（：; 379-11/1、379-10/1およびDFG-EXC-257、ULによる379-8/1：423/1-1 AF）、Bundesministerium毛皮は、この作品は、ドイツ学術振興からの補助金によって支えられてBildungウントForschung（AF：FKZ0315673Aと01GY1144、AFとMM：01EO0801）、ドイツ学術交流会（AF：DAAD-54391829）、Go8オーストラリア - ドイツ共同研究協力制度（DC：2011001430）、エルス·クローネフレゼニウス財団（AF：2009から141; RL：2011から119）とオーストラリア研究評議会（DC：アークFT100100976; MM：ARC FT120100608）。私たちは社説援助ケイトRiggallに感謝します。

1。禁忌と特別な考慮事項<ol><li>徹底的にMRI禁忌（ 例えばペースメーカー、閉所恐怖症など ）の参加者を選別し、必要に応じて除外します。 MRIスキャナを操作する臨床や研究機関で標準のアンケートを取得する。スキャナ室に入るときには、常に標準的な安全手順に従う。 </li><li>徹底的にTDCは禁忌のための参加者を選別。これらは、MRIのための禁忌が重なっていてもよい。例えばヴィラマールら 20を参照してください。 </li><li>地域の安全と倫理規程に関する営業機能と相談し、必要な権限を取得します。前（信号対雑音比17、18にTDCはの影響をテストすることによって）実際の実験の開始に刺激電流やTDCは機器によって誘発される可能性のある画像アーチファクトのためのテスト。 </li></ol> 2。のfMRIのセットアップ、実験計画、および材料注：MRIスキャナ内部のTDCはの使用は、特別な装置を必要とします。特に、特定のMRI適合性ケーブル、フィルタボックス、電極と被験者の頭部に電極を取り付けるためのストラップが必要である。2（A）は 、標準TDCは装置を示し、MRIで使用するための（B）成分の図 。後者の成分は、MRI中に放出された高周波パルスに起因する電極の下の加熱の可能性を防ぐために必要である。また、高周波イメージングアーチファクトがTDCは装置によって誘導することができる。両方の外側とスキャナ室の内側に配置されたフィルタ·ボックス、抵抗器および専用MRI適合性導電性ゴム電極を備えたケーブルを使用することによって防止することができる。 <ol><li> fMRIの実験のために、一般的な実験の設定とシーケンスを実行します。どちらも、研究の目的によって異なります。注意：以下のプロトコルは仕様です異なる実験多くの状況に適用するために、この実験にFICが、改訂することができます。 </li><li>スキャナ内部の意味カテゴリの視覚的な表現を伴う言語タスク用にインストール刺激呈示ソフトウェアを使用してデスクトップコンピュータを使用してください。コンピュータとミラーのシステムに接続されたプロジェクタを介してスキャナ内部の画面上でこれらの刺激を提示する。 </li><li>あからさまな言葉の応答を送信するためのMRI適合性マイクを使用しています。 5分間のタスク不在のRS-系列と明白なセマンティックワード生成タスク：TDCは中に2つの機能的配列を取得する。注：実験設定のさらなる詳細を、fMRIの配列および刺激が以前に詳細14,15に記載されており、 図1は、実験を示す。 </li><li>デバイスは二つの機能の​​スキャンの全期間をカバーするために20分間の1ミリアンペアの直流定電流を供給するためにTDCはデバイス、プログラムを設定するには短い休憩やスキャン14、15の間の指示のための時間を含め、S、。