Os autores não têm confirmações.

Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética Review Board UCL (# 249/001) para a estimulação cerebral não-invasiva de voluntários humanos neurologicamente normais. 1. Criar o protocolo TMS Quase todos os experimentos TMS em neurociência cognitiva usar estimulação bifásica em conjunto com uma bobina em forma de figura de oito. Isso fornece a capacidade de entregar os trens rápidos de pulsos (&gt; 1 Hz) e alvo de um site cortical com a maior precisão possível. É possível a utilização de mono-fásica estimulação de 35 ou uma forma diferente da bobina 36, mas aqui a configuração padrão foi aplicada. <ol><li> Escolha uma frequência e duração da estimulação. NOTA: A escolha comum em neurociência cognitiva é a utilização de estimulação 10 Hz para 500 ms de início do estímulo 37-40. </li><li> Escolha um nível de intensidade com base em extensos testes piloto. Segure-o constante em participantes. NOTA: Para o equipamento de used aqui, intensidades comumente utilizados variam entre 50 - 70% da produção máxima estimulador 11,41-44. </li><li> Escolha um intervalo inter-julgamento. Por razões práticas e de segurança, separe os ensaios de estimulação por um mínimo de 3 - 5 seg 27,45. </li></ol> 2. Execute Cabeça de Registro <ol><li> Adquirir uma alta resolução, anatômica ressonância magnética ponderadas em T1 (RM) para cada participante em uma sessão separada antes da TMS. Incluem os pontos fiduciais na imagem que vai ser utilizado no passo 2.3. </li><li> Carregue a varredura no sistema de estereotaxia antes da sessão de TMS para permitir segmentação precisa dos locais de estimulação em cada participante. Marcar os sítios de estimulação sobre a cabeça, no início da experiência ou monitorizar continuamente durante todo o experimento. </li><li> Marque quatro pontos fiduciais na imagem do participante. Normalmente, estes incluem a ponta do nariz, a ponte do nariz, e não och acima do tragus de cada orelha. </li><li> Fornecer as informações do participante sobre TMS para que eles para dar consentimento informado para participar do experimento. </li><li> Peça ao participante para preencher um formulário de Tela TMS segurança que tenha sido aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional. NOTA: contradições Permanentes TMS incluem uma história pessoal ou familiar de epilepsia, uma história clínica de problemas neurológicos ou psiquiátricos, ou dispositivos médicos implantados, como um marca-passo cardíaco ou implantes cocleares. Requisitos de segurança não seguir TMS pode potencialmente induzir síncope e apreensão. </li><li> Coloque o rastreador assunto na cabeça do participante; ele vai agir como uma referência na medição de pontos fiduciais. Toque em cada ponto fiducial na cabeça do sujeito com um ponteiro que vem com o sistema de estereotaxia e salvar as correspondentes coordenadas no computador. Calibrar a cabeça do sujeito com a imagem de ressonância magnética. Verifique a qualidade do registro e repitado processo, se necessário. </li><li> Peça ao participante a usar protetores de ouvido durante a estimulação para atenuar o som da descarga bobina e evitar danos à audição dos participantes 46. </li><li> Configure a máquina TMS de acordo com as escolhas feitas na Seção 1. </li><li> Introduzir o participante a estimulação antes de testar para garantir que o participante esteja familiarizado com a sua sensação e tolera bem. Primeiro demonstrar estímulo no braço do pesquisador e, em seguida, no braço do participante para aclimatar a pessoa com a sensação. NOTA: Isto é especialmente importante para os participantes que estão experimentando TMS pela primeira vez. </li><li> Demonstrar o protocolo de estimulação em cada um dos locais de teste quanto a sensação pode ser diferente em diferentes locais. Colocar a bobina no primeiro local, conforme identificado pelo sistema de estereotaxia tal que a bobina é tangencial ao couro cabeludo e a linha de fluxo magnético máximo intersecta o rimulated local. NOTA: A estimulação às vezes afeta os nervos ou músculos faciais e pode levar ao desconforto por isso é importante para testar se o participante tolera bem. </li></ol> 3. Realizar localização funcional <ol><li> Otimizar o local de estimulação, personalizando-o para cada participante. Marcar vários sítios de estimulação potenciais na região do cérebro de juros sobre imagem estrutural do participante. Localizar alvos, pelo menos 10 milímetros uma