この作品は、NIMH R01 MH112815 によって一部で賄われていた。この作品のもサポートされて Temerty 財団、助成財団センターでキャンベル家族精神衛生研究所、中毒と精神的健康のため。

ここで示したすべての実験手順は、ヘルシンキ宣言のガイドラインに従ってローカル倫理委員会によって承認されています。
1 Neuronavigated TMS の頭登録-脳波
<ol><li>各参加者の高解像度全頭部 T1 強調 MRI が構造を取得します。ニューロナビゲーション製造元のガイドラインに従ってスキャンします。</li>
	<li>ナビの画像をアップロードします。Mri は正常にスキャンかどうかチェックしてください。カーディナル ポイント (耳介前方のポイント、ナジオンと鼻の先端) を選択します。刺激のターゲット (解剖学に基づいた、頭座標、MNI、または・ タライラッハ座標をに基づいて) を挿入します。</li>
	<li>頭のトラッカーに置いてこのような方法、それはない刺激セッション中に移動し、できるように無料 TMS コイルの移動。登録を開始する前に、耳栓参加者の挿入があります。</li>
	<li>3-D MRI モデルに参加者の頭を揃えます。MRI スタックのイメージで選択した枢機卿の点でデジタルのペンで参加者の頭の上をタップします。選択し、領域上の登録エラーを減らすために頭の頭頂葉、時間および後頭葉領域の上追加のポイントをマークします。</li>
	<li>登録を検証します。参加者の頭の上には、デジタルのペンを配置します。コンピューター上の表現をチェックします。MR の対応するポイントにない場合は、手順 1.4 を繰り返します。</li>
	<li>
(いくつかのシステムは、この手順は必要ありません) で使用で TMS コイルを調整します。
	<ol>
<li>トラッカーをコイルに接続します。</li>
		<li>すべてのトラッカーがカメラから見えるので、校正用試験片にコイルを配置します。</li>
		<li>コンピューター画面のキャリブレーション ボタンを押して、5 の調整位置にコイルを残す s。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. TMS 脳波実験
<ol><li>
頭に脳波キャップを置き、電極を準備
	<ol>
<li>よく頭にフィット キャップを選択します。すべての電極がしっかりと頭皮に触れている、機能を確認します。以上 2 つの電極が動作しない場合は、同じまたはより小さいサイズのもう一つのキャップを使用します。</li>
		<li>頂点、イニオン上、ナジオンとイオンと Iz 電極を結ぶ線の間の半分の方法に Cz 電極を配置します。 注: は、電気 (EOG) の (左左目と右から右から少し上各頬骨) (上記と目に刺激対側眼の下) に垂直または水平の電極を配置します。</li>
		<li>注射器の鈍チップを調整し、導電性ゲルでそれを埋めます。電極の穴の内側の先端を配置し、皮膚にいくつかのペーストになるまで軽くプランジャー フランジを押します。軽くクロスのようなを使用して頭皮のスクラブは、鈍い先端と共に移動します。ブリッジを避けるために上にペーストをない流出を確認 (電極間短絡)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>筋電図の電極を配置します。右外転筋短母指筋 (APB) 腹腱モンタージュの上 2 つの使い捨てディスク電極 (約 30 mm の直径) を配置します。製造元のガイドラインに従って地面に配置します。</li>
	<li>頭の登録を開始します。1.3-1.6 の手順に従います。DLPFC の MNI または・ タライラッハ座標を使用します。</li>
	<li>
ホット スポット、運動閾値。
	<ol>
<li>TMS パルス中に電極上のコイル振動を最小にするために、コイルの下スポンジ (polyutherane から作られた人工繊維) を追加します。泡が約 10 mm の厚さをする必要がありますに注意してください。</li>
		<li>安静時に参加者に指示-快適なリラックスした手、足及び脊柱。</li>
		<li>ホット スポットを見つけます。M1 の APB の皮質表現の初期のランドマークとしてモーター ノブ24をターゲットし、コイルを動かして対応する APB の動きがあります。APB を約 500 μ V の Mep を想起させる TMS 強度を使用します。その角およびホット スポットを最大の応答を換起するチルト変更によってコイルの向きを最適化します。</li>
