Nous tenons à remercier David Pitcher pour sa précieuse contribution à cette expérience de TMS. Cette recherche a été financée par une bourse de l&#39;Institut Levie-Edersheim-Gitter pour la cartographie du cerveau de BS, une subvention de la Fondation Wolfson; accorde 65/08 et de 1657 à 1608 de la Fondation israélienne des sciences et une subvention de Voyage du chercheur British Council programme d&#39;échange de GY L&#39;expérience a été réalisée à l&#39;Institut Wohl pour Advanced Imaging, Tel-Aviv Sourasky Medical Center.

L&#39;expérience se déroule en deux sessions distinctes. Au cours de la première session d&#39;une expérience d&#39;IRM fonctionnelle (par exemple, un alignement de piste fonctionnelle) est effectuée dans le but de définir les zones cibles désirées TMS sur un objet de façon individuelle. Les résultats IRMf sont ensuite introduits dans un système de navigation stéréotaxique pour un TMS précis de ciblage. La deuxième session a lieu suite à l&#39;analyse des données d&#39;IRMf, EEG au cours de laquelle est enregistré simultanément avec TMS. Le protocole décrit ici a été approuvé par le comité d&#39;éthique de la Tel-Aviv Sourasky Medical Center. Dans l&#39;exemple donné dans le présent document, les données ont été analysées avec MATLAB Version 7.7 (R2008b). Le Parametric Mapping statistique (SPM 5) logiciel MATLAB et MarsBar boîte à outils pour SPM 23 ont été utilisés pour le traitement des données IRMf. 1. IRMf session et l&#39;analyse des données IRMf <ol><li> Exécuter une tâche en utilisant l&#39;IRM fonctionnelle d&#39;imagerie écho planar (EPI) de séquençagee afin de déterminer les foyers d&#39;activation souhaitée à être ciblés par TMS. Pour une meilleure dissociation entre les zones adjacentes, telles que l&#39;OFA et l&#39;EBA dans l&#39;exemple ci-dessous, la numérisation haute résolution est recommandée. Voxels de 3 mm 3 ou moins, obtenu avec une IRM tête-bobine de 8 voies ou plus, sont suffisantes pour délimiter les régions adjacentes. </li><li> Exécuter une analyse structurelle T1 pour obtenir des données neuroanatomiques. Assurez-vous que la face du participant est entièrement inclus dans le champ de vision de cette analyse, car les marqueurs externes sur l&#39;image (par exemple, la pointe du nez) seront utilisés plus tard pour COREGISTER la tête du sujet avec son analyse. </li><li> Après la collecte de données, utilisez la boîte à outils MarsBar pour SPM pour définir les régions du cerveau souhaités d&#39;intérêt basé sur les contrastes entre les conditions expérimentales. Utilisez les contrastes sont confrontés&gt; objets pour définir la zone de visage occipital (OFA), et organismes&gt; objets pour définir la zone du corps Extrastirate (EBA). Pour assurer davantage èmeles deux cibles corticales sont fonctionnellement distinctes, l&#39;utilisation &quot;conjonction&quot; (en MarsBar) pour masquer de chaque ROI des voxels ayant répondu à l&#39;autre condition expérimentale (exclure face-voxels de l&#39;EBA, et le corps-voxels de l&#39;OFA). </li><li> Corregister les images structurelles T1 avec les analyses fonctionnelles, en utilisant SPM. </li><li> Copiez les fichiers de l&#39;analyse structurelle, ainsi que les fichiers de contraste fonctionnelles pertinentes, à un disque dur portable afin de télécharger le système de navigation. </li></ol> 2. Préparation d&#39;un paradigme pour l&#39;expérience EEG-TMS qui permettra l&#39;extraction ERP Décrit dans la section ci-dessous est une méthode de collecte de données de l&#39;EEG lors de l&#39;application de TMS d&#39;une manière qui permet l&#39;extraction des ERP fiable et reproductible 19. L&#39;avantage de cette technique est qu&#39;elle gère facilement le secondaire de longue durée, TMS artefact, et est assez robuste, même pour permettre la restauration des données à des électrodes situées juste sous la TMS chuile, où l&#39;artefact est de la tension la plus élevée et la plus longue durée. <ol><li> Organisation du paradigme <ol><li> Exécutez les différentes conditions TMS (les différentes zones cible du cerveau, ainsi que d&#39;une condition de non-TMS) dans des blocs distincts. </li><li> Au sein de chaque bloc présenter le participant à toutes les conditions de relance (par exemple, des visages, des objets, des scènes, etc) au hasard dans une conception liée à l&#39;événement. </li><li> Pour une meilleure qualité de l&#39;ERP et le modèle TMS-bruit (ci-dessous) assurez-vous d&#39;avoir au moins 50 essais par condition. </li></ol></li><li> Définir la durée des impulsions / TMS impulsions à la latence désirée image après l&#39;apparition. Cela se fait par l&#39;intermédiaire de l&#39;écriture sur un port parallèle, à partir de laquelle passe un câble de l&#39;appareil de stimulation TMS. Cette fonction est disponible dans la plupart des logiciels pour des expériences psychologiques, comme PsychToolBox (versions 2 ou 3) pour MATLAB 24 ou E-Prime (voir le tableau des matériaux). Gigue l&#39;intervalle de relance entre (ISI) pour réduire stimulus (et impulsion) prévisibilité (par exemple ajouter une valeur aléatoire entre 0 et 500 ms à chaque ISI). </li><li> Préparer une condition vide-écran supplémentaire: <ol><li> Préparer essais au cours de laquelle TMS sera appliquée avec la même intensité, mais sans la présentation du stimulus sur l&#39;écran. Ces essais de TMS blanc-écran seront servis à calculer un modèle d&#39;artefact TMS en l&#39;absence de stimulation visuelle. </li><li> Régler le nombre de répétitions des essais en blanc pour être identique au nombre de répétitions de l&#39;une quelconque des conditions expérimentales dans le bloc. </li><li> Pour une représentation exacte de la forme de l&#39;artefact résiduel TMS, au hasard les essais vierges à travers l&#39;ensemble du bloc plutôt que de les présenter tous au début ou à la fin. </li></ol></li></ol> 3. Mise en place de l&#39;EEG et le système de neuronavigation, et la conduite de l&#39;expérience TMS ciblage précis de ROI définies individuellement est possible avec l&#39;utilisation d&#39;une navigation stéréotaxiqueSystème de gation, constitué d&#39;une caméra infrarouge, capteurs à infrarouge monté sur la tête du participant, et un logiciel spécialisé. <ol><li> participants d&#39;écran basés sur des critères de sécurité de TMS. Exclure des sujets de participation avec une auto ou des antécédents familiaux d&#39;épilepsie, les sujets avec d&#39;autres troubles neurologiques ou de migraines fréquentes, et les sujets sur les drogues psychoactives. Bien que généralement pas projeté pour, les sujets avec suspicion de troubles végétatifs tels que syncopes vaso-vagales (manifeste surtout comme une tendance à s&#39;évanouir facilement) peuvent également être exclus. Demandez aux participants d&#39;éviter les boissons alcoolisées à partir le soir avant et boissons contenant de la caféine au moins 2 heures avant l&#39;expérience. Pour de plus amples instructions et discussion de la sécurité voir Rossi et al 25, et l&#39;examen de la sécurité Magstim ( <a