu demonstrieren und die Vorteile und Grenzen der NTMs denen von CTMS im Vergleich zu beschreiben.

Kim et al. Zeigten eine überlegene Wirkung von TMS mit neuronavigational Systemführung im Vergleich zu der nicht-navigierten herkömmlichen Verfahren um weniger Dispersion des Reizes und fokale Stimulation des rechten Bereich M1, 8 , wie in 9 gezeigt. Ein weiterer Beweis zur Unterstützung der Einbeziehung das neuronavigational System mit TMS wird von einem randomisierten Crossover - Experiment demonstriert , indem sie auf Brodmann Bereich 44 und 45...

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Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

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 ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

12.0K Aufrufe.  Inje University of Medicine, Haeundae Paik Hospital. 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.

Serie: Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

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

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. ...

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

Mit Hilfe Transkranielle Magnetstimulation auf die menschliche neuromuskuläre System zu studieren

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

Medizin

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, ...

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 experiment, we demonstrate the administration of low-frequency repetitive TMS (rTMS) to an optimal stimulation site in the right hemisphere in patients with chronic non-fluent aphasia. A battery of standardized language measures is administered in order to assess baseline performance. Patients are subsequently randomized to either receive real rTMS or initial sham stimulation. Patients in the real stimulation undergo a site-finding phase, comprised of a series of six rTMS sessions administered over five days; stimulation is delivered to a different site in the right frontal lobe during each of these sessions. Each site-finding session consists of 600 pulses of 1 Hz rTMS, preceded and followed by a picture-naming task. By comparing the degree of transient change in naming ability elicited by stimulation of candidate sites, we are able to locate the area of optimal response for each individual patient. We then administer rTMS to this site during the treatment phase. During treatment, patients undergo a total of ten days of stimulation over the span of two weeks; each session is comprised of 20 min of 1 Hz rTMS delivered at 90% resting motor threshold. Stimulation is paired with an fMRI-naming task on the first and last days of treatment. After the treatment phase is complete, the language battery obtained at baseline is repeated two and six months following stimulation in order to identify rTMS-induced changes in performance. The fMRI-naming task is also repeated two and six months following treatment. Patients who are randomized to the sham arm of the study undergo sham site-finding, sham treatment, fMRI-naming studies, and repeat language testing two months after completing sham treatment. Sham patients then cross over into the real stimulation arm, completing real site-finding, real treatment, fMRI, and two- and six-month post-stimulation language testing.

We explore the use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to improve language abilities in patients with chronic stroke and non-fluent aphasia. After identifying a site in the right frontal gyrus for each patient that responds optimally to stimulation, we target this site during ten days of rTMS treatment.

Verwendung Repetitive Transkranielle Magnetstimulation zur Sprache Funktion bei Schlaganfall-Patienten mit chronischer Non-fließend Aphasie verbessern

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

Individualized rTMS Treatment for Depression using an fMRI-Based Targeting Method

To achieve greater clinical efficacy, a revolution in treatment for major depressive disorder (MDD) is highly anticipated. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is a non-invasive and safe neuromodulation technique that immediately changes brain activity. Despite its wide application in the treatment for MDD, the treatment response remains different among individuals, which may be attributable to the inaccurate positioning of the stimulation target. Our study aims to examine whether the functional magnetic resonance imaging (fMRI)-assisted positioning improves the efficacy of rTMS in treating depression. We intend to identify and stimulate the subregion of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in MDD with strongest anti-correlation with the subgenual anterior cingulate cortex (sgACC), and to conduct a comparative investigation of this novel method and the traditional 5-cm rule. To achieve more precise stimulation, both methods were applied under the guidance of neuronavigation system. We expected that the TMS treatment with individualized positioning based on resting state functional connectivity may show better clinical efficacy than the 5-cm method.

The present protocol describes the application of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), where a subregion of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) with the strongest functional anticorrelation with the subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) was located as the stimulation target under the assistance of a fMRI-based neuronavigation system.

Individualisierte rTMS-Behandlung von Depressionen mit einer fMRT-basierten Targeting-Methode

To achieve greater clinical efficacy, a revolution in treatment for major depressive disorder (MDD) is highly anticipated. Repetitive transcranial ...

MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in patients with major depressive disorder (MDD). Technicians used a neuronavigation system to process patient MRIs to generate a 3-dimensional head model. The head model was subsequently used to identify patient-specific stimulatory targets. The dmPFC was stimulated daily for 20 sessions. Stimulation intensity was titrated to address scalp pain associated with rTMS. Weekly assessments were conducted on the patients using the Hamilton Rating Scale for Depression (HamD17) and Beck Depression Index II (BDI-II). Treatment-resistant MDD patients achieved significant improvements on both HAMD and BDI-II. Of note, angled, double-cone coil rTMS at 120% resting motor threshold allows for optimal stimulation of deeper midline prefrontal regions, which results in a possible therapeutic application for MDD. One major limitation of the rTMS field is the heterogeneity of treatment parameters across studies, including duty cycle, number of pulses per session and intensity. Further work should be done to clarify the effect of stimulation parameters on outcome. Future dmPFC-rTMS work should include sham-controlled studies to confirm its clinical efficacy in MDD.