刺激装置が十分に充電されていることを確認を確認してください。それ以外の場合は、実験中にシャットダウンする場合があります。 </li><li>すべての必要な材料は（ 図2）が使用可能であることを確認してください。 </li></ol> 3。TDCはセットアップは、外側と本体内部（回路図の概要については、図3を参照してください） <ol><li>無線周波フィルタ（RF）チューブ（スキャナの外部からケーブルを挿入するために使用することができるMRIスキャナの無線周波数シールド、すなわち貫入点）に近い外側のフィルターボックスを配置します。刺激装置ケーブルを使用して、外箱に刺激装置を接続します。内側と外側のフィルターボックスを混同してはいけません。注： 図4Aは、スキャナの外側TDCはセットアップを示す。外箱は、明らかに、図4Bにマークされています。 </li><li>インを接続するために必要な措置ケーブル長箱のケーブルを使用して、外箱とER（スキャナ室でのケーブルの配置に関する次のポイントを参照してください）​​。スキャナの外部から高周波チューブにボックスケーブルを挿入し、外側のフィルターボックス（ 図4A）で接続します。 </li><li>スキャナボア（ 図5）の後端部の内側に内部フィルターボックスを配置。所定の位置に保つために粘着テープを使用しています。内部フィルターボックスとボックスのケーブルを接続し、これらはRF加熱を引き起こす可能性があるすべてのケーブルのループを避ける。注：ケーブルがスキャナ室の壁と整列し、粘着テープ（ 図3）を添付する必要があります。 </li></ol> 4。参加者の準備とスキャナでの参加者の位置づけ <ol><li>アップを設定し、従来のTDCはと同じように、ヘアスプレー、ボディローションなどを除去して、離れてアルコールで清潔な肌に、髪を動かし、任意の既存の病変のため参加者の皮膚を検査します。 &lt; 電極12の下の皮膚の導電性を向上させるため&gt; 21 SUP。 </li><li>食塩水でスポンジポケットソークし、（参加者の準備と電極の配置の一般的な考慮事項についてダシルバ21を参照） をポケットにMRI適合性の電極を挿入します。 </li><li>何強磁性痕跡（ 例えばアイライナーを使用しない）を残さないペンを使用して被験者の頭のマーク電極位置。 10-20 EEGシステムを用いて、陽極のターゲット位置を決定する（ここではIFG、5×7 cm 2の左端）14、15。そのためには、（a）は、T3-F3の交点F7-C3およびF7-F3間（B）の中間点を探します。目標位置は、点（a）および（b）を結ぶ線分の中心にある。場所陰極（10×10cm 2の ）右眼窩上にわたって位置（電極配置の詳細についてはMeinzer ら 14、15を参照されたい）。ゴムバンドを使用して頭に電極を取り付けます。 </li><li>スキャナの背後に参加者を案内し、内部FILTで電極ケーブルを接続するERボックス。同時に、刺激の右上と左下のボタンを押すことで、刺激とテストインピーダンスの電源をオンにします。インピーダンスの限界に達した場合には、刺激装置は自動的に停止します。この問題が発生した場合は、再度、電極を頭皮との接触を持っているかどうか清潔な肌をチェックしたり、スポンジが乾燥しすぎになっている場合は、より生理食塩水を適用し、任意のケーブルが切断されたかどうかを確認します。注意：インピーダンスが原因で、刺激と電極の間に追加のケーブルやフィルタボックスの従来のセット·アップに比べて一般的に高い。 </li><li> （最終安全確認後）スキャナ室に参加者を案内する。スキャナガントリに参加者を置き、電極を正しい位置に残っていることを確認してください。