		<li>ニューロナビゲーター ソフトウェアで位置決めコイルを保存し、2-3% の手順で出力の強度を減らします。10 パルスを与える、以上 50 μ V が得られる 10 のうち 5 MEP 反応よりも場合、強度を減らすことを続行します。</li>
		<li>未満の 10 のうちの 5 つの応答を誘発、1-2% ずつ強度を高めます。MT は、Mep 50 μ 10 のうち 5 回25より大きい生成強度として表されます。MT の刺激間間隔 (ISI) は 1 よりも長くする必要があります s、通常 3、4 または 5 秒に設定します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
次の手順を使用して強度を調整します。
	<ol>
<li>500 から 1,500 μ V に M1 に Mep を生成する MT 強度の 120% でスタート 10 この刺激装置の出力パルスを記録は、平均の応答は 1 mV。1 の平均値に達するまでの 1-2% の手順で強度を増減させる mV。</li>
		<li>刺激強度の刺激の割合の出力、例えば強度を選択。、110% 、120% など。</li>
		<li>(システム可能にする) 場合、V/m に対応する誘導フィールドを探します。コイルを置きます DLPFC;誘導磁場の計算は、同じ皮質深さを M1 上に 1 つと同じになるまで、刺激装置の出力を調整します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>脳の解剖学を彼らの位置を登録するための脳波電極をデジタル化します。 注: これはフォロー アップ セッションで電極の正確な整復および神経活性の分布を特定するための非常に重要なステップです。</li>
	<li>
TMS 脳波を記録します。
	<ol>
<li>オーディオ マスキングに接続する空気管と耳栓耳栓に置き換える (例えば。、ホワイト ノイズ) 利用可能な場合、それらの上のヘッドフォンを追加。TMS パルス伝送時にのみオーディオ マスキングを再生します。 注: この手順に適用できますステップ 2.4.2 ケアとオーディオのマスキングを再生せず頭のトラッカーは移動しないので。</li>
		<li>コイル ホルダー マウント コイルとコイルの移動またはそれの下で電極を押してはいないことを確認してください。電極とコイルの間にスポンジがあることを確認します。</li>
		<li>参加者の視界からすべてのアクティブな画面を削除します。固定ポイントで、TMS 配信中に彼/彼女の頭の位置を変えることと TMS パルス間点滅が凝視する参加者に指示を与えます。</li>
		<li>任意の蛍光ライトをオフします。単一の実行は、各参加者のためのランダムな順序で TMS、SICI、ICF、高をパルスします。100 シングルとペアのパルスを与えます。様々 な ISI の 3-4 s (± 20%) または 3-5 s の定数の使用 (注を参照)。各々 の条件のため、参加者はリラックスでき、ストレッチの 3-5 分の休憩を与えます。 注: SICI および ICF 閾下刺激 (CS) と閾テスト刺激 (TS) ペアパルス TMS パラダイムが伴います。このプロトコルで使用されている CS は、MT と 1 mV MEP ピーク-ピーク26を想起させる強度で TS の 80% です。最適な SICI 用パルス間間隔は 12-13272 ms で、ICF の。高パラダイムの ISI と 100 さんのパルス間間隔、1 mV MEP ピーク-ピーク別閾誘発、1 mV MEP ピーク-ピーク強度を使用して、再度 TS 続いてを想起させる強度でスープラのしきい値 CS の組み合わせを含む両方のシングルとペアのパルスのパラダイムは、刺激の充電時間によって決まります (当社システムによりすべての 4、対パルス s)、(長い実験は参加者に負担をかけずに小さく ISI に要する) セッションとは、解析の量場所を取るつもりです。この研究で 5 の一定の ISI を使用して私たちの刺激装置の制限のため s ともたいので必要な低周波数の複数の周期のバンド (θ) 時間周波数とパワー スペクトル分析のため。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