da outra devido à resolução espacial de TMS 47 usando uma grade ou anatómica marcação (Figura 1). </li><li> Escolha uma tarefa localizador que bate na função cognitiva de interesse e tem um comportamento mensurável (por exemplo, os tempos de reação, precisão, olho-movimentos). Repita a tarefa várias vezes ao testar os possíveis locais e criar diferentes versões da tarefa de evitar a repetição constante dos estímulos. </li><li> Permitir que o participante a praticar a tarefa semestimulação até que está confortável com isso. Em seguida, introduzir uma sessão de treinos em segundo lugar com TMS aleatoriamente (ou pseudo-aleatoriamente) apresentou em 50% dos ensaios para que o participante se acostuma a executar a tarefa sem se distrair com estimulação. </li><li> Escolha um local de teste e executar uma versão da tarefa de localizador. Logo em seguida verifique os resultados para ver se a estimulação afetado o desempenho. NOTA: Em muitos casos, estimulando um site de &quot;incorreto&quot; vai realmente facilitar as respostas em relação a nenhum estímulo, devido à facilitação inter-sensorial 2, neste caso devido ao ouvir os cliques e sentir a sensação de estimulação no couro cabeludo. Além disso, os grandes efeitos de estimulação (isto é, mais de 100 ms) são frequentemente um artefacto e necessitam de re-teste. Se eles replicam e são específicos para um site particular de testes, então eles podem ser efeitos genuínos. Tenha certeza de escolher uma medida robusta de um efeito TMS para estar confiante em localizção. </li><li> Se nenhum efeito é observado, escolha um novo local de teste e repetir, caso contrário, testar o mesmo local novamente para determinar se ele replica. Teste vários sites back-to-back na mesma sessão para garantir que eles não todos produzem um efeito como isso indicaria um efeito TMS não-específica. Contrabalançar a fim de que os sites são estimulados através de participantes. </li></ol> 4. Principal tarefa <ol><li> Após a localização e na mesma sessão, execute a experiência principal, utilizando o site de destino que foi funcionalmente localizada. NOTA: Este envolve uma tarefa diferente da utilizada na localização, mas que o processo de partilha de chave de interesse. Por exemplo, uma tarefa de julgamento rima pode ser utilizada para localizar uma área sensível ao processar os sons das palavras, enquanto a tarefa de julgamento homofone pode ser usado para a experiência principal. Neste exemplo, ambas as tarefas exigem processamento fonológico de palavras escritas, embora as demandas de tarefas específicas e estimulaçãoli diferem. </li><li> Incluir condições de controle suficientes para afastar os efeitos não específicos do TMS. </li><li> Testar o mesmo local de uma tarefa de controlo que não incluem o processo de interesse para demonstrar a especificidade funcional no processamento. </li><li> Teste um site diferente sobre a principal tarefa de demonstrar a especificidade anatómica do efeito. </li><li> Incluir condições de controle adicionais, tais como TMS simulada, os estímulos de controle, ou várias janelas de tempo. </li><li> Realizar um experimento &quot;lesão virtual&quot; tradicional, usando os mesmos parâmetros utilizados durante TMS localização (por exemplo, intensidade, freqüência e duração do estímulo). Para chronometric experimento TMS, use a mesma intensidade, mas substituir o trem de pulsos utilizados durante a localização por um único ou duplo pulso 48 49 entregues em diferentes latências de início. </li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Este artigo apresenta um protocolo para avaliação da causalidade e do envolvimento temporal regiões do cérebro nos processos cognitivos, utilizando TMS online. Esta discussão destaca primeiras etapas críticas para a criação de um protocolo de TMS de sucesso e, em seguida, as limitações que precisam ser considerados no projeto de um experimento de TMS. Como os protocolos TMS tem um grande número de parâmetros livres, garantindo os parâmetros de estimulação ideal é um passo crítico na preparação de um experimento TMS. Normalmente, isso é conseguido através de extensos testes-piloto, a fim de determinar a freqüência de estimulação, duração, intensidade, intervalo inter-julgamento e orientação bobina necessária para produzir efeitos robustos. Para criar uma &quot;lesão virtual&quot; eficaz a freqüência deve induzir um efeito robusto que cobre uma janela de tempo suficientemente grande para abranger