This project has been supported by the Japan Science and Technology Agency (JST) PRESTO program.

윤리 문 : 인체를 이용한 절차는 광저우 베른의 윤리위원회에 의해 승인되었습니다 (KEK-BE 007/14). 참고 :도 1은 몽타주뿐만 아니라 TACS 전극의 디자인을 도시한다 (또한 설명을 참조), 그리고 EEG 캡. 우리는 두피에 부착 된 TACS 전극을 보유하는 탄성 재료 (그림 1D)로 만든 뇌파 캡을 사용합니다. 1. 몽타주 참고 : 대표적인 결과는 다음과 TACS 전극 몽타주에서 얻을 수 있습니다. <ol><li> 몽타주 1 : 장소 좌측 전전두엽 피질 (DLPFC) (F3 전극)과 왼쪽 후방 두정 피질 (PPC) (P3 전극) (그림 1A)에서 두피에 모두 전극. </li><li> 몽타주 2 : 장소 하나 TACS의 왼쪽 DLPFC (F3 전극)에서 두피에 전극, 왼쪽 어깨 (그림 1B)에 다른 TACS 전극을 배치합니다. </li><li> 몽타주3 : 장소 하나 TACS의 왼쪽 PPC (P3 전극)에서 두피에 전극 및 왼쪽 어깨 (그림 1C)에 다른 TACS 전극을 배치합니다. </li></ol> TACS 전극 2. 준비 <ol><li> TACS 기준 전극이 어깨 (몽타주 2, 3)에 배치 될 경우,이 제 수행. <ol><li> 어깨 전극을 배치하기 전에, 뇌파 및 심전도에 대한 연마 피부 준비 젤로 피부를 준비합니다. 피부 준비 겔 가볍게 피부에 스크럽 거즈 패드를 사용합니다. </li><li> TACS 전극에 뇌파 젤을 적용하고 어깨에 전극을 배치합니다. </li><li> 접착 테이프로 어깨에 전극을 고정합니다. </li></ol></li><li> 뇌파 캡에 넣습니다. 전극의 위치 (30)에 대한 국제 10-20 시스템에 따라 캡의 위치를 조정하고, 뇌파 캡의 턱 끈을 고정합니다. </li><li> 마크 TACS 전극이 두피 상에 위치 될 위치를 표시하기 위해 스폿. 물을 사용기반 빨간 펜은 펜의 색 재료의 절연 효과가 감소하기 때문에, 우선, 둘째로, 그것은 쉽게 얻어 물로 세척 할 수있다. </li><li> 펜 인해 겔 삽입 너무 타이트 (도 1D)을 되위한 EEG 캡의 구멍에, 마킹 두피에 도달하지에 문제가있는 경우, 예를 들면, 면봉의 나무 무늬를 나무 막대기를 사용 . <ol><li> 철저하게 스틱의 끝 부분을 페인트와 두피를 표시하기 위해이 팁을 사용합니다. </li><li> 뇌파 캡을 제거하고 표시가 성공하는지 확인합니다. 필요할 경우 나중에 쉽게 발견 될 수 있도록, 마킹에 채운다. </li></ol></li><li> 참가자의 머리카락의 길이에 따라 다음 단계 (2.5.1-2.5.4)을 수행한다. 참가자 (약 10cm까지) 짧은 머리가있는 경우 (또한 이러한 공포 자물쇠 특정 헤어 스타일이 불가능 TACS 전극 애플리케이션을 주목해야한다)는 다음 단계를 건너. 참가자는 더 이상 하이가있는 경우아르 자형: <ol><li> 두피에 붉은 반점으로 표시 중심으로 TACS 전극을 배치합니다. 더 뇌파 젤이 순간에 TACS 전극에 넣지해야합니다. </li><li> TACS 전극의 내부 링 내부의 모든 모발을 쓰레드. </li><li> 케이블 바인더와 함께 밖으로 나사 머리를 바인딩합니다. TACS 전극 주위에 그 머리에주의는 케이블 바인더에 의해 TACS 전극과 결부되지 않습니다. </li><li> 머리카락이 바인딩 된 이후, TACS 전극을 제거한다. </li></ol></li><li> 두피 TACS 전극에 뇌파 젤을 적용합니다. <ol><li> 젤을 적용하기 전에, 자극으로 두피와 어깨 TACS 전극을 연결하지만 아직 자극 켜지지 않습니다. TACS 전극에 뇌파 젤의 얇은 층을 적용합니다. 젤의 스파 스 응용 프로그램이 중요하다. </li><li> 조심스럽게 다시 머리에 TACS 전극을 배치합니다. <ol><li> 참가자가 긴 모발을 가지고있는 경우, 그것을하지 않고, 다시 TACS 전극의 내부 구멍을 통해 결합 된 머리 스레드TACS 전극에 뇌파 젤 uching. </li><li> TACS 전극을 배치하는 동안, 두피가 TACS 전극의 중간에 유지되고에 빨간색 표시에주의. TACS 전극이 두피 상에 배치되면, 그 위치는 더 이상 변경 될 수 없다. </li><li> TACS 전극이 배치 된 후 머리에서 케이블 바인더를 제거합니다. </li></ol></li><li> 자극기의 전원을 켜고 임피던스를 모니터링 할 수 있습니다. 조심스럽게 TACS 전극을 압박하지만, 자리를 표시하는 빨간색 항상 TACS 전극의 중앙에 유지하는 것이 매우 세심한주의를 지불해야합니다. </li><li> 조심스럽게 TACS 전극의 가장자리를 들어 올려하지 TACS 전극과 머리 (그림 2) 사이에, 머리 아래에 좀 더 뇌파 젤을 적용합니다. 