パンテリス Lioumis は、提出した応募作品外 Nexstim Plc。 (ヘルシンキ、フィンランド) 有料のコンサルタントをされています (すなわち。 モーターと前 2017 音声マッピング rTMS アプリケーションのために、)。レザ Zomorrodi Vielight 株式会社 (トロント、カナダ) の諮問委員会のメンバーであります。Zafiris ・ j ・ Daskalakis は、カナダ保健研究機構 (機構)、健康の国民の協会 - 米国 (NIH)、ウェストン脳研究所、脳カナダ、CAMH 財団とキャンベル研究を通じて Temerty 家族から研究支援を受け研究所。Brainsway (株) から研究支援と自主研究のため現物装置サポートを受けたし、彼は Brainsway 株式会社の 3 つのスポンサー主導研究サイト主任彼はこの自主研究のため Magventure から現物の機器のサポートを受け取った。ダニエル ・ m ・心は、カナダ保健研究機構 (機構)、健康の国民の協会 - 米国 (NIH)、ウェストン脳研究所、脳カナダ、CAMH 財団とキャンベル研究を通じて Temerty 家族から研究支援を受け研究所。Brainsway (株) から研究支援と自主研究のため現物装置サポートを受けたし、彼は Brainsway 株式会社の 3 つのスポンサー主導研究サイト主任彼はこの自主研究のため Magventure から現物の機器のサポートを受け取った。彼は Indivior から自主裁判のため薬の供給を受けた。彼はヤンセンの諮問委員会に参加しています。

TMS 脳波によりほとんどの皮質の直接および非侵襲的刺激と非常に良好な時空間的解像度30、結果神経活動の獲得、ニューロナビゲーションを利用する場合に特に。この方法論的前進の利点は、事実に基づく TMS 誘発脳波信号に属します電気神経活動と大脳皮質皮質興奮性の指標であるそれ。これは TMS 脳波を現在および将来の治療のバイオ マーカーとして使用できる神経の?...

