Isso funciona foi apoiada por doações dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde e as Ciências Naturais e Conselho de Pesquisa do Canadá Engenharia. ST foi apoiado por uma bolsa de estudos Vanier Canada Graduate do Canadian Institutes of Health Research. MM reconhece o apoio do Centro de Biotecnologia Research (BTRC) RR008079 concessão P41 e P41 EB015894 (NIBIB) e NCC P30 NS076408. Gostaríamos de reconhecer Romain Valabrègue (Centre de Recherche de NeuroImagerie - CENIR, Paris, França) e Brice Tiret (Centro de Recherche de l&#39;Institut Universiatire de Geriatrie (CRIUGM), Montréal, Canadá; Comissariado da Energia atomique et aux Énergies alternativas (CEA), Paris, França) para o desenvolvimento de ferramentas de processamento, e Edward J. Auerbach (Centro de Ressonância Magnética Research e do Departamento de Radiologia da Universidade de Minnesota, EUA). As seqüências Mega-Prima e FASTESTMAP foram desenvolvidospor Edward J. Auerbach e Małgorzata Marjańska e foram fornecidos pela Universidade de Minnesota sob um acordo C2P.

Os autores não têm nada a revelar.

O presente trabalho teve como objetivo descrever um protocolo padrão para combinar ETCC e um H-MRS, usando um scanner de 3 T. Na próxima seção, fatores metodológicos serão discutidos. Etapas críticas Contra Screening Anterior ao experimento, é crucial para os participantes de tela para qualquer contra-indicação em relação ao uso de ETCC e um H-MRS. Recomenda-se a utilização dos seguintes critérios de exclusão para ...