참가자가 머리 (설명 참조)을 많이 가지고있는 경우에 특히 중요하다. </li><li> 임피던스가 안정적으로 kΩ의 10 이하가 될 때까지 TACS 전극에 압력을 넣어 계속합니다. 의 임피던스를 모니터링TACS stimulator.Carefully에 의해 TACS 전극은 항상 부족하게 필요한 경우 추가 뇌파 젤을 추가 할 수 있지만. 주 : TACS 자극기에 의해 모니터링 TACS 전극의 임피던스는 각각의 전극을위한 별도의 임피던스 값 정보를 제공하지 않는 단점이있다 TACS 전극 사이에서 측정된다. EEG 증​​폭기 시스템에 따라, 또한이 관통 TACS 전극의 임피던스를 측정하고 각각의 전극을위한 별도의 임피던스를 측정 할 수있을 수있다. </li><li> TACS 전극에서 탈출 어떤 젤에주의하고, 면봉으로 초과 뇌파 젤을 제거합니다. </li></ol></li></ol> 3. 뇌파 캡을 장착 <ol><li> TACS 전극의 임피던스가 10 kΩ에서의 임계치 이하에 도달 한 후, 다시 EEG 캡을 탑재. 이 SCAL의 위치를​​ 이동 그렇지 않으면 용이하기 때문에, 뇌파 캡의 재질은 탄성 특히 경우, 매우 조심스럽게 조심스럽게 뇌파 캡에 넣어이 단계에서 P의 TACS 전극. 참고 : TACS 전극의 변화가 TACS 전극 아래에 뇌파 젤을 확산하고 뇌파 전극을 해소 할 수있는 뇌파 젤됩니다. 이것이 또한 TACS 전극으로 이동 될 것이다, 그것은 이후 반등의 원인이 될 수, 힘으로 탄성 캡을 당겨하지 않는 것이 중요합니다. </li><li> 뇌파 캡의 스트랩을 고정합니다. </li></ol> EEG 전극의 제조 4. <ol><li> 두피와 EEG 전극 사이의 접촉을 만들 EEG 전극에 적절한 점도의 EEG 겔 (논의에서 상세하게 논의 된 바와 같이)를 적용. 지상과 참조 뇌파 전극을 시작합니다. 그런 다음 TACS 전극의 중간 부근에있는 전극에 진행합니다. 그런 다음 나머지 전극 (토론 참조)를 계속합니다. </li><li> TACS 전극을 둘러싸는 EEG 전극 용 멀리 TACS 전극의 방향으로 바늘 끝을 가리키는 겔을 주입. 부드럽게 전자를 아래로 밀어겔 전극 아래로부터 탈출하지 않도록 전극 G는 겔을인가한다. </li><li> 도 3에 도시 된 바와 같이, EEG 전극과 두피 사이의 접촉을 증가시키기 위해 나무 막대기를 사용한다.이 참가자의 두피를 긁어, 또한 이러한 목적을 위해 효과적이지 인 바와 같이, 이러한 목적을 위해 니들 팁을 사용하지 않는다. <ol><li> 두피쪽으로 막대기로 젤을 아래로 눌러, 매우 부드럽게 회전 운동과 스틱의 상단과 두피를 문질러. 스틱의 측방 운동이 전극에서 젤을 확산되므로, 직교 TACS 전극의 가까운 주변에있는 전극을위한 두피에 스틱의 각도를 유지하십시오. 필요한 경우, 좀 더 EEG 겔을 적용하고, 상기 임피던스를 개선하기 위해 나무 막대기를 사용한다. </li></ol></li><li> 누출 겔 (도 4)을 통해 가교 방지하기에 EEG 전극의 임피던스를 낮추는 겔 적용 함께 검소 될TACS 전극의 바로 근처. 대신, 더 젤을 추가 고려하기 전에, 많은에만 나무 막대기를 사용하여 가능한 임피던스를 낮출하려고합니다. </li><li> 일단 좋은 임피던스는 신중하게하여 뇌파 전극과의 접촉을 안정화하는 데 도움이 밖으로 바늘을 당기면서 부드럽게 젤을 적용, 삽입하고 바늘의 끝이 두피에 닿을 때까지 바늘을 가지고, 나무 막대기로 이루어졌다 머리 가죽. </li><li> 이 노이즈의 간섭 및 신호 왜곡을 감소시키기 때문에, 최적의 데이터에 대한 5 kΩ의 아래 뇌파 전극 임피던스에 대한 목표. </li><li> 임피던스가 적절한 수준으로 하향 조정되고 나면, TACS 전극 인한 젤 누출로 주변 뇌파 전극 사이에 다리가 생성 된 테스트 여부. <ol><li> 실험 관심 강도, 짧은 정현파 자극을 가하기 (예를 들면, 1mA 피크 - 피크). 참고 : 인해 일부 시스템 (재료의 테이블 참조)의 제한으로, 그것은 N이고온라인 브리지를 확인하는 것이 가능 하다며,하지만 자극을 적용하고 뇌파 증폭기의 채널이 포화 여부를 확인을 통해. </li><li> 어떤 채널을 자극하면서 포화 여부를 참조하십시오. 참고 :로서, 대표적인 결과에서 알 수 TACS와 뇌파 전극 사이에 젤 누출을 통해 브리지는 뇌파 증폭기의이 채널을 포화가 발생하고이 전극에서 기록 데이터를 배제됩니다. 그것은이 설정되면 젤 누출을 통해 브리징을 취소 할 수 없습니다. 유일한 옵션은 실험을 중단하는 것입니다. </li></ol></li><li> 확인 임피던스 한 번 더. 그런 다음 녹음을 시작합니다. </li></ol>

