MC ve JR Alman Araştırma Vakfı (DFG RE 2740 / 3-1) tarafından desteklenmektedir.

Etik deyimi: İnsan çalışmalar çalışmaya girmeden önce katılımcıların yazılı onam gerektirir. Katılımcıların işe başlamadan önce ilgili etik kurul onayını. Emin olun çalışmalar Helsinki Bildirgesi ile uyumludur. Burada bildirilen temsilci bulgular (Şekil 4) 59 inci WMA Genel Kurulunda, Seul, Ekim 2008 ile değişik ve Freiburg Üniversitesi Yerel Etik Kurulu tarafından onaylanan Helsinki Bildirgesi uyarınca yapılan bir çalışmada dayanmaktadır. Tüm denekler çalışma başlangıcından 6 önce yazılı bilgilendirilmiş onam alındı. 1. Güvenlik Eleme <ol><li> Invaziv olmayan beyin stimülasyonu 3, örneğin potansiyel kontrendikasyonlar için katılımcıyı Ekran., Anket 25 ile. </li></ol> 2. Motor Cortex Yerelleştirme <ol><li> İki di biri tarafından katılımcının el motor korteks bulunya da bir ölçüm bandı 26 ile EEG 10/20 uluslararası sistemine dayalı standart M1 pozisyonu (C3 / C4) bularak MEP indüklenen transkranial manyetik stimülasyon (TMS) ile ilgi kas, beyin temsil bularak stinct yaklaşımlar, . </li><li> TMS kaynaklı MEP kayıt için kredi kartları, cep telefonları ve genel olarak metal nesneler dahil, TMS manyetik alan etkisinde olabilir herhangi bir nesne kaldırmak için katılımcıdan. </li><li> rahatça oturup katılımcıdan. </li><li> EMG amplifikatör ve bir yazılım arayüzünü kullanırken sinyal yapılandırması ve edinimi için kullanılan bilgisayar arasındaki bağlantıları kontrol edin. </li><li> EMG amplifikatör açın ve EMG elektrot kablolarını bağlayın. </li><li> yumuşak elektrotlar alınacaktır elin bölgelerinde cilt hazırlığı macunu ile ovalayarak temizleyin katılımcının cilt. temiz gazlı bezle fazlalığı çıkarın. </li><li> el kası üzerindeki bir göbek-tendon montaj EMG yüzey elektrotları takınilgi (örn., M. abductor pollicis sağ el brevis) ve toprak elektrot bağlayın (örn., önkol üzerine). Bu çalışmanın amacı kullanmak için hangi eli kas belirler. Not: yeniden elektrotlar için, katılımcı cildine eklemeden önce elektrod yüzeyi üzerinde iletken macun bir miktar uygulamak gerekir. </li><li> MEP veri depolama isteniyorsa (opsiyonel adım) MEP edinimi için kayıt yazılımını başlatın. </li><li> EMG empedans değerlerini kontrol edin. empedans 20 &lt;kOhm olduğundan emin olun. </li><li> manyetik uyarıcı açın ve ilgili &quot;ücret&quot; düğmesine basarak kondansatör şarj edin. </li><li> interhemisferik fissür üzerindeki katılımcı kafa derisi üzerinde bir figür sekiz-TMS bobini yerleştirin ve motor korteks alanına taşımak (yaklaşık C3 / C4 EEG 10/20 uluslararası sistemin pozisyonları). Interhemisferik fissu referans 45 o -50 o açıda TMS bobini tutun27,28 yeniden, saplı 29 anterior posterior kortikal akımı üreten, geriye dönük. Not: İki farklı TMS bobinleri motor korteks lokalizasyonu için kullanılır: şekil-of-eight veya dairesel bobinler. Eğer mümkünse daha fokal beyin stimülasyonu 30 ve kortikal eksitabilite 31 ölçümlerinin daha fazla güvenilirlik sağlar, bir figür sekiz-bobin kullanın. </li><li> Manyetik stimülatör (ekranda görünür) şarj olduğunda, tetik düğmesine basarak veya ayak pedalı ya da otomatik bir yazılım programı tarafından basarak ya uyarıcı boşaltın. Bu sonradan katılımcının kafa derisi üzerine yerleştirilen bağlı TMS bobin içinden tek bir TMS darbe teslim edecek. Standart TMS darbe ayarları (. Örn 100 s monofazik uyaranlara için oluşturduğu akım