PS ha ricevuto sostegno finanziario da CAPES, Brasile. Questo lavoro è stato parzialmente finanziato con una sovvenzione da CIMIT. Gli autori sono grati a Fligil Uri per la sua assistenza tecnica e di Olivia Gozel e Noelle Chiavetta per il loro aiuto nella modifica di questo manoscritto.

1. Materiali <ol><li> Verificare che, se tutti i materiali sono disponibili (Figura 1) prima di iniziare le seguenti operazioni. </li><li> Ci sono 3 formati di tappi in neoprene, a seconda delle dimensioni della testa dei soggetti (piccola, media e grande). Il tappo è dotato di 27 buche che rappresentano posizioni EEG basati sul sistema di 10/20: prefrontale (F8, AF8, FP2, FPZ, FP1, AF7, F7), frontale (F4, Fz, F3), centrale (C3, C1, Cz, C2, C4), parietale (P7, P3, Pz, P4, P8), temporale (T7, T8) e occipitale (PO7, O1, Oz, O2, PO8). </li><li> Gli elettrodi hanno due usi diversi, possono essere utilizzati per l&#39;EEG (sei canali) e per tDCS (due canali per spugna-elettrodi, l&#39;anodo e il catodo). In alcune circostanze, può essere utilizzato più di due siti di stimolazione. In questo caso saranno necessari quattro spugna-elettrodi e, di conseguenza, solo 4 canali rimarranno per registrazioni EEG. </li><li> La variazione della dimensione elettrodi tDCS porta ad una variazione di effetti focali 11. WiTh una diminuzione di dimensione dell&#39;elettrodo, una stimolazione più focale può essere raggiunto. D&#39;altra parte, aumentando le dimensioni dell&#39;elettrodo è possibile avere un elettrodo inefficace funzionalmente. Le proporzioni più comunemente usati sono il 25 cm 2 (5 cm x 5 cm) di o 35 cm 2 (5 cm x 7 centimetri). In questo lavoro, saranno utilizzati spugna-elettrodi di 25 centimetri 2. </li><li> Tutti gli elettrodi devono essere collegati al dispositivo di controllo Box attraverso i fili. Questo dispositivo deve essere ricaricato utilizzando periodicamente la casella di controllo Carica batteria. Per ragioni di sicurezza, non è possibile caricare la scatola di controllo durante la stimolazione attiva. </li><li> L&#39;USB per la connessione Bluetooth è necessario per accoppiare la scatola di controllo per il computer portatile / computer (vedi sotto). </li></ol> 2. Preparazione della pelle <ol><li> Ispezionare la cute per eventuali lesioni pre-esistenti - evitare la stimolazione elettrica / registrazione EEG su pelle danneggiata o più lesioni cranio. </li><li> Per aumentare la conduttanza, spostare i capelli dalil sito di stimolazione elettrica / EEG registrazione e luogo di plastica fermagli per capelli per mantenere i capelli lontano, pulire la superficie della pelle per eliminare eventuali segni di lozione, sporco, grasso, ecc e lasciarlo asciugare. </li></ol> 3. Testa Misure <ol><li> Trova e segnare la localizzazione del Vertex o Cz (Figura 2), misurando la distanza di nasion al inion e segnando a metà strada con un pennarello pelle 11. </li></ol> 4. Posizione Elettrodi nel Cap <ol><li> Mettere soluzione salina sulle tDCS spugna-elettrodi. La spugna-elettrodi devono essere messi a bagno con una soluzione salina 11 prima di indossare il cappuccio della testina. Per una spugna 25-35 cm 2, circa 6 ml di soluzione per lato dovrebbe essere sufficiente. È importante riempire periodicamente la spugna-elettrodo con soluzione fisiologica nel caso di un protocollo prolungata stimolazione. </li><li> L&#39;EEG e gli elettrodi tDCS devono essere fissati nel tappo prima che il soggetto è physically indossa. </li><li> Per ulteriori dettagli su tDCS generale elettrodi di preparazione e posizionamento vedere 11. </li></ol> 5. Indossando il cappuccio e che fissa il Control Box su di esso <ol><li> Accertarsi che il soggetto è seduto comodamente. </li><li> Mettere il coperchio in modo che il Vertex (misurata sulla testa) corrisponde al punto Cz sul tappo. Importante: questo è valido solo per le teste di dimensione media. Tre differenti dimensioni della protezione sono disponibili, se necessario. </li><li> Riempire gli elettrodi EEG con il gel usando una siringa curva. </li><li> Collegare gli elettrodi EEG e tDCS per i fili di controllo. La scatola di comando deve essere fissato alla parte posteriore della calotta. Utilizzare i canali 1 e 2 per la stimolazione ed i rimanenti (3-8) per la registrazione EEG. La loro posizione nel tappo dipenderà l&#39;approccio sperimentale desiderato sia per la registrazione e la stimolazione (Tabella 1). A dimostrazione, i classici tDCS anodica sinistro impostati sarà displayed: anodo = M1; catodo = sopraorbitali controlaterale. Per questo montaggio, collegare l&#39;anodo (rosso spugna-elettrodo) per il C3 e il catodo (nero spugna-elettrodo) per Fp2. </li><li> Mettete gli elettrodi di riferimento per uno dei mastoidi facendo attenzione che non si tocchino tra di loro e li attaccati ai fili (CMS, Senso di modo comune e DRL, Driven gamba a destra) dalla scatola di controllo. </li></ol> 6. La stimolazione e registrazione Set Up <ol><li> Per configurare i parametri di stimolazione e la registrazione di controllo, il software deve essere installato correttamente secondo le istruzioni del produttore. </li><li> Premere &quot;STIMOLAZIONE&quot; nella barra orizzontale sullo schermo superiore (Figura 3). </li><li> Selezionare l&#39;opzione &quot;Modifica&quot; nella parte superiore dello schermo e selezionare &quot;tDCS&quot; o &quot;farsa&quot; di altre tecniche di stimolazione elettrica, come ad esempio &quot;transcranica stimolazione alternata corrente (TAC)&quot; e &quot;rumore casuale stimolazione transcranica&quot; (tRNS) (Figura 3a ). Il detaffligge di questi approcci è fuori dallo scopo di questo documento e sono meglio discusse altrove 12, 13. </li><li> Scegliere la durata totale della stimolazione elettrica, di solito 20 min (Figura 3b) e ad intensità di 2mA. Nota: il dispositivo è in grado di stimolare elettricamente e la registrazione di segnali EEG per un massimo di 1 ora, se necessario. </li><li> Scegliere il posizionamento dell&#39;elettrodo secondo canali (Figura 3c). </li><li> Configurare tDCS e canali EEG (Figura 3d) secondo l&#39;approccio sperimentale (Tabella 1). Gli elettrodi di riferimento sono etichettati come DRL e CMS. Assicurarsi di selezionare la funzione giusta per ogni canale. Importante: etichetta l&#39;elettrodo di stimolazione attiva come &quot;anodo&quot; o &quot;catodo&quot; e il suo riferimento come &quot;ritorno&quot; (Figura 3d). </li><li> Nel menu della barra situata nella parte inferiore dello schermo scegliere la durata della rampa di discesa e rampa periodo, di solito 30 sec (Figure 3e). Durante questa fase potrete anche selezionare la durata di pre-e post registrazioni EEG (Fig. 3f). La registrazione EEG non dipende dalla stimolazione e può essere programmato per iniziare prima, durante o dopo la fine dei tDCS. </li><li> Per controllare elettrodo impedenza stampa &quot;STIMOLAZIONE&quot; nella parte superiore dello schermo e poi &quot;Mount&quot; nella parte sinistra dello schermo e poi &quot;START IMPEDENZA CHECK&quot; (Figura 4). </li></ol> 7. Avviare il dispositivo <ol><li> Il soggetto deve essere rilassato, confortevole e sveglio durante la procedura. </li><li> Premere &quot;LANCIO&quot; nella parte inferiore dello schermo (Figura 5a). </li><li> Controllare se la barra grigia verticale si muove in avanti prima (Figura 5b), durante (5c) e dopo (5d) le tDCS. </li><li> Ricontrollare impedenze dell&#39;elettrodo (Figura 5e). </li><li> Premere il tasto &quot;Annulla&quot; per sospendere la stimolazione in qualsiasi momento, se necessario (Figura 5f). </li&gt; </ol> 8. Il set di dati EEG <ol><li> Premere &quot;EEG&quot; nella schermata in alto per controllare se i segnali EEG sono visibili e senza artefatti (Figura 6, staffa giallo). I segnali possono essere filtrati da 2 a 15 Hz per chiarire le tracce EEG. </li><li> Registrazione EEG si avvia automaticamente non appena si preme l&#39;icona di avvio. </li><li> Durante la stimolazione l&#39;EEG in corso può essere controllato in tre pannelli diversi, localizzati presso la barra dei menu verticale (Figura 6). <ol><li> Dominio del tempo (Figura 6): vedi i dati in quanto è in fase di ricezione, la scelta di tempo diverso e scale di tensione. </li><li> Spectrum (Figura 7): selezionare un canale e visualizzare la potenza dello spettro in linea cioè lo schermo mostra la potenza di ogni frequenza EEG di Fourier (FFT) Analisi veloce in tempo reale. </li><li> Spettrogramma (Figura 8): visualizzare la potenza spettrogramma in linea da ottenere le informazionizione sul contenuto frequenza della EEG registrata in funzione del tempo (analisi tempo-frequenza). </li></ol></li><li> In una delle predette opzioni il ricercatore è in grado di filtrare l&#39;attività EEG (Figura 6, rettangolo giallo) in bande di frequenza specifiche (Tabella 2). La maggior parte dei studi che riguardano gli effetti della tDCS sull&#39;attività EEG hanno utilizzato questo approccio per l&#39;analisi dei dati (tabella 3). </li></ol>

