Questo lavoro è stato finanziato in parte da un finanziamento della Fondazione Heritage Osteopathic a BC Clark. Vorremmo stato un ringraziamento speciale a Marissa McGinley per la sua assistenza nella creazione di molte delle grafiche figura.

1. TMS singoli e associati-Pulse dei muscoli FCR e ES <ol><li> Precauzioni di base di sicurezza: Prima di effettuare TMS su un soggetto umano, è necessario prima schermata loro per le misure di sicurezza di base in quanto riguarda l&#39;esposizione ad un campo magnetico. Nel nostro laboratorio seguiamo le linee guida di screening indicati dall&#39;Istituto per la Risonanza Magnetica di sicurezza, dell&#39;istruzione e della ricerca 10. Nel nostro laboratorio abbiamo anche regolarmente escludere gli individui con una storia familiare di convulsioni epilessia. Abbiamo anche bisogno di soggetti sottoposti a TMS dei muscoli ES di indossare tappi per le orecchie e una bocca guardia a causa della minore intensità di stimolazione focale e più forte. </li><li> Registrazioni elettrica: per esaminare le risposte TMS nel sistema motorio è necessario per la registrazione elettromiografica (EMG) segnali provenienti da muscoli scheletrici. Per il muscolo FCR mettiamo elettrodi di superficie sull&#39;avambraccio con un arrangiamento elettrodo bipolare situato longitudinalmente sopra tha muscoli sulla pelle rasata e abrasa, come abbiamo descritto in precedenza 7,11. Per i muscoli erettori del erettori usiamo un accordo simile elettrodo situato longitudinalmente sopra i muscoli alla L3-L5 livello vertebrale sulla pelle rasata e abrasa 8. </li><li> TMS Orientamento Coil: Per attivare prevalentemente neuroni cortico-transsynaptically è necessario posizionare la bobina TMS opportunamente 12. Per i muscoli FCR abbiamo posto a 70 mm figura di otto bobine TMS tangenziale al cuoio capelluto e di 45 gradi rispetto alla linea mediana in modo che i flussi di corrente indotta in una laterale-posteriore a mediale-anteriore direzione. Per i muscoli ES usiamo un doppio cono bobina che ha profondità maggiore penetrazione ed è necessaria a causa della rappresentazione di questi muscoli sono più in profondità nella homunculus. Qui, la bobina è posizionato in modo tale che la corrente scorre in una direzione anteriore a posteriore. Abbiamo modificato il nostro custom-coil con un sistema di attacco laser per aiutarci in subsequent riposizionamento della bobina doppio cono. </li><li> Identificare &#39;hotspot&#39;: E &#39;necessario determinare la posizione stimolazione che provoca il più grande motore potenziale evocato. Per il muscolo FCR facciamo questo sottilmente spostando la bobina TMS intorno con incrementi molto piccoli e determinare dove si osserva la più grande evocati motori ampiezza potenziale. Una volta individuato si nota questa zona con inchiostro indelebile sia sul cuoio capelluto o un cappuccio in lycra. TMS dei muscoli ES è molto più scomodo da soggetti umani di TMS dei muscoli degli arti superiori. Di conseguenza, abbiamo ottimizzato il nostro protocollo TMS per i muscoli ES per aumentare sia la tollerabilità e la fattibilità. Qui, invece di localizzare la &quot;hotspot&quot; che usiamo misure antropometriche per identificare il vertice del cranio. In particolare, identifichiamo il vertice come l&#39;intersezione del cranio in sagittale (tra il nasinon e inion) e coronale (tra il trago) aerei. </li><li> Il posizionamento biomeccanico: </strong&gt; Nel nostro laboratorio quando facciamo TMS dei soggetti FCR muscoli sono seduti con il braccio a riposo in posizione distesa in un sistema Biodex 4 Dinamometro (Figura 2). Tuttavia, dobbiamo notare che questo è solo un esempio di un possibile set-up per la misurazione della forza esercitata. Per i soggetti ES muscoli sono invitati a sedere con una postura eretta, mentre il loro riposo mani in grembo (Figura 3). Sono seduto su una sedia girevole con la coscia a 90 ° rispetto al tronco, parte inferiore della gamba a circa 45 ° rispetto alla coscia, e la colonna lombare in modo neutrale posture8. </li><li> Quantificare Soglia Motore: Per l&#39;FCR, si determina soglia motoria (MT), fornendo impulsi singoli ad aumentare gradualmente intensità di stimolazione fino potenziali evocati motori hanno ampiezze superiori a 50 microvolt picco-picco in più del 50% delle prove (Figura 4) . Per semplificare il protocollo TMS e aumentare la tollerabilità e fattibilità non determina soglia motoria nella ES i muscoli con la stessa precisione come quando si prova la muscolatura degli arti superiori. Piuttosto, cominciamo il protocollo di TMS, fornendo un impulso iniziale solo al 50% della potenza massima di stimolatore per determinare se questa intensità dello stimolo è al di sopra o al di sotto della soglia del motore. Se un europarlamentare si osserva a questo stimolo di intensità definito come europarlamentare percepibile rispetto al livello dello sfondo EMG-l&#39;intensità è ridotta al 40% della produzione stimolatore per determinare se questa intensità dello stimolo è sotto-o sopra-soglia dell&#39;8. </li><li> Quantificare ampiezza MEP con singolo impulso TMS: Per esaminare le potenziali evocati motori ampiezza del FCR forniamo un singolo impulso TMS al &#39;hotspot&#39; ad una intensità pari al 130% della soglia motoria, e calcolare il picco-picco di ampiezza . Generalmente, normalizzare questo risultato alla massima potenziale di azione composto di fibre muscolari osservata in seguito sovramassimale stimolazione elettrica del nervo mediano. Dobbiamo notare che la dimensione del MEP è verdipende dal grado di eccitabilità corticale y. Di conseguenza, quando l&#39;impulso TMS viene consegnato nel corso di una contrazione di fondo, quando l&#39;eccitabilità corticale è aumentata, la dimensione parlamentare europeo aumenterà notevolmente. Per i muscoli ES, forniamo un singolo impulso TMS al vertice a un&#39;intensità 40 o 50% al di sopra del sub-motore intensità soglia dell&#39;8. Purtroppo, a causa dei nervi periferici che innervano i muscoli ES non sono accessibili alla stimolazione elettrica non siamo in grado di normalizzare questi potenziali evocati motori al potenziale di azione composto fibre muscolari. </li><li> Quantificare Durata silenzioso Periodo con singolo impulso TMS: Quando un impulso TMS alla corteccia viene consegnato nel corso di una contrazione muscolare produrrà un potenziale evocati motori seguita dalla quiescenza elettrica prima di riprende l&#39;attività che è indicativo di inibizione cortico-spinale e comunemente indicato come il silenzioso periodo di 13 (Figura 5). Per quantificare il periodo di silenzio forniamo un singoloTMS impulso al &#39;hotspot&#39; ad una intensità pari al 130% della soglia motoria, mentre il partecipante allo studio è eseguire una flessione del polso contrazione muscolare del 15% della loro forza massimale. Non abbiamo precedentemente quantificato il periodo di durata silenzioso dei muscoli ES, ma dobbiamo notare che abbiamo aneddoticamente osservato la sua esistenza in questo gruppo muscolare quando la TMS impulso id consegnato nel corso di una contrazione di sfondo. </li><li> Quantificare la facilitazione intracorticale utilizzando appaiati Pulse TMS: Noi usiamo accoppiato impulso TMS per quantificare facilitazione intracorticale 6,7 (Figura 6 e 7 rappresenta questa misura per la FCR e muscoli ES, rispettivamente). Per il muscolo FCR dobbiamo prima stabilire l&#39;intensità stimolo necessario per ottenere un potenziale evocati motori che è compreso tra 0,5-1,0 mV. Successivamente, forniamo un condizionamento sottosoglia impulsi che nel nostro laboratorio è comunemente fissato pari al 70% del motore soglia-15-msec prima dell&#39;impulso di prova suprathreshold. Questo condizionamentoimpulso fornito in questo periodo di tempo prima dell&#39;impulso di prova aumenterà, o facilitare, l&#39;ampiezza dei potenziali evocati motori più di un singolo impulso incondizionato della