ve 800 us çürüme zaman zaman yükseliyor bifazik uyaranlara daha kısa çürüme kez) cihazın (firmware) özgüdür. </li><li>Düşük uyarım yoğunluğu ile başlayın (örneğin., Stimülatörü uyarım şiddeti kontrolör düğmesini kullanarak% 45 çıkış yoğunluğunu ayarlamak) ve EMG amplifikatör görünür milletvekilleri izlemek için. <ol><li> Bir milletvekili açıkça mevcut olana kadar hiçbir milletvekili gözle görülür bir artış% 2-5 adımlarla stimülasyon yoğunluğu ise (örneğin., 0.5-1 mV genlik). Tetik düğmesine basarak veya darbe teslim otomatik değilse ayak anahtarı etkinleştirerek uyarılmasını tekrarlayın. uyarım biraz daha güçlü olacak katılımcıyı ve bacak hareketleri, yüz seğirme ve göz yanıp söner bilgilendirin bekleniyor. Not: beyin eksitabilite düşük frekanslı stimülasyon etkilerini önlemek için darbeler arasında 5 saniyelik minimum aralığı oluşturun. </li></ol></li><li> tek TMS bakliyat uygulanmasının ardından en büyük MEP yanıtı ile yer bulmak için başlangıçta uyarılmış site çevresinde 1 cm adımlarla radyal bobin hareket ettirin. Oradan, güvenli hareketli bobin tekrar başlamak&quot;Hotspot&quot; (maksimum MEP genlik ile kortikal alan). Not: Kapak NEBS elektrot yerleştirme ve hotspot pozisyon kaybolmuş olabilir için kaldırılması gerekiyor çünkü bir kafa kapağının kullanımı (. Örneğin ızgara işaretleme için kullanılır) yerelleştirme işlemi için tavsiye edilmez. </li><li> (MEP hala mevcut olmalıdır) stimülatörü uyarım şiddeti kontrolör düğmesini kullanarak -steps yaklaşık% 2 stimülasyon yoğunluğunu azaltır. Bunun nedeni supramaksimal uyarılmaya yanlışlık önlemek olacaktır. hotspot yaklaşık 1 cm adımlarla radyal bobin hareketli ve MEP boyutu için kontrol ederek hotspot Reconfirm. hotspot hala en büyük ve en tutarlı MEP genlik karşılık gelmelidir. Not: hotspot bulmak zor ise gönüllü ilgi kas sözleşme katılımcıdan (., Örneğin yüksek stimülasyon şiddetleri hiçbir MEP mevcut). Böyle yaparak, uyarım şiddeti azalır MEP ortaya çıkarmak için gereklive ilgili kortikal stimülasyon siteleri belirlemek için daha kolay olabilir. Bu yöntem kullanılırsa, ilgili bir uyarım sitesi bulduktan sonra kas dinlenmek ve kas dinlenme olduğunda güvenilir milletvekilleri bulunabilir, böylece stimülasyon yoğunluğunu ayarlamak için katılımcıdan. hotspot bulmak için devam edin. </li><li> kalıcı olmayan cilt işaretleyici ile hotspot konumu ve bobin yönünü işaretleyin. </li><li> ikili M1 uyarılması için, tekrar 2.11 kontralateral bacak 2.16 için yineleyin. </li></ol> 3. NEBS Elektrot Hazırlanması <ol><li> Lastik elektrotlar kabloları bağlayın ve sünger çanta içine elektrotlar yerleştirin. Emin elektrot boyutu ve sünger çanta boyutu maç yapmak emin olun. Malzeme Standart boyutlu (örneğin., 5x5 cm2, 5x7 cm2) &#39;de ticari olarak temin edilebilir. </li><li> izotonik NaCI çözeltisi ile her iki tarafta sünger torba Soak, ama tuz köprüleri önlenmesi ya da gönüllü üzerine damlayan aşırı nemlendirici önlemek. <ol><li> Bu adım seçeneğiniziâ olanl: yerine lastik bantlar bandaj kullanırken, NaCl çözeltisi sızmasını önlemek iletken olmayan kauçuk sünger kapakları içinde elektrotları ve sünger çanta yerleştirin. Not: değil sünger çanta ya da kauçuk sünger kapakları kullanarak, yani Alternatif olarak, iletken macun ile kauçuk elektrot kapağı ve katılımcının kafasına doğrudan koyun. </li></ol></li></ol> 4. NEBS Elektrot Yerleştirme (Şekil 1) <ol><li> markalama kafası (ler) motor