href="http://joedevlin.psychol.ucl.ac.uk/tms/docs/magstim_safety.pdf">http://joedevlin.psychol.ucl.ac.uk/tms/docs/magstim_safety.pdf</a> ). </li><li> Préparer til neuronavigation système: <ol><li> Avant la séance commence, nourrir les fichiers numérisés structurelles dans le logiciel du système de navigation. </li><li> Superposition des résultats fonctionnels IRM (les contrastes) sur les images structurelles. </li><li> Utilisation du logiciel de neuronavigation, marquer les cibles désirées sur les images, ainsi que les marqueurs anatomiques externes qui serviront pour coregistration: le bout du nez, la partie la plus profonde du pont de nez souvent désigné comme nasion et le tragus de chaque oreille. </li></ol></li><li> Monter le bouchon EEG sur la tête du participant et connecter les électrodes: <ol><li> Essayez de garder impédance de l&#39;électrode n&#39;est pas supérieure à 5 k. </li><li> Pour éviter un échauffement lié TMS-des électrodes, utiliser aussi peu que possible gel. Pour obtenir une bonne impédance avec peu de quantité de gel effectuer une préparation minutieuse de la peau. Éventuellement, demander aux participants de se laver les cheveux avant de venir à l&#39;expérience. </li><li> Assurez-vous que les fils d&#39;électrodes ne traversent pas each autre et sont orientés à une distance entre l&#39;emplacement de la bobine. Eviter les boucles dans les fils. </li><li> Utilisez un taux d&#39;échantillonnage élevé pour une meilleure représentation de l&#39;artefact de bruit. Il est recommandé d&#39;utiliser 1 kHz ou plus, comme la plupart des études précédentes utilisant cette méthode ont fait 7,26-28. </li><li> Placer la référence et des électrodes de masse aussi loin de la bobine que possible. Dans cet exemple, les zones du cortex occipital ont été ciblés en utilisant une référence de nez et un rez-de-Fz 7. Pour d&#39;autres exemples, voir 3,4,27,29,30. A noter que les données peuvent être re-référencées hors ligne dans une nouvelle référence en fonction des besoins, tels que la moyenne courante. Remarque: Pour une revue sur l&#39;optimisation de l&#39;installation TMS-EEG, voir Veniero et al 31. </li></ol></li><li> COREGISTER la tête du sujet avec l&#39;analyse, de la façon suivante: <ol><li> Monter les détecteurs infrarouges sur la tête du participant. </li><li> COREGISTER l&#39;emplacement de la tête avec le système de navigation à l&#39;aide des marqueurs prédéfinis (tipdu nez, etc voir la figure 3). Il est conseillé de répéter le recalage entre les blocs pour assurer le placement de la bobine précis à toutes les étapes. </li></ol></li><li> Repérez les zones cibles: <ol><li> Avez-sujet assis, le menton reposant sur une mentonnière à la distance désirée de l&#39;écran. </li><li> Assurez-vous que les participants sont à l&#39;aise lors de leur chaise, car ils sont priés de s&#39;abstenir de mouvements pendant les blocs expérimentaux (important pour une mesure de bruit modèle précis). </li><li> Choisir une cible de TMS à partir du système de navigation de la figure 3. </li><li> Utilisation de l&#39;outil pointeur (voir le tableau des matériaux), laisser le système de navigation de guider l&#39;utilisateur à l&#39;emplacement optimal de la bobine et marquer avec un petit autocollant sur ​​le capuchon de l&#39;électrode. Il est important de maintenir le pointeur perpendiculaire à la tête. Répétez cette étape avant chaque bloc. Notez qu&#39;il n&#39;est pas recommandé d&#39;utiliser la navigation en ligne pendant le bloc (navigation de la bobinelui-même tout en le maintenant) car tout mouvement de la bobine doit être évitée pour une meilleure mesure du modèle d&#39;artefact TMS. Il a été constaté que la prédéfinition et marquant l&#39;emplacement des TMS est la meilleure façon d&#39;obtenir une stimulation stable. </li><li> Guide centre précis de la bobine au marqueur, alors qu&#39;il était détenu par un titulaire. Assurez-vous qu&#39;il est tangent à la tête. </li></ol></li><li> Régler l&#39;intensité de TMS à la valeur désirée. Administrer une impulsion de test pour l&#39;approbation du participant. </li><li> Exécutez le bloc expérimental. </li><li> Non-TMS condition: si une bobine simulacre de TMS spécialisé n&#39;est pas disponible, placez la bobine de TMS à côté de la tête du sujet et l&#39;incliner de 90 °. Exécutez le bloc comme d&#39;habitude, y compris les essais à blanc. Le lecteur peut également se référer au document de vidéo JoVE par Andon et Zatorre 32 pour de plus amples démonstration du système de navigation. </li></ol> 4. Analyse des données EEG et Informatique ERP <ol><li> Retirez le artif immédiate des impulsionsacte, comme suit: <ol><li> Si un dispositif d&#39;écrêtage n&#39;est pas disponible (voir ci-dessus), la première étape dans le traitement de données EEG serait de couper la TMS impulsion immédiate artefact lui-même à partir des données. Notez que cette étape peut être sautée si les filtres ne sont pas souhaitées. Mais si les filtres sont appliqués, la forme pointue de pointe de l&#39;artefact va créer des distorsions dans les données. Une étroite fenêtre de temps de 10 à 15 ms après l&#39;impulsion apparition devrait suffire, mais assurez-vous de vérifier ce par inspection visuelle des données. </li><li> Relier les deux extrémités coupées créées après le retrait de l&#39;impulsion. Deux principales méthodes pour y parvenir ont été proposées dans les rapports précédents: 1 rejoindre tout simplement les deux extrémités restantes après l&#39;enlèvement d&#39;impulsion (voir Fuggetta et al 26 et la figure 1.);. 2. Interpoler une ligne entre les extrémités des deux coupe en générant des valeurs également réparties entre les 7. L&#39;équation utilisée pour cette interpolation est la suivante: pour chaque point de données manquantes y à échantillon x,calculer y = y 0 + ((y 1-y 0) * (xx 0)) / (x 1-x 0) dans laquelle x 0 et y 0 sont les coordonnées du dernier point de données avant que le segment de coupe, et x 1 et y 1 sont les coordonnées du premier point de données après que le segment de coupe. Les deux techniques assurent que les filtres peuvent être appliqués sur les données sans produire des ondulations dues à des mesures de tension pointus, comme le montre la figure 1. Reportez-vous à l&#39;ouvrage de Reichenbach et ses collègues 27 pour un 3 ème ordre interpolation polynomiale plus complexe. </li></ol></li><li> Appliquer la méthode de soustraction: <ol><li> Pour chaque bloc expérimental, y compris une condition de contrôle sans TMS cas échéant, de calculer une moyenne ERP pour les essais de l&#39;écran vide par temps de verrouillage pour les début de l&#39;essai (comme si une image a été présentée). </li><li> Soustraire ce modèle moyenne de l&#39;essai de toutes les autres conditions de relance. Si plusieurs blocs ont été exécutéspour le même site de stimulation, cela séparément pour chaque bloc, en tant que matrice sera légèrement différente entre les blocs. </li></ol></li><li> Toutes les autres étapes de prétraitement et de traitement sont réalisées comme dans tout autre essai ERP. </li></ol>