o processo cognitivo de interesse. Como resultado, tanto a frequência ea duração variam entre os estudos. Da mesma forma, o &amp; #8220; intensidade direita estimulação &quot;é aquele que garante o campo magnético afecta processamento neuronal na região do cérebro do alvo e aqui o factor principal é a distância da bobina para o local de estimulação 51. Muitos estudos identificam a intensidade do estímulo necessária para produzir uma resposta motora ao estimular a área do lado do córtex motor primário e usar isso para normalizar intensidade em todo participantes 52,53-55. Esta medida, no entanto, não é um índice confiável da intensidade ideal para áreas não-motorizado 42,51,56. Outra opção é usar a mesma intensidade para todos os participantes. A intensidade escolhida deve ser eficaz em todas as disciplinas piloto depois de experimentar com uma gama de intensidades de estimulação. Além disso, a orientação da bobina é um parâmetro importante que requer consideração. A orientação específica da bobina afecta a distribuição do campo eléctrico induzido na população neuronal estimulada e por isso pode afectar comportavior. Em geral, os protocolos publicados pode fornecer um ponto de partida que é iterativa modificado durante o teste piloto para se adequar à experiência específica. Muitas vezes, porém, informações sobre este teste piloto é omitido do manuscrito final, que tem o efeito infeliz de esconder alguns aspectos fundamentais do processo de projeto de protocolo. A escolha de um procedimento de localização também é essencial para assegurar que a estimulação é administrada ao local óptimo. Embora muitos estudos localizados com sucesso sítios de estimulação usando métodos baseados em anatomia que visam um único local em toda a participantes individuais 57,58, personalizar o site estimulação para cada assunto individualmente entre reduz-sujeito variação nos resultados comportamentais produzindo um método mais eficiente 31. Aqui apresentamos um procedimento de localização funcional baseada em TMS, que oferece vantagens sobre a localização baseada em fMRI. Especificamente, ele evita o problema de diferentes tendências espaciais sertween RMf (isto é, de drenagem veias 59) e TMS (isto é, a orientação de axónios no interior do campo magnético 6,60) que pode resultar da mesma resposta neuronal a ser localizada em diferentes locais. Além disso, é sabido que o local específico de activação &quot;picos&quot; em RMf pode variar consideravelmente, tornando-os sub-óptimos, TMS como alvo 55,61. Mesmo assim, uma variedade de diferentes processos de localização são demonstravelmente efectiva, de modo que a escolha específica é menos importante do que a garantia de que qualquer que seja o método utilizado, proporciona efeitos reprodutíveis fiáveis. Embora os dados da experiência aqui apresentada usado tempos de reação como a medida dependente, há muitas outras opções disponíveis. Por exemplo, alguns estudos utilizam precisão vez 9,12,62. Nestes casos, o desempenho normal sem TMS já está abaixo dos níveis de teto para que a interrupção induzida pela estimulação é refletida nos escores de precisão.Outros estudos mediram os efeitos da estimulação sobre os movimentos dos olhos 63,64. Experimentos de neurociência cognitiva maioria com TMS, porém, os tempos de reação como a sua medida dependente 13,48,65,66. Tipicamente, os efeitos são da ordem de dezenas de milissegundos, ou aproximadamente uma alteração de 10% no tempo de reacção 67. Seja qual for dependente medida é usada deve ser robusta e consistente para que mudanças relativamente pequenas podem ser facilmente observados. Como qualquer técnica experimental, TMS tem limitações importantes que precisam ser considerados na escolha dessa metodologia. Os mais comuns são: i) a resolução espacial de TMS, ii) os efeitos não específicos associados com a estimulação, e iii) os aspectos de segurança da metodologia. Primeiro, TMS possui uma profundidade limitada da estimulação, porque o campo magnético diminui de intensidade mais distante é proveniente da bobina. Consequentemente, é mais eficaz em estimular regiões do cérebro perto do couro cabeludo (~ 2-3 cm) 68,69 </sup&gt; E é ineficaz para estimular as estruturas cerebrais profundas. Como resultado, as únicas regiões directamente acessíveis a TMS estão limitados ao manto cortical, embora diferentes bobinas moldadas estão a ser desenvolvidos para alcançar as regiões mais profundas, tais como o gânglio