kortikal hotspot belirten bulun ve çevresi saç ayırın. </li><li> iletkenlik hafifçe% 40-50 alkol veya cilt hazırlığı macun ile ıslatılmış bir bez ile baş işaretlemeler çevresindeki deri alanını sürterek elektrot yerleştirme önce cildi temizlemek geliştirmek. Cildi çizmeyin! izotonik NaCl çözeltisi ile tekrar bir çubukla ve temiz alana sahip aşırı çıkarın. Daha sonra bölgeyi kurutun. Not: görünür kalır (ler) işaretleme emin kafa olun; Gerekirse sözler. </li&gt; <li> Çevrede M1 (ilgi el taraf) için işaretleme kafa izleyen bir elektrot yerleştirin. deri ile doğrudan temas halinde mümkün olduğu kadar sünger getirmek. uyarılması ve / veya görev yürütülürken rahatsızlık önlemek için katılımcının arkaya doğru elektrot kablosunu yerleştirin ve NEBS cihazına bağlantıyı kolaylaştırmak için. Not: elektrotun altında saç nemli almalısınız. aşırı saç nemlendirilmesi durumunda, aşırı emmek için kağıt veya el havlusu kullanın. Anot TEKMER, ilgi motor kortikal hotspot yerleştirilen elektrodun için (uyarılma artış isteniyorsa), genellikle kırmızı kabloya bağlı anot, karşılık Not:. Katot (genellikle mavi ya da siyah kabloya bağlı) karşısında Supraorbital alan veya M1 (aşağıya bakınız) yerleştirilir. Klasik protokolde hiçbir kutupluluk özgüllüğü olmasına rağmen geleneksel olarak, elektrot yerleştirme nedeniyle alternatif Curren için, Trns için aynıdırt akışı. stimülasyon ayarları ofset bir stimülasyon eklerseniz belirli yerleştirme önemli olabilir. </li><li> Tek taraflı M1 stimülasyon yer (anot TEKMER için: katot) ikinci elektrod kontralateral üstü yörünge alana (EEG 10/20 uluslararası sistemde FP2 elektrot karşılık gelir). Kablo katılımcının arkasına doğru yönde olduğundan emin olunuz. </li><li> Ikili M1 uyarılması için adım 4.4 atlayın. karşısında M1 çalışmada kullanılan uzuv ipsilateral işaretleme kafa şunlardır: (katot anot TEKMER için) ikinci elektrot yerleştirin. Kablo katılımcının arkasına doğru yönde olduğundan emin olunuz. </li><li> Daha sonra her iki elektrot stabilize etmek için ön-arka yönünde dairesel baş kapağı kalan bandaj kullanarak M1 elektrot stabilize medial-yanal doğrultuda dairesel esnek bir bandaj ile iki kez baş örtüsü. </li><li> Bandag sonunu düzeltmek için bir yapışkan bant kullanıne. </li><li> katılımcının boyun veya gömlek bir yapışkan bant ile kabloları sabitleyin. </li><li> NEBS cihaza elektrot kablolarını bağlayın. </li></ol><img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53367/53367fig2.jpg" /> Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu protokolleri kullanılan NEBS protokolleri için kullanılan Şekil 2. Malzeme. Geleneksel malzemeler bir NEBS cihazı, elektrot kabloları, iletken kauçuk elektrotlar, delikli sünger çanta, kauçuk sünger kapağı (isteğe bağlı), izotonik NaCl çözeltisi ve bandaj. Içermektedir <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53367/53367fig2large.jpg" target="_blank">Lütfen Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> 5. Stimülasyon <ol><li> NEBS cihazda geçiş. </li><li> Stimülasyon türü (TEKMER veya Trns), yoğunluk (örn., 1 mA, 1.5 mA veya 2 mA), süresi (örneğin., 10-40 m konusunda NEBS cihaz ayarlarınıolarak), (uyarılması ve maksimum yoğunluğu, tipik olarak 8-15 sn başlangıcı arasındaki zaman), ve stimülasyon tipi ile ilgili ek faktörler Trns için (örneğin, frekans spektrumu) aşağı yukarı rampa ve. Not: Geleneksel olarak, sahte stimülasyon