A ideia de aplicar energia elétrica para o cérebro humano de modular a sua atividade tem sido estudada desde os tempos antigos. Na verdade, os escritos de tão cedo quanto o século 11 foram encontrados que descrevem o uso do peixe elétrico torpedo no tratamento de crises epilépticas 1. No entanto, não é só recentemente que a estimulação cerebral não-invasiva tem recebido grande interesse na comunidade científica, uma vez que foi mostrado para produzir efeitos moduladores na função cognitiva e resposta do motor 2. Enquanto a estimulação magnética transcraniana (TMS) tem sido extensivamente estudada desde o início da década de 1980, 3, recente interesse na estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem aumentado, uma vez que agora é considerada uma opção viável de tratamento para uma ampla gama de neuropathologies, tais como acidente vascular cerebral 4, alcoolismo 5, 6 e dor crônica. ETCC tem muitas vantagens sobre as técnicas neurostimulation TMS como, por exemplo,uma vez que é relativamente barato, indolor, bem tolerado pelos pacientes, e portátil, tornando assim possível a administração à cabeceira 7. Na verdade, apenas uma pequena porcentagem de pacientes experimentam uma sensação de formigamento leve durante a estimulação 8. No entanto, essa sensação geralmente desaparece após alguns segundos 9. Consequentemente, ETCC permite, estudos controlados com sham duplo-cegos robustos vez que a maioria dos participantes não conseguem diferenciar a estimulação sham da estimulação verdadeira 9,10. ETCC envolve a indução de uma corrente eléctrica de baixa amperagem constante (1-2 mA) aplicada ao córtex através de eléctrodos de superfície posicionado sobre o couro cabeludo do sujeito. Os eletrodos são geralmente colocados em esponjas embebidas com solução salina ou diretamente no couro cabeludo com um tipo de EEG colar. Para se efectuar um estudo ETCC, quatro parâmetros principais precisa ser controlada pelo experimentador: 1) a duração da estimulação; 2) a intensidade de estimulação; 3) o tamanho do eléctrodo; e 4) a montagem do eletrodo. Em protocolos padrão, o eléctrodo &quot;activo&quot; é posicionado ao longo da região de interesse, enquanto o eléctrodo de referência é geralmente colocado ao longo da região supraorbital. A corrente passa do ânodo carregado positivamente em relação ao cátodo carregado negativamente. O efeito de ETCC sobre córtex motor primário (M1) é determinada pela polaridade da estimulação onde a estimulação anódica aumenta a excitabilidade de uma população de neurónios e reduz a estimulação catódica 11. Ao contrário TMS, a corrente induzida é insuficiente para produzir potenciais de acção nos neurónios corticais. As alterações na excitabilidade cortical se acredita ser devida à modulação do limiar da membrana neuronal que conduz quer à hiperpolarização do potencial da membrana ou de uma facilitação da despolarização dos neurónios, dependendo do sentido do fluxo de corrente de 8,11. A duração das alterações de excitabilidade pode persistir durante até 90 min após o deslocamentode estimulação, dependendo da duração da estimulação 11,12. ETCC e Motor Reabilitação O M1 tem sido amplamente utilizada como um alvo de estimulação desde alterações de excitabilidade desencadeados pela ETCC pode ser quantificado através de potenciais evocados motores (MPE) induzidas por pulso único TMS 3. Os primeiros estudos que mostram a possibilidade de medir as mudanças de excitabilidade específica de polaridade induzida por ETCC usaram M1 como um alvo de estimulação 11,12. Desde então, a M1 tem sido um dos principais alvos dos ETCC em estudos envolvendo populações clínicas e indivíduos saudáveis ​​devido à sua importância na função motora, a formação da memória e consolidação de habilidades motoras 12. O cérebro depende de uma complexa interação entre as regiões motoras de ambos os hemisférios para realizar um movimento 14. Quando uma área é danificada, depois de sofrer um acidente vascular cerebral, por exemplo, inter-interações hemisféricas são alterados. Estudos sobre a plasticidade do cérebro mostraram que as áreas motoras do cérebro se adaptar a esta modificação, em diferentes formas 15. Em primeiro lugar, as regiões intactas, em torno da área danificada pode se tornar overactived, levando à inibição da área danificada - um processo chamado de inibição intra-hemisférica. Em segundo lugar, a região homóloga da área danificada pode se tornar superativado e exercer inibição no hemisfério lesionado - um processo chamado de inibição inter-hemisférica. O M1 afetada pode, portanto, ser penalizado duas vezes: primeiro por lesão eo segundo pela inibição vindo tanto do M1 não afetado e da região envolvente da afetados M1 16. Um estudo recente mostrou que o aumento da excitabilidade no hemisfério não afetado está ligada à reabilitação mais lento 17, que tem sido descrito como má adaptação competição inter-hemisférica 18. Compreender a plasticidade que ocorre apósum acidente vascular cerebral pode levar ao desenvolvimento de protocolos de neuromodulação que pode restaurar interacções interhemisféricas 19. Três tratamentos principais ETCC têm sido propostas em pacientes com déficits motores seguintes AVC 20,21. O primeiro tratamento tem por objetivo reativar o córtex motor ferido por estimulação anodal unilateral (a-ETCC). Neste caso, a estimulação tem como objectivo aumentar directamente a actividade nas áreas perilesional, que se crê serem essenciais para a recuperação. De fato, estudos têm mostrado melhora do membro superior ou inferior parético após este tratamento 22-26. O segundo tratamento foi desenvolvido com o objetivo de reduzir a ativação do hemisfério sobre contralesional aplicando unilaterais ETCC catódica (c-ETCC) sobre o M1 intacta. Aqui, a estimulação visa aumentar indiretamente a atividade em áreas perilesionais através de interações interhemispehric. Os resultados destes estudos têm mostrado melhora da functi do motordepois c-ETCC 4,27-29. Finalmente, o terceiro tratamento visa combinando os efeitos excitatórios de um-ETCC através da M1 lesionada com os efeitos inibidores de c-ETCC sobre o M1 afectada usando ETCC bilaterais. Os resultados mostraram melhoras na função motora após ETCC bilaterais 27,30,31. Além disso, um estudo demonstrou melhorias maiores seguintes ETCC bilaterais em relação a ambos os métodos unilaterais 32. Fisiológicas Mecanismos de ETCC Apesar do aumento do uso de ETCC no tratamento de acidente vascular cerebral, o mecanismo fisiológico subjacente seus efeitos permanece desconhecida 33. Uma melhor compreensão dos efeitos fisiológicos poderia ajudar a desenvolver melhores