basal 69. TMS também tem uma resolução espacial de aproximadamente 0,5 - 1 cm 47,70-72. Assim, o método não pode ser usado para investigar as contribuições funcionais a partir de estruturas espaciais de grãos finos, tais como colunas corticais. Uma segunda limitação é que a estimulação TMS apresenta efeitos colaterais simultâneos sensoriais como resultado do campo magnético que evolui rapidamente. Mais notavelmente, cada pulso magnético é acompanhado por um clique auditivo e uma sensação de toque. Portanto TMS pode ser inadequada para certos experimentos auditivas ou sensitivas, onde esses efeitos colaterais podem interferir com o desempenho da tarefa. Note, entretanto, que a TMS on-line tem sido utilizado com sucesso em algumas experiências auditivas 73,74 </sse&gt; e, por conseguinte, é possível, pelo menos em algumas tarefas. Outra consideração é de que a intensidade dos efeitos sensoriais difere entre os locais da cabeça. Por exemplo, o estímulo que é administrado a um local próximo ao ouvido vai soar mais alto do que locais mais distantes. Da mesma forma mais locais ventral na cabeça produzir contração muscular maior do que as áreas dorsais 75,76. Como essas diferenças site podem induzir problemas metodológicos, é importante usar um site de controle com efeitos colaterais semelhantes para o site principal, como homólogos contralaterais 77 ou incluir controle de condições / tarefas que não tocar em processo de interesse 24,62 , 73,78,79. Finalmente, as considerações de segurança devem sempre ser levados em conta na concepção de experimentos TMS como ele pode potencialmente induzir síncope e convulsões 27. Para minimizar esse risco, as diretrizes internacionalmente aceitos para intensidade de estimulação, a freqüência ea duração exists, bem como para o número total de impulsos e o intervalo inter-ensaios 27,28. Protocolos que ficam dentro dessas diretrizes são consideradas seguras para os participantes neurologicamente normais. É interessante notar, no entanto, que estes são ainda incompletos e que os protocolos TMS muitas vezes são introduzidas novas que também provar segura. Em geral, a evidência sugere que, quando as orientações publicadas são seguidos, TMS é um procedimento seguro, sem efeitos secundários perigosos. Uma consequência desses limites, no entanto, é que os protocolos de comportamento muitas vezes necessita de ser ajustado antes de poderem ser utilizados com TMS. Isto tem implicações para vários aspectos da concepção, incluindo a duração da experiência, o número de tentativas, o número de sítios de estimulação e as condições que podem ser testadas. Algumas destas limitações podem ser superadas através da divisão da experiência em sessões separadas, tais como testes de diferentes sítios de estimulação em dias diferentes. Nesses casos, é importante para assegurar que a localizaçãoe teste de um site é feito dentro da mesma sessão. Isso minimiza a variância experimental, maximizando a precisão da segmentação. Ao decidir se deve usar um ou mais sessão de testes, a limitação fundamental é a segurança do participante - especificamente, a quantidade de estimulação que é seguro em uma única sessão. A estimulação global prevê a familiarização, prática, localização (se estiver usando TMS), e testes, potencialmente, sobre vários sites, e criticamente depende do número de tentativas por condição. Onde esse número ultrapassa as diretrizes para uma única sessão, é necessário quebrar o experimento em várias sessões, realizadas um mínimo de 24 horas de intervalo. Não existem regras rígidas e rápidas sobre o número mínimo de tentativas necessárias para experimentos TMS, mas como qualquer experimento, estes podem ser calculados usando cálculos de alimentação padrão com base no tamanho do efeito, variância, em nível de α (tipicamente 0,05) e desejado sensibilidade. Muitas vezes, estimativas razoáveis ​​deo tamanho do efeito e variância estão disponíveis como resultado do extenso teste piloto feito para optimizar o protocolo experimental. Em resumo, a TMS se tornou uma importante ferramenta com amplas aplicações para a neurociência cognitiva. Este artigo fornece um protocolo básico para a linha TMS em conjunto com uma tarefa comportamental para investigar relações causais do cérebro comportamental, tanto em modo &quot;lesão virtual&quot; e também uma ferramenta chronometric para explorar a dinâmica temporal de processamento de informação neural com especificidade regional.