経頭蓋磁気刺激 (TMS) は、急速な時間変動磁場パルス1を使用して大脳皮質の神経活動の非侵襲的評価では、神経生理学的ツールです。これらの磁場パルス脱分極の結果コイルの下に浅野弱い電流を誘発します。その後皮質活性化または変調は直接コイル、その角と頭蓋骨2方向の特性に関連します。コイルからパルスの波形が排出され、ニューロンの基になる状態も結果大脳皮質の活性化3に影響を与えます。
TMS によって行動またはモーター応答を換起またはタスク関連の処理の中断によって皮質機能の評価が可能にします。一方、運動野を介して単一の TMS パルスから筋電図 (EMG) 誘発を記録を通じてプロセス皮質脊髄の興奮性を評価できる皮質内興奮性 (皮質内の促進;ICF) ・阻害機構 (短くて長い皮質内抑制;SICI と李祠) は、対パルス TMS を検出できます。反復的な TMS はさまざまな認知プロセスを邪魔することができますが、さまざまな精神神経疾患の治療手段として主に使用されます。さらに、TMS の同時脳波 TMS 脳波計との組み合わせは、皮質興奮性、接続4を評価するために使用できます。最後に、TM の管理がニューロナビゲーション (nTMS) に配信される場合が刺激の正確な部位を記録することができますので正確な再テスト パラダイムの許可されます。皮質のマントルのほとんどをターゲットすることができ、刺激 (領域の測定可能な物理的または行動応答を生成しないことを含む) こうして皮質機能マッピングできます。
シングルまたはペア パルス TMS から誘発脳波信号は大脳皮質皮質接続5と脳の現在の状態の評価を促進できます。TMS 誘導電流は、シナプスをアクティブにすることができます活動電位の結果します。シナプス電流の分布は、脳波6を記録できます。脳波信号は、定量化し、双極子モデルの7または最小ノルム法8脳波が使用される場合とを占めている頭の電気伝導度構造とを介してシナプス電流分布を検索する使用できます。皮質抑制プロセス9、振動10、皮質11と12半球間相互作用、大脳皮質の可塑性13研究する結合された TMS 脳波を用いることができます。最も重要なは、TMS 脳波は良い再テスト信頼性14,15認知や運動タスクの間に興奮性の変化をプローブすることができます。重要なは、TMS 脳波再テスト デザイン16,17の治療 (rTMS または薬理効果) に対する反応の予測因子となる神経生理学的信号を決定する可能性があります。
TMS のニューロナビゲーションの原則は、縁なしの stereotaxy の原則に基づいています。光を使用するシステムは追跡システム18 (参照トラッカー) 経由で頭と TMS コイルの両方に接続されている光反射の光学要素と通信する発光カメラを採用しました。ニューロナビゲーションはデジタル参照ツールやペンの助けを借りて 3-D MRI モデルでコイルのローカリゼーションのためことができます。ニューロナビゲーションの使用は、コイルの向き、場所および件名の頭に配置のキャプチャだけでなく、脳波の電極位置のデジタル化を促進します。これらの機能は、再テスト デザイン実験と背外側前頭前野内の指定された位置の正確な刺激のために不可欠です。
再テスト実験で TMS 脳波プロトコルを利用するためには、正確な信頼性の高い信号を取得する皮質領域の一貫した刺激をする必要があります。TMS 脳波記録は別の成果物に脆弱性が存在することができます。遅延19,20後に回復することができますアンプまたはアンプ飽和21をすることはできません、脳波電極の TMS によるアーティファクトをフィルター処理できます。ただし、眼球運動や瞬き、頭蓋筋の近くに脳波電極、電極のランダムな動きと、偏とコイルによって生成されるアーティファクトの他のタイプをクリックしてまたは体性感覚を考慮する必要があります。以下の 5 kΩ、電極と電極の振動 (または低周波アーティファクト22をなくすスペーサー) を抑えるとコイル間の泡をコイルの固定化電極インピー ダンスを保証する注意してください件名準備耳栓も聴覚マスキングを使用して、これらのアーティファクトの23を最小限に抑えるください。ここで提示されたプロトコルは、背外側前頭前野 (DLPFC) を適用すると刺激は、神経生理学的機能を評価するための標準的なプロセスを紹介します。M19,15,16の研究で検証されてきた共通のペアパルス パラダイムにフォーカスがあります。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:869px;" width="868">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:233px;">CED Micro1401-3</td>
			<td style="width:184px;">Cambridge Electronic Design Limited</td>
			<td style="width:221px;">CED Micro1401-3</td>
			<td style="width:231px;">Digital Data Recocrder</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM&#39;2 Package Option 1</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3234-00</td>
			<td>TMS paired pulse stimulator</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Magstim 200&#39;2 Unit (2 items)</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3010-00</td>
			<td>TMS stimulators</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">UI controller</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3020-00</td>
			<td>TMS controller</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM&#39;2 UI controller</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3021-00</td>
			<td>TMS controller</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM connecting module</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3330-00</td>
			<td>TMS connecting module</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">D70 Alpha Coil - P/N 4150-00 (Alpha 70mm double coil)</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>4150-00</td>
			<td>TMS coil</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Brainsight</td>
			<td>Rogue-Resolutions</td>
			<td>Brainsight 2</td>
			<td>Neuronavigator</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Model 2024F</td>
			<td>Intronix</td>
			<td>2024F</td>
			<td>Electromyograph</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Neuroscan SynAmps RT 64 channel System</td>
			<td>Compumedics Neuroscan</td>
			<td>9032-0010-01</td>
			<td>Electroencephalograph</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Quick-Cap electrode system 64</td>
			<td>Compumedics Neuroscan</td>
			<td>96050255</td>
			<td>EEG Cap</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combined transcranial magnetic stimulation and electroencephalography of the dorsolateral prefrontal cortex