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	<li>Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. <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+in+cognitive+neuroscience--virtual+lesion,+chronometry,+and+functional+connectivity.">Transcranial magnetic stimulation in cognitive neuroscience--virtual lesion, chronometry, and functional connectivity.</a> Curr Opin Neurobiol. 10, 232-237 (2000).</li><li>Taylor, P. C., Walsh, V., Eimer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+TMS+and+EEG+to+study+cognitive+function+and+cortico-cortico+interactions.">Combining TMS and EEG to study cognitive function and cortico-cortico interactions.</a> Behav Brain Res. 191, 141-147 (2008).</li><li>Dugue, L., Marque, P., VanRullen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Phase+of+Ongoing+Oscillations+Mediates+the+Causal+Relation+between+Brain+Excitation+and+Visual+Perception.">The Phase of Ongoing Oscillations Mediates the Causal Relation between Brain Excitation and Visual Perception.</a> Journal of Neuroscience. 31, 11889-11893 (2011).</li><li>Massimini, 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=Triggering+sleep+slow+waves+by+transcranial+magnetic+stimulation.">Triggering sleep slow waves by transcranial magnetic stimulation.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 104, 8496-8501 (2007).</li><li>Taylor, P. C., Nobre, A. C., Rushworth, 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=FEF+TMS+affects+visual+cortical+activity.">FEF TMS affects visual cortical activity.</a> Cereb Cortex. 17, 391-399 (2007).</li><li>Thut, G., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+rhythmic+brain+activity+from+TMS-EEG+studies.">New insights into rhythmic brain activity from TMS-EEG studies.</a> Trends Cogn Sci. 13, 182-189 (2009).</li><li>Sadeh, 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=Stimulation+of+category-selective+brain+areas+modulates+ERP+to+their+preferred+categories.">Stimulation of category-selective brain areas modulates ERP to their preferred categories.</a> Curr Biol. 21, 1894-1899 (2011).</li><li>Bentin, S., Allison, T., Puce, A., Perez, E., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+studies+of+face+perception+in+humans.">Electrophysiological studies of face perception in humans.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 8, 551-565 (1996).</li><li>Rossion, B., Joyce, C. A., Cottrell, G. W., Tarr, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+lateralization+and+orientation+tuning+for+face,+word,+and+object+processing+in+the+visual+cortex.">Early lateralization and orientation tuning for face, word, and object processing in the visual cortex.</a> Neuroimage. 20, 1609-1624 (2003).</li><li>Baker, C. I., 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=Visual+word+processing+and+experiential+origins+of+functional+selectivity+in+human+extrastriate+cortex.">Visual word processing and experiential origins of functional selectivity in human extrastriate cortex.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 104, 9087-9092 (2007).</li><li>Kanwisher, N., Yovel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fusiform+face+area:+a+cortical+region+specialized+for+the+perception+of+faces.">The fusiform face area: a cortical region specialized for the perception of faces.</a> Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 361, 2109-2128 (2006).</li><li>Op de Beeck, ., P, H., Haushofer, J., Kanwisher, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpreting+fMRI+data:+maps,+modules+and+dimensions.">Interpreting fMRI data: maps, modules and dimensions.</a> Nat Rev Neurosci. 9, 123-135 (2008).</li><li>Okon-Singer, H., 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=Spatio-temporal+indications+of+sub-cortical+involvement+in+leftward+bias+of+spatial+attention.">Spatio-temporal indications of sub-cortical involvement in leftward bias of spatial attention.</a> Neuroimage. 54, 3010-3020 (2011).</li><li>Sadaghiani, S., 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=alpha-band+phase+synchrony+is+related+to+activity+in+the+fronto-parietal+adaptive+control+network.">alpha-band phase synchrony is related to activity in the fronto-parietal adaptive control network.</a> J Neurosci. 32, 14305-14310 (2012).</li><li>Sadeh, B., Podlipsky, I., Zhdanov, A., Yovel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Event-related+potential+and+functional+MRI+measures+of+face-selectivity+are+highly+correlated:+a+simultaneous+ERP-fMRI+investigation.">Event-related potential and functional MRI measures of face-selectivity are highly correlated: a simultaneous ERP-fMRI investigation.</a> Human Brain Mapping. 31, 1490-1501 (2010).</li><li>Ilmoniemi, R. J., Kicic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodology+for+combined+TMS+and+EEG.">Methodology for combined TMS and EEG.</a> Brain Topogr. 22, 233-248 (2010).</li><li>Julkunen, P., 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=Efficient+reduction+of+stimulus+artefact+in+TMS-EEG+by+epithelial+short-circuiting+by+mini-punctures.">Efficient reduction of stimulus artefact in TMS-EEG by epithelial short-circuiting by mini-punctures.</a> Clin Neurophysiol. 119, 475-481 (2008).</li><li>Siebner, H. 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=Consensus+paper:+combining+transcranial+stimulation+with+neuroimaging.">Consensus paper: combining transcranial stimulation with neuroimaging.</a> Brain Stimulation. 2, 58-80 (2009).</li><li>Thut, G., Ives, J. R., Kampmann, F., Pastor, M. A., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+device+and+protocol+for+combining+TMS+and+online+recordings+of+EEG+and+evoked+potentials.">A new device and protocol for combining TMS and online recordings of EEG and evoked potentials.</a> Journal of Neuroscience Methods. 141, 207-217 (2005).</li><li>Virtanen, J., Ruohonen, J., Naatanen, R., Ilmoniemi, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instrumentation+for+the+measurement+of+electric+brain+responses+to+transcranial+magnetic+stimulation.">Instrumentation for the measurement of electric brain responses to transcranial magnetic stimulation.</a> Med Biol Eng Comput. 37, 322-326 (1999).</li><li>Litvak, V., 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=Artifact+correction+and+source+analysis+of+early+electroencephalographic+responses+evoked+by+transcranial+magnetic+stimulation+over+primary+motor+cortex.">Artifact correction and source analysis of early electroencephalographic responses evoked by transcranial magnetic stimulation over primary motor cortex.</a> Neuroimage. 37, 56-70 (2007).</li><li>Morbidi, 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=Off-line+removal+of+TMS-induced+artifacts+on+human+electroencephalography+by+Kalman+filter.">Off-line removal of TMS-induced artifacts on human electroencephalography by Kalman filter.</a> Journal of Neuroscience Methods. 162, 293-302 (2007).</li><li>Brett, M., Anton, J. L., Valabregue, R., Poline, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The 8th International Conference on Functional Mapping of the Human Brain. , (2002).</li><li>Brainard, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Psychophysics+Toolbox.">The Psychophysics Toolbox.</a> Spat. Vis. 10, 433-436 (1997).</li><li>Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+ethical+considerations,+and+application+guidelines+for+the+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+in+clinical+practice+and+research.">Safety ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.</a> Clin Neurophysiol. 120, 2008-2039 (2009).</li><li>Fuggetta, G., Pavone, E. F., Walsh, V., Kiss, M., Eimer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortico-cortical+interactions+in+spatial+attention:+A+combined+ERP/TMS+study.">Cortico-cortical interactions in spatial attention: A combined ERP/TMS study.</a> J Neurophysiol. 95, 3277-3280 (2006).</li><li>Reichenbach, A., Whittingstall, K., Thielscher, 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+magnetic+stimulation+on+visual+evoked+potentials+in+a+visual+suppression+task.">Effects of transcranial magnetic stimulation on visual evoked potentials in a visual suppression task.</a> Neuroimage. 54, 1375-1384 (2011).</li><li>Taylor, P. C., Walsh, V., Eimer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+signature+of+phosphene+perception.">The neural signature of phosphene perception.</a> Human Brain Mapping. 31, 1408-1417 (2010).</li><li>Iwahashi, M., Katayama, Y., Ueno, S., Iramina, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+transcranial+magnetic+stimulation+on+P300+of+event-related+potential.">Effect of transcranial magnetic stimulation on P300 of event-related potential.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 1359-1362 (2009).</li><li>Zanon, M., Busan, P., Monti, F., Pizzolato, G., Battaglini, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+connections+between+dorsal+and+ventral+visual+streams+in+humans:+Evidence+by+TMS/EEG+co-registration.">Cortical connections between dorsal and ventral visual streams in humans: Evidence by TMS/EEG co-registration.</a> Brain Topogr. 22, 307-317 (2010).</li><li>Veniero, D., Bortoletto, M., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS-EEG+co-registration:+on+TMS-induced+artifact.">TMS-EEG co-registration: on TMS-induced artifact.</a> Clin Neurophysiol. 120, 1392-1399 (2009).</li><li>Andoh, J., Zatorre, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+after-effects+of+theta+burst+stimulation+on+the+human+auditory+cortex+with+functional+imaging.">Mapping the after-effects of theta burst stimulation on the human auditory cortex with functional imaging.</a> J Vis Exp. , (2012).</li><li>Thierry, G., 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=An+event-related+potential+component+sensitive+to+images+of+the+human+body.">An event-related potential component sensitive to images of the human body.</a> Neuroimage. 32, 871-879 (2006).</li><li>Pitcher, D., Charles, L., Devlin, J. T., Walsh, V., Duchaine, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triple+dissociation+of+faces,+bodies,+and+objects+in+extrastriate+cortex.">Triple dissociation of faces, bodies, and objects in extrastriate cortex.</a> Curr Biol. 19, 319-324 (2009).</li><li>Pitcher, D., Walsh, V., Yovel, G., Duchaine, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS+evidence+for+the+involvement+of+the+right+occipital+face+area+in+early+face+processing.">TMS evidence for the involvement of the right occipital face area in early face processing.</a> Curr Biol. 17, 1568-1573 (2007).</li></ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents.

