Vorremmo ringraziare David Pitcher per il suo prezioso contributo a questo esperimento TMS. Questa ricerca è stata finanziata da una borsa di studio presso l&#39;Istituto Levie-Edersheim-Gitter per Brain Mapping a BS, una borsa di studio dalla Fondazione Wolfson; concede 65/08 e 1657-1608 dalla Fondazione di Scienza israeliano e una borsa di viaggio del ricercatore British Council Exchange Programme per GY L&#39;esperimento è stato condotto presso l&#39;Istituto Wohl for Advanced Imaging, Tel-Aviv Sourasky Medical Center.

L&#39;esperimento è condotto in due sessioni separate. Durante la prima sessione di un esperimento di MRI funzionale (ad esempio un localizzatore funzionale) è effettuata al fine di definire le aree di destinazione TMS desiderati su base individuale soggetto. I risultati fMRI vengono poi inseriti in un sistema di navigazione stereotassica per un TMS accurata di targeting. La seconda sessione si svolge a seguito dell&#39;analisi dei dati fMRI, durante i quali EEG è registrato in concomitanza con TMS. Il protocollo qui descritto è stato approvato dal comitato etico della Tel-Aviv Sourasky Medical Center. Nell&#39;esempio riportato in questo documento, i dati sono stati analizzati con MATLAB versione 7.7 (R2008b). Il Parametric Mapping statistico (SPM 5) software per MATLAB e Marsbar toolbox per SPM 23 sono stati utilizzati per l&#39;elaborazione dei dati fMRI. 1. FMRI Session e fMRI analisi dei dati <ol><li> Eseguire un compito funzionale MRI utilizzando un planare di imaging echo (EPI) sequencere per determinare i fuochi desiderato dell&#39;attivazione essere mirati con TMS. Per una migliore dissociazione tra aree adiacenti, come la OFA e EBA nell&#39;esempio qui sotto, si raccomanda la scansione ad alta risoluzione. Voxel di 3 mm 3 o più piccolo, ottenuto con una risonanza magnetica testa-bobina di 8 canali o più, sono sufficienti per delineare le regioni adiacenti. </li><li> Eseguire una scansione strutturale T1-pesate per ottenere i dati neuroanatomici. Assicurarsi che il volto del partecipante è interamente compreso nel campo di vista di questa scansione, poiché marcatori esterni sull&#39;immagine (ad esempio la punta del naso) saranno successivamente utilizzati per COREGISTER testa del soggetto con la scansione. </li><li> Dopo la raccolta dei dati, utilizzare la casella degli strumenti Marsbar per SPM per definire le regioni cerebrali desiderati di interesse basato sui contrasti tra le condizioni sperimentali. Utilizzare i contrasti faccia&gt; oggetti per definire il Volto zona occipitale (OFA), e gli organismi&gt; oggetti per definire la zona del corpo Extrastirate (EBA). Per garantire ulteriormente thi due bersagli corticali sono funzionalmente distinti, l&#39;uso &quot;combinato disposto&quot; (in Marsbar) per mascherare da ogni ROI eventuali voxel che rispondono alle altre condizioni sperimentali (escludere face-voxel dalla EBA, e il corpo-voxel dal OFA). </li><li> Corregister le immagini T1 strutturali con le scansioni funzionali, utilizzando SPM. </li><li> Copiare i file della scansione strutturale, così come i file di contrasto competenti funzionale, ad un drive portatile per caricare al sistema di navigazione. </li></ol> 2. Preparazione di un paradigma per l&#39;esperimento EEG-TMS che permetterà Estrazione ERP Descritto nella sezione in basso è un metodo per la raccolta di dati EEG durante l&#39;applicazione TMS in un modo che consente l&#39;estrazione di dati affidabili e replicabile ERP 19. Il vantaggio di questa tecnica è che gestisce facilmente il secondario, di lunga durata, TMS manufatto, ed è abbastanza robusto anche per consentire il ripristino dei dati a elettrodi situati proprio sotto il TMS colio, in cui il manufatto è della massima tensione e la durata più lunga. <ol><li> Organizzazione del paradigma <ol><li> Eseguire le diverse condizioni TMS (le diverse aree cerebrali bersaglio, e anche una condizione senza TMS) in blocchi separati. </li><li> All&#39;interno di ogni blocco presentare il partecipante con tutte le condizioni di stimolo (ad esempio volti, oggetti, le scene e così via) in modo casuale in un disegno collegato all&#39;evento. </li><li> Per una migliore qualità di ERP e il modello TMS-rumore (sotto) assicuratevi di avere almeno 50 prove per ogni condizione. </li></ol></li><li> Impostare il calendario delle TMS impulso / impulsi alla latenza desiderata dopo immagine esordio. Questo viene fatto tramite scrittura a una porta