ヘッドコイルを閉じます。電極ケーブルは、ヘッドコイルの左下を通って供給（ 図6を参照）、または製造業者の推奨に従ってすべきである。 </li><li>スキャナボアに参加者を移動させる。ケーブルがないことを確認してくださいESガントリにキャッチし、（この段階でケーブルの可能性、安全な位置については、図6を参照）壊さない。参加者は、スキャナ内部の最終位置に到達したときに、スキャナの後端から電極ケーブルのために達すると、それは内側フィルタボックスに接続する。参加者に緊急ボタンを引き渡すとスキャナの余地を残す。 </li></ol> 5。刺激を開始 <ol><li>スキャンセッションの開始について参加者に通知するために、スキャナインターホンを使用してください。スキャンコンソールを使用して（スキャナで参加者の頭の位置を決定し、その後の機能的および構造的スキャンの計画を可能にするために）構造的なローカライザースキャンを開始します。高周波アーティファクトのローカライザースキャンを検査：取得期間の終了後にローカライザースキャンをダブルクリックして、マウスの右ボタンを押しながら左右にマウスを動かすことで、シーメンス·トリオのためのコントラストを（調整;例については、 図7Aを参照してください。および7B）。 </li><li>刺激が始まると、彼/彼女は、短い時間のため頭皮にチクチクする感覚を感じるかもしれないということを対象に通信するためにスキャナインターホンを使用してください。第一の機能のスキャンのための命令を繰り返します。この例では、スキャン（5分）の間、目を閉じておく、可能な限り少し移動して、特に何を考えて参加者に指示する。プロジェクタは、RS-スキャン中に視覚刺激を避けるために、（スキャナボア内部の画面は黒です）オフになっていることを確認します。 </li><li>刺激を開始する前に手動で最初の機能のスキャン（RS-スキャン）の開始まで約1〜2分。 RS-シーケンスをロードするようにスキャナコンソールを使用してください。開くには、RS-シーケンスをダブルクリックして視野（FOV）、脳全体をカバーし、前後交連で約整列する位置を調整します。 （スキャン開始ボタンを使用して）最初のスキャンを開始します。 </li><li>実験を通してインピーダンスを監視します。注意：もしEXPerimentは、（参加者及び研究者が刺激に対して盲検化されている）、第二の研究者は、インピーダンスを監視する必要があり得る二重盲検様式で行われる。 </li><li> RS-シーケンスの実行中に、スキャン間で必要な時間を短縮するために、上記のようにスキャナコンソールを使用して、（後続の言語タスクの）第二の機能イメージングシーケンスをロードし、FOVを調整する。 RS-シーケンスが終了した後、言語タスクの間に、実験刺激の視覚的な表示を可能にするために、プロジェクタの電源をオンにします。プレゼンテーションソフトのアイコンとロード言語パラダイムをダブルクリックします。タスク関連fMRIのパラダイムのための命令を繰り返して、タスク14、15に開始するスキャナインターホンを使用してください。 </li><li>刺激/ fMRIの実験終了後は、計画された構造的なスキャンを続行します。スキャンセッションが終了するまで、電極ケーブルを抜き差ししないでください。 </li><li>実験の最後に、参加者を移動する前に、内部フィルターボックスから電極ケーブルを外しスキャナボアの。スキャナからの参加者を削除するには、ヘッドコイルをデタッチし、座って、慎重に電極を除去して、参加者に依頼してください。 </li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