A estimulação magnética transcraniana (TMS) é uma ferramenta segura e não-invasiva utilizada para a estimulação cerebral. Ele utiliza uma corrente eléctrica que muda rapidamente dentro de uma bobina de realização para gerar um forte, mas o campo relativamente focal, magnético. Quando aplicado no couro cabeludo, o campo magnético induz a atividade elétrica no tecido cerebral subjacente, interrompendo temporariamente o processamento da informação cortical local. Esta interferência transitória efetivamente cria um curto duradoura &quot;lesão virtual&quot; 1,2. Esta técnica oferece um método não-invasivo para desenhar inferências causais do cérebro-comportamento e investigar a dinâmica temporal de processamento de informação neural on-line tanto em adultos saudáveis ​​e em pacientes neurológicos. Ao interferir seletivamente com o processamento cortical especificidade regional, TMS pode ser usado para desenhar relações causais entre as regiões do cérebro e comportamentos específicos 3,4. Isto é, se estimular uma área cortical significativamenteafeta o desempenho da tarefa em relação às condições adequadas de controlo, isto indica que a área estimulada é necessário para executar a tarefa normalmente. Inferências causais deste tipo são uma das principais vantagens do TMS sobre os métodos de neuroimagem, como a ressonância magnética funcional (fMRI) ou tomografia por emissão de pósitrons (PET). Ao contrário das técnicas de neuroimagem que medem a atividade neural e correlacionar com o comportamento, TMS oferece a oportunidade de perturbar o processamento da informação neural e medir seus efeitos sobre o comportamento. Neste sentido, é mais como analisa lesão de déficit tradicional em pacientes com danos cerebrais, exceto que TMS é não-invasivo e os efeitos são temporários e reversíveis. TMS também tem várias vantagens sobre os estudos de lesões. Por exemplo, os efeitos da estimulação são geralmente mais espacialmente preciso do que as lesões que ocorrem naturalmente, que muitas vezes são grandes e variam muito entre os pacientes. Além disso, os participantes podem ser utilizados como os seus próprios controlos, thereby evitando a emissão de potenciais diferenças em habilidades pré-mórbidas entre pacientes e controles. Finalmente, não há tempo suficiente para a reorganização funcional para ter lugar durante TMS, o que significa que os processos de recuperação não são susceptíveis de confundir os resultados 5. Em outras palavras, TMS oferece uma ferramenta poderosa para investigar as relações causais do cérebro-comportamento que complementa técnicas correlatas, como a neuroimagem funcional. TMS também pode ser utilizado para investigar a evolução no tempo de processamento de informações neurais utilizando rajadas muito curtas de estimulação e variando o início da estimulação 6. Normalmente, isso envolve uma única ou dupla TMS de pulso entregue a uma região em diferentes pontos do tempo dentro de um julgamento. Porque o efeito de um pulso TMS indivíduo ocorre imediatamente e dura entre 5 e 40 ms 7-10, isso permite que o pesquisador para mapear a dinâmica temporal da atividade neuronal regional, incluindo a sua onset, duração e compensados ​​11,12. A duração desta interrupção limita a resolução temporal da técnica de 10s de milissegundos, cerca de uma ordem de magnitude mais grosseira do que a eletroencefalografia (EEG) e magnetoencefalografia (MEG). Por outro lado, os horários observados em estudos TMS cronométricos tendem a coincidir com os de gravações neurofisiológicos invasivos melhor do EEG e MEG 9,13. Presumivelmente, isso é porque o EEG e MEG medir sincronia neuronal grande escala que fica para trás o mais cedo o início da actividade 14. Além disso, como PET e fMRI, EEG e MEG são medidas correlativas de atividade do cérebro inteiro enquanto TMS chronometric não só pode fornecer informações importantes sobre a dinâmica temporal regionais, mas também sobre a necessidade de a região para um determinado comportamento. Embora TMS foi originalmente desenvolvido para investigar a fisiologia do sistema motor 15, foi rapidamente adotado como uma ferramenta valiosa para cognitive neurociência. Um de seus primeiros usos como uma técnica de &quot;lesão virtual&quot; era induzir prisão discurso, estimulando o córtex frontal inferior esquerdo 16-18. Os resultados confirmaram a importância da área de Broca para a produção da fala e sugeriu uma alternativa potencial para o teste de Wada para determinar o domínio língua posterior às intervenções neurocirúrgicas 16,19. Agora TMS é usado em praticamente todas as áreas da neurociência cognitiva, incluindo a atenção 20, memória de 21, 22 processamento visual, planejamento de ação 23, fazendo 24 decisões e processamento da linguagem 25. Normalmente TMS induz nem aumentado as taxas de erro ou tempos de reação mais lento (RTS), sendo que ambos são tomadas como indicadores de relações causais entre cérebro e comportamento 3,4. Alguns estudos usam TMS, tanto o seu modo de lesão virtual e como uma ferramenta cronométrica. Por exemplo, Jarro e colegas 11 mostrou que primeiro repetitivo TMS(EMTr) entregues à área da face occipital interrompido discriminação facial precisa e, em seguida, usado chronometric TMS para determinar que esse efeito só estava presente quando TMS foi entregue a 60 e 100 ms, o que demonstra que esta região particular do cérebro processa a informação face-parte em um início de fase de reconhecimento de face. Em todos os exemplos mencionados aqui, TMS é administrado &quot;em-linha&quot;, isto é, durante o desempenho da tarefa, de modo que os efeitos da TMS estão imediata e curta duração (isto é, os efeitos duram desde que a duração da estimulação). Isto contrasta com TMS &quot;off-line&quot;, que envolve tanto longas de baixa freqüência de estimulação 21 ou rajadas curtas de estampados estimulação 26 antes de iniciar uma tarefa. Em off-line TMS os efeitos duram muito além da duração da aplicação TMS-se. Este artigo concentra-se exclusivamente na abordagem &quot;on-line&quot;. Os passos iniciais na preparação de qualquer TMS eXperiment incluem a identificação de um protocolo de estimulação e escolher um método de localização. Os parâmetros de estimulação incluem intensidade, freqüência e duração da TMS e são limitados por normas de segurança internacionalmente definidas 27,28. Cada experimento TMS também requer um procedimento de localização adequada para o posicionamento e orientação da bobina com precisão sobre o local da estimulação. A localização pode ser baseada em espaço padrão coordena 29 ou 10-20 sistema de localização 30, mas normalmente é personalizado para cada participante 31. Para este último, há muitas opções que incluem estímulo alvo com base na anatomia de cada indivíduo 32, funcionalmente que localizam usando fMRI 33 ou funcionalmente localizar usando TMS 34. O protocolo aqui apresentado defende localização funcional com TMS como parte de um protocolo geral para experiências on-line do TMS. Em seguida, um exemplo ilustrativo é apresentado de forma a TMS pode ser usadopara investigar as contribuições funcionais do giro supramarginal esquerda (SMG) para o processamento fonológico na leitura.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;width:640px;">1) Magstim Rapid2 stimulator (Magstim, Carmarthenshire, UK)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;">2) 70-mm diameter figure-of-eight coil</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;">3) Brainsight frameless stereotaxy system (RogueResearch, Montreal, Canada)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;">4) Polaris Vicra infrared camera (Northern Digital, Waterloo, ON, Canada)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