parallela, da cui un cavo va allo stimolatore TMS. Questa funzione è disponibile nella maggior software per esperimenti psicologici, come Psychtoolbox (versioni di 2 o 3) per MATLAB 24 o E-Prime (vedi Materiali Tavolo). Jitter l&#39;intervallo tra stimolo (ISI) per ridurre stimolo (e impulsi) la prevedibilità (ad esempio, aggiungere un valore casuale compreso tra 0 a 500 msec a ogni ISI). </li><li> Preparare una condizione supplementare blank-screen: <ol><li> Preparare le prove durante le quali TMS verrà applicato alla stessa intensità, ma senza presentazione dello stimolo sullo schermo. Questi studi TMS vuoto a schermo saranno serviti per calcolare un modello artefatto TMS in assenza di stimolazione visiva. </li><li> Impostare il numero di ripetizioni delle prove in bianco di essere identico al numero di ripetizioni di una qualsiasi delle condizioni sperimentali all&#39;interno del blocco. </li><li> Per una rappresentazione accurata della forma del manufatto residuo TMS, randomizzare le prove in bianco durante l&#39;intero blocco anziché presentare tutti all&#39;inizio o alla fine. </li></ol></li></ol> 3. Impostazione del EEG e il sistema di neuronavigazione, e di condurre l&#39;esperimento TMS accurata del target di ROI definiti individualmente è possibile con l&#39;uso di una navigazione stereotassicastema di navigazione, composto da una telecamera a infrarossi, sensori infrarossi montato sulla testa del partecipante, e un software specializzato. <ol><li> Partecipanti schermo basato su criteri di sicurezza TMS. Escludi dai soggetti di partecipazione con un auto o una storia familiare di epilessia, i soggetti con altre patologie neurologiche o con frequenti emicranie, e soggetti sulle droghe psicoattive. Anche se in genere non sottoposti a screening per, possono anche essere esclusi soggetti con sospetto di disturbi vegetativi come la sincope vasovagale (per lo più si manifesta come tendenza a svenire facilmente). Istruire i partecipanti al fine di evitare bevande alcoliche a partire la sera prima, e le bevande contenenti caffeina, almeno 2 ore prima dell&#39;esperimento. Per ulteriori istruzioni e discussioni di sicurezza, vedi Rossi et al 25, e la revisione della sicurezza Magstim ( <a href="http://joedevlin.psychol.ucl.ac.uk/tms/docs/magstim_safety.pdf">http://joedevlin.psychol.ucl.ac.uk/tms/docs/magstim_safety.pdf</a> ). </li><li> Preparare tegli neuronavigazione sistema: <ol><li> Prima della sessione inizia, nutrire i file di scansione strutturali nel software del sistema di navigazione. </li><li> Sovrapponete i risultati risonanza magnetica funzionale (i contrasti) sulle immagini strutturali. </li><li> Utilizzando il software NEURONAVIGAZIONE, contrassegnare gli obiettivi desiderati sulle immagini, così come i marcatori anatomici esterni che serviranno per coregistrazione: la punta del naso, la parte più profonda del ponte naso spesso indicato come nasion, e il trago di ciascun orecchio. </li></ol></li><li> Montare il tappo EEG sulla testa del partecipante e collegare gli elettrodi: <ol><li> Cercate di mantenere l&#39;impedenza degli elettrodi non superiore a 5 kΩ. </li><li> Per evitare il riscaldamento TMS legati degli elettrodi, utilizzare come po &#39;di gel possibile. Per ottenere una buona impedenza con piccola quantità di gel eseguire una preparazione approfondita della pelle. Facoltativamente, chiedere ai partecipanti di lavarsi i capelli prima di arrivare alla sperimentazione. </li><li> Assicurarsi che i fili degli elettrodi non si incrociano bisch loro e sono orientati lontano dalla posizione della bobina. Evitare i loop nei fili. </li><li> Utilizzare una frequenza di campionamento per una migliore rappresentazione del manufatto rumore. Si consiglia di usare 1 kHz o superiore, come la maggior parte degli studi precedenti con questo metodo hanno fatto 7,26-28. </li><li> Posizionare il riferimento e elettrodi di massa come lontano dalla bobina possibile. In questo esempio, le aree della corteccia occipitale stati mirati utilizzando un riferimento naso e un terreno Fz 7. Per altri esempi, vedi 3,4,27,29,30. Notare che i dati possono essere ri-riferimento collegato ad un nuovo riferimento se necessario, come la media comune. Nota: per una recensione su ottimizzazione della configurazione TMS-EEG, vedere Veniero et al 31. </li></ol></li><li> COREGISTER testa del soggetto con la scansione, come segue: <ol><li> Montare i rilevatori a infrarossi sulla testa del partecipante. </li><li> COREGISTER