同時fMRIを持つTDCはを組み合わせたアプリケーションは、高い空間分解能13〜19で、脳全体にわたる刺激の即効性の神経的基盤を解明するための可能性を示している。将来的には、このような研究は、後者の技術の優れた時間分解能を利用するために、結合されたEEG-TDCは研究によって補完することができる。また、刺激intrascanner頭皮上の電極の正確な位置の確認ができます（ 例えば...

経頭蓋直流刺激（TDCは）は、皮質機能する二つの頭皮に固定された電極間に投影された微弱な電流（、典型的には1〜2 MA）​​を用いて変調される脳刺激の非侵襲的方法である。生理学的に、TDCは、それによって1皮質興奮性の変化を促進し、ナトリウム及びカルシウムチャネルの操作により標的皮質領域内のニューロンの静止膜電位（RMP）における極性依存性のシフトを誘発する。具体的には、陽極刺激（atDCS）が陰極刺激（ctDCS）は皮質興奮性2を削減しながら、神経細胞のRMPの脱分極を経由して皮質活動を増加させることが示されています。脳刺激の他のタイプと比較して（ 例えば、経頭蓋磁気刺激）の安全性は十分に確立されており、これまでに重篤な副作用があっても脆弱な集団3、図4に報告されていない。また、少なくともLO用（1ミリアンペアまで）の刺激強度WER、効果的なプラセボ（「偽」）刺激条件は、TDCはを実験的および臨床研究の設定で魅力的なツールをレンダリングする、刺激条件に参加者と研究者の効果的な盲目を可能に5が存在する。 多数の研究がこれまでに皮質興奮性におけるこれらの変化は、行動のモジュレーションをもたらし得ることを示している。モータシステムにおいて、一貫性のある極性依存効果はatDCSとctDCS両方に対して6,1報告されている。 ctDCSが頻繁に認知処理を生じなかったが、認知の研究では、認知機能を向上させatDCSを用いた研究の大半は、性能7に有益な効果を報告した。後者は認知6の基礎となる神経の処理リソースをより冗長性に ​​よって説明されるかもしれない。 TDCは研究の大半は研究するクロスオーバーのデザインを採用している時間だけ1の短期間の現在の終了を長持ち刺激の即効性、。しかしながら、基礎となる神経機構技能習得8、すなわちタンパク質合成に対する刺激の影響を、繰り返しことが示唆されている。繰り返しTDCはセッションおよびこれらの改良の長期安定性は、健康な成人8-10に数ヶ月まで持続することが報告されていると組み合わされたとき実際に、モータまたは認知トレーニングの成功を向上させることができる。このような知見は、臨床状況におけるTDCはの使用への関心を引き起こしており、予備データは、それはまた、種々の臨床集団3における一次又は補助的治療法として有用であり得ることを示唆している。研究は、比較的多数のモータシステムにおけるTDCは神経生理学の影響に対処しつつ、しかし、少しは、健康および疾患における認知脳機能に対するTDCは効果の基礎となる神経機構についてはほとんど知られていない。TDCはの作用機序をよりよく理解するには、研究と臨床現場でのTDCは、よりター​​ゲットを絞ったアプリケーションにとって必要な前提条件である。 この問題は、脳波（EEG）または機能的磁気共鳴画像法（fMRI）のような脳機能イメージング技術とを組み合わせることによって、TDCは対処することができる。認知と運動機能の基礎となる神経機構を調査した研究の大半は、fMRIの11を採用することを選択しました。具体的には、fMRIの、認知機能および運動機能11の基礎となる神経機構を研究するために最も広く使用されている脳のイメージング技術である。 TDCはの同時アプリケーションと組み合わせることでさらに、fMRIのは、脳波に比べて脳全体にわたる高い空間分解能での行動TDCは効果の基礎となる神経機構（組み合わせTDCは、脳波の最近の説明については、Schestatsky らを参照してください。12）の検査を可能にする。現在の原稿が目について説明します同時fMRIの中のTDCはのEを併用する。この新しい技術は正常に運動と認知機能13〜19のTDCは誘発される変調方式の基礎となる神経機構を研究するために使用されています。将来的には、この組み合わせプロトコルは、健康と病気におけるTDCは作用機序に新たな洞察が得られます。この手法で評価されるような大規模ニューラルネットワーク上のTDCはの影響を理解することは、研究と臨床現場でのTDCは、よりター​​ゲットを絞ったアプリケーションのための基礎を築くことがあります。 原稿は、特定のハードウェア要件に重点を置いて、技術の実装、および安全性を考慮して、行動TDCは実験と同時fMRIの中のTDCはを併用することとの違いに焦点を当てます。例として、タスク不在安静状態（RS）fMRIの中に、言語タスク14、15ワットの間、左下前頭回（IFG）に投与されたTDCは、単一のセッション他の多くのアプリケーションが19、16可能であるが、病気について説明する。実験計画は、参加者特性およびfMRIのデータ解析手順の詳細は、元の刊行物14,15に詳細に記載し、本論文の範囲を超えているされている。さらに、これらの研究では、追加のfMRIのは、関係シャムTDCはは（詳細については、「代表的な結果」を参照）を取得し、atDCSセッションの結果と比較したことをスキャンします。このセッションでは、刺激は（詳細については図1を参照）前のスキャンセッションの開始を中止したことを除いて、本原稿に記載のものと同一であった。現在の手順が正常に進んイメージング（シャリテ大学医学部、ベルリン、ドイツ）ベルリンセンターで3テスラシーメンストリオMRIスキャナで実装されており、原理的には他のスキャナだけでなく、13に適用可能であるべきである。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="662">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DC-Stimulator Plus</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td align="right" style="width:133px;">21</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">Hardware extension DC-Stimulator MR (2 MRI compatible rubber electrodes, electrode and box cable and inner filter box; outer filter box and stimulator cable)</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2 sponge pads for rubber electrodes (7x5 and 10x10 ccm)</td>
			<td style="width:147px;">NeuroConn, Illmenau, Germany</td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rubber head band</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCL solution</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Measurement tape</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td>To determine electrode position using the EEG 10-20 system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pen</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:133px;"></td>
			<td>Used during electrode positioning</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

