Name: transcranial magnetic stimulation for investigating causal brain-behavioral relationships and their time course
Uploaded: 2014-07-18T13:00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course at JoVE.com

والكتاب ليس لديهم الاعترافات.

تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل مجلس مراجعة أخلاقيات دوري أبطال أوروبا (رقم 249/001) لتحفيز المخ غير الغازية من المتطوعين الإنسان العادي عصبيا. 1. إنشاء بروتوكول TMS تقريبا كل التجارب TMS في علم الأعصاب الإدراكي استخدام التحفيز ثنائية طوري بالاشتراك مع لفائف على شكل الرقم ثمانية و. هذا يوفر القدرة على تقديم القطارات السريعة من البقول (&gt; 1 هرتز) واستهداف موقع القشرية على أدق وجه ممكن. فمن الممكن استخدام أحادية طوري التحفيز 35 أو شكل لفائف مختلفة 36، ولكن هنا تم تطبيق معيار التكوين. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار تواتر ومدة التحفيز. ملاحظة: هناك خيار شيوعا في علم الأعصاب الإدراكي هو استخدام التحفيز 10 هرتز لمدة 500 ميللي ثانية من بداية 37-40 التحفيز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار مستوى كثافة على أساس الاختبار التجريبي واسعة النطاق. لأنه عقد ثابت عبر المشاركين. ملاحظة: للحصول على المعدات شااا هنا، وتتراوح شدة استخداما بين 50-70٪ من الحد الأقصى لانتاج مشجعا 11،41-44. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار فاصل زمني بين المحاكمة. لأسباب من الناحيتين العملية والسلامة، وفصل المحاكمات التحفيز من قبل ما لا يقل عن 3-5 ثانية 27،45. </li></ol> 2. أداء رئيس التسجيل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساب، التشريحية التصوير بالرنين المغناطيسي T1 المرجحة عالية الدقة (MRI) مسح لكل مشارك في جلسة منفصلة قبل TMS. وتشمل النقاط الإيمانية في الصورة التي سيتم استخدامها في الخطوة 2.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل الفحص في النظام بدون إطار جراحة التوضيع التجسيمي قبل الدورة TMS لتمكين الاستهداف الدقيق للمواقع التحفيز في كل مشارك. بمناسبة المواقع التحفيز على رأسه في بداية التجربة أو مراقبة باستمرار في كافة مراحل التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمناسبة أربع نقاط إيمانية على الصورة المشارك. وعادة ما تشمل هذه غيض من الأنف، وجسر الأنف، وليسالفصل فوق الزنمة من كل أذن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توفير المعلومات حول المشاركين TMS من أجل دفعهم لإعطاء الموافقة المسبقة للمشاركة في التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اطلب من المشاركين لإكمال شكل الشاشة السلامة TMS التي تمت الموافقة من قبل مجلس المراجعة المؤسساتي. ملاحظة: التناقضات الدائم لTMS تشمل تاريخ شخصي أو عائلي من مرض الصرع، والتاريخ الطبي للمشاكل عصبية أو نفسية، أو الأجهزة الطبية المزروعة في الجسم مثل جهاز تنظيم ضربات القلب القلب أو زراعة قوقعة. متطلبات السلامة TMS لا يمكن أن يحتمل التالية لحث إغماء والمصادرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع تعقب الموضوع على رأس المشاركين؛ ذلك سيكون بمثابة إشارة عند قياس نقاط إيمانية. لمس كل نقطة إيمانية على رأس الموضوع مع مؤشر الذي يأتي مع نظام جراحة التوضيع التجسيمي وحفظ المقابلة تنسق على الكمبيوتر. معايرة رأس الموضوع مع صورة بالرنين المغناطيسي. تحقق من جودة التسجيل وتكرارالعملية إذا لزم الأمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اطلب من المشاركين على ارتداء سدادات الأذن خلال التحفيز للتخفيف من صوت لفائف التفريغ وتجنب الأضرار التي لحقت السمع المشاركين 46. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الجهاز TMS وفقا لاختيارات في القسم 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعريف المشاركين على التحفيز قبل اختبار للتأكد من أن المشاركين واطلع مع الإحساس وتتسامح جيدا. أول إثبات التحفيز على ذراع الباحث ومن ثم على ذراع المشارك ليتأقلم الشخص مع ضجة كبيرة. ملاحظة: هذا مهم بشكل خاص للمشاركين الذين يعانون TMS لأول مرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شرح بروتوكول التحفيز على كل من مواقع الاختبار والإحساس قد تكون مختلفة في مواقع مختلفة. وضع لفائف على الموقع الأول على النحو المحدد من قبل نظام جراحة التوضيع التجسيمي بدون إطار من هذا القبيل أن فائف عرضية على فروة الرأس وخط الحد الأقصى التدفق المغناطيسي يتقاطع شارعموقع imulated. ملاحظة: في بعض الأحيان يؤثر تحفيز الأعصاب أو عضلات الوجه وربما يؤدي إلى عدم الراحة لذلك من المهم لاختبار ما إذا كان المشارك تتسامح مع ذلك بشكل جيد. </li></ol> 3. تنفيذ توطين الوظائف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحسين الموقع التحفيز عن طريق تخصيص ذلك لكل مشارك. تحديد عدة مواقع التحفيز المحتملة داخل المنطقة من المخ من الفائدة على الصورة الهيكلية المشارك. تحديد أهداف على الأقل 10MM عن بعضها البعض نظرا لقرار المكاني للTMS 47 باستخدام الشبكة أو التشريحية بمناسبة (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار مهمة كالايزر أن الصنابير في وظيفة الادراك من الفائدة، ولها سلوك قابلة للقياس (مثل أوقات رد الفعل والدقة والعين الحركات). تكرار المهمة عدة مرات عند اختبار مواقع محتملة وإنشاء إصدارات مختلفة من مهمة لتجنب التكرار المستمر من المحفزات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للمشارك لممارسة المهمة دونالتحفيز حتى أنها مريحة معها. ثم أعرض جلسة الممارسة الثانية مع TMS عشوائيا (أو شبه عشوائي) قدمت على 50٪ من المحاكمات بحيث يعتاد المشارك لتنفيذ المهمة دون أن يصرف من التحفيز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار موقع الاختبار وتشغيل إصدار واحد من المهمة كالايزر. على الفور بعد ذلك تحقق النتائج لمعرفة ما إذا التحفيز يتأثر الأداء. ملاحظة: في كثير من الحالات، وحفز موقع &quot;غير صحيحة&quot; في الواقع سوف تسهيل الاستجابات النسبية للا التحفيز بسبب تسهيل أمور الحسية 2، في هذه الحالة نظرا لسماع النقرات والشعور الإحساس التحفيز في فروة الرأس. بالإضافة إلى ذلك، آثار كبيرة من التحفيز (أي أكثر من 100 ميللي ثانية) وغالبا ما تكون مصطنعة وتتطلب إعادة الاختبار. إذا كانت تكرار ومحددة ولا سيما إلى موقع الاختبار، ثم أنها قد تكون آثار حقيقية. تأكد من اختيار مقياس قوية من تأثير TMS أن تكون واثقة في localizأوجه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا لوحظ أي تأثير، اختيار موقع الاختبار الجديدة وأكرر، اختبار وإلا فإن نفس الموقع مرة أخرى لتحديد ما إذا كان يتطابق. اختبار مواقع متعددة بالتعاقب في نفس الدورة للتأكد من أنها لا تنتج عن تأثير مثل هذا من شأنه أن يشير إلى وجود تأثير TMS غير محددة. موازنة الترتيب الذي يتم تحفيز المواقع عبر المشاركين. </li></ol> 4. المهام الرئيسية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التعريب وفي الدورة نفسها، قم بتشغيل التجربة الرئيسية باستخدام موقع الهدف الذي كان مترجم وظيفيا. ملاحظة: هذا ينطوي على مهمة مختلفة لتلك المستخدمة في التعريب ولكن واحدة أن تشترك في عملية رئيسية في المصالح. على سبيل المثال، وهي مهمة الحكم قافية يمكن استخدامها لإضفاء الطابع المحلي على منطقة حساسة لمعالجة الأصوات من الكلمات بينما مهمة الحكم متجانسة يمكن أن تستخدم للتجربة الرئيسية. في هذا المثال، كل المهام تتطلب المعالجة الصوتية من الكلمات المكتوبة على الرغم من أن مطالب مهمة محددة وstimuلى تختلف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتشمل الشروط رقابة كافية لاستبعاد الآثار غير محددة من TMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار نفس الموقع على مهمة الرقابة التي لا تشمل عملية الاهتمام لإثبات خصوصية وظيفية في المعالجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار موقع مختلف على المهمة الرئيسية لإثبات خصوصية التشريحية للتأثير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتشمل الظروف تحكم إضافية مثل TMS صورية، المحفزات السيطرة، أو نوافذ زمنية متعددة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء تجربة &quot;الآفة افتراضية&quot; التقليدية باستخدام نفس المعايير التي استخدمت خلال توطين TMS (على سبيل المثال، وشدة، والتردد، ومدة التحفيز). لتجربة TMS ميقاتي، استخدم نفس كثافة لكن استبدال القطار من البقول التي استخدمت خلال توطين من قبل أي واحد أو مزدوج نبض 48 49 ألقاها في بداية الإختفاء مختلفة. </li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