Avoir la capacité unique de perturber momentanément l&#39;activité neuronale normale dans les régions corticales sélectionnés, dans des moments précis et avec une assez bonne précision spatiale, TMS permet de relier causalement une zone du cerveau stimulées par un comportement ou une mesure neurophysiologique. Dans cet article, nous avons décrit une méthode de mesure EEG lors de l&#39;application TMS concurrente, en ciblant les zones corticales fonctionnelles définies, et l&#39;application d&#39;une analyse ...

La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) génère des interférences momentanée de l&#39;activité neuronale normale dans les zones cibles du cerveau. En créant cette interférence neurale transitoire et la mesure d&#39;un changement de comportement ou physiologique, nous pouvons établir un lien de causalité entre la zone cible et l&#39;effet expérimental mesurée (pour une revue voir Pascual-Leone et al. Et Taylor et al. 1,2). Un tel effet expérimental peut être, par exemple, une performance sur une tâche cognitive ou un changement de (EEG) activité électrophysiologique. En effet, au cours des dernières années, les chercheurs ont commencé à utiliser TMS en combinaison avec EEG de relier directement les aires corticales avec les potentiels évoqués (ERP) ou les modèles d&#39;activité oscillatoires (par exemple 2-7). Dans ce document méthodologique, nous allons décrire un cadre particulier et utile pour combiner des TMS et l&#39;EEG: TMS IRMf guidée lors d&#39;une expérience de l&#39;ERP. Tout d&#39;abord, nous allons détailler comment appliquer TMS dans les zones prédéfinies par fMRI, lors de l&#39;enregistrement des données de l&#39;EEG. Nous décrirons ensuite un modèle expérimental qui permet l&#39;extraction de l&#39;ERP fiable. L&#39;objectif d&#39;une telle expérience est de causalité zones du cerveau de liaison révélées par l&#39;IRM fonctionnelle des composants ERP d&#39;intérêt. Enfin, nous allons donner un exemple précis d&#39;une étude relative visage et le corps ERP sélective avec le visage et le corps des zones sélectives qui sont révélées par l&#39;IRMf. Quel est l&#39;avantage de relier les signaux EEG avec activations IRMf? EEG et IRMf sont couramment utilisés des outils pour mesurer les réponses corticales à l&#39;entrée visuelle. Par exemple, la catégorie-sélectivité dans la voie visuelle a été évaluée pour les différentes catégories d&#39;objets visuels tels que des visages, parties du corps, et les mots écrits, à la fois au moyen d&#39;ERP extraites de 8,9 EEG de données, et l&#39;IRM fonctionnelle 10-12. Les signaux mesurés par ces deux outils de recherche communs sont, cependant, de nature fondamentalement différente. EEG comporte des informations sur l&#39;activité électrique de neurones avec une grande temporelleprécision, mais très faible résolution spatiale et peuvent refléter un mélange de plusieurs sources sous-jacentes distinctes. L&#39;IRM permet une mesure indirecte de l&#39;activité neuronale se basant sur les changements hémodynamiques lentes qui se produisent au cours de la présentation du stimulus ou / et de l&#39;exécution de la tâche, mais présente cette activité avec une résolution spatiale plus élevée. Établir une corrélation entre les deux mesures peut donc être d&#39;un grand intérêt, mais est limité en ce qu&#39;il n&#39;implique pas un lien de causalité entre la réponse électrophysiologique cuir chevelu enregistrées et les zones révélées par l&#39;IRM fonctionnelle. Même lorsqu&#39;elle est mesurée simultanément (par exemple 13-15), une relation de causalité bidirectionnelle entre l&#39;EEG et l&#39;activité dans les zones corticales fonctionnellement définis ne peut être déterminée. TMS est un outil qui peut aider la réalisation de la mise en place d&#39;un tel lien de causalité. Une étude EEG-TMS simultanée est méthodologiquement difficile, principalement en raison de l&#39;artefact à haute tension introduite au signal EEG by la stimulation magnétique (voir la figure 1, pour une revue voir Ilmoniemi et al. 16). Cet artefact est constitué d&#39;une perturbation liée à l&#39;impulsion transitoire courte vie, souvent suivi par un artefact secondaire (ou résiduelle) plus lente qui peut durer de quelques centaines de millisecondes après l&#39;impulsion est livré Figure 2A, remplaçant ainsi la plupart des composants ERP d&#39;intérêt. Cet artefact secondaire peut comprendre des sources mécaniques tels que des courants induits par l&#39;impulsion magnétique dans le câblage et la décroissance lente de ces courants dans la peau, et les sources physiologiques tels que l&#39;activité musculaire sur le cuir chevelu et auditif ou les potentiels évoqués somesthésiques provoquée par l&#39;opération de la bobine 17-20. Bien que les sources d&#39;interférences mécaniques produisent probablement plus grande amplitude des artefacts que ceux physiologiques, ces différents artefacts ne peuvent pas être séparés, et l&#39;existence de l&#39;un d&#39;eux dans le signal peuvent brouiller les résultats. Un possible afinlution est l&#39;application d&#39;impulsions de TMS répétitives avant EEG enregistrement («hors ligne TMS&quot;), par opposition aux simultané EEG-TMS. L&#39;effet inhibiteur d&#39;un tel protocole sur l&#39;activité corticale persiste pendant plusieurs minutes (et jusqu&#39;à une demi-heure), après la stimulation, et l&#39;EEG peut être mesurée au cours de ce laps de temps efficace et par rapport à la ligne de base, de pré-TMS, des données EEG. Stimulation répétitive, cependant, est, par définition, manque la haute résolution temporelle que TMS en ligne peut offrir, où des impulsions peuvent être administrés à un moment précis par rapport à un procès début à la résolution d&#39;une milliseconde. L&#39;effet de la stimulation répétitive peut aussi se propager via des connexions corticales dans une zone plus large que souhaité et donc de réduire de manière significative la résolution spatiale ainsi. Pour profiter à la fois la résolution spatiale et temporelle qui TMS peut fournir une combinaison simultanée EEG-TMS peut être appliquée. Cependant, cela nécessite des procédés pour l&#39;élimination d&#39;artefactsgénérée par la stimulation magnétique sur le signal EEG. Très peu de solutions mathématiques hors ligne pour artefact enlèvement TMS ont été proposées 16,21,22, même si