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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+different+electrode+configurations+using+the+10-10+international+system+in+tDCS:+a+finite+element+model+analysis.">Comparing different electrode configurations using the 10-10 international system in tDCS: a finite element model analysis.</a> Conf Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. , 1596-1599 (2009).</li><li>Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+multi-electrode+stimulation+increases+focality+and+intensity+at+target.">Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target.</a> J. Neural. Eng. 8, 046011 (2011).</li><li>Flink, R., Pedersen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+the+use+of+EEG+methodology+in+the+diagnosis+of+epilepsy.">Guidelines for the use of EEG methodology in the diagnosis of epilepsy.</a> International League Against Epilepsy: commission report. Acta Neurol. Scand. 106, 1-7 (2002).</li></ol>

Questo lavoro è stato in parte sostenuto da neuroelettriche, Barcellona in Spagna, che produce lo strumento utilizzato in questo articolo.

Problemi di sicurezza Inizialmente, i soggetti dovrebbero essere sottoposti a screening per eventuali controindicazioni per la tDCS 11. Controllare anche per le lesioni cutanee o malattie, poiché non vi è evidenza di tDCS lesioni indotte secondo l&#39;integrità della pelle. Se tDCS è fortemente indicata su un&#39;area lesionato, è possibile farlo a bassa intensità, cioè 0,5-1,0 mA. Tuttavia, non è garantito che ciò impedirà irritazioni cutanee o lesioni. Così, la condizione della pelle sotto gli elettrodi deve essere ispezionato prima e dopo tDCS 2. Impedenza ed elettrodi Impedenze elettrodo deve essere il più basso possibile. Questo riduce il rischio di interferenza di rumore interno ed esterno o segnali distorti. Impedenze dovrebbero anche essere ricontrollato ogni volta che c&#39;è un artefatto presente nel segnale 37. Tutti gli elettrodi devono essere di buona qualità con superfici intatte. Reelettrodi utilizzabili con superfici incoerenti può creare densità di corrente sconnessi. Tutti gli elettrodi di superficie dovrebbero essere applicati con gel conduttivo sufficiente per assicurare basse impedenze, e le impedenze devono essere controllati per i manufatti 37. Sistemi a ciclo chiuso Un sistema a circuito chiuso è un sistema in grado di diagnosticare anomalie elettrofisiologiche e di trattarli tempestivamente 8, 10. Un esempio illustrativo è il rivelatore di picco EEG per un attacco imminente. Questo principio è stato applicato con successo in pazienti con grave epilessia. Morrell e colleghi 9 trattati 191 soggetti con epilessia intrattabile utilizzando uno stimolatore impiantato cervello e hanno osservato una significativa riduzione della frequenza delle crisi, nonché il miglioramento della qualità della vita. Nonostante il successo, procedure invasive sono associati a rischi e complicanze come l&#39;infezione locale o effetti di umore o cognitivo indesiderate e quindi un Alternative, approccio non invasivo è auspicabile. Quindi, il presente dispositivo può rappresentare un&#39;opzione interessante per quei pazienti che hanno bisogno di una rapida diagnosi neurofisiologica e tempestivo trattamento, come i pazienti epilettici. L&#39;applicazione del sistema a ciclo chiuso non può essere limitato ai pazienti solo con epilessia. Una serie di studi recenti hanno suggerito che le alterazioni EEG possono essere indicatori di diverse malattie neuropsichiatriche 30. Usando una combinazione di tDCS e EEG potrebbe anche essere utile per ottimizzare i parametri di stimolazione. Tali algoritmi sono ancora poco sviluppata, ma la combinazione di risultati di studi EEG e tDCS possono aiutare in tale sviluppo. Rispetto al TMS, che è un&#39;altra tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva, tDCS è considerato molto più adatto per scopi terapeutici soprattutto a causa del suo basso costo e la relativa portabilità. Inoltre, avendo un sistema che utilizza un tappo testa con predeterminato elettrode posizioni possono standardizzare la posizione di stimolo e di migliorare i risultati. Un altro vantaggio di questo dispositivo è la possibilità di stimolare più di un sito, allo stesso tempo, che è stato trovato per essere clinicamente superiore rispetto stimolazione convenzionale secondo alcuni autori 38, 39. Sebbene il dispositivo mostra chiari vantaggi, alcuni limiti devono essere affrontati per migliorare il dispositivo per il futuro. In primo luogo, il dispositivo non è in grado di stimolare e registrare segnali EEG nello stesso luogo contemporaneamente (vedere Figura 9). In secondo luogo, il numero di canali disponibili per la registrazione EEG è bassa. La solita raccomandazione è di usare almeno 16 canali per un adeguato studio EEG 40 e anche di più canali per elettro-oculografia per rilevare occhi artefatti da movimento. Infatti, negli ultimi anni vi è stata una tendenza ad aumentare il numero di canali in studi EEG / tDCS (Tabella 3). Sebbene il basso numero di canali miGHT influenzare la sensibilità nel rilevare cambiamenti dinamici nella eccitabilità corticale, tale sistema può ancora essere utile per la ricerca di algoritmi per specifiche posizioni degli elettrodi.