Here we outline the procedure for MRI-guided repetitive transcranial magnetic stimulation to the dorsomedial prefrontal cortex as an experimental treatment for major depressive disorder.

MRI-geführte dmPFC-rTMS zur Behandlung behandlungsresistente Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

Kombinierte Transcranial magnetische Anregung und Elektroenzephalographie des dorsolateralen präfrontalen Kortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Neurowissenschaften

Study Design for Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Speech Cortical Mapping

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional mapping of language areas for surgical decision-making is usually done invasively by electrical direct cortical stimulation (DCS), which is used to identify the organization of the crucial cortical and subcortical structures within each patient. Accurate preoperative non-invasive mapping aids surgical planning, reduces time, costs, and risks in the operating room, and provides an alternative for patients not suitable for awake craniotomy. Non-invasive imaging methods like MRI, fMRI, MEG, and PET are currently applied in presurgical design and planning. Although anatomical and functional imaging can identify the brain regions involved in speech, they cannot determine whether these regions are critical for speech. Transcranial magnetic stimulation (TMS) non-invasively excites the cortical neuronal populations by means of electric field induction in the brain. When applied in its repetitive mode (rTMS) to stimulate a speech-related cortical site, it can produce speech-related errors analogous to those induced by intraoperative DCS. rTMS combined with neuronavigation (nrTMS) enables neurosurgeons to preoperatively assess where these errors occur and to plan the DCS and the operation to preserve the language function. A detailed protocol is provided here for non-invasive speech cortical mapping (SCM) using nrTMS. The proposed protocol can be modified to best fit the patient- and site-specific demands. It can also be applied to language cortical network studies in healthy subjects or in patients with diseases that are not amenable to surgery.

Navigated repetitive transcranial magnetic stimulation is a highly efficient non-invasive tool for mapping speech-related cortical areas. It helps in designing brain surgery and speeds up the direct cortical stimulation conducted during the surgery. This report describes how to perform speech cortical mapping reliably for preoperative evaluation and research.

Studiendesign für navigierte repetitive transkranielle Magnetstimulation zur sprachkortikalen Kartierung

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional ...

Kombiniertes Interventionstraining für Kinder mit spastischer Zerebralparese 

Repeated Transcranial Magnetic Stimulation Combined with Action Observation Training in Children with Spastic Cerebral Palsy

This study presents the results of a randomized controlled trial utilizing a 2 x 2 factorial design, comparing the effects of repeated transcranial magnetic stimulation (rTMS) and action observation training (AOT) intervention methods on spasticity, balance function, and motor function in children with spastic cerebral palsy (SCP). The study aimed to investigate whether the combination of the two interventions produces greater improvement than either treatment alone or conventional treatment.
Subject children in this study, in accordance with the random number table, were randomly divided into four groups: conventional group, rTMS group, AOT group, and combined intervention group. All the children in the four groups received conventional rehabilitation treatment, on the basis of which they were given different therapeutic programs of rehabilitation measures. The conventional group had no other treatment while the rTMS group received rTMS, the AOT group received AOT and the combined intervention group was given a combined intervention of rTMS and AOT. They were trained five days per week for 12 weeks. Changes in scores of spasticity, balance function, walking ability, and gross motor function were assessed at the onset of the training program and upon completion of 12 weeks of treatment.
A total of 64 Children with SCP completed the study, and their results were analyzed. The total gross motor function efficiency of 87.50% in the experimental group was significantly higher than that of 25.00% in the conventional group, 62.50% in the rTMS group, and 68.75% in the AOT group. The preliminary results showed that combined intervention of rTMS and AOT could effectively improve the balance function and motor function of children, and the therapeutic effect of the combined intervention was better than that of conventional treatment, rTMS or AOT alone. Finally, clinical efficacy and optimal treatment parameters of the combined intervention were clarified to provide a clinical basis for therapists to conduct lower limb function rehabilitation for children with SCP.

Autor im Rampenlicht: Repetitive transkranielle Magnetstimulation kombiniert mit Bewegungsbeobachtung bei Zerebralparese

Children with spastic cerebral palsy (SCP) have limb spasticity, movement disorders, and abnormal posture due to injury to the cerebral cortex motor area, resulting in inability to stand and walk normally. Therefore, alleviating limb spasticity and enhancing gross motor function in children with SCP have become important therapeutic goals.

Wiederholte transkranielle Magnetstimulation kombiniert mit Handlungsbeobachtungstraining bei Kindern mit spastischer Zerebralparese

This study presents the results of a randomized controlled trial utilizing a 2 x 2 factorial design, comparing the effects of repeated transcranial ...