transcranial magnetic stimulation for investigating causal brain-behavioral relationships and their time course

A estimulação magnética transcraniana (TMS) é um seguro não-invasiva técnica, a estimulação cerebral que usa um eletroímã forte, a fim de interromper temporariamente o processamento de informações em uma região do cérebro, gerando uma vida curta &quot;lesão virtual.&quot; Estimulação que interfere com o desempenho da tarefa indica que a região do cérebro afetada é necessário para executar a tarefa normalmente. Em outras palavras, ao contrário dos métodos de neuroimagem, como a ressonância magnética funcional (fMRI), que indicam correlações entre cérebro e comportamento, TMS pode ser usado para demonstrar as relações causais do cérebro-comportamento. Além disso, através da variação da duração e início da lesão virtual, TMS pode também revelar o curso de tempo de processamento normal. Como resultado, a TMS se tornou uma ferramenta importante em neurociência cognitiva. Vantagens da técnica sobre estudos de lesão com déficit incluem uma melhor precisão espacial-temporal do efeito de interrupção, a capacidade de usar os participantes como a sua própria coassuntos ntrol e da acessibilidade dos participantes. As limitações incluem auditiva simultânea e estimulação somatosensorial que podem influenciar o desempenho da tarefa, o acesso limitado a estruturas mais do que uns poucos centímetros a partir da superfície do couro cabeludo, e o espaço relativamente grande dos parâmetros livres que necessitam de ser optimizadas por forma a que a experiência funcionou. Projetos experimentais que dar atenção para as condições adequadas de controlo ajudar a responder a estas preocupações. Este artigo ilustra estas questões com resultados TMS que investigam as contribuições espaciais e temporais de giro supramarginal esquerda (SMG) para a leitura.