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica che utilizza deboli correnti elettriche e diretti forniti continuamente attraverso il cuoio capelluto per indurre cambiamenti nella eccitabilità corticale 1, 2. Utilizzando potenziali evocati motori come marcatore di motore eccitabilità della corteccia, Nitsche e Paulus 3 dimostrato che la direzione degli effetti tDCS sul cervello è polarità specifica: stimolazione catodica induce una diminuzione dell&#39;eccitabilità corticale, mentre la stimolazione anodica induce un aumento dell&#39;eccitabilità corticale . Questo effetto sul eccitabilità corticale può durare per più di un&#39;ora dopo stimolazione. Questi cambiamenti tDCS indotte eccitabilità corticale possono comportare significativi effetti sul comportamento. Una questione importante è la variabilità di effetti tDCS sul comportamento. Ci sono diverse ragioni per spiegare questa variabilità. Studi su fMRI 4 e elettroencefalografia (EEG) 5,6 rivelano che sebbene tDCS ha la effe più attivantect sulla corteccia sottostante, la stimolazione evoca cambiamenti diffusi in altre regioni del cervello. Inoltre, è stato dimostrato che gli effetti della tDCS dipendono dallo stato basale di attività corticale 7. Pertanto, dato queste fonti di variabilità, l&#39;uso di migliori surrogati per misurare gli effetti di tDCS è auspicabile. In questo contesto, proponiamo l&#39;uso del monitoraggio EEG concomitante di fornire dati in tempo reale sull&#39;impatto della tDCS sulla eccitabilità corticale per diversi motivi. In primo luogo, per ottimizzare i parametri di stimolazione della tDCS. In secondo luogo, di fornire intuizioni in nuovi bersagli per terapie. In terzo luogo, per garantire la sicurezza durante la stimolazione del cervello, in particolare nei bambini. In quarto luogo, per aiutare nella diagnosi precoce e nel trattamento di crisi epilettiche in pazienti con ie sistema a circuito chiuso epilessia intrattabile. Infine, questo dispositivo potrebbe anche avere una potenziale applicazione in sistemi di interfaccia cervello-computer. A causa del ruolo criticodi monitorare i cambiamenti di eccitabilità corticale legati alla stimolazione cerebrale non invasiva, lo scopo di questo articolo è quello di dimostrare come combinare l&#39;uso di tDCS con EEG per mezzo di un dispositivo di romanzo (StarstimÒ - Neuroelectrics Instrument Controller, v 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Barcellona, ​​Spagna). Va notato che in questo articolo non fornisce dettagli di applicazione tDCS. Per una completa comprensione della applicazione di questa tecnica si consiglia la lettura dell&#39;articolo su tDCS da Da Silva et al 11.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Name</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Neoprene HeadCap </td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE019 </td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Neoprene Headband</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE020</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Frontal dry electrode front-end</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE021</td>
 <td>4</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gel electrode front-end</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE022</td>
 <td>8</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gel Bottle 60cl</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE016</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Stimulation electrode Pi cm2</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE024</td>
 <td>8</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Saline solution bottle 100ml</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE033</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sponge electrode fron-end 25 cm2</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE026</td>
 <td>4</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Adhesive Electrode Front-end</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE025</td>
 <td>25</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>USB Bluetooth Dongle</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE031</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>USB card with software</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE015</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Curved Syringe</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE014</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>microUSB NECBOX charger</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE013 </td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Electrode cable</td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE017 10</td>
 <td>1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Material Name</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>StarStim NECBOX </td>
 <td>Neuroelectrics</td>
 <td>NE012 </td>
 <td>1</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