経頭蓋磁気刺激 (TMS) は、簡単な時間変動磁場パルスによる皮質の神経の興奮を生成する非侵襲的な方法です。皮質活動の開始またはその変調は、皮質の地域活性化のニューロン、コイル、位置および頭部に対してその方向性の特性の背景の活性化に依存します。TMS 同時 electrocephalography (EEG) と組み合わせるし、ニューロナビゲーション nTMS 脳波により再現性のある方法で、皮質皮質興奮性とほぼすべての皮質領域での接続性の評価のため。この前進により nTMS 脳波脳ダイナミクスと神経生理学の臨床試験に必要な再テスト パラダイムを正確に評価することができます強力なツール。このメソッドの制限には、刺激に対する初期の脳反応の成果物が含まれます。したがって、成果物を削除するプロセスが貴重な情報を抽出してもできます。また、背外側前頭前野 (DLPFC) 刺激のための最適なパラメーターは完全に知られていない、現在のプロトコル利用運動皮質 (M1) 刺激パラダイムからのバリエーション。ただし、進化して nTMS 脳波デザインはこれらの問題を解決する願っています。ここで示されるプロトコルなど治療を受ける治療抵抗性の精神疾患患者に適用できる DLPFC を刺激から神経生理学的機能を評価するためのいくつかの標準的なプラクティスを紹介します。経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)、反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS)、磁気発作療法 (MST) または電気けいれん療法 (ECT)。

図 1Aは 1 つの健康なボランティアの各セッションから 100 の新紀元を平均化した後の F3 電極上に DLPFC 刺激後 TMSevoked 電位を示します。TS が単独で適用されるこの図では、単一パルス条件と比較して TS で CS の効果を強調表示します。CS は 1 つのテーマにおいても明確な形で N100 たわみを調節します。SICI と李祠のセッションで N100 は?...

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Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

ここで提示されたプロトコルは、皮質内興奮性再テスト設計パラダイムを利用した TMS 脳波研究です。プロトコルの目的は、神経生理学的にうつ病などの脳神経疾患の治療における治療的介入に関連する機能を評価するための信頼性が高く、再現性のある皮質興奮性対策を生成することです。

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

combined-transcranial-magnetic-stimulation-electroencephalography

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Neuroscience

Unit 1

Electromagnetic Induction

SCIENTISTS IN ACTION

11.6K ビュー.  Temerty Centre for Therapeutic Brain Intervention at the Centre for Addiction and Mental Health. ここで提示されたプロトコルは、皮質内興奮性再テスト設計パラダイムを利用した TMS 脳波研究です。プロトコルの目的は、神経生理学的にうつ病などの脳神経疾患の治療における治療的介入に関連する機能を評価するための信頼性が高く、再現性のある皮質興奮性対策を生成することです。

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A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical stimulation of the occipital cortex, but also by non-invasive Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)1 of the same cortical regions. The intensity at which a phosphene is induced (phosphene threshold) is a well established measure of visual cortical excitability and is used to study cortico-cortical interactions, functional organization 2, susceptibility to pathology 3,4 and visual processing 5-7. Phosphenes are typically defined by three characteristics: they are observed in the visual hemifield contralateral to stimulation; they are induced when the subject s eyes are open or closed, and their spatial location changes with the direction of gaze 2. Various methods have been used to document phosphenes, but a standardized methodology is lacking. We demonstrate a reliable procedure to obtain phosphene threshold values and introduce a novel system for the documentation and analysis of phosphenes. We developed the Laser Tracking and Painting system (LTaP), a low cost, easily built and operated system that records the location and size of perceived phosphenes in real-time. The LTaP system provides a stable and customizable environment for quantification and analysis of phosphenes.

Phosphenes are transient percepts of light that can be induced by applying Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to visually sensitive regions of cortex. We demonstrate a standard protocol for determining the phosphene threshold value and introduce a novel method for quantifying and analyzing perceived phosphenes.

経頭蓋磁気刺激による閃光を文書化するための斬新なアプローチ

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical ...

神経科学

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.

デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfMRIを組み合わせ

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 ...

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a non-invasive and safe alternative to change cortical excitability2. The effects of one session of tDCS can last for several minutes, and its effects depend on polarity of stimulation, such as that cathodal stimulation induces a decrease in cortical excitability, and anodal stimulation induces an increase in cortical excitability that may last beyond the duration of stimulation6. These effects have been explored in cognitive neuroscience and also clinically in a variety of neuropsychiatric disorders &#x2013; especially when applied over several consecutive sessions4. One area that has been attracting attention of neuroscientists and clinicians is the use of tDCS for modulation of pain-related neural networks3,5. Modulation of two main cortical areas in pain research has been explored: primary motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex7. Due to the critical role of electrode montage, in this article, we show different alternatives for electrode placement for tDCS clinical trials on pain; discussing advantages and disadvantages of each method of stimulation.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is an established technique to modulate cortical excitability1,2. It has been used as an investigative tool in neuroscience due to its effects on cortical plasticity, easy operation, and safe profile. One area that tDCS has been showing encouraging results is pain alleviation 3-5.