A Figura 2 ilustra os resultados de duas experiências TMS mencionados como exemplos. Ou seja, o primeiro investigou se o SMG resta é causalmente envolvidos no processamento dos sons das palavras, enquanto o segundo investigou a dinâmica temporal deste envolvimento. Figura 2A mostra resultados representativos do primeiro experimento onde EMTr (10 Hz, 5 pulsos, 55% dos intensidade máxima) foi entregue ao SMG durante três tarefas. A tarefa fonológica a atenção para os sons das palavras (&quot;Será que essas duas palavras têm o mesmo som? Sabe-nose&quot;), enquanto a tarefa semântica focada em seu significado (&quot;Será que essas duas palavras significam a mesma coisa? Idéia-noção&quot;). Uma tarefa terceiro controle apresentaram pares de sequências de letras consoantes e perguntou se eles eram idênticos (&quot;wsrft-wsrft&quot;). Cada tarefa consistia de 100 ensaios. Os resultados demonstraram que o TMS aumentou significativamente RTs em relação a nenhum stimulation na fonológica por uma média de 37 mseg. Em contraste, a estimulação SMG não teve efeito significativo sobre os RTs nas tarefas de controle de semântica ou ortográficas. Em outras palavras, uma &quot;lesão virtual&quot; do SMG esquerda interferiu seletivamente com o processamento dos sons das palavras, indicando a necessidade de SMG no processamento de aspectos fonológicos da palavra escrita 44. A Figura 2B mostra os resultados representativos da experiência cronométrico explorar o campo de tempo de processamento fonológico dentro SMG. Aqui, TMS de pulso dupla foi entregue em cinco janelas de tempo diferentes após o início do estímulo durante a mesma tarefa fonológica com 100 testes divididos em cinco blocos iguais cada janela de tempo diferente testando. Quando comparada com o estado inicial (40/80 ms), foi observado um aumento significativo na RTs quando TMS foi entregue 80/120, 120/160, e 160/200 ms após o início do estímulo. Estes resultados demonstraram SMG foi engaed em processamento fonológico entre 80 e 200 ms início de pós-estímulo, indicando tanto precoce e envolvimento sustentado em processamento fonológico 44. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51735/51735fig1highres.jpg" /> Figura 1. Dois métodos comuns de marcação potenciais sítios de estimulação. (A) Um primeiro método envolve a colocação de uma rede de marcadores através de uma zona de motor e ensaio de cada lado, até TMS produz o efeito esperado. Esta abordagem é comum para a identificação de um motor de &quot;hot spot&quot; - ou seja, o lugar onde a estimulação produz a contração muscular mais forte, mais confiável (B) Um segundo método aplica restrições anatômicas adicionais, colocando um conjunto de marcadores dentro de uma bem definida. região do cérebro. Neste exemplo, a localização dos três marcadores é restrita à região anterior de SMG. O primeiro deles é localizard superior ao término do ramo ascendente posterior da fissura Sylvian; o segundo é o fim ventral do SMG anterior; e a terceira é aproximadamente a meio caminho entre os outros dois locais. Marcadores de estimulação são mostrados em um avião parasagital de uma ressonância magnética indivíduo usando o sistema de estereotaxia. A barra de escala preto no canto inferior esquerdo indica uma distância de 1 cm. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51735/51735fig2highres.jpg" /> Figura 2. Tempos de reacção (RTS), desde o início do estímulo. (A) noTMS (bares luz) e TMS (barras escuras) Condições em três tarefas de linguagem diferentes. (B) Cinco estimulação condições de tempo na tarefa fonológica. No exemplo apresentado aqui, pulsos duplos foram entregues em cada 40/80 ms, 80/120 ms, 120/160 ms, 160/200 ms, e 200/240 ms início pós estímulo. The primeira janela de tempo, 40/80 ms, foi usado como uma condição de controlo de linha de base, pois não era esperada a informação visual para chegar ao SMG que rapidamente. As barras de erro representam o erro padrão da média ajustada para reflectir correctamente intra-sujeito variância 50. O primeiro experimento contém dados de 12 participantes ea segunda a partir de 32 participantes. * P &lt;0,05.