opções de tratamento e pode levar a protocolos padronizados. Como mencionado anteriormente, os efeitos de ETCC pode durar até 90 minutos após a compensação de estimulação 11,12. Por isso, a hiperpolarização / despolarizaçãoprocessos não podem explicar completamente os efeitos de longa duração 33,34. Diferentes hipóteses foram aventadas sobre o mecanismo fisiológico subjacente ETCC pós-efeitos sobre M1 incluindo mudanças na liberação de neurotransmissores, a síntese de proteínas, a função de canal iônico, ou a atividade do receptor 34,35. Insights sobre este assunto foram adquiridos através de estudos farmacológicos primeiro mostrando uma supressão de os efeitos depois de anodal e estimulação catódica em M1 excitabilidade pelo dextrometorfano aspartato N-metil-D-antagonista glutamatérgico (NMDA) 36,37 enquanto que o efeito oposto foi mostrado utilizando um agonista do receptor de NMDA 38. Os receptores NMDA são pensados ​​para ser envolvido na função de aprendizagem e de memória através de potenciação de longo prazo (LTP) e depressão a longo prazo (LTD), tanto mediada por glutamatérgicos e neurónios GABAérgicos 39,40. Os estudos em animais estão em linha com esta hipótese como eles têm mostrado que a-ETCC induz LTP 13. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Apesar dos importantes progressos registados na nossa compreensão dos mecanismos de ação subjacente efeitos ETCC, protocolos farmacológicos apresentam limitações importantes. Com efeito, a acção da droga não pode ser tão específico como ETCC espacialmente, especialmente no contexto de experiências com seres humanos, e o mecanismo de acção dos seus efeitos é principalmente devido aos receptores pós-sinápticos 34. Portanto, há uma necessidade de investigar mais directamente os efeitos da ETCC no cérebro humano. Espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) é um bom candidato, uma vez que permite não-invasivo na detecção in vivo de concentrações de neurotransmissores de uma região específica de interesse. Este método baseia-se no princípio de que cada neuroquímica contendo protões no cérebro tem uma estrutura molecular específica e, consequentemente, produz ressonâncias quimicamente específicas que podem ser detectadas por 1H-MRS 41. O sinal adquirido a partir do volume do cérebro de emteresse é gerado a partir de todos os protões que ressoem entre 1 e 5 ppm. Os neurotransmissores são adquiridos representada num espectro e representada graficamente como uma função do seu desvio químico com alguns picos claramente distinguíveis, mas onde muitas ressonâncias dos diferentes neuroquímicos se sobrepõem. A intensidade de sinal de cada pico é proporcional à concentração do neurometabolite 41. A quantidade de neurotransmissores que podem ser quantificados depende da força do campo magnético 42,43. No entanto, metabólitos de baixa concentração, que são obscurecidas por ressonâncias muito fortes, são difíceis de quantificar a intensidade do campo inferior, tal como 3 T. Uma maneira de obter informações sobre esses sinais sobrepostos é remover as ressonâncias fortes via edição espectral. Uma dessas técnicas é uma sequência de MEGA-PRESS, o que permite a detecção de ácido γ-aminobutírico (GABA) sinais 44,45. Apenas alguns poucos estudos investigaram o efeito da ETCC nometabolismo cerebral usando um H-MRS em motores 34,46 e não-motorizado regiões 47. Stagg e colaboradores 34 avaliaram os efeitos de um-ETCC, c-ETCC, e estimulação sham no metabolismo M1. Eles descobriram uma redução significativa na concentração de GABA na sequência de um-ETCC, e uma redução significativa de glutamato + glutamina (Glx) e GABA a seguir à c-ETCC. Em outro estudo, foi relatado que a quantidade de mudanças na concentração de GABA induzida por a-ETCC sobre M1 estava relacionado com a aprendizagem motora 46. Estes estudos destacam o potencial da combinação de um H-MRS com ETCC para aumentar a nossa compreensão do mecanismo fisiológico subjacente ao efeito da ETCC na função motora. Além disso, o uso de protocolos clínicos, tais como a-ETCC e c-ETCC sobre o M1 é útil, porque os seus efeitos comportamentais são bem estudada e pode ser directamente relacionada com resultados fisiológicos. Por conseguinte, um protocolo padrão para combinar tDC bilateralS e 1H-MRS é demonstrada em indivíduos saudáveis ​​utilizando um sistema de 3 T RM. Bihemispheric ETCC é apresentado aos dados contrastam com um estudo anterior, onde MRS cathodal unilateral ou ETCC anódica unilaterais foram aplicados ao longo do córtex motor 34. O protocolo é descrito especificamente para a estimulação com um estimulador NeuroConn em um scanner T Siemens 3 realizando MEGA-PRESS 1H-MRS.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>DC-stimulator plus</td>
			<td>NeuroConn</td>
			<td>30DCS01E</td>
			<td>MR compatible device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NuPrep preparation gel</td>
			<td>Weaver and Co.</td>
			<td>#10-61</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ten20 conductive paste</td>
			<td>Weaver and Co.</td>
			<td>#10-20-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode prepping pad</td>
			<td>Grass technologies</td>
			<td>MD0017</td>
			<td>70% isopropyl alcohol and pumice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline solution</td>
			<td>Local drugstore sample</td>
			<td></td>
			<td>0.9% sodium chloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non permanent hydro-marker</td>
			<td>Sharpie</td>
			<td>SHPE20WH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYNGO MR VB17</td>
			<td>Siemens AG</td>
			<td></td>
			<td>MRI software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAGNETOM Trio A Tim System</td>
			<td>Siemens AG</td>
			<td></td>
			<td>MRI scanner version</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab 2013a (Version 8.1)</td>
			<td>MathWorks Inc</td>
			<td></td>
			<td>processing and analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LCModel 6.3</td>
			<td>LC MODEL inc</td>
			<td></td>
			<td>see: s-provencher.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FASTESTMAP</td>
			<td colspan="2">Developers: Edward J. Auerbach and Ma&#322;gorzata Marja&#324;ska</td>
			<td>shimming sequence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEGA-PRESS</td>
			<td colspan="2">Developers: Edward J. Auerbach and Ma&#322;gorzata Marja&#324;ska</td>
			<td>MRS sequence</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the use of magnetic resonance spectroscopy as a tool for the measurement of bi-hemispheric transcranial electric stimulation effects on primary motor cortex metabolism