stessa intensità. Per il gruppo muscolare ES l&#39;intensità degli impulsi di condizionamento è impostato sul osservato sub-motore intensità soglia (o 40% o 50% della produzione stimolatore) e l&#39;intensità degli impulsi di prova è impostato al 40% al di sopra del sub-motore livello di soglia (80% o 90% della produzione stimolatore) 8. Dobbiamo notare che l&#39;intensità degli impulsi di condizionamento potrebbe essere variata in funzione dell&#39;obiettivo dello studio. Allo stesso modo, gli intervalli di impulso può variare a seconda del muscolo e la sua posizione rispetto alla corteccia. </li><li> Quantificare breve intervallo inibizione intracorticale utilizzando appaiati Pulse TMS: Usiamo anche accoppiato impulso TMS di quantificare a breve intervallo di inibizione intracorticale 6,7 (Figura 6 e 7 rappresenta questa misura per i muscoli FCR e ES, rispettivamente). Qui, sia per ilFCR e muscoli ES, le procedure sono le stesse descritte per la misurazione della facilitazione intracorticale con l&#39;eccezione che l&#39;intervallo interstimulus tra i due impulsi è ridotto a 3 msec. Questo impulso condizionata consegnato a questo periodo di tempo prima dell&#39;impulso di test diminuirà, o inibire, l&#39;ampiezza delle potenziali evocati motori più di un singolo impulso incondizionato della stessa intensità. </li><li> Quantificare lungo intervallo inibizione intracorticale utilizzando appaiati Pulse TMS: dare due identici impulsi di test suprathreshold che sono separati da 100 millesimi di secondo può essere utilizzato anche per valutare a lunghi intervalli di inibizione intracorticale 6,7. In questo caso per la FCR-muscolare il potenziale evocati motori associati al secondo impulso sarà più piccola, più o inibito, di quella associata con la prima (Figura 8). Non abbiamo quantificato in precedenza a lungo intervallo di inibizione intracorticale nei muscoli ES a causa delle preoccupazioni sul tema tollerabilità. </li></ol> 2. Rappresentante dei risultati: Dopo la consegna di un TMS suprathreshold impulso, i muscoli sono stimolati dovrebbero dimostrare una risposta facilmente osservabili EMG (il MEP) (illustrati nelle figure 4-8). La latenza tra l&#39;inizio stimolo e l&#39;eurodeputato varierà tra i gruppi muscolari in esame, ma per l&#39;FCR è generalmente 16-19 msec (figura 6) e per l&#39;ES è 17-22 ms (Figura 7, anche se dovrebbe da notare che in alcuni soggetti definitiva insorgenza MEP nei muscoli ES è più difficile da identificare visivamente). Va notato che durante il test del muscolo ES gruppo più gruppi muscolari sono anche visibilmente e drammaticamente stimolati contemporaneamente (compresi i muscoli degli arti inferiori, che sono rappresentati all&#39;interno della stessa regione generale del homunculus). Durante la misura di facilitazione intracorticale l&#39;ampiezza MEP è generalmente più grande di quella osservata con un singolo impulso incondizionato (FIGURA 6 e 7). Tuttavia, è nostra esperienza che il grado di agevolazione varia tra i gruppi di muscoli con alcuni gruppi muscolari, ad esempio come la FCR-mostra solo modesta agevolazione in molti soggetti. Per la misura di breve intervallo e lunghi intervalli di inibizione intracorticale una diminuzione dell&#39;ampiezza MEP è generalmente osservata rispetto ad un singolo impulso incondizionato della stessa intensità (figure 6-8). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig1.jpg" /> Figura 1. I meccanismi di base della TMS. La bobina TMS induce un campo magnetico, che penetra nel cuoio capelluto e induce una corrente Eddy all&#39;interno della corteccia motoria. Questo correnti parassite è quindi in grado di stimolare i neuroni all&#39;interno del cervello. Figura ristampato da McGinley e Clark, In Press 14. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig2.jpg" /> Figura 2. Setup per l&#39;esecuzione di T<html> MS sul muscolo FCR. Nota la registrazione di elettromiografia (EMG) segnali l&#39;avambraccio, e la pagaia TMS sulla corteccia motoria. In genere anche le forze muscolari registrare e utilizzare la stimolazione elettrica dei nervi periferici per ottenere il massimo potenziale delle fibre muscolari mescola azione, come questo è utile per interpretare i valori di ampiezza (ad esempio, si può esprimere e deputato europeo relativo alla risposta muscolare massima in contrapposizione ad un assoluto mV valore che può essere fortemente influenzata da fattori non fisiologici come il tessuto adiposo sottocutaneo). Figura ristampato dalla seguente: Clark et al. 2008 9, Clark et al., 2010 6, e McGinley et al. 2010 7. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig3.jpg" /> Figura 3. Setup per l&#39;esecuzione di TMS sui muscoli erettori della Spinale. Figura ristampato da Goss et al. 2011 8. _upload/3387/3387fig4.jpg &quot;/&gt; Figura 4. Esempio di determinazione della soglia del motore. Le tracce EMG rappresentano i potenziali evocati motori (MEP) risposta a stimoli di intensità via via crescente (rappresentato come una percentuale della produzione stimolatore (SO)). Si noti che alla intensità inferiore (28-30% di SO) eurodeputati molto piccoli sono stati suscitato (sotto soglia), ma che al 32% SO un europarlamentare è stata evidenziata la soglia raggiunta motore (di solito definita come un eurodeputato con un ampiezza pp&gt; 50 uV). Figura ristampato da McGinley e Clark, In Press 14. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig5.jpg" /> TMS Figura 5 nel corso di una contrazione:. Potenziali evocati motori periodo e silenziosa. Il periodo di silenzio è stato osservato quando un soggetto compie una leggera contrazione e un singolo stimolo è applicato alla corteccia motoria. La prima parte del periodo di silenzio èa causa dell&#39;inibizione del midollo spinale e l&#39;ultima parte è attribuita alla inibizione corticale, i recettori GABA B specifico. Non c&#39;è modo il consenso per quantificare la durata del periodo di silenzio, ma i nostri risultati indicano che sia la definizione di insorgenza stimolo o insorgenza MEP per il ritorno del segnale interferenza volontaria elettromiogramma è il più affidabile 15. Figura ristampato da Clark e Quick, 2011 16, e McGinley e Clark, In Press 14. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig6.jpg" /> Cambia Figura 6. Potenziali evocati motori in dimensioni TMS-esimo impulso accoppiati del muscolo FCR. Misurazione di breve intervallo di inibizione intracorticale (SICI) e la facilitazione intracorticale (ICF). Per quantificare SICI ed ICF il polso condizionata (CP) è al di sotto della soglia del motore, e il polso di prova (TP) è impostato per evocare europarlamentari tra 0,5-1 mV. A intervalli brevi interstimulus(Ad esempio, 3-msec) il CP inibisce l&#39;eurodeputato rispetto alla TP solo (SICI), mentre ad intervalli più lunghi interstimulus (ad esempio, di 15 msec) facilita l&#39;eurodeputato (ICF). CP: impulso condizionata, TP: Figura impulso prova ristampato da Clark et al, 2010 6, McGinley et al.. 2010 14, Clark e Quick, 2011 16, e McGinley e Clark, In Press 14. <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig7.jpg" /> Cambia la figura 7. In dimensioni potenziali evocati motori con TMS impulsi appaiati del muscolo ES. Esempio di tracce EMG dai muscoli erettori del erettore e la misurazione di breve intervallo di inibizione intracorticale (SICI) e la facilitazione intracorticale (ICF). Figura ristampato da Goss et al. 2011 8. <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig8.jpg" /> Figura 8. Variazione motore evopotenziale KED dimensioni con TMS impulsi appaiati. Misurazione del lungo intervallo di inibizione intracorticale (Lici). Per quantificare Lici due impulsi di prova sono consegnati ad un intervallo interstimulus di 100-msec. Il risultato è l&#39;eurodeputato seconda è inibita rispetto alla MEP prima. Figura ristampato da Clark et al., 2010 6, McGinley et al. 2010 7 e McGinley e Clark, In Press 14.