simultaneous eeg monitoring during transcranial direct current stimulation

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica che fornisce deboli correnti elettriche attraverso il cuoio capelluto. Questa corrente elettrica costante induce cambiamenti nella membrana neuronale eccitabilità, con conseguente cambiamenti secondari in attività corticale. Sebbene la tDCS ha la maggior parte dei suoi effetti neuromodulatori sulla corteccia sottostante, tDCS effetti possono anche essere osservati in reti neurali distanti. Pertanto, concomitante monitoraggio EEG degli effetti della tDCS in grado di fornire preziose informazioni sui meccanismi di tDCS. Inoltre, EEG possono costituire un importante marker surrogato per gli effetti della tDCS e possono quindi essere utilizzata per ottimizzare i suoi parametri. Questo sistema EEG-tDCS combinato può essere utilizzato anche per il trattamento preventivo delle condizioni neurologiche caratterizzate da picchi anomali di eccitabilità corticale, come convulsioni. Tale sistema sarebbe la base di un dispositivo ad anello chiuso non invasivo. In questo articolo, presentiamo un nuovo dispositivo che è in grado di utilizing tDCS e EEG contemporaneamente. Per questo, si descrive in uno step-by-step di moda le principali procedure di applicazione di questo dispositivo utilizzando figure schematiche, tabelle e dimostrazioni video. Inoltre, forniamo una revisione della letteratura sugli usi clinici di tDCS e dei suoi effetti corticali misurati con tecniche EEG.