aucune méthode n&#39;est convenu, et aucune méthode ne peut être optimale pour tous les modèles expérimentaux. Un système de «clipping», constitué d&#39;un circuit d&#39;échantillonnage et de maintien, a également été développé pour arrêter momentanément acquisition EEG pendant TMS livraison d&#39;impulsions 20. Cette technique ne nécessite pas de matériel spécialisé, mais ne peut pas supprimer complètement l&#39;artefact TMS résiduelle. Dans cet article, nous allons décrire une adaptation d&#39;une méthodologie EEG-TMS développé par Thut et ses collègues 19, particulièrement adapté pour les études ERP. Cette technique permet l&#39;extraction fiable de l&#39;ERP tout en éliminant toutes les composantes de bruit résiduels causés par l&#39;impulsion de TMS Figure 2. Nous allons continuer à fournir une orientation générale vers un dispositif expérimental EEG-TMS succès. Un autre défi dans les études de TMS adressée in ce document méthodologique est de trouver la meilleure position de la bobine et de l&#39;angle pour un ciblage précis de la zone corticale souhaitée. Nous allons décrire l&#39;utilisation d&#39;un système de navigation stéréotactique COREGISTER à la tête du sujet avec les images IRM fonctionnelle pré-acquises. Bien que le système de navigation peut être utilisé pour localiser les structures du cerveau anatomiquement définies, un ciblage IRMf guidée est particulièrement utile, car pour de nombreuses fonctions et effets expérimentaux l&#39;emplacement précis de l&#39;activation ne peut être déduite de la seule marqueurs anatomiques. Pour ces régions fonctionnelles d&#39;intérêt (ROI), la définition d&#39;une zone est faite pour chaque participant individuellement. Pour illustrer ce qui précède, nous allons donner un exemple d&#39;une étude que nous avons effectué précédemment, dans lequel EEG a été enregistré simultanément avec TMS guidée par activations IRMf 7. Dans cette étude, une double dissociation a été faite entre les ERP visage sélectifs et corps sélectif: bien que le visage et le corps ERP de poisk autour des mêmes latence et électrodes des sites, en ciblant les zones visage sélectifs et corps sélective définis individuellement dans le lobe occipital latéral nous a permis de dissocier les réseaux neuronaux qui sous-tendent chaque réponse ERP. Enfin, nous allons essayer de donner plus de conseils général pour optimiser l&#39;enregistrement EEG lors de l&#39;application de TMS.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="596">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">3.0T Signa MRI scanner</td>
			<td style="width:107px;">General Electric</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="63" rowspan="2" style="height:63px;width:209px;">BrainAmp&#160; amplifier&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:107px;"><a name="RANGE!B3">Brain Products GmbH</a></td>
			<td rowspan="2" style="width:113px;">BP-01300</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:209px;">Electrode input box</td>
			<td style="width:107px;">Brain Products GmbH</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;">Optional</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:209px;">PowerPack - battery for amplifier</td>
			<td style="width:107px;">Brain Products GmbH</td>
			<td style="width:113px;">BP-02615</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="146">
			<td height="167" rowspan="2" style="height:167px;width:209px;">BrainCap - 32 flat electrodes on a flexible cap&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:107px;">Brain Products GmbH</td>
			<td rowspan="2" style="width:113px;">BP-0300MR</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Flat electrodes should be used to assure a shorter distance beween coil and scalp. If larger (e.g. pin type) electrodes are used, remove the ones under the coil</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">TMS Super Rapid2 stimulator</td>
			<td style="width:107px;">Magstim</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:209px;">50mm double coil</td>
			<td style="width:107px;">Magstim</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="169">
			<td height="169" style="height:169px;width:209px;">Coil holder&#160;</td>
			<td style="width:107px;"></td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;">Any mechanical arm or tripod that can hold the coil, be adjusted to the right angle and location, and keep the coil steady during stimulation</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:209px;">Chinrest</td>
			<td style="width:107px;"></td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">Polaris infrared camera</td>
			<td style="width:107px;">Rogue Research Inc</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">Polaris trackers and pointer tool</td>
			<td style="width:107px;">Rogue Research Inc</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">BrainSight workstation and software</td>
			<td style="width:107px;">Rogue Research Inc</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:209px;">BrainVision Recorder software</td>
			<td style="width:107px;">Brain Products GmbH</td>
			<td style="width:113px;">BP-00010</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:209px;">MATLAB software</td>
			<td style="width:107px;">The MathWorks Icn.</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:209px;">SPM for Matlab</td>
			<td style="width:107px;">Wellcome Department of Imaging Neuroscience, London, UK&#160;</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:209px;">MarsBar region of interest toolbox for SPM</td>
			<td style="width:107px;"></td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="211">
			<td height="211" style="height:211px;width:209px;">Psychtoolbox for MATLAB</td>
			<td style="width:107px;"></td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;">This toolbox and the E-prime software (below) are examples for stimulus presentation software capable of delivering commands to the TMS stimulator and to the EEG recorder with reliable timing</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:209px;">E-Prime software</td>
			<td style="width:107px;">Psychology Software Tools, Inc.</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extracting visual evoked potentials from eeg data recorded during fmri-guided transcranial magnetic stimulation