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A., Ekhtiari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+categorizing+electrode+montages+in+transcranial+direct+current+stimulation.">A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation.</a> Front Hum Neurosci. 9, 54 (2015).</li><li>Vandermeeren, Y., Jamart, J., Ossemann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+tDCS+with+an+extracephalic+reference+electrode+on+cardio-respiratory+and+autonomic+functions.">Effect of tDCS with an extracephalic reference electrode on cardio-respiratory and autonomic functions.</a> BMC Neurosci. 11, 38 (2010).</li><li>Santarnecchi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+Course+of+Corticospinal+Excitability+and+Autonomic+Function+Interplay+during+and+Following+Monopolar+tDCS.">Time Course of Corticospinal Excitability and Autonomic Function Interplay during and Following Monopolar tDCS.</a> Front Psychiatry. 5, 86 (2014).</li><li>Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+current+stimulation+focality+using+disc+and+ring+electrode+configurations:+FEM+analysis.">Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis.</a> J Neural Eng. 5 (2), 163-174 (2008).</li></ol>

The authors have no financial interest to disclose.

절차를 설정하는 동시의 TACS - 뇌파 실험은 여기에 설명되어 있습니다. 우리는 지금이 첫 번째 고려 사항이 성공적으로 동시의 TACS - 뇌파 기록에 매우 중요하다있는 TACS - 뇌파 기록의 설정을위한 고려 사항을 논의하기 위해 전원을 켭니다. 젤을 통해 브리지 TACS - 뇌파 전극을 방지 즉시 해소하는 뇌파 증폭기의 각 채널을 포화로는, 누출 뇌파 젤을 통해 뇌파와 TACS 전극 사이에 가교 피하기 위해 매우 중요합니다. 이러한 이유로 EEG 겔의 점도는 성공적인 TACS-EEG 기록을위한 중요한 파라미터이다. 절대로 유체 뇌파 젤 위험이 인접 뇌파 전극 TACS 전극과 다리에서 밖으로 탈출로, 유체 뇌파 젤을 사용합니다. 동시에, 매우 점성 EEG 겔 머리 관통 임피던스를 감소시키기 위해 피부 윤활 단점이있다. TACS 전극의 근접 뇌파 전극의 경우,보다 점성 젤 수 b하나는 임피던스를 낮추기 위해 나무 막대기를 사용할 수있는 전자가 사용. TACS와 나머지 뇌파 전극의 경우, 뇌파 젤 (정지 유체 아니지만) 약간 덜 점성을 사용합니다. 겔이 유형의 낮은 임피던스에 적은 노력을 필요로한다. 그것은 TACS 전극 아래 긁히지 어렵 기 때문에, 여기 약간 덜 점성 겔을 사용하는 것이 좋다. TACS 이슈 크기 다루기 두 번째 문제는 0.9 mA의 현재 자극 강도 동안 자극의 사이트에서 뇌파의 MV는 자극의 지역에서 먼 전극 (10)에서, 100 개 이상의 MV에 이르기까지, TACS 유물의 큰 크기를 처리 할 수있다 (그림 6) .도 7은 자극의 세기 간의 선형 관계를 도시하고 자극 (채널 F3)의 사이트에 생성 된 아티팩트의 강도 (0.5 mA 첨두 2.0). 제 계수 모두 EEG 전극과 TACS 낮은 임피던스를 유지하는 것이다. 불충분 한TACS 전극과 두피 사이의 접촉은 뇌파 데이터의 TACS 유물의 큰 진폭을 생성하고, 추가로 전자 전류가 균일 경향 것인가. 둘째, 하나의 EEG 시스템의 A / D 변환기의 해상도 레벨을 고려하는 것이 필요하다. 24 비트 A / D 컨버터는 이론적으로 0.1 μV / 비트 해상도 1.68 V의 범위를 커버 할 수있다. TACS 아티팩트 (도 6)의 범위를 커버하기에 너무 낮은 - 반면, 0.1 μV / 비트 해상도 16 비트 A / D 컨버터는 6.5 MV의 전압 범위를 커버한다. 따라서, 전압의 기록 해상도가 저하 될 필요가있다. 16 비트 시스템의 자극 부위에서 최대 100 mV로 이슈 크기를 커버하기 위해서는, 전압의 기록 해상도는 이론적으로 1.53 μV / 비트 이상으로 저하시킬 필요가있다. 인해 AMPL의 포화 자극 부위 근처에서 EEG 신호를 기록 할 수있는 16 비트 시스템에 실제로 최근의 동시 TACS-EEG 연구는<html> ifier에도 해상도가 0.5 μV로 저하 될 때 / 12,13 비트. 전극 임피던스를 줄이기위한 고려 사항 그 이유는 제 TACS 전극의 중앙 부근에 배치 또는 EEG 전극의 임피던스에서 작동 시작, 이러한 EEG 전극 브리징을 피하기 위해 일부 환자 조심 작업을 필요로한다는 것이다. 이 전극 시작으로,인가 된 젤이 필요한 경우 더 뇌파 젤을 적용 고려하기 전에, 두피에 기름칠을하는 데 시간이 있었다 때까지 기다려야하는 시간이 있습니다. 참가자가 머리를 많이있는 경우는 특히, 두피에 배치 된 후 추가 젤 TACS 전극에서 적용되어야한다. 양호한 임피던스이 단계없이 달성 될 수있다 - - 그러나 TACS 전극 표면에 걸쳐 균일 한 두피와의 연결을 달성하는 이유는 임피던스를 줄이는 것이 아니다. 