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

L&#39;obiettivo generale di questo articolo è quello di fornire agli scienziati e medici un resoconto visivo dei nostri laboratori uso di stimolazione magnetica transcranica. Tuttavia, oltre a fornire una visualizzazione di questi esperimenti, sotto discutiamo questioni fondamentali da considerare quando si esegue TMS in questo modo, fornire una breve panoramica della fisiologia di risposte TMS, e anche discutere il nostro uso di TMS per quanto riguarda l&#39;utilizzo di altri. Problemi genera...

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome dell&#39;Apparecchiatura </th><th> Azienda </th><th> Numero di catalogo </th><th> Commenti (opzionale) </th></tr><tr><td> Stimolatore magnetico transcranico 2002 Stimolatore magnetico transcranico Bi-Stim2 Figura-Eight di 70 mm bobina Cone Coil doppio </td><td> L&#39;Azienda Magstim </td><td> NA </td><td> TMS attrezzature (tra cui bobine) </td></tr><tr><td> Biodex Sistema 4 </td><td> Biodex </td><td> NA </td><td> Dinamometro </td></tr><tr><td> Biopac MP150 sistema di acquisizione dati </td><td> Biopac </td><td> MP150WSW </td><td> Convertitore AD di EMG e forza </td></tr><tr><td> AcqKnowledge 4,0 software di acquisizione dati </td><td> Biopac </td><td> ACK100W </td><td></td></tr><tr><td> Nikomed Trace 1 elettrodi ECG </td><td> Nikomed </td><td> 2015 </td><td> EMG elettrodi </td></tr><tr><td> Stimolatore di corrente costante </td><td> Digitimer </td><td> DS7A </td><td> Stimolatore del nervo periferico </td></tr></tbody></table>

utilizing transcranial magnetic stimulation to study the human neuromuscular system

Stimolazione magnetica transcranica (TMS) è stato in uso da oltre 20 anni 1, ed è cresciuta in modo esponenziale in popolarità negli ultimi dieci anni. Mentre l&#39;uso di TMS ha ampliato allo studio di molti sistemi e dei processi in questo periodo, l&#39;applicazione originale e forse uno degli usi più comuni di TMS comporta studiare la, la plasticità fisiologia e la funzione del sistema neuromuscolare umano. TMS singolo impulso applicato alla corteccia motoria eccita i neuroni piramidali transsynaptically 2 (Figura 1) e si traduce in una risposta misurabile elettromiografici che può essere utilizzato per studiare e valutare l&#39;integrità e l&#39;eccitabilità del tratto corticospinale negli esseri umani 3. Inoltre, i recenti progressi nella stimolazione magnetica consente ora per il partizionamento di eccitabilità corticale rispetto a 4,5 spinale. Per esempio, accoppiato impulsi TMS può essere utilizzata per valutare le proprietà facilitazione intracorticale e inibitori combinando una condizioneING stimolo ed uno stimolo test a intervalli diversi interstimulus 3,4,6-8. In questo articolo il video ci mostrerà gli aspetti metodologici e tecnici di queste tecniche. In particolare, dimostreremo singolo impulso ea due impulsi tecniche di TMS applicata al flessore radiale del carpo (FCR) muscolare così come la erettori spinali (ES) muscolatura. Il nostro laboratorio studia i muscoli FCR in quanto è di interesse per la nostra ricerca sugli effetti del polso-mano gessato sul rendimento muscolare ridotto 6,9, e studiamo i muscoli ES a causa di questi muscoli rilevanza clinica, in quanto riguarda il mal di schiena 8. Con questo detto, dobbiamo notare che TMS è stata utilizzata per studiare molti muscoli della mano, il braccio e le gambe, e dovrebbe ribadire che le nostre manifestazioni in FCR e gruppi muscolari sono solo ES selezionati esempi di TMS viene utilizzato per studiare la neuromuscolare umano sistema.

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Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Stimolazione magnetica transcranica (TMS) è un strumento non invasivo per ottenere informazioni sulla fisiologia e la funzione del sistema nervoso umano. Qui, presentiamo le nostre tecniche di TMS per studiare l&#39;eccitabilità corticale dell&#39;arto superiore e della muscolatura lombare.

Utilizzando la Stimolazione Magnetica Transcranica per studiare il sistema neuromuscolare umano

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 ...