transcranial direct current stimulation and simultaneous  functional magnetic resonance imaging

経頭蓋直流刺激（TDCは）は微弱な電気皮質興奮性を操作するために頭皮に投与した電流と、結果的に、行動および脳機能を使用して非侵襲的脳刺激技術である。過去10年間では、多くの研究は、健常者と異なる患者集団の数の両方で、モータと認知課題時の行動性能の異なる措置TDCは、短期および長期的な効果に取り組んでいる。しかし、これまではほとんど大規模な脳のネットワークに関して、ヒトにおけるTDCは作用の神経基盤について知られている。この問題は、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）または脳波（EEG）のような脳機能イメージング技術とを組み合わせることによって、TDCは対処することができる。 具体的には、fMRIの、認知機能および運動機能の根底にある神経機構を調査するために最も広く使用されている脳のイメージング技術である。アプリケーションシートfMRIの中のTDCは上の脳全体にわたって高い空間分解能でTDCは行動的効果の基礎となる神経機構の解析が可能になる。この手法を用いた最近の研究では、行動の改善と関連していた刺激部位にタスク関連脳機能活動のと、より遠くの脳領域における刺激誘発変化を同定した。また、安静状態fMRIの中に投与TDCは、全脳の機能的結合の広範な変化の同定を可能にした。 この組み合わせプロトコルを使用して、将来の研究では、健康と病気の研究や臨床現場でのTDCは、よりター​​ゲットを絞ったアプリケーションのための新しいオプションでのTDCは作用機序に新たな洞察が得られるはずです。現在の原稿がfMRIの中に投与TDCはの技術的な側面に焦点を当て、ステップ·バイ·ステップ方式でこの新規技術が記載されている。

機能的MRIは、モータ又は認知機能の根底にある神経機構に対処するための最も広く使用されている機能イメージング技術である。より最近では、fMRIのはまた、皮質活動との接続上のTDCは効果を評価するために使用されている。しかし、これらの研究のほとんどは、スキャナの外側TDCは投与し（ すなわち 、走査前22〜23のTDCは投与される）、刺激のオフライン効果を評価した。?...

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Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）は非侵襲的脳刺激法である。これは正常ヒト脳機能を調節するために、基礎研究および臨床の設定で使用されている。この記事では、TDCは効果の神経基盤を調べるために、TDCは同時機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の実装について説明します。

経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

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

transcranial-direct-current-stimulation-simultaneous-functional

Research

JoVE Journal

Behavior

21.5K ビュー.  University of Queensland. 経頭蓋直流電流刺激（TDCは）は非侵襲的脳刺激法である。これは正常ヒト脳機能を調節するために、基礎研究および臨床の設定で使用されている。この記事では、TDCは効果の神経基盤を調べるために、TDCは同時機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の実装について説明します。 