디자인 및 몽타주 고려 사항 EEG 전극이 배치 될 때까지 ntent가 &quot;&gt;도 1은 TACS 전극 몽타주를 나타낸다. 두피 TACS 전극 / 전극 도넛 모양의 디자인과 직사각형 어깨 TACS 전극이 도시되어있다. 두피 TACS 전극의 형상이 허용 자극 영역의 중앙. 도넛 모양의 디자인의 한 장점은 자극 영역으로부터의 신호를 기록 할 수 있다는 것이다. 두번째, 그것은 또한 쉽게 변하지 TACS 전극의 위치를​​ 유지한다. 자극의 위치에 따라, TACS 전극의 다른 모양이 더 적합 할 것이다. 뇌파 전극 사이에 사이트에서 녹음 할 때 직사각형 TACS 전극 형태가 더 적합하다. 그것은 TACS 전극의 형상 및 위치가 실제로 자극되는 지역과 동일하지 않지만 수 31 약간 시프트 할 수 있음에주의해야한다. 현재의 F TACS 전극의 위치를​​ 결정할 때 모델링관심 영역을 타겟팅 전극의 최적의 위치를​​ 추정 낮은 항상 강력히 권장된다. 현재 설정 대규모 네트워크에서 리듬 활성의 조절에 적합하다. 더 국소 자극은 여러 가지 방법으로 13, 32, 33, 34에서 달성 될 수있다. 우선, TACS 전극의 크기를 감소시킨다. Nitsche와 동료들은 3.5 cm 2 전극 tDCS (32) 운동 피질의 흥분성을 조절 할 수 있음을 보여 주었다. 두 번째 방식은 하나의 자극 전극을 네 개의 기준 전극에 의해 둘러싸여 고화질 13,33,34 구성을 활용하는 것이다. 고화질 구성의 또 다른 장점은 종래의 고무 전극 EEG 전극과 예순네 EEG 전극을 배치하는 공간을 제한 때문에 EEG 전극의 밀도는, 현재의 설정으로 구현하기 적절하지 않은 증가 될 수 있다는 것이다. 일 동안높은 공간 특이성 ESE 변형이 다른 셋업 절차를 필요로, 여기에 설명 된 기술 사항은 여전히​​ 적용된다. 이 프로토콜에서 우리는 뇌파 전극 위치 (30)에 대한 국제 10-20 시스템에 따라 TACS 전극을 배치합니다. 자극 위치 Whileindividual 최적화 자극 사이트 EEG 기록 위치의 관계가 변화 같이, 실험에서 개인 사이의 자극 위치를 가변 때 비교 문제를 구성 할 수, 대안이 될 것이다. MEG 빔 형성과 공간 필터링 방법은 TACS 사이트의 독립적 인 뇌 활동을 측정 할 수 있습니다로 인 자기 (MEG)과 TACS의 최근 입증 결합 된 사용은 Neuling 및 동료 (35)에 의해,이 문제와 TACS 이슈 관련 문제를 극복 할 수 있습니다. 몽타주에 관한 두 개의 단극 몽타주는 extracephali으로, 즉, 여기에 설명되어두피 (도 1a)에있는 두 전극과 기준 전극 (도 1B 및 1C), 및 하나의 단극 몽타주, 즉, C의 위치 (Nasseri 외. (36)에 의해 전극 몽타주의 또 다른 분류를 참조). 모노 폴라 몽타주를 사용하는 장점은 연구없이 그 외 두개의 자극의 회피이다. 모노 폴라 몽타주 선택 주요 관심사 뇌간 중요한 기능을 변조의 가능성과 위험성을 포함한 피질, 뇌간 구조 불구하고 전류 흐름이다. 기준 전극 모두 extracephalic 동측 어깨 위치가 tDCS 37,38 1mA의 세기에 대한 뇌간 기능을 조절하지 않는 것을 확인 하였다 (예를 들어, 심박수, 호흡 및 혈압). 모노 폴라 몽타주 실험 디자인에 따라 명확한 이점을 가질 수 있으므로, 종합적으로 테스트 할 필요가있다높은 자극 강도와 다른 극성 몽타주 동안 중요한 뇌간 기능에 대한 효과뿐만 아니라 TACS 및 tDCS 간의 영향을 비교. 그 높은 정의 구성이 더 관심의 추가 두부 자극의 바이폴라 몽타주의 문제를 피하기위한 또 다른 해결책이 있습니다. 네 개의 기준 전극에 의해 둘러싸인 하나의 자극 전극과 고화질 구성은 주변 4 전극 아래에있는 중심 전극과 낮은 전류 밀도 하에서 높은 전류 밀도로 이끈다. 자극의 효과는 전류 밀도에 의존 같이, 이것은 두 개의 전극 (39)의 구성 양방향 변조 달리 고화질 구성 중심 전극 아래 단방향 변조를 의미한다. TACS에 의해 유도 된 비주얼 플리커 인식이 조교를 배치 자극 강도에 대한 중요한 제한 요인이다TACS에 의해 망막 자극에 의​​한 전두엽에 CS 전극. 특히 베타 - 밴드 주파수에서 TACS도 TACS (11)의 낮은 강도에서 시각적 플리커를 유도한다. 6 Hz에서 경험 0.9 mA DLPFC (F3 전극) 위에 (피크 간)에 시각적 자극 플리커 감각을 최소화하기에 적합한 강도 레벨이다. 실험 디자인에 따라, (이 기능을 사용 자극 할 수있는 경우) 장치와 외부 자극을 제어 할 필요가있을 수도있다. 우리는 자극 장치를 제어하고 EEG 증​​폭기에 트리거를 보내는 (재료의 표에 상기 하드웨어 및 소프트웨어의 사양을 참조) 파형의 아날로그 출력 보드를 사용한다. (원료의 도표 참조) 여기서 사용 자극기 경우, 원격 제어 전류 출력의 노이즈 레벨을 포함 자극기 인터페이스보다 높다. 따라서 원격 제어 옵션은 자극이 선택되어야한다단지 실험 설계에 필요한 경우. EEG 채널의 문제 해결 포화 우리는 EEG 증폭기의 각 채널에 포화 EEG 겔 결과를 통해 누출 TACS와 EEG 전극 사이에 가교 것으로 도시되고 이들 전극 (도 5a)로부터 기록 데이터를 배제하고있다. EEG 채널의 포화 다른 이유가있다. 한 가지 이유는 증폭기의 이득이 너무 좁 및 전압의 기록 해상도가 적절하게 조정되지 않은 것일 수있다. 이 경우 전압의 기록 해상도 TACS 아티팩트의 크기의 범위를 커버하도록 낮아질 필요가있다. 또 다른 이유는, 기록 사이트 자극 부위에 너무 가깝다는 것이다. 이 경우에, 심지어 매우 거친 전압 기록 해상도는 여전히 이슈의 범위를 커버 할 수 없다. 기록은 더 멀리 자극 사이트에서 위치해야합니다. 현재 프로로토콜 종합적 동시 TACS - 뇌파 실험에 대한 설정 및 기술적 고려 사항을 보여줍니다. 방법은 TACS 동안 좋은 품질의 녹화 TACS 이슈 및 프로토콜을 제거하기 위해 함께, TACS는 진정으로 두뇌 활동, 리듬 역학의 가장 눈에 띄는 기능에 대한 우리의 이해 tofurther 유망한 방법이 될 것입니다.