la posizione di testa con il sistema di navigazione con i marcatori predefiniti (puntadel naso, ecc vedere Figura 3). Si consiglia di ripetere il coregistrazione tra i blocchi al fine di garantire il posizionamento accurato bobina in tutte le fasi. </li></ol></li><li> Individuare le aree di destinazione: <ol><li> Hanno il soggetto seduto con il mento poggiato su una mentoniera alla distanza desiderata dallo schermo. </li><li> Assicurarsi che i partecipanti sono confortevoli a loro sedia, in quanto sono invitati ad astenersi da movimenti durante i blocchi sperimentali (importanti per una precisa misurazione del rumore-template). </li><li> Scegliere un bersaglio TMS dal sistema di navigazione Figura 3. </li><li> Utilizzando lo strumento puntatore (vedi Materiali Tavolo), lasciare che il sistema di navigazione guidano l&#39;utente nella posizione ottimale bobina e segnare con un piccolo adesivo sul tappo dell&#39;elettrodo. È importante tenere il puntatore perpendicolare alla testa. Ripetere questa fase, prima di ogni blocco. Si noti che non è consigliabile utilizzare la navigazione on-line durante il blocco (navigazione bobinasé tenendola) in quanto ogni movimento della bobina dovrebbe essere evitato per una migliore misurazione del modello manufatto TMS. Si è constatato che predefinire e segna la posizione TMS è il modo ottimale per raggiungere stimolazione stabile. </li><li> Guida centro preciso della bobina al marcatore, mentre viene tenuto da un titolare. Assicurarsi che sia tangente alla testa. </li></ol></li><li> Impostare l&#39;intensità TMS al valore desiderato. Somministrare un impulso di prova per l&#39;approvazione del partecipante. </li><li> Eseguire il blocco sperimentale. </li><li> No-TMS condizione: se una bobina farsa TMS specializzata non è disponibile, posizionare la bobina TMS accanto alla testa del soggetto e inclinarlo a 90 °. Eseguire il blocco come di consueto, comprese le prove in bianco. Il lettore può anche fare riferimento al video carta JoVE da Andon e Zatorre 32 per l&#39;ulteriore dimostrazione del sistema di navigazione. </li></ol> 4. Analizzare i dati EEG and Computing ERP <ol><li> Rimuovere il artif impulso immediatoatto, come segue: <ol><li> Se un dispositivo di ritaglio non è disponibile (vedi sopra), la prima fase del trattamento dei dati EEG sarebbe per tagliare l&#39;immediata artefatta TMS stesso dai dati. Si noti che questo passaggio può essere saltato se i filtri non sono desiderati. Ma se vengono applicati filtri, la forma affilata del manufatto crea distorsioni nei dati. Una stretta finestra temporale di 10-15 msec dopo impulso di esordio dovrebbe essere sufficiente, ma essere sicuri di verificare questo mediante ispezione visiva dei dati. </li><li> Collegare le due estremità tagliate creati dopo la rimozione di impulsi. Due metodi principali per realizzare questo sono state proposte precedenti relazioni: 1 vantaggio di unire le due estremità rimanente dopo l&#39;eliminazione di impulsi (vedi Fuggetta et al 26 e Figura 1.);. 2. Interpolare una linea tra le due estremità tagliate da generare valori equispaziati tra loro 7. L&#39;equazione utilizzata per questa interpolazione è il seguente: per ciascun punto di dati mancanti y al campione x,calcolare y = y 0 + ((y 1-y 0) * (xx 0)) / (x 1-x 0) dove x 0 e y 0 sono le coordinate per l&#39;ultimo punto dati prima del segmento taglio, e x 1 1 e y sono le coordinate del primo punto di dati dopo il segmento taglio. Entrambe le tecniche assicurano che i filtri possono essere applicati ai dati senza produrre onde a causa di gradini di tensione taglienti, come mostrato nella Figura 1. Consultare il lavoro di Reichenbach e colleghi 27 per un ordine 3 ° più complessa interpolazione polinomiale. </li></ol></li><li> Applicare il metodo di sottrazione: <ol><li> Per ogni blocco sperimentale, inclusa una condizione di controllo non-TMS se presente, calcolare un ERP media per le prove in bianco schermo da loro di inizio processo bloccaggio tempo (come se l&#39;immagine fosse stata presentata). </li><li> Sottrarre questo media template da ogni prova di tutte le altre condizioni di stimolo. Se sono stati eseguiti più blocchiper lo stesso sito di stimolazione, farlo separatamente per ogni blocco, come il modello sarà leggermente differente tra i blocchi. </li></ol></li><li> Tutte le altre fasi di pre-elaborazione e di trasformazione sono effettuate come in qualsiasi altro esperimento ERP. </li></ol>