hemen aşağı rampası ardından edinmiş bulunmaktadır. Bu duruma göre, bir katılımcı stimülasyon hissi vardır ama uyarım süresi beyin fonksiyonu üzerinde kalıcı etkilere neden için yeterli değildir. Bazı NEBS cihazlar çalışma belirli konu kodunu girerek katılımcı ve araştırmacının tıkanmasını sağlayan bir çalışma modu bulunmaktadır. kodu otomatik olarak stimülasyon ayarlarını belirler. Alternatif olarak, ikinci bir deneyci her seansta uyarım ayarlarını ve stimülasyon iletken deneyci gelen ekranı kaplayabilir. </li><li> NEBS ile ilişkili potansiyel yan etkileri hakkında katılımcıyı bilgilendirin. Yaygın yan etkiler cilt kaşıntı / karıncalanma veya his un yanma dahilelektrotlar, baş ağrısı ve rahatsızlık 32 derneath. yanma hissi, deri ile yoksul elektrot temas bir işareti olabilir. </li><li> uyarımı başlayın. Not: Ortak stimülasyon süresi kortikal eksitabilite değişiklikleri (temsilcisi sonuçları bölümüne bakınız) araştıran raporlara dayanarak yaklaşık 10-20 dakika sürer. Ampirik maksimum stimülasyon süresi 40 dakika 3 ayarlandı. </li><li> yukarı ve stimülasyon rampada stimülasyon sürekliliği kontrol edin. empedans çok yüksek ya da elektrotlar deri ile kötü temas ederse, uyarım otomatik olarak feshedebilir. Not: empedans çok yüksek ya da uyarılma sırasında rahatsızlık artan katılımcı raporları daha iyi stimülasyon sitelerinde elektrotlar sabitleme ya da iletken ortam ekleyerek, örneğin, tarafından empedansını azaltmak için deneyin durumda. NaCl çözeltisi onların yerleştirme o sonra sünger doğrudan bir şırınga kullanılarak eklenebilirn kafa. Not: Güvenlik nedeniyle bazı cihazlar stimülasyon boyunca empedans bildirmektedir. Empedans belirli bir eşiğe ulaşırsa NEBS cihazı kapatmak (örn., 55 kohm). </li><li> NEBS motor görevin yürütülmesi ile eş uygulanırsa uyarım hızlandırıldığını ve katılımcı stimülasyonu ile rahat duygu sonra, test / eğitim başlar. durumunda çalışma emin katılımcı stimülasyon döneminde oturan ve uyanık kalır yapmak ve stimülasyon bitene kadar bekleyin, stimülasyon sırasında motor görev içermez. </li><li> , Stimülasyon yan etkiler açısından katılımcı ile kontrol örn., Katılımcıyı soran doğrudan standart anket 32 dağıtıp veya tarafından. stimülasyon birden fazla gün de dahil olmak üzere çalışmaların durumunda, günler arasında olası yan etkileri dikkat ediniz. Not: etkinliğini kör değerlendirilmesi, her uyarım sessio sonra katılımcıdan içinn katılımcı uygulanan hangi stimülasyon tipi (sahte / durumu) tahmin etmek. deneyci da kör ise, deneyci da katılımcının stimülasyon türü ile ilgili yaptığı tahmin not olabilir. Doğru tahminler 33 oranını doğrulamak için gerçek uyarım türü ile cevapları karşılaştırın. </li><li> Böyle% 40-50 alkol gibi tehlikeli olmayan maddeler ile elektrotlar ve süngerleri dezenfekte edin. İyice sonradan suyla durulayın. malzemeler saklamadan önce kurumasını bekleyin. </li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokol NEBS, anot TEKMER için özel tek taraflı ve çift taraflı M1 stimülasyon ve tek taraflı TRNS kullanarak öğrenme tipik malzeme ve el motor fonksiyon modülasyonu ve beceri için prosedürel adımlar açıklanır. (Belirli bir beyin bölgesi üzerinde montaj veya mevcut tip spesifik etkileri) (, güvenlik, tolere kör) motor öğrenme, metodolojik açıdan bağlamında, örneğin., Bir insan motor sistemi çalışması için özel bir NEBS protokolü seçerek yanı sıra kavramsal yönü daha ?...