뇌의 세포 외 전기 전류의 리듬 역학 세기 1,2 관찰되었다. 이 시간의 대부분은 데이터의 비 특정 소음으로 간주되기에 있지만, 오늘은 그들이 널리 뇌 3,4,5,6,7,8,9에 정보 처리에 주요한 역할을하는 것으로 간주됩니다. 진동 뇌 활동과인지 과정의 특정 주파수 사이의 인과 관계에 대한 우리의 이해에 직접 진동 활동 8,10을 조정하기위한 접근 다양한 개입의 개발을 통해 지난 10 년간 고급. 현재의 자극 (TACS)을 교대로 두개 뇌 (10)에 리듬 활동을 조절하는 하나의 유망한 접근법이다. TACS는 11, 12, &lt;두피로부터 약한 교류 (정현파)의 전류를인가하고, 주파수 별 방식으로 대뇌 피질의 흥분성을 조절하는 비 침습적 뇌 자극 방법이며/ SUP&gt; 13, 14, 15. 뇌의 활동 리듬의 역할을 연구하기위한 유망한 기술하면서, TACS의 신경 생리 학적 기전은 아직 애매하다. 여러 연구 고차인지 과정 23,24,25,26,27 28에 지각 11,13,16,17,18에 TACS의 효과와 운동 기능 19,20,21,22뿐만 아니라 효과를보고 한 . 자극 후 뇌 진동의 유입을위한 신경 생리 학적 증거 EEG 13, 14, 15를 사용되게되었다. 자극 12, 13, 22시 TACS의 효과에 대한 인간의 신경 생리 학적 증거의 몇 가지 보고서는 현재이 있습니다. 뇌는 외부 교란에 매우 강력하기 때문에, 온라인 증거 TACS의 직접적인 신경 생리 학적 효과를 이해하는데 중요하다. 선거법troencephalography (EEG), 높은 시간 해상도와 뇌의 전기 생리 활동을 캡처, 내인성과 동반 된 진동 신경 활동을 연구하기위한 이상적인 선택이 될 것입니다. 최근 Helfrich에 의해 연구와 동료들은 TACS의 온라인 신경 생리 학적 효과를보고 있지만, TACS 동안 뇌파를 측정하는 동시에 인해 눈에 띄는 TACS 이슈 (12), (13)에 어려운 입증했다. 성공적인 동시 TACS-EEG 실험에, 양질 EEG 데이터를 기록하는 것은 현재 문서의 포커스 인 하나의 중요한 측면이며, 동시에 TACS 아티팩트를 제거하는 전처리 방법이 또한 중요하다. 연구실에서는 EEG 데이터 (29)로부터 TACS 아티팩트의 제거를 허용 자체 프리 - 프로세싱 파이프 라인을 개발하고있다. 여기에서 우리는 성공적으로 자극의 영역 및 레코딩을위한 중요한 기술적 고려 사항에서 뇌파 신호를 기록하는 방법에 대해 설명합니다.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Stimulator for tACS:&lt;/strong&gt; Eldith DC-Stimulator plus</td><td>NeuroConn GmbH, Germany</td><td></td><td>For remote input, be sure to order a model with this feature enabled</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Analog Output board for sending triggers:&lt;/strong&gt; Static and Waveform Analog Output board, model NI PCI-6723</td><td>National Instruments, USA</td><td></td><td>13-bit, 32 channels.</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Matlab and data acquisition toolbox&lt;/strong&gt;</td><td>The MathWorks, Inc., USA</td><td></td><td>The &#039;Data acquisition toolbox&#039; available for MATLAB provides functions to control data acquisition hardware such as an analog output board, produced by several manufacturers.</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;EEG system: &lt;/strong&gt;eegosports, with a 32 channel waveguard EEG cap</td><td>ANT neuro, Netherlands</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;tACS electrodes&lt;/strong&gt;</td><td>NeuroConn GmbH, Germany</td><td>305090-05&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; 305050</td><td>Materials: conductive-rubber electrodes.&lt;br/&gt; Dimensions of scalp electrodes: Outer &amp;Oslash;: 60 mm, Inner &amp;Oslash;:25 mm (Part# 305090-05) Cut from the original size &amp;Oslash; 75mm&lt;br/&gt; Dimensions of shoulder electrode:&lt;br/&gt; 50 x 50 mm (Part# 305050)</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;EEG gel&lt;/strong&gt;</td><td>Inselspital, Bern, Switzerland</td><td></td><td>Electrode paste, containing abrasives (&lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; &lt;strong&gt;pumice&lt;/strong&gt;) which scrub the skin, improving the electrode-to-skin contact.</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Abrasive skin preparing gel for EEG and electrocardiography&lt;/strong&gt;: Nuprep</td><td>Weaver and Company, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Cotton swabs, wooden handle&lt;/strong&gt;</td><td>Salzmann MEDICO, Switzerland</td><td></td><td>Dimensions:&lt;br/&gt; 150 x 1.5 mm; wooden handle &amp;Oslash; 2.2 mm</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Adhesive tape:&lt;/strong&gt; Leukofix</td><td>BNS medical GmbH, Germany&amp;nbsp;</td><td>04.107.12</td><td></td></tr></tbody></table>