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T., Walsh, V., Duchaine, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triple+dissociation+of+faces,+bodies,+and+objects+in+extrastriate+cortex.">Triple dissociation of faces, bodies, and objects in extrastriate cortex.</a> Curr Biol. 19, 319-324 (2009).</li><li>Pitcher, D., Walsh, V., Yovel, G., Duchaine, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS+evidence+for+the+involvement+of+the+right+occipital+face+area+in+early+face+processing.">TMS evidence for the involvement of the right occipital face area in early face processing.</a> Curr Biol. 17, 1568-1573 (2007).</li></ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Avere la capacità unica di interrompere momentaneamente l&#39;attività neuronale normale in aree corticali selezionati, in precisi punti di tempo e con una relativamente buona precisione spaziale, TMS consente di collegare causalmente una zona del cervello stimolate con un comportamento o di una misura neurofisiologico. In questo articolo abbiamo descritto un metodo per misurare EEG durante concorrente applicazione TMS, il targeting aree corticali funzionalmente definiti, e l&#39;applicazione di un&#39;analisi che per...

Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) genera interferenze momentaneo alla normale attività neurale nelle aree target del cervello. Con la creazione di questa interferenza neurale transitoria e misurare un cambiamento comportamentale o fisiologico, possiamo tracciare un nesso causale tra la zona di destinazione e l&#39;effetto sperimentale misurata (per una rassegna vedi Pascual-Leone et al. Ed Taylor et al. 1,2). Tale effetto sperimentale può essere, per esempio, una esecuzione su un compito cognitivo o cambiamenti di elettrofisiologico (EEG) attività. Infatti, negli ultimi anni, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare TMS in combinazione con EEG di relazionarsi direttamente aree corticali con potenziali evento-correlati (ERP) o modelli di attività oscillatori (ad esempio 2-7). In questo documento metodologico descriveremo un quadro particolare e utile per combinare TMS ed EEG: fMRI, TMS guidata durante un esperimento ERP. In primo luogo, ci saranno i dettagli come applicare TMS alle aree predefinite dal fMRI, durante la registrazione di dati EEG. Abbiamo poi descrivere un progetto sperimentale che consente l&#39;estrazione di ERP affidabile. L&#39;obiettivo di questo esperimento è quello causalmente link di aree del cervello con la risonanza magnetica funzionale ha rivelato ai componenti ERP di interesse. Infine, daremo un esempio specifico di uno studio relativo viso e corpo ERP selettiva con viso e corpo aree selettive che si rivelano con fMRI. Qual è il vantaggio di collegare segnali EEG con attivazioni fMRI? EEG e fMRI sono comunemente strumenti utilizzati per misurare le risposte corticali di input visivo. Ad esempio, categoria-selettività in via visiva è stata valutata per le diverse categorie di oggetti visivi come facce, parti del corpo, e parole scritte, sia mediante ERP estratti da EEG 8,9 dati, e funzionale MRI 10-12. I segnali misurati da questi due strumenti di ricerca comuni sono, comunque, di natura fondamentalmente diversa. EEG trasporta informazioni su attività elettrica neurale con grande temporaleprecisione, ma molto bassa risoluzione spaziale e possono riflettere una miscela di molte fonti sottostanti separati. La fMRI fornisce una misura indiretta dell&#39;attività neuronale basandosi sulle lenti cambiamenti emodinamici che si verificano durante la presentazione dello stimolo e / o esecuzione dell&#39;attività, ma presenta questa attività con una risoluzione spaziale elevata. Stabilire una correlazione tra le due misure può quindi essere di grande interesse, ma è limitata in quanto non implica un nesso di causalità tra la risposta elettrofisiologica registrati cuoio capelluto e le aree rivelate con la risonanza magnetica funzionale. Anche quando misurata simultaneamente (es. 13-15), una relazione causale direzionale tra EEG e l&#39;attività nelle aree corticali funzionalmente definita non può essere determinata. TMS è uno strumento che può aiutare raggiungere l&#39;instaurazione di un rapporto tale causale. Uno studio simultanea EEG-TMS è metodologicamente impegnativo, soprattutto a causa del manufatto alta tensione introdotto al segnale EEG by la stimolazione magnetica (vedi Figura 1, per una rassegna vedi