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26.4K Views.  Ohio University. Stimolazione magnetica transcranica (TMS) è un strumento non invasivo per ottenere informazioni sulla fisiologia e la funzione del sistema nervoso umano. Qui, presentiamo le nostre tecniche di TMS per studiare l'eccitabilità corticale dell'arto superiore e della muscolatura lombare.

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A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

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

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

Un modello murino della formazione muscolare da stimolazione elettrica neuromuscolare

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

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Medicina

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.

Utilizzando la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva per migliorare la funzione Language in pazienti con ictus con cronica non-fluente Afasia

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

Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation (HD-tDCS)

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) has recently been developed as a noninvasive brain stimulation approach that increases the accuracy of current delivery to the brain by using arrays of smaller "high-definition" electrodes, instead of the larger pad-electrodes of conventional tDCS. Targeting is achieved by energizing electrodes placed in predetermined configurations. One of these is the 4x1-ring configuration. In this approach, a center ring electrode (anode or cathode) overlying the target cortical region is surrounded by four return electrodes, which help circumscribe the area of stimulation. Delivery of 4x1-ring HD-tDCS is capable of inducing significant neurophysiological and clinical effects in both healthy subjects and patients. Furthermore, its tolerability is supported by studies using intensities as high as 2.0 milliamperes for up to twenty minutes.
Even though 4x1 HD-tDCS is simple to perform, correct electrode positioning is important in order to accurately stimulate target cortical regions and exert its neuromodulatory effects. The use of electrodes and hardware that have specifically been tested for HD-tDCS is critical for safety and tolerability. Given that most published studies on 4x1 HD-tDCS have targeted the primary motor cortex (M1), particularly for pain-related outcomes, the purpose of this article is to systematically describe its use for M1 stimulation, as well as the considerations to be taken for safe and effective stimulation. However, the methods outlined here can be adapted for other HD-tDCS configurations and cortical targets.

Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation HD-tDCS

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS), with its 4x1-ring montage, is a noninvasive brain stimulation technique that combines both the neuromodulatory effects of conventional tDCS with increased focality. This article provides a systematic demonstration of the use of 4x1 HD-tDCS, and the considerations needed for safe and effective stimulation.

Tecnica e Considerazioni nell&#39;utilizzo dei 4x1 anello ad alta definizione transcranica diretta Current Stimulation (HD-tDCS)

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) has recently been developed as a noninvasive brain stimulation approach that increases ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

Utilizzando Saccadometry con stimolazione cerebrale profonda per studiare normali e patologiche funzione cerebrale

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Using Retinal Imaging to Study Dementia

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central nervous system (CNS) and shares prominent similarities with the brain in terms of embryological origin, anatomical features and physiological properties.&#160; The vascular and neuronal structure in the retina can now be visualized easily and non-invasively using retinal imaging techniques, including fundus photography and optical coherence tomography (OCT), and quantified semi-automatically using computer-assisted analysis programs. Studying the associations between vascular and neuronal changes in the retina and dementia could improve our understanding of dementia and, potentially, aid in diagnosis and risk assessment.&#160; This protocol aims to describe a method of quantifying and analyzing retinal vasculature and neuronal structure, which are potentially associated with dementia. This protocol also provides examples of retinal changes in subjects with dementia, and discusses technical issues and current limitations of retinal imaging.

The retina shares prominent similarities with the brain and thus represents a unique window to study vasculature and neuronal structure in the brain non-invasively. This protocol describes a method to study dementia using retinal imaging techniques. This method can potentially aid in diagnosis and risk assessment of dementia.

Usando la formazione immagine retinica per studiare la demenza

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central ...

Surgical Labyrinthectomy of the Rat to Study the Vestibular System

To study the vestibular system or the vestibular compensation process, a number of methods have been developed to cause vestibular damage, including surgical or chemical labyrinthectomy and vestibular neurectomy. Surgical labyrinthectomy is a relatively simple, reliable, and rapid method. Here, we describe the surgical technique for rat labyrinthectomy. A postauricular incision is made under general anesthesia to expose the external auditory canal and the tympanic membrane, after which the tympanic membrane and the ossicles are removed without the stapes. The stapes artery, which is located between the stapes and the oval window, is a vulnerable structure and must be preserved to obtain a clear surgical field. A hole to fenestrate the vestibule is made with a 2.1-mm drill bur superior to the stapes. Then, 100% ethanol is injected through this hole and aspirated several times. Meticulous dissection under a microscope and careful bleeding control are essential to obtain reliable results. Symptoms of vestibular loss, such as nystagmus, head tilting, and a rolling motion, are seen immediately after surgery. The rotarod or rotation chair test can be used to objectively and quantitatively evaluate the vestibular function.