3 - Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu (NEBS), bozulmamış kafatası yoluyla beyne elektrik akımları idaresi, beyin fonksiyonu ve davranışı 1 değiştirebilirsiniz. nörofizyolojik ve davranışsal etkilere yol açan altta yatan mekanizmalar hala ihtiyaç duyulmaktadır anlama NEBS stratejilerinin terapötik potansiyelini optimize etmek. farklı laboratuarlarda genelinde uygulama ve stimülasyon prosedürleri tam bir şeffaflık standardizasyonu eylem önerilen mekanizmalar sonuçları ve değerlendirilmesi güvenilir yorumunu destekleyen verilerin karşılaştırılabilir temelini oluşturur. Mevcut stimülasyon alternatif Transkraniyal akım stimülasyonu (TDC&#39;ler), ya transkraniyal (TACS) uygulanan elektrik akımı parametrelerine göre değişir: TDC&#39;ler iki elektrot (anot ve katot) 2 ile tek yönlü bir sabit akım akışı oluşur - 6 ise TACS uygulanan bir alternatif akım kullanan birbelirli frekans 7. Transkraniyal rasgele gürültü stimülasyonu (Trns) rasgele frekanslarda uygulanan bir alternatif akım kullanan TACS özel bir şeklidir (örneğin., 100-640 Hz) hızla değişen stimülasyon şiddetleri ile sonuçlanan ve kutupluluk ile ilgili etkileri 4,6,7 çıkarılması. Stimülasyon ayarı stimülasyon, örneğin, gürültü spektrumu rastgele (genellikle kullanılmaz) +1 mA temel yoğunluğunu etrafında değişen, ofset içeriyorsa Polarite sadece öneme sahiptir. Bu maddenin amacı için, biz yakından laboratuarımızda 6 yeni yayımı tarihinden itibaren, motorlu sistemde TEKMER ve TRNS efektleri kullanarak iş üzerinde durulacak. TRNS etki altında yatan mekanizmaları daha az TEKMER daha anladım ama ikincisi gelen muhtemelen farklıdır. Teorik olarak, stokastik rezonans kavramsal çerçevede Trns th değiştirerek bir sinyal işleme yarar sağlayabilir bir nöronal sistem stimülasyonu kaynaklı gürültü tanıttıe sinyal-gürültü oranı 4,8,9. TRNS ağırlıklı zayıf sinyalleri yükseltmek olabilir ve böylece göreve özel beyin aktivitesini (endojen gürültü 9) optimize olabilir. Anot TEKMER saat dakika stimülasyon süresi outlasting etkileri ile kortikal eksitabilite (MEP) spontan nöronal ateşleme hızının 10 değiştirilmesi ile gösterilen veya artan motorlu uyarılmış potansiyel genlikleri 2 artar. Uzun süreli potansiasyon olarak bilinen sinaptik etkinliği uzun süreli artışlar öğrenme ve hafıza katkıda düşünülmektedir. Nitekim, anot TEKMER defalarca zayıf sinaptik giriş 11 aktive motor kortikal sinaps sinaptik etkinliğini arttırır. Ayrıca bu aktivite bağımlı sürecin bir gereği olarak sinaptik ko-aktivasyonu düşündüren, 13 - gereğince, gelişmiş motor fonksiyon / beceri edinimi genellikle uyarım, motor eğitimi 11 ile birlikte uygulandığında yalnızca ortaya çıkar. Bununla birlikte, C artış arasındaki ilişki testortical heyecanlanma bir yandan (ateş oranı veya MEP genlik artışı) ve geliştirilmiş sinaptik etkinliği diğer taraftan (LTP veya motor öğrenme gibi davranışsal fonksiyonu) ortaya konmamıştır. NEBS insan motor işlevi 1 modüle güvenli ve etkili bir yöntem olarak artan ilgi gördü primer motor korteks (M1) uygulanır. 6,14,15 - Nörofizyolojik etkiler ve davranışsal sonuç stimülasyon stratejisi (örneğin, TEKMER polarite veya TRNS), elektrot boyutu ve montaj 4 bağlı olabilir. Kenara konu doğal anatomik ve fizyolojik faktörler elektrot montaj önemli ölçüde elektrik alan dağılımını etkiler ve korteks 16 içinde yayılan akım farklı desen neden olabilir - 18. Elektrot uygulanan akım büyüklüğü yoğunluğu ek olarak 3 iletilen akım yoğunluğunu belirler. Müşterek elektrotu montajlarıİnsan motorda sistem çalışmaları (Şekil 1) şunlardır: 1) anot TEKMER ilgi M1 ve kontralateral alnına yerleştirilmiş katot üzerinde konumlandırılmış anot ile tek taraflı M1 stimülasyon olarak; Bu yaklaşımın temel fikri ilgi 