Ilmoniemi et al. 16). Questo manufatto è composto da un soggiorno breve impulso legati disturbo transitorio, spesso seguita da una lenta artefatto secondario (o residuale) che può durare un paio di centinaia di millisecondi dopo l&#39;impulso viene consegnato Figura 2A, escludendo in tal modo la maggior parte dei componenti ERP di interesse. Questo manufatto secondario può comprendere fonti meccanici quali correnti indotte dal impulsi magnetici nel cablaggio e il lento decadimento di queste correnti nella pelle, e fonti fisiologiche come attività muscolare sul cuoio capelluto e uditivo o potenziali evocati somatosensoriali suscitata dal funzionamento dei la bobina 17-20. Sebbene le fonti meccaniche di interferenza probabilmente producono artefatti ampiezza maggiore rispetto a quelle fisiologiche, questi diversi artefatti non possono essere separati, e l&#39;esistenza di uno di essi nel segnale possono confondere i risultati. Un possibile modoluzione è l&#39;applicazione di impulsi TMS ripetitivi prima EEG registrazione (&quot;offline TMS&quot;), al contrario di simultanea EEG-TMS. L&#39;effetto inibitorio di tale protocollo sull&#39;attività corticale persiste per alcuni minuti (e fino a mezz&#39;ora) dopo la stimolazione, e EEG può essere misurato durante questa finestra temporale efficace e rispetto al basale, pre-TMS, dati EEG. Stimolazione ripetitiva, tuttavia, è per definizione privo di alta risoluzione temporale che linea TMS può offrire, in cui gli impulsi possono essere somministrati a una temporizzazione precisa rispetto al processo insorgenza alla risoluzione millisecondo. L&#39;effetto di stimolazione ripetitiva può propagarsi attraverso connessioni corticali attraverso una zona più ampia di quella desiderata e quindi ridurre significativamente la risoluzione spaziale così. Per usufruire sia della risoluzione spaziale e temporale che TMS può fornire, una combinazione di EEG-TMS simultanea può essere applicata. Tuttavia, questo richiede metodi per la rimozione di artefattigenerato dalla stimolazione magnetica sul segnale EEG. Molto poche soluzioni matematiche offline per la rimozione manufatto TMS sono stati proposti 16,21,22, anche se nessun metodo è concordato, e nessuno metodo può essere ottimale per tutti i disegni sperimentali. Un sistema di &quot;clipping&quot;, costituito da un circuito sample-and-hold, è stata elaborata per interrompere momentaneamente acquisizione EEG TMS durante l&#39;erogazione degli impulsi 20. Questa tecnica richiede non solo hardware specializzato, ma non può eliminare completamente i residui TMS manufatto. In questo articolo descriveremo un adattamento di una metodologia EEG-TMS sviluppato da Thut e colleghi 19, particolarmente adatto per gli studi ERP. Questa tecnica consente l&#39;estrazione affidabile di ERP, eliminando tutti i componenti di rumore residui a causa di impulsi TMS Figura 2. Forniremo ulteriori indicazioni generali verso un successo EEG-TMS setup sperimentale. Un&#39;altra sfida in studi TMS i destinatarin questo documento metodologico è trovare la migliore posizione della bobina e l&#39;angolo per un puntamento preciso della zona corticale desideri. Descriveremo l&#39;uso di un sistema di navigazione stereotassica per COREGISTER testa del soggetto con le immagini di risonanza magnetica funzionale pre-acquisiti. Sebbene il sistema di navigazione può essere utilizzato per localizzare strutture cerebrali anatomicamente definiti, un targeting per fMRI-guidata è particolarmente utile in quanto per molte funzioni ed effetti sperimentali la posizione precisa di attivazione non può essere dedotta da soli marcatori anatomici. Per tali regioni funzionali di interesse (ROI), la definizione di un&#39;area è resa per ciascun partecipante singolarmente. Per illustrare tutto quanto sopra, forniremo un esempio di studio abbiamo condotto in precedenza, in cui EEG è stato registrato in concomitanza con TMS guidato da attivazioni fMRI 7. In questo studio, una doppia dissociazione è stato effettuato tra ERP faccia selettivi e corpo-selettiva: sebbene viso e corpo ERP pisellok intorno agli stessi siti di latenza e di elettrodi, concernenti i settori faccia selettive e body-selettivi definiti individualmente nel lobo occipitale laterale ci ha permesso di dissociare le reti neurali sottostanti ogni risposta ERP. Infine, cercheremo di dare consigli più generali per ottimizzare la registrazione EEG durante l&#39;applicazione TMS.