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

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.

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

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

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) characterization of primary motor cortex (M1) excitability and inhibition. Motor response inhibition prevents unwanted actions and is abnormal in several neuropsychiatric conditions. TMS is a non-invasive technology that can quantify M1 excitability and inhibition using single- and paired-pulse protocols and can be precisely timed to study cortical physiology with high temporal resolution. We modified the original Slater-Hammel (S-H) stop signal task to create a &#34;racecar&#34; version with TMS pulses time-locked to intra-trial events. This task is self-paced, with each trial initiating after a button push to move the racecar towards the 800 ms target. GO trials require a finger-lift to stop the racecar just before this target. Interspersed randomly are STOP trials (25%) during which the dynamically adjusted stop signal prompts subjects to prevent finger-lift. For GO trials, TMS pulses were delivered at 650 ms after trial onset; whereas, for STOP trials, the TMS pulses occurred 150 ms after the stop signal. The timings of the TMS pulses were decided based on electroencephalography (EEG) studies showing event-related changes in these time ranges during stop signal tasks. This task was studied in 3 blocks at two study sites (n=38) and we recorded behavioral performance and event-related motor-evoked potentials (MEP). Regression modelling was used to analyze MEP amplitudes using age as a covariate with multiple independent variables (sex, study site, block, TMS pulse condition [single- vs. paired-pulse], trial condition [GO, successful STOP, failed STOP]). The analysis showed that TMS pulse condition (p&#60;0.0001) and its interaction with trial condition (p=0.009) were significant. Future applications for this online S-H/TMS paradigm include the addition of simultaneous EEG acquisition to measure TMS-evoked EEG potentials. A potential limitation is that in children, the TMS pulse sound could&#160;affect behavioral task performance.

We describe an experimental procedure to quantify excitability and inhibition of primary motor cortex during a motor response inhibition task by using Transcranial Magnetic Stimulation throughout the course of a Stop Signal Task.

反応抑制に関連する皮質の生理学を測定するためのオンラインの経頭蓋磁気刺激プロトコル

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of daily activities due to lower and upper limb impairments. Intensive physical and occupational therapy are still considered main treatments, but new adjunct therapies to standard rehabilitation that may optimize functional outcomes are being studied.
Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that polarizes underlying brain regions through the application of weak direct currents through electrodes on the scalp, modulating cortical excitability. Increased interest in this technique can be attributed to its low cost, ease of use, and effects on human neural plasticity. Recent research has been performed to determine the clinical potential of tDCS in diverse conditions such as depression, Parkinson&#39;s disease, and motor rehabilitation after stroke. tDCS helps enhance brain plasticity and seems to be a promising technique in rehabilitation programs.
A number of robotic devices have been developed to assist in the rehabilitation of upper limb function after stroke. The rehabilitation of motor deficits is often a long process requiring multidisciplinary approaches for a patient to achieve maximum independence. These devices do not intend to replace manual rehabilitation therapy; instead, they were designed as an additional tool to rehabilitation programs, allowing immediate perception of results and tracking of improvements, thus helping patients to stay motivated.
Both tDSC and robot-assisted therapy are promising add-ons to stroke rehabilitation and target the modulation of brain plasticity, with several reports describing their use to be associated with conventional therapy and the improvement of therapeutic outcomes. However, more recently, some small clinical trials have been developed that describe the associated use of tDCS and robot-assisted therapy in stroke rehabilitation. In this article, we describe the combined methods used in our institute for improving motor performance after stroke.