6,13,19 arasında M1 uyarılabilmenin upregülasyonu olduğunu - 22; 2) anot TDC&#39;ler ikili M1 uyarılması (aynı zamanda ilgi M1 ve karşı M1 5,6,14,23,24 yerleştirilmiş katot üzerinde konumlandırılmış anotlu) &quot;bihemispheric&quot; ya da &quot;çift&quot; uyarılması olarak ifade gibidir; Bu yaklaşımın temel fikri karşısında M1 heyecanlanma aşağı regüle ederken ilgi M1 uyarılabilmenin upregülasyonu tarafından uyarılması faydalarını maksimize (yani, iki M1S arasındaki interhemisferik inhibisyon modülasyon); 3) Trns için, sadece yukarıda bahsedilen tek taraflı M1 stimülasyon montaj Investig olmuşturated 4,6; TRNS etkisini arttırmak için bu montaj uyarılma 100-640 Hz 4 frekans spektrumunda bulunamadı oylandı. beyin stimülasyonu stratejisi ve elektrot montaj seçimi klinik veya araştırma ayarlarında NEBS etkili ve güvenilir bir kullanım için kritik bir adımdır. insan motor sistemi çalışmalarında kullanılan yöntem ve kavramsal yönlerinin tartışıldığı gibi burada bu üç NEBS işlemleri ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. Tek taraflı ya da çift taraflı TEKMER ve tek taraflı TRNS malzemeleri aynı (Şekil 2). <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> Şekil 1. Elektrot montages ve farklı NEBS stratejileri akım yönü. Tek taraflı anot transkranial doğru akım stimülasyonu (TEKMER) için (A), anot t üzerinde konumlandırılmış ilgi primer motor korteks ve katot üzerinde ortalanırO-üstü yörünge alanı Kontrlateral. İkili motor korteks stimülasyonu, anot ve katot için (B) bir motor korteks üzerinde her yer almaktadır. anot pozisyonu anot TEKMER ilgi motor korteksin belirler. Tek taraflı transkranial rasgele gürültü uyarılması için (C) (Trns), bir elektrot motor korteks ve kontralateral üstü yörünge alana diğer elektrot üzerine yer almaktadır. elektrotlar arasında akım siyah okla gösterilmiştir. Anot (+, kırmızı), katot - Alternatif (mavi), (+/-, yeşil) geçerli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>NEBS device (DC Stimulator plus)</td><td>Neuroconn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrode cables</td><td>Neuroconn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Conductive-rubber electrodes</td><td>Neuroconn</td><td></td><td>5x5 cm</td></tr><tr><td>Perforated sponge bags</td><td>Neuroconn</td><td></td><td>5x5 cm</td></tr><tr><td>Non-conductive rubber sponge cover</td><td>Amrex-Zetron</td><td>FG-02-A103</td><td>Rubber pad 3&quot;*3&quot;</td></tr><tr><td>NaCl isotonic solution&amp;nbsp;</td><td>B. Braun Melsungen AG&amp;nbsp;</td><td>A1151</td><td>Ecoflac, 0,9%</td></tr><tr><td>Cotton crepe bandage</td><td>Paul Hartmann AG</td><td>931004</td><td>8x5m, textile elasticity</td></tr><tr><td>Adhesive tape (Leukofix)</td><td>BSN medical</td><td>02122-00</td><td>2,5cm*5m</td></tr><tr><td>Skin preparation paste</td><td>Weaver</td><td>10-30</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stimulator</td><td>Magstim</td><td>3010-00</td><td>Magstim 200</td></tr><tr><td>EMG conductive paste</td><td>GE Medical Systems</td><td>217083</td><td></td></tr><tr><td>EMG bipolar electrodes</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EMG amplifier</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cable for EMG signal transmission</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition unit&amp;nbsp;</td><td>Cambridge Electronic Design (CED)</td><td>MK1401-3</td><td>AD converter</td></tr><tr><td>Computer for signal recording and offline analysis</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Signal 4.0.9</td><td>Cambridge Electronic Design (CED)</td><td></td><td>Software</td></tr><tr><td>non-permanent skin marker</td><td>Edding</td><td>8020</td><td>1 mm, blue</td></tr></tbody></table>