tDCS è attualmente studiata come strumento terapeutico per varie malattie neurologiche, tra cui la depressione maggiore 14, 15, disturbo da stress post-traumatico 16, voglia di cibo 17, 18 di marijuana, alcool e fumo 19 20, così come il dolore 21, tinnito 22, 23 emicrania, epilessia 24, il morbo di Parkinson 25, 26, la riabilitazione ictus 27, 28 e disfunzioni cognitive 6, 29. tabella 1 mostra i tDCS basate elettrodi montaggi per essere utilizzati come trattamento per le diverse condizioni cliniche. Nella maggior parte dei casi, un miglioramento clinico dopo tDCS è attribuita principalmente ai suoi effetti corticali. Ci sono diversi modi per quantificare i cambiamenti corticali e di quelli utilizzati più di frequente sono risonanza magnetica funzionale (fMRI), TMS-indicizzato eccitabilità corticale e il electroencephalography (EEG). In confronto con la fMRI, EEG ha più povera risoluzione spaziale, ma la risoluzione temporale superiore 30, che indica tempi di attività neuronale più accurato. Inoltre, rispetto al TMS-indicizzato eccitabilità corticale, EEG fornisce una maggiore risoluzione spaziale. Ad esempio, utilizzando i tDCS / dispositivi di EEG, è possibile rilevare cambiamenti in corso sul EEG grezzo in risposta a tDCS. Figura 9 mostra l&#39;attenuazione dell&#39;attività corticale, principalmente sulla regione parietale, dopo i tDCS accensioni (canali C3 e C4). Notare che durante la stimolazione non è possibile registrare l&#39;attività cerebrale negli stessi canali utilizzati per la stimolazione. Gli effetti della tDCS sul EEG sono stati recentemente studiati da diversi autori (cfr. tabella 3), ma solo uno ha applicato tDCS e EEG in concomitanza 31. La maggior parte degli studi hanno mostrato significative modificazioni EEG upon tDCS analizzando lo spettro di potenza EEG in risposta ad attivo controsham-tDCS. Usando l&#39;analisi dello spettro di potenza, segnali EEG può essere scomposto in una somma di componenti puri di frequenza utilizzando l&#39;analisi FFT. In questo modo, i segnali possono essere analizzati in termini di spettro di potenza, che fornisce informazioni sulla potenza del segnale ad ogni frequenza (Tabella 2). La figura 7 mostra un esempio rappresentativo di una attività EEG continuo durante tDCS (staffa rossa sul fondo) e dopo l&#39;analisi FFT (cerchio rosso). La prima attività di picco corrisponde al theta (5-7 Hz) e la seconda di alfa (8-10 Hz), frequenze di banda. L&#39;ampiezza dei picchi di EEG è misurata in mV 2. Un altro esempio viene dallo studio di Maeoka et al. 36, in cui gli autori hanno trovato una diminuzione locale di alfa e un aumento ampiezze di banda beta dopo stimolazione anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale combinata con stress emotivo. Figura 10 </strong&gt; mostra un esempio illustrativo degli effetti della tDCS sul EEG quantitativo (spettro di potenza). La dimensione di ampiezza alfa frontale era significativamente più alta in risposta ad attiva-tDCS rispetto a sham-tDCS della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra. Pertanto, utilizzando l&#39;analisi automatica FFT (Figura 7) il ricercatore è in grado di determinare e misurare l&#39;ampiezza delle attività frequenza EEG predominanti (delta, theta, alfa, beta, gamma) durante e dopo tDCS. A seconda della regione di stimolazione e di altre condizioni sperimentali, è previsto l&#39;ampiezza delle bande di frequenza EEG specifiche di cambiare dopo tDCS (Tabella 3). Infatti, aggiungendo la funzione di analisi FFT per la registrazione EEG durante tDCS offre un&#39;opportunità unica per comprendere gli effetti neuromodulatori corticali in tempo reale. Infine, segnali EEG possono essere analizzati con una tecnica chiamata basata un tempo-frequenza, o spettrogramma image. Questa tecnica è stata considerata promettente per scopi di ricerca, tuttavia, questo tipo di analisi EEG non è ancora pienamente convalidato per intenzioni diagnostici e deve essere interpretato con cautela per questo scopo 8. La Figura 8 mostra un esempio illustrativo di un spettrogramma EEG elaborati dalla stessa periferica. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig1.jpg" /> Figura 1. Elenco dei materiali necessari per il monitoraggio EEG simultaneo durante tDCS: cappuccio in neoprene, scatola di controllo, cavi, elettrodi, nastro di misurazione, soluzione salina e Bluetooth USB. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig2.jpg" /> Figura 2. Localizzazione di vertice (Cz) sul cuoio capelluto 11: misurare la distanza nasion al inion e segnare a metà strada con una pellemarcatore. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig3.jpg" /> Figura 3. Stimolazione Screenshot: a) modalità di stimolazione elettrica (tDCS, TACS, tRNS, sham), b) Durata totale della stimolazione elettrica; c) il posizionamento degli elettrodi secondo canali, d) tDCS e configurazione del canale EEG, e) tDCS durata dilagare; f) durata della registrazione EEG. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig4.jpg" /> Figura 4. Montare Screenshot: Controlla elettrodi impedenza prima che inizi la stimolazione. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig5.jpg" /> Figura 5. Lanciare Screenshot: a) LANCIO culo<html> su, b) Barra verticale grigio prima di tDCS, c) verticale barra grigia durante tDCS, d) barra grigia verticale dopo tDCS, e) Impedenza ricontrollare; f) pulsante Interrompi. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig6.jpg" /> Figura 6. EEG dominio del tempo: controllare la linea di base in corso attività EEG e selezionare frequenze in banda EEG, se necessario (freccia gialla in basso a destra). <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig7.jpg" /> Figura 7. Spettro di potenza EEG: controllare la banda di frequenza EEG predominante (cerchio rosso) dopo trasformata rapida di Fourier (FFT), l&#39;analisi automatica sulla cruda attività EEG in corso (rettangolo rosso in basso). oad/50426/50426fig8.jpg &quot;/&gt; Figura 8. EEG spettrogramma: segnali EEG (rettangolo rosso in basso) possono essere trasformate in immagini (cerchio rosso) utilizzando una tecnica chiamata tempo-frequenza base. <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig9.jpg" /> Figura 9. Attenuazione del parietale attività EEG in risposta a tDCS anodica (anodo = C3; catodo = C4). Si noti che durante la stimolazione non possibile registrare l&#39;attività cerebrale negli stessi canali utilizzati per la stimolazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50426/50426fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <img alt="Figura 10" src="/files/ftp_upload/50426/50426fig10.jpg" /> La figura 10. effetti tDCS sul spettro di potenza EEG: differenze Nota in frontale alfa (a) e beta (b) </strong&gt; ampiezza in risposta ad attiva-tDCS rispetto a sham-tDCS sopra la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra. <table border="1"><tbody><tr><td> Malattia </td><td> Autori </td><td> Anodo di posizionamento dell&#39;elettrodo </td><td> Catodo posizionamento dell&#39;elettrodo </td></tr><tr><td> Depressione </td><td> Boggio et al, 2008;. Loo et al, 2012. </td><td> DLPFC </td><td> Sopraorbitali </td></tr><tr><td> Dolore </td><td> Fregni et al., 2006 </td><td> M1 </td><td> Sopraorbitali </td></tr><tr><td rowspan="3"> Corsa </td><td> Lindenberg et al., 2010 </td><td> M1 </td><td> M1 </td></tr><tr><td rowspan="2"> Boggio et al., 2007 </td><td> M1 (lato affetto) </td><td> Sopraorbitali </td></tr><tr><td> Sopraorbitali </td><td> MI (lato non interessato) </td></tr><tr><td> Tinnitus </td><td> Fregni et al., 2006 &lt;/ Td&gt; <td> LTA </td><td> Sopraorbitali </td></tr><tr><td rowspan="2"> Parkinson </td><td> Benninger et al., 2010 </td><td> M1/DLPFC </td><td> Mastoide </td></tr><tr><td> Fregni et al., 2006 </td><td> M1 </td><td> Sopraorbitali </td></tr><tr><td> Emicrania </td><td> Antal et al., 2011 </td><td> V1 </td><td> Oz </td></tr><tr><td> L&#39;abuso di alcol </td><td> Boggio et al., 2008 </td><td> R / L - DLPFC </td><td> L / R - DLPFC </td></tr></tbody></table> Tabella 1. tDCS elettrodo montaggi in diverse condizioni cliniche Legends: LTA, zona temporo sinistra; V1, Corteccia visiva; DLPFC, corteccia prefrontale dorsolaterale, M1, corteccia motoria, R, Destra, L, Sinistra.. <table border="1"><tbody><tr><td> Bands </td><td> Simbolo </td><td> Frequenza (Hz) </td><td> Miglior sito di registrazione </td><td><strong&gt; Più prominente durante ... </td></tr><tr><td> Delta </td><td> δ </td><td> 1-4 </td><td> Frontale (adulti), posteriore (bambini) </td><td> Profonde fasi del sonno (3 e 4) </td></tr><tr><td> Theta </td><td> θ </td><td> 5-7 </td><td> Diffondere nel cuoio capelluto </td><td> Sonnolenza </td></tr><tr><td> Alpha </td><td> α </td><td> 8-12 </td><td> Regioni posteriori </td><td> Risveglia, con gli occhi chiusi </td></tr><tr><td> Beta </td><td> β </td><td> 13-30 </td><td> Frontale </td><td> Sforzo mentale, sonno profondo </td></tr><tr><td> Gamma </td><td> γ </td><td> 31-45 </td><td> Corteccia somato-sensoriale </td><td> Compiti di memoria a breve termine e di stimolazione tattile </td></tr></tbody></table> Tabella 2. Bande di frequenza EEG. <table border="1"><tbody><tr><td> Autori </td><td> Anodo di posizionamento dell&#39;elettrodo </td><td&gt; Catodo posizionamento dell&#39;elettrodo </td><td> I canali EEG (numero) </td><td> Principali risultati </td></tr><tr><td> Ardolino et al., 2005 </td><td> Fp1 </td><td> C4 </td><td> 4 </td><td> Aumento bilaterale frontale delta e theta bande. </td></tr><tr><td> Keeser et al., 2011 </td><td> F3 </td><td> Fp2 </td><td> 25 </td><td> Diminuzione della banda delta frontale e prefrontale. </td></tr><tr><td> Marshall et al., 2011 </td><td> F3/F4 </td><td> Mastoidi </td><td> 7 </td><td> - Il sonno non-REM: diminuzione frontale di banda delta. - Il sonno REM: aumento globale della banda gamma. </td></tr><tr><td> Wirth et al., 2011 </td><td> F3 </td><td> Spalla destra </td><td> 52 </td><td> Diminuzione globale nella banda delta. </td></tr><tr><td> Zaehle et al., 2011 </td><td> F3 </td><td> Mastoidi </td><td> 32 </td><td> - Anodal: aumento locale di tHeta e alfa bande. - Catodiche: diminuzione locale di theta e alfa bande. </td></tr><tr><td> Jacobson et al., 2011 </td><td> Tra il T4-Fz </td><td> Fp1 </td><td> 27 </td><td> Diminuzione del diritto banda theta frontale. </td></tr><tr><td> Polania et al., 2011 </td><td> C3 </td><td> FP3 </td><td> 62 </td><td> - Sincronizzazione globale di tutte le bande studiate. </td></tr><tr><td> Maeoka et al., 2012 </td><td> F3 </td><td> Fp2 </td><td> 128 </td><td> Aumento locale in versione beta ed è diminuito bande alfa. </td></tr></tbody></table> Tabella 3. Gli studi che analizzano gli effetti della tDCS sul registrazioni EEG.