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

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

Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) è un metodo efficace per stabilire un nesso causale tra una zona corticale e effetti cognitivi / neurofisiologici. In particolare, creando un disturbo transitorio con la normale attività di una regione bersaglio e le variazioni di un segnale elettrofisiologico misura, possiamo stabilire un nesso causale tra la zona del cervello stimolata o di rete e il segnale elettrofisiologico che registriamo. Se le aree cerebrali bersaglio sono funzionalmente definiti con prima scansione fMRI, TMS potrebbe essere utilizzato per collegare le attivazioni fMRI con i potenziali evocati registrati. Tuttavia, lo svolgimento di tali esperimenti presenta notevoli difficoltà tecniche date le alte manufatti ampiezza introdotte nel segnale EEG per l&#39;impulso magnetico, e la difficoltà di indirizzare con successo le aree che sono state funzionalmente definiti da fMRI. Qui si descrive un metodo per combinare questi tre strumenti comuni: TMS, EEG e fMRI. Vi spieghiamo come guidare lo stimolatore &amp; #39; s bobina nell&#39;area di destinazione desiderata utilizzando dati MRI anatomiche o funzionali, come registrare EEG durante concorrente TMS, come progettare uno studio ERP adatto per EEG-TMS combinazione e come estrarre ERP affidabile dai dati registrati. Forniremo risultati rappresentativi da uno studio pubblicato in precedenza, in cui TMS fMRI-guidato è stato usato in concomitanza con EEG per dimostrare che la faccia N1-selettivo e la componente N1 corpo-selettiva del ERP sono associati a reti neurali distinti nella corteccia extrastriata. Questo metodo ci permette di combinare l&#39;alta risoluzione spaziale della fMRI con l&#39;alta risoluzione temporale di TMS ed EEG, e quindi ottenere una comprensione completa delle basi neurali dei vari processi cognitivi.