non-invasive electrical brain stimulation montages for modulation of human motor function

Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu (NEBS) hem araştırma ve klinik amaçlar için beyin fonksiyonu ve davranışı, modüle etmek için kullanılır. Özellikle, NEBS transcranially ya doğrudan akım uyarılması (TDC&#39;ler), ya da alternatif akım stimülasyonu (TACS) halinde uygulanabilir. Bu uyarım çeşitleri, zaman uygulamayın doza ve sağlıklı bireylerde öğrenme, motor fonksiyon ve beceri TEKMER kutupluluk özel efektler durumunda. Son zamanlarda, TEKMER inme veya hareket bozukluğu olan hastalarda, motor engelli tedaviyi güçlendirmek için kullanılır olmuştur. Bu makalede, TEKMER ve transkranial rasgele gürültü stimülasyonu (Trns) ile primer motor korteks hedefleyen bir adım-adım protokolü, önceden tanımlanmış bir frekans aralığında rasgele uygulanan bir elektrik akımı kullanılarak TACS belirli bir form sağlar. İki farklı stimülasyon montajlanmasında kurulum açıklanmıştır. Her iki montages yayan elektrot (TEKMER için anot) ilgi primer motor korteksin üzerine yerleştirilir. İçinİkili motor korteks stimülasyonu için alıcı elektrot karşısında primer motor korteks üzerinde alınırken tek taraflı motor korteks stimülasyonu alan elektrot kontralateral alnına yerleştirilir. avantajları ve kortikal eksitabilite ve öğrenme dâhil motor fonksiyon modülasyonu için her montaj dezavantajları yanı sıra güvenlik, tolerabilite ve kör yönleri olarak ele alınmaktadır.