The combined use of transcranial direct current stimulation and robotic therapy as an add-on for conventional rehabilitation therapy may result in improved therapeutic outcomes due to modulation of brain plasticity. In this article, we describe the combined methods used in our institute for improving motor performance after stroke.

上肢の経頭蓋直通電流刺激とロボット療法の併用

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans and can be assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Given the role of distal leg muscles in upright postural and dynamic tasks, such as walking, a growing research interest in the assessment and modulation of the corticospinal tracts relative to the function of these muscles has emerged in the last decade. However, methodological parameters used in previous work have varied across studies making the interpretation of results from cross-sectional and longitudinal studies less robust. Therefore, use of a standardized TMS protocol specific to the assessment of leg muscles&#39; corticomotor response (CMR) will allow for direct comparison of results across studies and cohorts. The objective of this paper is to present a protocol that provides the flexibility to simultaneously assess the bilateral CMR of two main ankle antagonistic muscles, the tibialis anterior and soleus, using single pulse TMS with a neuronavigation system. The present protocol is applicable while the examined muscle is either fully relaxed or isometrically contracted at a defined percentage of maximum isometric voluntary contraction. Using each subject&#39;s structural MRI with the neuronavigation system ensures accurate and precise positioning of the coil over the leg cortical representations during assessment. Given the inconsistency in CMR derived measures, this protocol also describes a standardized calculation of these measures using automated algorithms. Though this protocol is not conducted during upright postural or dynamic tasks, it&#160;can be used to assess bilaterally any pair of leg muscles, either antagonistic or synergistic, in both neurologically intact and impaired subjects.

The present protocol describes the simultaneous, bilateral assessment of the corticomotor response of the tibialis anterior and soleus during rest and tonic voluntary activation using a single pulse transcranial magnetic stimulation and neuronavigation system.

経頭蓋磁気刺激の移動による足首の筋の皮質脊髄路の経路の二国間の評価

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has provided important insights into fundamental processes of the brain like cognition, learning, and motor control. However, this approach cannot provide causal evidence for the involvement of brain areas of interest. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a powerful, noninvasive tool for studying the human brain that can overcome this limitation by transiently modifying brain activity. Here, we highlight recent advances using a paired-pulse, dual-site TMS method with two coils that causally probes cortico-cortical interactions in the human motor system during different task contexts. Additionally, we describe a dual-site TMS protocol based on cortical paired associative stimulation (cPAS) that transiently enhances synaptic efficiency in two interconnected brain areas by applying repeated pairs of cortical stimuli with two coils. These methods can provide a better understanding of the mechanisms underlying cognitive-motor function as well as a new perspective on manipulating specific neural pathways in a targeted fashion to modulate brain circuits and improve behavior. This approach may prove to be an effective tool to develop more sophisticated models of brain-behavior relations and improve diagnosis and treatment of many neurological and psychiatric disorders.

This article describes new approaches to measure and strengthen functionally specific neural pathways with transcranial magnetic stimulation. These advanced noninvasive brain stimulation methodologies can provide new opportunities for the understanding of brain-behavior relations and development of new therapies to treat brain disorders.

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...

Employing Transcranial Magnetic Stimulation in a Resource Limited Environment to Establish Brain-Behavior Relationships

Neuroimaging is typically perceived as a resource demanding discipline. While this is the case in certain circumstances, institutions with limited resources have historically contributed significantly to the field of neuroscience, including neuroimaging. In the study of self-deception, we have successfully employed single-pulse TMS to determine the brain correlates of abilities including overclaiming and self-enhancement. Even without the use of neuro-navigation, methods provided here lead to successful outcomes. For example, it was discovered that decreases in self-deceptive responding lead to a decrease in affect. These methods provide data that are reliable and valid, and such methods provide research opportunities otherwise unavailable.&#160;Through the use of these methods, the overall knowledge base in the field of neuroscience is expanded, providing research opportunities to students such as those at our institution&#160;(Montclair State University is a Hispanic-Serving Institute) who are often denied such research experiences.

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and low-frequency TMS (lfTMS) have&#160;been demonstrated to be major contributors to brain literature. Here we highlight the methods for investigating the cortical correlates of self-deception using TMS.