Estimulação transcraniana de corrente contínua (ETCC) é uma técnica de neuromodulação que tem sido utilizado cada vez mais ao longo da última década, no tratamento de desordens neurológicas e psiquiátricas, tais como acidente vascular cerebral e depressão. No entanto, os mecanismos subjacentes à sua capacidade para modular a excitabilidade cerebral de melhorar os sintomas clínicos permanece pouco compreendido 33. Para ajudar a melhorar este entendimento, a espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) pode ser utilizado, uma vez que permite a quantificação in vivo dos metabolitos do cérebro, tais como o ácido γ-aminobutírico (GABA), glutamato e de uma forma específica da região 41. De fato, um estudo recente demonstrou que um H-MRS é de fato um poderoso meio para compreender melhor os efeitos da ETCC sobre a concentração de neurotransmissores 34. Este artigo tem como objetivo descrever o protocolo completo para combinar ETCC (estimulador compatível NeuroConn MR) com um H-MRS em 3 T usando uma seq MEGA-PRESSuência. Vamos descrever o impacto de um protocolo que tem mostrado grande promessa para o tratamento de disfunções motoras após acidente vascular cerebral, que consiste na estimulação bilateral do córtex motor primário 27,30,31. Fatores metodológicos para analisar e possíveis modificações no protocolo também são discutidos.