This protocol describes the surgical labyrinthectomy of a rat, which is a useful method for studying the vestibular system.

Labyrinthectomy chirurgica del ratto per studiare il sistema vestibolare

To study the vestibular system or the vestibular compensation process, a number of methods have been developed to cause vestibular damage, including ...

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

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

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

Tecnica aggiornata per una stimolazione elettrica transcranica affidabile, facile e tollerata, inclusa la stimolazione a corrente diretta transcranica

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

Visualization of Endogenous Mitophagy Complexes In Situ in Human Pancreatic Beta Cells Utilizing Proximity Ligation Assay

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated insulin release. Assessment of mitophagy is challenging and often requires genetic reporters or multiple complementary techniques not easily utilized in tissue samples, such as primary human pancreatic islets. Here we demonstrate a robust approach to visualize and quantify formation of key endogenous mitophagy complexes in primary human pancreatic islets. Utilizing the sensitive proximity ligation assay technique to detect interaction of the mitophagy regulators NRDP1 and USP8, we are able to specifically quantify formation of essential mitophagy complexes in situ. By coupling this approach to counterstaining for the transcription factor PDX1, we can quantify mitophagy complexes, and the factors that can impair mitophagy, specifically within beta cells. The methodology we describe overcomes the need for large quantities of cellular extracts required for other protein-protein interaction studies, such as immunoprecipitation (IP) or mass spectrometry, and is ideal for precious human islet&#160;samples generally not available in sufficient quantities for these approaches. Further, this methodology obviates the need for flow sorting techniques to purify beta cells from a heterogeneous islet population for downstream protein applications. Thus, we describe a valuable protocol for visualization of mitophagy highly compatible for use in heterogeneous and limited cell populations.

This protocol outlines a method for quantitative analysis of mitophagy protein complex formation specifically in beta cells from primary human islet samples. This technique thus allows analysis of mitophagy from limited biological material, which are crucial in precious human pancreatic beta cell samples.

Visualizzazione di complessi mitogeni endogeni in Situ in cellule beta pancreatiche umane utilizzando la generazione di testdi di ligazione di prossimità

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated ...

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.

Disegno di studio per la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva navigata per la mappatura corticale del parlato

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

Migliorare la riabilitazione dell'ictus con la formazione professionale basata sulla realtà virtuale

Cognitive Function and Upper Limb Rehabilitation Training Post-Stroke Using a Digital Occupational Training System

Stroke rehabilitation often requires frequent and intensive therapy to improve functional recovery. Virtual reality (VR) technology has shown the potential to meet these demands by providing engaging and motivating therapy options. The digital occupational training system is a VR application that utilizes cutting-edge technologies, including multi-touch screens, virtual reality, and human-computer interaction, to offer diverse training techniques for advanced cognitive capacity and hand-eye coordination abilities. The objective of this study was to assess the effectiveness of this program in enhancing cognitive function and upper extremity rehabilitation in stroke patients. The training and assessment consist of five cognitive modules covering perception, attention, memory, logical reasoning, and calculation, along with hand-eye coordination training. This research indicates that after eight weeks of training, the digital occupational training system can significantly improve cognitive function, daily living skills, attention, and self-care abilities in stroke patients. This software can be employed as a time-saving and clinically effective rehabilitation aid to complement traditional one-on-one occupational therapy sessions. In summary, the digital occupational training system shows promise and offers potential financial benefits as a tool to support the functional recovery of stroke patients.

Autore in primo piano: Riabilitazione dei pazienti colpiti da ictus con un sistema di formazione professionale digitale

The current protocol outlines how the VR-based digital occupational training system enhances the rehabilitation of patients with cognitive impairment and upper limb dysfunction following a stroke.