Un concorrente indagine EEG-TMS è stata utilizzata per rivelare se le risposte ERP a volti e corpi registrate sul cuoio capelluto occipito-temporale sono dissociate. Quando gli stimoli visivi sono presentati, un componente N1 rilievo viene registrato in siti elettrodi posteriore-laterale. In particolare, la componente N1 è in genere maggiore per volti e corpi che ad altre categorie di stimolo 8,33. Per valutare l&#39;effetto della stimolazione sul viso e aree cerebrali del corpo-selettivi definiti con la fM...

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

Questo documento descrive un metodo per la raccolta e l&#39;analisi dei dati elettroencefalografia (EEG) durante la concomitante stimolazione magnetica transcranica (TMS), guidato da attivazioni rivelati con la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Un metodo per la rimozione manufatto TMS e l&#39;estrazione dei potenziali evento correlati è descritto come pure considerazioni nella progettazione paradigma e setup sperimentale.

Estrazione Potenziali visivi evocati da EEG dati registrati durante fMRI-guidata Stimolazione Magnetica Transcranica

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

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.7K Views.  Tel-Aviv University.  Questo documento descrive un metodo per la raccolta e l'analisi dei dati elettroencefalografia (EEG) durante la concomitante stimolazione magnetica transcranica (TMS), guidato da attivazioni rivelati con la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Un metodo per la rimozione manufatto TMS e l'estrazione dei potenziali evento correlati è descritto come pure considerazioni nella progettazione paradigma e setup sperimentale. 

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

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

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

La combinazione di stimolazione magnetica transcranica e fMRI per esaminare il modo predefinito della rete

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

Ricerca

Neuroscienze

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

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

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

Applicazioni di EEG dati Neuroimmagine: potenziali evento-correlati, spettrale di potenza, e multiscala Entropy

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

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

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

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

Registrazione simultanea di elettroretinografia e Potenziali evocati visivi nei ratti anestetizzati

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

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

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

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

Effetti della stimolazione transcranica con corrente alternata la corteccia motoria primaria di approccio combinato Online con stimolazione magnetica transcranica

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

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

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

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

Registrazioni di potenziali evocate visive nei topi utilizzando un multicanale Non invasiva a secco del cuoio capelluto EEG sensore

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

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

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

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

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

Potenziali correlati agli eventi (ERP) e altri metodi basati su EEG per l'estrazione di biomarcatori della disfunzione cerebrale: esempi dal disturbo da deficit di attenzione/iperattività pediatrica (ADHD)

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

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

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

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

Applicazione simultanea della stimolazione transcranica a corrente continua durante l'esposizione alla realtà virtuale

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

Objectively Assessing Sports Concussion Utilizing Visual Evoked Potentials

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

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

Valutare obiettivamente la commozione cerebrale sportiva utilizzando potenziali evocati visivi

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

﻿Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation

Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation  

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

Screening dei partecipanti per la stimolazione magnetica transcranica

Miglioramento dell'efficacia della TMS con la tecnica di intrecciatura Sol in diverse popolazioni

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

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

Autore in primo piano: Aumentare l'accessibilità alla TMS attraverso tecniche di intreccio per diversi tipi di capelli

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

Il metodo di intrecciatura Sol per la gestione dei capelli spessi durante la stimolazione magnetica transcranica: un indirizzo per potenziali pregiudizi nella stimolazione cerebrale

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