A Figura 6 mostra a posição do VOI localizado na representação da mão no M1, onde foram tomadas todas as medidas da MRS. Na figura 6D, uma visualização 3D mostra uma representação clara dos eletrodos ETCC posicionados no couro cabeludo sobre o córtex motor primário putativo. A Figura 7 mostra representativa &quot;EDIT OFF&quot; ea diferença (&quot;DIFF&quot;) espectros adquiridos em M1. Os picos correspondentes a Glx, GABA + MM, bem como NAA pode ser clarame...

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

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.

O Uso de Espectroscopia de Ressonância Magnética como ferramenta para a Medição do Bi-hemisféricas transcranianas Estimulação Elétrica Efeitos sobre Motor Primário Cortex Metabolismo

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.0K visualizações.  University of Montréal. 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.

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

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

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

Combinando Estimulação Magnética Transcraniana e fMRI para o Exame da rede de modo padrão

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 ...

Neurociência

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is 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.1,2 Within the field of TMS, the term state dependency refers to the initial, baseline condition of the particular neural region targeted for stimulation. As can be inferred, the effects of TMS can (and do) vary according to this primary susceptibility and responsiveness of the targeted cortical area.3,4,5

In this experiment, we will examine this concept of state dependency through the elicitation and subjective experience of motive phosphenes. Phosphenes are visually perceived flashes of small lights triggered by electromagnetic pulses to the visual cortex. These small lights can assume varied characteristics depending upon which type of visual cortex is being stimulated. In this particular study, we will be targeting motive phosphenes as elicited through the stimulation of V1/V2 and the V5/MT+ complex visual regions.6

In this article, we examine the effects of visually relevant state dependency on TMS induced motive phosphenic presentations.

Estado de dependência-Efeitos sobre a TMS: Um olhar sobre Comportamento fosfeno Motive

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

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.

Efeitos da estimulação da corrente alternada transcraniana no córtex Motor primário por on-line abordagem combinada com estimulação magnética transcraniana

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

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.

Estimulação magnética transcraniana combinada e Eletroencefalografia do córtex pré-frontal Dorsolateral

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

Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy offers the opportunity to measure cerebral metabolite contents in vivo and noninvasively. Thanks to technological developments over the last decade and the increase in magnetic field strength, it is now possible to obtain good resolution spectra in vivo in the rat brain. Neuroenergetics (i.e., the study of brain metabolism) and, especially, metabolic interactions between the different cell types have attracted more and more interest in recent years. Among these metabolic interactions, the existence of a lactate shuttle between neurons and astrocytes is still debated. It is, thus, of great interest to perform functional proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) in a rat model of brain activation and monitor lactate. However, the methyl lactate peak overlaps lipid resonance peaks and is difficult to quantify. The protocol described below allows metabolic and lactate fluctuations to be monitored in an activated brain area. Cerebral activation is obtained by whisker stimulation and 1H-MRS is performed in the corresponding activated barrel cortex, whose area is detected using blood-oxygen-level-dependent functional magnetic resonance imaging (BOLD fMRI). All steps are fully described: the choice of anesthetics, coils, and sequences, achieving efficient whisker stimulation directly in the magnet, and data processing.

After checking by blood-oxygen-level-dependent functional magnetic resonance imaging (BOLD fMRI) that the corresponding somatosensory barrel field cortex area (called S1BF) is correctly activated, the main goal of this study is to quantify lactate content fluctuations in the activated rat brains by localized proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) at 7 T.

Funcionais de ressonância magnética espectroscopia em 7 T no córtex de barril de rato durante a ativação dos whiskers

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy offers the opportunity to measure cerebral metabolite contents in vivo and noninvasively. Thanks to ...

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.

Navegou de avaliação bilateral das vias corticoespinhal dos músculos do tornozelo utilizando estimulação magnética transcraniana

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.

Medir e manipular vias neurais funcionalmente específicas no sistema motor humano com estimulação magnética transcraniana

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

﻿Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation

Participant Screening for Transcranial Magnetic Stimulation  

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

Triagem de Participantes para Estimulação Magnética Transcraniana

Mapeamento avançado do córtex visual para avaliação aprimorada de distúrbios da visão

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) of the Visual Cortex with Wide-View Retinotopic Stimulation

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be used to functionally map the peripheral and central visual cortex. This method for measuring functional changes of the visual brain allows for functional mapping of the occipital lobe, stimulating &gt;100&#176; (&plusmn;50&#176;) or more of the visual field, compared to standard fMRI visual presentation setups which usually cover &lt;30&#176; of the visual field. A simple wide-view stimulation system for BOLD fMRI can be set up using common MR-compatible projectors by placing a large mirror or screen close to the subject's face and using only the posterior half of a standard head coil to provide a wide-viewing angle without obstructing their vision. The wide-view retinotopic fMRI map can then be imaged using various retinotopic stimulation paradigms, and the data can be analyzed to determine the functional activity of visual cortical regions corresponding to central and peripheral vision. This method provides a practical, easy-to-implement visual presentation system that can be used to evaluate changes in the peripheral and central visual cortex due to eye diseases such as glaucoma and the vision loss that may accompany them.

Autor em destaque: Insights sobre a pesquisa do córtex visual por meio do mapeamento de fMRI de visão ampla 

We have developed techniques for mapping the visual cortex function utilizing more of the visual field than is commonly used. This approach has the potential to enhance the evaluation of vision disorders and eye diseases.

Ressonância Magnética Funcional (RMf) do Córtex Visual com Estimulação Retinotópica Ampla

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be ...