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Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che ha dimostrato effetti terapeutici iniziali in diverse condizioni neurologiche. Il principale meccanismo alla base di questi effetti terapeutici è la modulazione dell&#39;eccitabilità corticale. Pertanto, il monitoraggio online di eccitabilità corticale aiuterebbe parametri di stimolazione guida e ottimizzare i suoi effetti terapeutici. Nel presente articolo passiamo in rassegna l&#39;uso di un nuovo dispositivo che combina tDCS simultanei e monitoraggio EEG in tempo reale.

Monitoraggio simultaneo EEG Durante transcranica diretta stimolazione corrente

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

simultaneous-eeg-monitoring-during-transcranial-direct-current

Research

JoVE Journal

Behavior

39.4K Views.  Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che ha dimostrato effetti terapeutici iniziali in diverse condizioni neurologiche. Il principale meccanismo alla base di questi effetti terapeutici è la modulazione dell'eccitabilità corticale. Pertanto, il monitoraggio online di eccitabilità corticale aiuterebbe parametri di stimolazione guida e ottimizzare i suoi effetti terapeutici. Nel presente articolo pa...

Video: Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion for Differential Thermal Sensation

In the present work, we demonstrate a method for concurrent collection of EEG/fMRI data. In our setup, EEG data are collected using a high-density 256-channel sensor net. The EEG amplifier itself is contained in a field isolation containment system (FICS), and MRI clock signals are synchronized with EEG data collection for subsequent MR artifact characterization and removal. We demonstrate this method first for resting state data collection. Thereafter, we demonstrate a protocol for EEG/fMRI data recording, while subjects listen to a tape asking them to visualize that their left hand is immersed in a cold-water bath and referred to, here, as the cold glove paradigm. Thermal differentials between each hand are measured throughout EEG/fMRI data collection using an MR compatible temperature sensor that we developed for this purpose. We collect cold glove EEG/fMRI data along with simultaneous differential hand temperature measurements both before and after hypnotic induction. Between pre and post sessions, single modality EEG data are collected during the hypnotic induction and depth assessment process. Our representative results demonstrate that significant changes in the EEG power spectrum can be measured during hypnotic induction, and that hand temperature changes during the cold glove paradigm can be detected rapidly using our MR compatible differential thermometry device.

We present a protocol for concurrent collection of EEG/fMRI data, and synchronized MR clock signal recording. We demonstrate this method using a unique paradigm whereby subjects receive &#x2018;cold glove&#x2019; instructions during scanning, and EEG/fMRI data are recorded along with hand temperature measurements both before and after hypnotic induction.

Metodo per la raccolta simultanea dei dati fMRI/EEG durante un suggerimento di attenzione focalizzata per la sensazione termica differenziale

In the present work, we demonstrate a method for concurrent collection of EEG/fMRI data. In our setup, EEG data are collected using a high-density ...

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

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

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

Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l&#39;EEG fMRI simultanea

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

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Recent studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal human walking. Part of this evidence encompasses studies, including our previous work, demonstrating that gait kinematics and limb coordination during treadmill walking can be inferred from the scalp electroencephalogram (EEG) with reasonably high decoding accuracies. These results provide impetus for development of non-invasive brain-machine-interface (BMI) systems for use in restoration and/or augmentation of gait- a primary goal of rehabilitation research. To date, studies examining EEG decoding of activity during gait have been limited to treadmill walking in a controlled environment. However, to be practically viable a BMI system must be applicable for use in everyday locomotor tasks such as over ground walking and turning. Here, we present a novel protocol for non-invasive collection of brain activity (EEG), muscle activity (electromyography (EMG)), and whole-body kinematic data (head, torso, and limb trajectories) during both treadmill and over ground walking tasks. By collecting these data in the uncontrolled environment insight can be gained regarding the feasibility of decoding unconstrained gait and surface EMG from scalp EEG.

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Development of an effective brain-machine-interface (BMI) system for restoration and rehabilitation of bipedal locomotion requires accurate decoding of user's intent. Here we present a novel experimental protocol and data collection technique for simultaneous non-invasive acquisition of neural activity, muscle activity, and whole-body kinematics during various locomotion tasks and conditions.

Simultanea Elettroencefalografia cuoio capelluto (EEG), Elettromiografia (EMG), e al corpo intero di registrazione inerziale segmentale per Multi-modal Neural decodifica

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

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

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

Stimolare il Lip Motor Cortex con la Stimolazione Magnetica Transcranica

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

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transcranica diretta stimolazione corrente e simultanea Magnetic Resonance Imaging funzionale

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

Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum

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

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

Modulante Cognition Utilizzando transcranica diretta stimolazione attuale del cervelletto

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

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is relatively flexible with respect to participant positioning and allows for some head movements during tasks. Additionally, it is inexpensive, light weight, and portable, with very few contraindications to its use. This presents a unique opportunity to study functional brain activity during motor tasks in individuals who are typically developing, as well as those with movement disorders, such as cerebral palsy. An additional consideration when studying movement disorders, however, is the quality of actual movements performed and the potential for additional, unintended movements. Therefore, concurrent monitoring of both blood flow changes in the brain and actual movements of the body during testing is required for appropriate interpretation of fNIRS results. Here, we show a protocol for the combination of fNIRS with muscle and kinematic monitoring during motor tasks. We explore gait, a unilateral multi-joint movement (cycling), and two unilateral single-joint movements (isolated ankle dorsiflexion, and isolated hand squeezing). The techniques presented can be useful in studying both typical and atypical motor control, and can be modified to investigate a broad range of tasks and scientific questions.

Monitoring brain activity during upright motor tasks is of great value when investigating the neural source of movement disorders. Here, we demonstrate a protocol that combines functional near infrared spectroscopy with continuous monitoring of muscle and kinematic activity during 4 types of motor tasks.

Vicino funzionale Infrared Spectroscopy delle regioni sensoriali e motorie cerebrali con simultanea cinematica e EMG monitoraggio durante compiti motori

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

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

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

Repetitive stimolazione magnetica transcranica neuronavigazione-guidata per Afasia

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

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

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

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

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

Concurrent registrazione elettroencefalografia Durante transcranica alternata stimolazione corrente (TAC)

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

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

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

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

Repetitive stimolazione magnetica transcranica al unilaterale emisfero del cervello di ratto

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