La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est une méthode efficace pour établir un lien de causalité entre une zone corticale et les effets cognitifs / neurophysiologiques. Plus précisément, en créant une atteinte transitoire avec l&#39;activité normale d&#39;une région cible et mesurer les changements dans un signal électrophysiologique, nous pouvons établir un lien de causalité entre la zone du cerveau stimulées ou réseau et le signal électrophysiologique que nous enregistrons. Si les zones cible du cerveau sont définies fonctionnellement avec scanner IRMf avant, TMS pourrait être utilisé pour relier les activations IRMf avec des potentiels évoqués enregistrés. Cependant, la réalisation de ces expériences présente des défis techniques importants, compte tenu des artefacts de grande amplitude introduites dans le signal EEG par l&#39;impulsion magnétique, et la difficulté de cibler avec succès les zones qui ont été fonctionnellement définis par IRMf. Nous décrivons ici une méthode pour combiner ces trois outils communs: TMS, EEG et IRMf. Nous expliquons comment guider le stimulateur &amp; #39; bobine à la zone cible souhaitée à l&#39;aide des données d&#39;IRM anatomiques ou fonctionnelles, comment enregistrer l&#39;EEG au cours concurrente TMS, comment concevoir une étude d&#39;ERP adapté à combinaison EEG-TMS et comment extraire ERP fiable à partir des données enregistrées. Nous allons fournir des résultats représentatifs d&#39;une étude publiée précédemment, dans lequel TMS IRMf guidée a été utilisé en même temps que l&#39;EEG pour montrer que le N1 de face-sélectif et la composante N1 corps sélectif de l&#39;ERP sont associés à des réseaux neuronaux distincts dans le cortex extrastrié. Cette méthode nous permet de combiner la haute résolution spatiale de l&#39;IRMf avec la haute résolution temporelle de TMS et EEG et donc obtenir une compréhension globale de la base neurale de divers processus cognitifs.