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

A estimulação magnética transcraniana (TMS) é uma técnica não-invasiva para interromper o processamento da informação neural e medir o seu efeito sobre o comportamento. Quando TMS interfere com uma tarefa, isso indica que a região do cérebro estimulada é necessária para o desempenho da tarefa normal, permitindo que se possa relacionar sistematicamente regiões do cérebro para funções cognitivas.

Estimulação Magnética Transcraniana para investigar relações causais Brain-comportamentais e seu Curso de Tempo

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

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Behavior

42.7K visualizações.  University College London.  A estimulação magnética transcraniana (TMS) é uma técnica não-invasiva para interromper o processamento da informação neural e medir o seu efeito sobre o comportamento. Quando TMS interfere com uma tarefa, isso indica que a região do cérebro estimulada é necessária para o desempenho da tarefa normal, permitindo que se possa relacionar sistematicamente regiões do cérebro para funções cognitivas. 

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

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

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

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Comportamento

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.

Monitorização EEG simultâneo Durante direto Estimulação Transcraniana atual

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.

Estimular o Lip Motor Cortex com Estimulação Magnética Transcraniana

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.

Transcraniana direto Estimulação atual e simultânea Ressonância Magnética Funcional

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

Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain regions involved in working memory and attention using transcranial electrical brain stimulation. Some researchers now believe the cerebellum supports cognition, possibly via a remote neuromodulatory effect on the prefrontal cortex. This paper describes a procedure for investigating a role for the cerebellum in cognition using transcranial direct current stimulation (tDCS), and a selection of information-processing tasks of varying task difficulty, which have previously been shown to involve working memory, attention and cerebellar functioning. One task is called the Paced Auditory Serial Addition Task (PASAT) and the other a novel variant of this task called the Paced Auditory Serial Subtraction Task (PASST). A verb generation task and its two controls (noun and verb reading) were also investigated. All five tasks were performed by three separate groups of participants, before and after the modulation of cortico-cerebellar connectivity using anodal, cathodal or sham tDCS over the right cerebellar cortex. The procedure demonstrates how performance (accuracy, verbal response latency and variability) could be selectively improved after cathodal stimulation, but only during tasks that the participants rated as difficult, and not easy. Performance was unchanged by anodal or sham stimulation. These findings demonstrate a role for the cerebellum in cognition, whereby activity in the left prefrontal cortex is likely dis-inhibited by cathodal tDCS over the right cerebellar cortex. Transcranial brain stimulation is growing in popularity in various labs and clinics. However, the after-effects of tDCS are inconsistent between individuals and not always polarity-specific, and may even be task- or load-specific, all of which requires further study. Future efforts might also be guided towards neuro-enhancement in cerebellar patients presenting with cognitive impairment once a better understanding of brain stimulation mechanisms has emerged.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) over the cerebellum exerts a remote effect on the prefrontal cortex, which can modulate cognition and performance. This was demonstrated using two information-processing tasks of varying complexity, whereby only cathodal tDCS improved performance when the task was difficult, but not easy.

Modulando Cognition Usando Transcraniana direto Estimulação atual do cerebelo

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

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

Setup Multifuncional de Estudos de Controle Motor Humano Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana, Eletromiografia, Captura de Movimento, e Realidade Virtual

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Repetitiva Estimulação Magnética Transcraniana guiada por neuronavegação para a afasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to integrate cognitive neural processes. Transcranial alternating current stimulation (tACS) holds the promise to elucidate the causal link between specific frequencies of oscillatory brain activity and cognitive processes. Simultaneous electroencephalography (EEG) recording during tACS would offer an opportunity to directly explore immediate neurophysiological effects of tACS. However, it is not trivial to measure EEG signals during tACS, as tACS creates a huge artifact in EEG data. Here we explain how to set up concurrent tACS-EEG experiments. Two necessary considerations for successful EEG recording while applying tACS are highlighted. First, bridging of the tACS and EEG electrodes via leaking EEG gel immediately saturates the EEG amplifier. To avoid bridging via gel, the viscosity of the EEG gel is the most important parameter. The EEG gel must be viscous to avoid bridging, but at the same time sufficiently fluid to create contact between the tACS electrode and the scalp. Second, due to the large amplitude of the tACS artifact, it is important to consider using an EEG system with a high resolution analog-to-digital (A/D) converter. In particular, the magnitude of the tACS artifact can exceed 100 mV at the vicinity of a stimulation electrode when 1 mA tACS is applied. The resolution of the A/D converter is of importance to measure good quality EEG data from the vicinity of the stimulation site. By following these guidelines for the procedures and technical considerations, successful concurrent EEG recording during tACS will be realized.

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

In this article we explain how to set up a concurrent transcranial alternating current stimulation and EEG experiment.

Concurrent Gravação Eletroencefalografia Durante Transcranial estimulação alternada Corrente (TAC)

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

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

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

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

Tratar depressão clínica com Estimulação Magnética Transcraniana repetitiva profundo Usando o H1-coil Brainsway

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

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

Estimulação Magnética Transcraniana repetitiva para o Hemisfério unilateral do cérebro de rato

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