insan motor sistemi üzerinde NEBS etkilerini araştırmak amacıyla uygun sonuç önlemleri dikkate almak önemlidir. Motor sisteminin bir avantajı elektrofizyolojik araçları tarafından kortikal temsillerin erişilebilirlik olduğunu. Motorlu potansiyelleri sık sık motor kortikal eksitabilite bir göstergesi olarak kullanılmaktadır uyarılmış. 29 uA / cm2 &#39;lik bir akım yoğunluğunda anot TDC&#39;ler 9 ya da daha fazla dakika uygulanmasından sonra, motor korti...

Watch this Scientific Journal Video about Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function at JoVE.com

Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu hem araştırma ve klinik amaçlar için kortikal fonksiyonu ve davranışı, modüle edebilir. Bu protokol, insan motor sistemi modülasyonu için farklı beyin stimülasyonu yaklaşımlarını açıklar.

İnsan Motor Fonksiyon Modülasyon Non-İnvaziv Elektrik beyin stimülasyonu Montajları

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, ...

non-invasive-electrical-brain-stimulation-montages-for-modulation

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K Görüntüleme.  Albert Ludwigs University Freiburg.  Non-invaziv elektrik beyin stimülasyonu hem araştırma ve klinik amaçlar için kortikal fonksiyonu ve davranışı, modüle edebilir. Bu protokol, insan motor sistemi modülasyonu için farklı beyin stimülasyonu yaklaşımlarını açıklar. 

Video: Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone else's action becomes anticipatory simulation of a complementary act. TMS was delivered to the left primary motor cortex corresponding to the hand to induce the highest level of MEP activity from the abductor digiti minimi (ADM; the muscle serving little finger abduction) as well as the first dorsal interosseus (FDI; the muscle serving index finger flexion/extension) muscles. A neuronavigation system was used to maintain the position of the TMS coil, and electromyographic (EMG) activity was recorded from the right ADM and FDI muscles. Producing original data with regard to motor resonance, the combined TMS/MEP technique has taken research on the perception-action coupling mechanism a step further. Specifically, it has answered the questions of how and when observing another person's actions produces motor facilitation in an onlooker's corresponding muscles and in what way corticospinal excitability is modulated in social contexts.

Single-pulse transcranial magnetic stimulation over the primary motor cortex, neuronavigation, and registration of electromyographic activity of hand muscles were used in this study to explore corticospinal excitability while participants were observing action sequences.

Eylem Gözlemi Sırasında Kortikospinal Uyarilebilirlik Modülasyonu

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

Davranış

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.

Transkraniyal Manyetik Uyarım, Elektromiyografi, Hareket Yakalama ve Sanal Gerçeklik kullanma İnsan Motor Kontrol incelenmesi için çok fonksiyonlu Kur

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

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

İnsan Nöromusküler Sistem Eğitim Transkraniyal Manyetik Uyarım kullanımı

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

Tıp

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.

Afazi için nöronavigasyon güdümlü Transkraniyal Manyetik Uyarım

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

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.

Gerçek Zamanlı Elektroensefalografi ile Beyin Durumuna Bağımlı Beyin Stimülasyonu-Tetiklenen Transkraniyal Manyetik Stimülasyon

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 ...

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

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

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

Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

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

Nörobilim

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.

Transkraniyal manyetik stimülasyon ile transkranyal alternatif akım stimülasyon Online kombine yaklaşım tarafından birincil Motor korteks üzerinde etkileri

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

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

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

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

Transkraniyal doğrudan geçerli stimülasyon ve robotik tedavisi kombine kullanımı üst ekstremite için

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

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries unique challenges in children. Similarly, transcranial direct current stimulation (tDCS) can improve motor learning in adults but has only recently been applied to children. The use of tDCS and emerging techniques like high&#8211;definition tDCS (HD-tDCS) require special methodological considerations in the developing brain. Robotic TMS motor mapping may confer unique advantages for mapping, particularly in the developing brain. Here, we aim to provide a practical, standardized approach for two integrated methods capable of simultaneously exploring motor cortex modulation and motor maps in children. First, we describe a protocol for robotic TMS motor mapping. Individualized, MRI-navigated 12x12 grids centered on the motor cortex guide a robot to administer single-pulse TMS. Mean motor evoked potential (MEP) amplitudes per grid point are used to generate 3D motor maps of individual hand muscles with outcomes including map area, volume, and center of gravity. Tools to measure safety and tolerability of both methods are also included. Second, we describe the application of both tDCS and HD-tDCS to modulate the motor cortex and motor learning. An experimental training paradigm and sample results are described. These methods will advance the application of non-invasive brain stimulation in children.

We demonstrate protocols for the modulation (tDCS, HD-tDCS) and mapping (robotic TMS) of the motor cortex in children.

Gelişmekte olan beyin motor Cortex non-Invaziv modülasyon ve robotik haritalama

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

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.

Transkraniyal Manyetik Stimülasyon ile İnsan Motor Sisteminde İşlevsel Olarak Spesifik Nöral Yolların Ölçülmesi ve Manipüle Edilmesi

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