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.

예는 두 개의 서로 다른 녹음 (그림 5)에서 얻은 실패와 성공 동시 TACS - 뇌파 측정으로 표시됩니다. TACS 두 전극이 두피 (F3 및 P3 전극)과 TACS의 강도에 배치했다 (피크) 0.9 mA였다. 첫번째 예에서, F3 EEG 전극이 겔을 통해 정면 TACS 전극으로 가교 하였다 (아래의 설명 전반에 걸쳐 &quot;브리징&quot;을 언급 할 때, 우리는 TACS와 EEG 간의 접촉을 만드는 EEG 겔 직접 연결의 형성을 나타내고 있습니다 전극). TACS 동안 F3 채널과 뇌파 신호는 (그림 5A)를 기록 할 수없는 바로 포화 브리징. 두 번째 예에서는 EEG 신호를 성공적으로 적용 TACS (그림 5B) 동안 기록되었다. TACS 유물의 크기의 공간 분포를 평가하기 위해,TACS 유물의 크기는 3 과목에서 얻은 성공 녹화 중 계산 하였다. TACS는 DLPFC (F3 전극) 또는 PPC (P3 전극) 중 하나에 적용 하였다. TACS의 강도 mA (피크 간) .IT 관찰 하였다 TACS 아티팩트의 피크 - 피크 크기가 반비례 EEG 및 TACS 전극 사이의 거리와 관련되었다 (도 6A 및 6B)는 0.9이었다. 또한, TACS 전극 관련 EEG 기준 전극의 위치는 EEG 채널 걸쳐 TACS 아티팩트의 강도의 공간 분포의 영향 (도 6a 및도 6b). 크기가 TACS 전극의 중간에 뇌파 전극에 100 MV까지 도달 할 수있는 반면 TACS 유물의 크기는, 자극의 사이트에서 더 먼 뇌파 전극에서 10 MV 범위. 근방에서 TACS의 현재 강도와 아티팩트의 강도 사이의 관계TACS 전극은 (그림 7)을 조사 하였다. 이 선형 관계를 나타내 TACS 및 전류 세기는 1.6 mA 이상이되었을 때의 기록 전압 범위 포화. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig1.jpg" /> 몽타주의 그림 1. 그림. (A) 몽타주 두피 (F3과 P3)에 배치 두 TACS의 전극. 동측 어깨에 배치 두피에 배치 한 TACS 전극 (F3)과 하나의 기준 전극과 TACS (B) 몽타주. (C) 몽타주는 두피 (P3)에 배치 한 TACS 전극과 하나의 기준 TACS 전극과 동측의 어깨에 배치합니다. (D) 탄성 뇌파 캡 모자 아래 장소에서 두피 TACS 전극을 보유하고있다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오</a>. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig2.jpg" /> TACS 전극 아래에 추가 EEG 겔도 2 올바른 애플리케이션. 추가 EEG 겔 두피에 대한 연결의 균질성을 향상시키기 위해 전극 TACS하에인가한다. 추가 젤 머리카락과 두피 (파란색 화살표) 사이에 적용되어야하고, TACS 전극과 머리 사이의 접촉을 개선하기 위해. 아니 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig3.jpg" /> 두피에 EEG 전극의 접속을 향상도 3. (A)를 사용하여 주사기 EEG 전극 EEG 겔을 적용한다. T를 사용하여바늘의 IP는 조심스럽게 삽입하고 바늘의 끝이 두피에 닿을 때까지 바늘을 가지고, 뇌파 전극 아래에 머리를 멀리 브러시. 두피와 뇌파 전극 사이의 연결을 만들려면 밖으로 바늘을 당기면서 젤을 적용합니다. (B) 나무 막대기를 (예를 들어, 면봉 또는 유사한의 나무 손잡이가) 더 뇌파 전극과 두피 사이의 접촉을 개선하기 위해 사용합니다. 두피쪽으로 막대기로 젤을 아래로 눌러, 매우 부드럽게 회전 운동과 스틱의 상단과 두피를 문질러. 스틱의 측방 운동이 전극에서 젤을 확산되므로, 직교 TACS 전극의 가까운 주변에있는 전극을위한 두피에 스틱의 각도를 유지하십시오. 