Une enquête EEG-TMS concurrente a été utilisé pour révéler si les réponses ERP des visages et des corps enregistrés sur le cuir chevelu occipito-temporale sont dissociés. Lorsque les stimuli visuels sont présentés, une composante N1 importante est enregistrée sur les sites d&#39;électrodes postéro-latérale. En particulier, la composante N1 est généralement plus importante pour les visages et les corps que pour d&#39;autres catégories de stimuli 8,33. En évaluant l&#39;effet de stimulation s...

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Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Ce document décrit une méthode de collecte et d&#39;analyse de l&#39;électroencéphalographie (EEG) des données lors de la stimulation magnétique transcrânienne concurrente (TMS) guidée par activations révélées par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Une méthode pour TMS artefact enlèvement et l&#39;extraction des événements liés potentiels est décrite ainsi que les considérations en matière de conception de paradigme et expérimental.

Extraction Potentiels évoqués visuels de l&#39;EEG données enregistrées pendant l&#39;IRMf guidée stimulation magnétique transcrânienne

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

extracting-visual-evoked-potentials-from-eeg-data-recorded-during

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.7K vues.  Tel-Aviv University.  Ce document décrit une méthode de collecte et d'analyse de l'électroencéphalographie (EEG) des données lors de la stimulation magnétique transcrânienne concurrente (TMS) guidée par activations révélées par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Une méthode pour TMS artefact enlèvement et l'extraction des événements liés potentiels est décrite ainsi que les considérations en matière de conception de paradigme et expérimen...

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Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

Alliant la stimulation magnétique transcrânienne et l&#39;IRMf pour examiner le réseau en mode par défaut

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Recherche

Neurosciences

Applications of EEG Neuroimaging Data: Event-related Potentials, Spectral Power, and Multiscale Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain signal. Typically, researchers represent the brain's response as the mean across repeated experimental trials and disregard signal fluctuations over time as "noise". However, it is becoming clear that brain signal variability conveys meaningful functional information about neural network dynamics. This article describes the novel method of multiscale entropy (MSE) for quantifying brain signal variability. MSE may be particularly informative of neural network dynamics because it shows timescale dependence and sensitivity to linear and nonlinear dynamics in the data.

Neuroimaging researchers typically consider the brain's response as the mean activity across repeated experimental trials and disregard signal variability over time as "noise". However, it is becoming clear that there is signal in that noise. This article describes the novel method of multiscale entropy for quantifying brain signal variability in the time domain.

Applications de l&#39;EEG données de neuro-imagerie: les potentiels évoqués, puissance spectrale et multi-échelle Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.

This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.

Enregistrement simultané de Électrorétinographie et potentiels évoqués visuels chez des rats anesthésiés

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Effets de la Stimulation transcrânienne courant alternatif sur le Cortex moteur primaire par en ligne approche combinée avec la Stimulation magnétique transcrânienne

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable because of the plunger-spring-barrel structural facet and mechanical strengths resulting from metal materials. The whole process for acquiring the VEP responses in vivo from a mouse consists of four steps: (1) sensor assembly, (2) animal preparation, (3) VEP measurement, and (4) signal processing. This paper presents representative measurements of VEP responses from multiple mice with a submicro-voltage signal resolution and sub-hundred millisecond temporal resolution. Although the proposed method is safer and more convenient compared to other previously reported animal EEG acquiring methods, there are remaining issues including how to enhance the signal-to-noise ratio and how to apply this technique with freely moving animals. The proposed method utilizes easily available resources and shows a repetitive VEP response with a satisfactory signal quality. Therefore, this method could be utilized for longitudinal experimental studies and reliable translational research exploiting non-invasive paradigms.

We designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable. This paper describes the whole process from manufacturing the proposed EEG electrode to signal processing of visual evoked potential (VEP) signals measured on a mouse scalp using a dry non-invasive multi-channel EEG sensor.

Des enregistrements de potentiels évoqués visuels chez les souris en utilisant un multicanal Non invasif de la sec du cuir chevelu EEG capteur

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable ...

Event Related Potentials (ERPs) and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD)

Neuropsychiatric diagnoses like ADHD are based on subjective methods like interviews, rating scales and observations. There is a need for more brain-based supplements. Stimulant medication is the most common treatment for ADHD. Clinically useful predictors of response have so far not been reported. The aim of this paper is to describe the EEG based methods we apply to extract potential biomarkers for brain dysfunction. Examples relate to biomarkers for pediatric ADHD, and prediction of medication response. The main emphasis is on Event Related Potentials (ERPs).
A nineteen channel EEG is recorded during a 3 min eyes-opened task, a 3 min eyes-closed task, and a 20 min cued visual GO/NOGO task (VCPT). ERPs are recorded during this task. The goal of the ERP protocol is to extract biomarkers of assumed brain dysfunctions that significantly differentiate between a patient group and healthy controls. The protocol includes recording during standard conditions and artifact correction. ERP waves can be used or transformed into latent components. The components of the patient group are compared with controls, empathizing components that, when compared, show relatively high effect sizes. Sub-groups of the patients are selected on the basis of the cluster analysis in the space of the components. Treatment procedure (such as medication, tDCS or neurofeedback protocol) can be applied and the changes in components related to treatment in the subgroups are observed, forming the basis for clinical recommendations.
The methods described were applied in a study of 87 pediatric ADHD patients. The index of medication response discriminated significantly between responders and non-responders with a large, and clinically meaningful effect size (d = 1.84). In an ongoing study comparing ADHD children with matched controls, several variables discriminate significantly between patients and controls. The global index will exceed d = .8. The EEG based methods described here could be clinically meaningful.

Event Related Potentials ERPs and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder ADHD

EEG-methods are applied for extracting biomarkers of brain dysfunctions. The focus is on multi-channel event-related potentials (ERPs) recorded in a cued GO/NOGO task. Non-brain artifacts are corrected and ERPs are compared with the normative data. Examples relate to biomarkers for ADHD diagnosis and prediction of medication response.

Potentiels liés à l’événement (ERPs) et autres méthodes basées sur l’EEG pour extraire les biomarqueurs de dysfonction cérébrale : exemples de déficit pédiatrique de l’attention/trouble d’hyperactivité (TDAH)

Neuropsychiatric diagnoses like ADHD are based on subjective methods like interviews, rating scales and observations. There is a need for more brain-based ...