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Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and molecular approaches allow the investigation of either different stimuli on few neurons, or one stimulus in large parts of the brain, blood oxygenation level dependent (BOLD) functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) allows combining both advantages, i.e. compare the neural activation induced by different stimuli in the entire brain at once. fMRI in songbirds is challenging because of the small size of their brains and because their bones and especially their skull comprise numerous air cavities, inducing important susceptibility artifacts. Gradient-echo (GE) BOLD fMRI has been successfully applied to songbirds 1-5 (for a review, see 6). These studies focused on the primary and secondary auditory brain areas, which are regions free of susceptibility artifacts. However, because processes of interest may occur beyond these regions, whole brain BOLD fMRI is required using an MRI sequence less susceptible to these artifacts. This can be achieved by using spin-echo (SE) BOLD fMRI 7,8 . In this article, we describe how to use this technique in zebra finches (Taeniopygia guttata), which are small songbirds with a bodyweight of 15-25 g extensively studied in behavioral neurosciences of birdsong. The main topic of fMRI studies on songbirds is song perception and song learning. The auditory nature of the stimuli combined with the weak BOLD sensitivity of SE (compared to GE) based fMRI sequences makes the implementation of this technique very challenging.

Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

This article shows an optimized procedure for imaging of the neural substrates of auditory stimulation in the songbird brain using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). It describes the preparation of the sound stimuli, the positioning of the subject and the acquisition and subsequent analysis of the fMRI data.

鳴禽類における聴覚刺激と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

行動学

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.

同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

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 EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric currents through the scalp. This constant electric current induces shifts in neuronal membrane excitability, resulting in secondary changes in cortical activity. Although tDCS has most of its neuromodulatory effects on the underlying cortex, tDCS effects can also be observed in distant neural networks. Therefore, concomitant EEG monitoring of the effects of tDCS can provide valuable information on the mechanisms of tDCS. In addition, EEG findings can be an important surrogate marker for the effects of tDCS and thus can be used to optimize its parameters. This combined EEG-tDCS system can also be used for preventive treatment of neurological conditions characterized by abnormal peaks of cortical excitability, such as seizures. Such a system would be the basis of a non-invasive closed-loop device. In this article, we present a novel device that is capable of utilizing tDCS and EEG simultaneously. For that, we describe in a step-by-step fashion the main procedures of the application of this device using schematic figures, tables and video demonstrations. Additionally, we provide a literature review on clinical uses of tDCS and its cortical effects measured by EEG techniques.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation technique that has shown initial therapeutic effects in several neurological conditions. The main mechanism underlying these therapeutic effects is the modulation of cortical excitability. Therefore, online monitoring of cortical excitability would help guide stimulation parameters and optimize its therapeutic effects. In the present article we review the use of a novel device that combines simultaneous tDCS and EEG monitoring in real time.

経頭蓋直流刺激中同時脳波モニタリング

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

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.

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

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

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

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.

小脳の経頭蓋直流電流刺激を使用して変調する認知

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

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.

失語症のためのニューロガイド下反復経頭蓋磁気刺激

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.

経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（TACS）

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

Treating Clinical Depression with Repetitive Deep Transcranial Magnetic Stimulation Using the Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses electromagnetic coils to stimulate areas of the brain non-invasively. Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) with the Brainsway H1-coil system specifically is a type of rTMS indicated for treating patients with major depressive disorder (MDD) who are resistant to medication. The unique H1-coil design of this device is able to stimulate neuronal pathways that lie deeper in the targeted brain areas than those reached by conventional rTMS coils. dTMS is considered to be low-risk and well tolerated, making it a viable treatment option for people who have not responded to medication or psychotherapy trials for their depression.
Randomized, sham-control studies have demonstrated that dTMS produces significantly greater improvement in depressive symptoms than sham dTMS treatment in patients with major depression that has not responded to antidepressant medication. In this paper, we will review the methodology for treating major depression with dTMS using an H1-coil.

Here we present a protocol outlining the methodology for treatment of Major Depressive Disorder using the deep Transcranial Magnetic Stimulation (dTMS) system.

Brainsway H1-コイルを使用した反復ディープ経頭蓋磁気刺激を用いた臨床うつ病の治療

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses ...

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.

ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激

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