필요한 경우, 좀 더 EEG 겔을 적용하고, 상기 임피던스를 개선하기 위해 나무 막대기를 사용한다. TACS 전극의 가까운 주변에있는 전극의 경우는 fo를 더 젤을 적용하여주의하는 것도 중요하다접촉을 향상시킬 목적으로 r에. 오히려 가능한 한 많은 접촉 나무 막대기를 사용하여 개선하려고합니다. 마지막으로, 한 번 좋은 임피던스가 나무 막대기로 이루어졌다, 뇌파 전극과 두피 사이의 접촉 안정을 몇 가지 추가 겔을 추가합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig4.jpg" /> 그림 TACS 및 뇌파 전극 사이의 직접 접촉을 만드는 뇌파 젤 누출 4. 예. TACS와 뇌파 전극 사이의 직접 접촉을 생성 뇌파 젤, 누출이 관찰된다. TACS와 EEG 전극 사이 등이 가교하면 TACS 전극의 근방에 TACS 전극 또는 EEG 전극 아래 EEG 겔의 과잉 첨가에 의해, 예를 생성 할 수있다,또는 전극이 이동하는 TACS에 의해. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig5.jpg" /> 그림 5. TACS 젤을 통해 브리지를 통해 뇌파 증폭기를 포화. CPZ를 기준으로 두 개의 서로 다른 녹음에서 원시 데이터를 DLPFC (F3 전극) 및 PCC (P3 전극)에 배치 두피 TACS 전극과 몽타주 동안. (A) 전극 F3 기록 신호 인해 F3 EEG 전극과 TACS EEG 전극 사이에 겔을 통해 누출되는 가교로 포화된다. (B) 신호가 성공적으로 모든 전극에서 기록됩니다. F3 전극의 TACS 유물의 크기는 50 개 이상의 MV를 초과합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig5large.jpg" target="_blank">보려면 여기를 클릭하십시오</a>이 그림의 더 큰 버전. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig6.jpg" /> 그림 6. 뇌파 채널에서 TACS 유물의 크기. TACS 유물의 피크 - 투 - 피크 크기는 세 명 (MV)에 걸쳐 평균. 데이터는 CPZ를 기준으로 원시 데이터입니다. (A) 하나의 좌측 DLPFC (F3 전극)에 배치 두피 TACS 전극과 왼쪽 어깨 (몽타주 2,도 1b)에 배치 된 다른 전극과 TACS 몽타주 동안 TACS 아티팩트의 크기. (B) 왼쪽 어깨에 배치 한 좌측 PPC (P3 전극)에 배치 TACS 전극과 다른 전극과 TACS 몽타주 동안 TACS 아티팩트의 강도 (몽타주 3,도 1C). (C) EEG 채널 위치. 레드 : 자극 사이트에서 채널, 파란색 : 자극 사이트의 가까운 주변에서 채널, REF (굵은 검은 색): 기준 전극 (CPZ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig7.jpg" /> 그림 7. TACS 유물의 크기는 선형 적 자극의 강도와 상관 관계. TACS 이슈 (MV)의 피크 - 투 - 피크 크기를 채널 F3에서 하나의 주제에서. 0.5 내지 2 mA로 강도는 0.1 mA의 단계에 적용 하였다. 데이터는 CPZ를 기준으로 원시 데이터입니다. 하나 왼쪽 DLPFC (F3 전극)에 배치 두피 TACS 전극과 왼쪽 어깨 (몽타주 2,도 1b)에 배치 된 다른 전극과 TACS 몽타주. 데이터는 0.5-1.6 mA의 강도 범위에서 자극의 강도와인가 TACS 아티팩트의 강도 사이의 완벽한 선형 관계를 나타낸다. 전압 해상도는 150 MV로 설정되지만 actua시켰다L 최대 획득 범위는 신호가 포화 된 MV 넘어 161.6이었다. 점선은 전압의 최대 범위를 표시한다. 결과 유물 크기 이상 161.6 MV이었다 1.7 mA 이상, 자극 강도로, F3 채널이 포화되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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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.