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through modulation of neural resting membranes. Compared to other techniques, tDCS is relatively safe, cost-effective, and can be administered while individuals are engaged in controlled, specific cognitive processes. This latter point is important as tDCS may predominantly affect intrinsically active neural regions. In an effort to test tDCS as a potential treatment for psychiatric illness, the protocol described here outlines a novel procedure that allows the simultaneous application of tDCS during exposure to trauma-related cues using virtual reality (tDCS+VR) for veterans with posttraumatic stress disorder (NCT03372460). In this double-blind protocol, participants are assigned to either receive 2 mA tDCS, or sham stimulation, for 25 minutes while passively watching three 8-minute standardized virtual reality drives through Iraq or Afghanistan, with virtual reality events increasing in intensity during each drive. Participants undergo six sessions of tDCS+VR over the course of 2-3 weeks, and psychophysiology (skin conductance reactivity) is measured throughout each session. This allows testing for within and between session changes in hyperarousal to virtual reality events and adjunctive effects of tDCS. Stimulation is delivered through a built-in rechargeable battery-driven tDCS device using a 1 (anode) x 1 (cathode) unilateral electrode set-up. Each electrode is placed in a 3 x 3 cm (current density 2.22 A/m2) reusable sponge pocket saturated with 0.9% normal saline. Sponges with electrodes are attached to the participant&#8217;s skull using a rubber headband with the electrodes placed such that they target regions within the ventromedial prefrontal cortex. The virtual reality headset is placed over the tDCS montage in such a way as to avoid electrode interference.

This manuscript outlines a novel protocol to allow the simultaneous application of transcranial direct current stimulation during exposure to warzone trauma-related cues using virtual reality for veterans with posttraumatic stress disorder.

Application simultanée de la stimulation transcrânienne à courant continu pendant l’exposition à la réalité virtuelle

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through ...

Objectively Assessing Sports Concussion Utilizing Visual Evoked Potentials

A portable system capable of measuring steady-state visual-evoked potentials (SSVEP) was developed to provide an objective, quantifiable method of electroencephalogram (EEG) testing following a traumatic event. In this study, the portable system was used on 65 healthy rugby players throughout a season to determine whether SSVEP are a reliable electrophysiological biomarker for concussion. Preceding the competition season, all players underwent a baseline SSVEP assessment. During the season, players were re-tested within 72 h of a match for either test-retest reliability or post-injury assessment. In the case of a medically diagnosed concussion, players were reassessed again once deemed recovered by a physician. The SSVEP system consisted of a smartphone housed in a VR-frame delivering a 15 Hz flicker stimulus, while a wireless EEG headset recorded occipital activity. Players were instructed to stare at the screen's fixation point while remaining seated and quiet. Electrodes were arranged according to the 10-20 EEG-positioning nomenclature, with O1-O2 being the recording channels while P1-P2 the references and bias, respectively. All EEG data was processed using a Butterworth bandpass filter, Fourier transformation, and normalization to convert data for frequency analysis. Players SSVEP responses were quantified into a signal-to-noise ratio (SNR), with 15 Hz being the desired signal, and summarized into respective study groups for comparison. Concussed players were seen to have a significantly lower SNR compared to their baseline; however, post-recovery, their SNR was not significantly different from the baseline. Test-retest indicated high device reliability for the portable system. An improved portable SSVEP system was also validated against an established EEG amplifier to ensure the investigative design is capable of obtaining research quality EEG measurements. This is the first study to identify differences in SSVEP responses in amateur athletes following a concussion and indicates the potential for SSVEP as an aid in concussion assessment and management.

A portable system capable of measuring steady-state visual-evoked potentials was developed and trialed on 65 amateur rugby players over 18 weeks to investigate SSVEP as a potential electrophysiological biomarker for concussion. Players' baselines were measured pre-season, with retesting for reliability, concussion, and recovery assessment being conducted within controlled time-periods, respectively.

Évaluation objective des commotions cérébrales sportives à l’aide de potentiels évoqués visuels

A portable system capable of measuring steady-state visual-evoked potentials (SSVEP) was developed to provide an objective, quantifiable method of ...

﻿Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation

Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation  

To begin, screen the participant for any contraindications to transcranial magnetic stimulation, or TMS. Inform the participant about the study objectives and procedures. Review the risks outlined in the institution's ethics review board-approved consent document.Answer any questions about the potential risks and obtain written, informed consent before beginning any study procedures.

Dépistage des participants pour la stimulation magnétique transcrânienne

Améliorer l’efficacité de la TMS avec la technique de tressage Sol dans diverses populations

The Sol Braiding Method for Handling Thick Hair During Transcranial Magnetic Stimulation: An Address for Potential Bias in Brain Stimulation

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that is frequently utilized in neuroscience for both therapeutic and research purposes. TMS offers critical medical services like treating major depression and is vital in almost every research facility. Because TMS relies on scalp placement, hair is thought to affect efficacy because it varies the distance to the target site. Further, it is presumed that the hair textures and length that are predominantly seen in minoritized persons might pose significant challenges to collecting high-quality data. Here, we present preliminary data demonstrating that TMS may be influenced by hair, particularly in historically underrepresented minoritized groups.
The Sol braiding approach is introduced here as an easy-to-learn, quick-to-implement technique that reduces variability in TMS. Compared across nine participants, it was found that the Sol method significantly increased motor evoked potential (MEP) strength and consistency (p &#60; 0.05). By removing the physical hair barrier that impedes direct coil-to-scalp contact, the Sol approach enhances TMS delivery. The MEP peak amplitude and the MEP area under the curve (AUC) were shown to increase as a result. While preliminary, these data are an important step in addressing diversity in neuroscience. These procedures are explained for non-braiding experts.

Pleins feux sur l’auteur : Accroître l’accessibilité de la TMS grâce à des techniques de tressage pour divers types de cheveux

Hair type commonly seen in historically underrepresented minorities appears to interfere with transcranial magnetic stimulation (TMS). Here we describe a hair braiding method (The Sol Braiding Technique) that improves TMS.

La méthode de tressage Sol pour manipuler des cheveux épais lors d’une stimulation magnétique transcrânienne : une réponse aux biais potentiels dans la stimulation cérébrale

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that is frequently utilized in neuroscience for both therapeutic and research purposes. TMS offers ...