경 두개 교류 자극하는 동안 동시 뇌파 기록 (TACS)

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

14.1K 조회수.  University of Bern. In this article we explain how to set up a concurrent transcranial alternating current stimulation and EEG experiment.

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

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

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

동시 fMRI를하는 동안 고품질 EEG 데이터를 얻기위한 가장 좋은 현재의 관행

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 ...

연구

행동분석학

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.

경 두개 직류 자극하는 동안 동시 EEG 모니터링

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.

경 두개 자기 자극 립 운동 피질을 자극

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

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

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

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

경 두개 직류 자극과 동시에 기능성 자기 공명 영상

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

Simultaneous Transcranial Alternating Current Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs frequency-specific stimulation of the human brain through current applied to the scalp with surface electrodes. Most current knowledge of the technique is based on behavioral studies; thus, combining the method with brain imaging holds potential to better understand the mechanisms of tACS. Because of electrical and susceptibility artifacts, combining tACS with brain imaging can be challenging, however, one brain imaging technique that is well suited to be applied simultaneously with tACS is functional magnetic resonance imaging (fMRI). In our lab, we have successfully combined tACS with simultaneous fMRI measurements to show that tACS effects are state, current, and frequency dependent, and that modulation of brain activity is not limited to the area directly below the electrodes. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with visual task fMRI studies, which can lend to understanding oscillatory brain function as well as the effects of tACS on the brain.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations, though its effects are not completely understood. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with functional magnetic resonance imaging, which can increase understanding oscillatory brain function and effects of tACS.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs ...

Brain State-dependent Brain Stimulation with Real-time Electroencephalography-Triggered Transcranial Magnetic Stimulation

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the stimulation. The combination of electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS) in a real-time brain state-dependent stimulation system allows the study of relations of dynamics of brain activity, cortical excitability, and plasticity induction. Here, we demonstrate a newly developed method to synchronize the timing of brain stimulation with the phase of ongoing EEG oscillations using a real-time data analysis system. This real-time EEG-triggered TMS of the human motor cortex, when TMS is synchronized with the surface EEG negative peak of the sensorimotor &#181;-alpha (8-14 Hz) rhythm, has shown differential corticospinal excitability and plasticity effects. The utilization of this method suggests that real-time information about the instantaneous brain state can be used for efficacious plasticity induction. Additionally, this approach enables personalized EEG-synchronized brain stimulation which may lead to the development of more effective therapeutic brain stimulation protocols.

This paper describes real-time electroencephalography-triggered transcranial magnetic stimulation to study and modulate human brain networks.

실시간 뇌전도-트리거 경두개 자기 자극을 가진 두뇌 국가 의존적인 두뇌 자극

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the ...

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

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological effects. Specifically, by creating a transient interference with the normal activity of a target region and measuring changes in an electrophysiological signal, we can establish a causal link between the stimulated brain area or network and the electrophysiological signal that we record. If target brain areas are functionally defined with prior fMRI scan, TMS could be used to link the fMRI activations with evoked potentials recorded. However, conducting such experiments presents significant technical challenges given the high amplitude artifacts introduced into the EEG signal by the magnetic pulse, and the difficulty to successfully target areas that were functionally defined by fMRI. Here we describe a methodology for combining these three common tools: TMS, EEG, and fMRI. We explain how to guide the stimulator&#39;s coil to the desired target area using anatomical or functional MRI data, how to record EEG during concurrent TMS, how to design an ERP study suitable for EEG-TMS combination and how to extract reliable ERP from the recorded data. We will provide representative results from a previously published study, in which fMRI-guided TMS was used concurrently with EEG to show that the face-selective N1 and the body-selective N1 component of the ERP are associated with distinct neural networks in extrastriate cortex. This method allows us to combine the high spatial resolution of fMRI with the high temporal resolution of TMS and EEG and therefore obtain a comprehensive understanding of the neural basis of various cognitive processes.

This paper describes a method for collecting and analyzing electroencephalography (EEG) data during concurrent transcranial magnetic stimulation (TMS) guided by activations revealed with functional magnetic resonance imaging (fMRI). A method for TMS artifact removal and extraction of event related potentials is described as well as considerations in paradigm design and experimental setup.

fMRI를 유도 경 두개 자기 자극하는 동안 기록 된 EEG 데이터에서 시각 유발 전위를 추출

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

신경과학

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.

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

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

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