تقدم هذه المقالة بروتوكول لتقييم السببية والمشاركة الزمنية من مناطق الدماغ في العمليات المعرفية باستخدام TMS على الانترنت. هذا النقاش يبرز أول الخطوات الحاسمة لإنشاء بروتوكول TMS ناجحة ثم القيود التي تحتاج إلى أخذها في الاعتبار عند تصميم التجربة TMS. لأن بروتوكولات TMS لديك عدد كبير من المعلمات حرة، وضمان المعلمات التحفيز الأمثل هو خطوة حاسمة في إعداد التجربة TMS. عادة، ويتحقق ذلك من خلال الاختبار التجريبي واسعة النطاق من أجل تحديد وتيرة التحفيز، والمدة، وشدة، والفاصل الزمني بين المحاكمة، والتوجه لفائف اللازمة لإنتاج تأثيرات قوية. لإنشاء فعالة &quot;الآفة افتراضية&quot; وتيرة يجب إحداث تأثير قوي التي تغطي نافذة زمنية كبيرة بما فيه الكفاية لتشمل العملية المعرفية من الفائدة. ونتيجة لذلك، سواء تواتر ومدة تختلف باختلاف الدراسات. وبالمثل، فإن &amp; #8220؛ كثافة الحق &quot;التحفيز واحد هو أن يضمن يؤثر على المجال المغناطيسي المعالجة العصبية في منطقة الدماغ والهدف هنا هو العامل الرئيسي هو المسافة من لفائف إلى موقع التحفيز 51. العديد من الدراسات تحديد شدة التحفيز اللازمة لإنتاج الاستجابة الحركية عند تحفيز منطقة يد القشرة الحركية الأولية واستخدام هذا لتطبيع كثافة عبر المشاركون 52،53-55. هذا الإجراء، ومع ذلك، ليس مؤشر موثوقة من شدة الأمثل للمناطق غير الحركية 42،51،56. خيار آخر هو استخدام نفس كثافة لجميع المشاركين. يجب أن تكون كثافة اختار فعالة في جميع الموضوعات التجريبية بعد تجريب مجموعة من شدة التحفيز. بالإضافة إلى ذلك، فإن التوجه هو لفائف المعلمة الهام الذي يتطلب النظر. يؤثر على التوجه لفائف محددة توزيع المجال الكهربائي الناجم عن السكان داخل الخلايا العصبية حفز وبالتالي قد تؤثر بهاءvior. بشكل عام، يمكن أن البروتوكولات نشرت توفير نقطة انطلاق ان يتم تعديل تكرارا خلال الاختبار التجريبي لتتناسب مع تجربة محددة. في كثير من الأحيان، ومع ذلك، تم حذف المعلومات حول هذا الاختبار التجريبي من المخطوط النهائي، ويكون من آثاره المؤسفة باخفاء بعض الجوانب الرئيسية لعملية تصميم البروتوكول. اختيار الإجراء التعريب ضروري أيضا لضمان أن تدار التحفيز إلى الموقع الأمثل. على الرغم من أن العديد من الدراسات قد المترجمة مواقع التحفيز بنجاح باستخدام أساليب تعتمد على التشريح التي تستهدف موقع واحد عبر المشاركون الفردية 57،58، تخصيص موقع التحفيز لكل موضوع على حدة يقلل من بين-موضوع التباين في النتائج السلوكية مما أسفر عن طريقة أكثر كفاءة 31. نحن هنا قدم الإجراء توطين الوظائف TMS المستندة التي توفر مزايا أكثر توطين أساس الرنين المغناطيسي الوظيفي. على وجه التحديد، فإنه يتجنب مشكلة التحيز المكاني مختلفة تكونتوين الرنين المغناطيسي الوظيفي (أي استنزاف الأوردة 59) وTMS (أي التوجه من المحاور داخل المجال المغناطيسي 6،60) التي قد تؤدي إلى نفس الاستجابة العصبية يجري المترجمة إلى مواقع مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فمن المعروف أن موقع معين التنشيط &quot;قمم&quot; في الرنين المغناطيسي الوظيفي يمكن أن تختلف إلى حد كبير، مما يجعلها دون المستوى الأمثل كما TMS يستهدف 55،61. وحتى مع ذلك، مجموعة متنوعة من الإجراءات توطين مختلفة هي فعالة بشكل واضح، وبالتالي فإن خيار محدد أقل أهمية ضمان أن أي أسلوب يستخدم يوفر موثوق بها، والآثار استنساخه. على الرغم من أن البيانات المقدمة هنا تستخدم التجربة أوقات رد الفعل تعتمد كمقياس، وهناك العديد من الخيارات الأخرى المتاحة. على سبيل المثال، بعض الدراسات استخدام دقة بدلا 9،12،62. في هذه الحالات، والأداء العادي دون TMS هو بالفعل أقل من مستويات السقف بحيث ينعكس اضطراب الناجم عن التحفيز في عشرات الدقة.وقد تقاس دراسات أخرى آثار التحفيز على حركات العين 63،64. تجارب علم الأعصاب المعرفي مع معظم TMS، ومع ذلك، استخدام أوقات رد الفعل كإجراء تعتمد على 13،48،65،66. عادة، فإن الآثار هي بناء على أمر من عشرات ميللي ثانية، أو ما يقرب من تغيير 10٪ في رد فعل مرات 67. أيا كان الإجراء تعتمد يستخدم يجب أن تكون قوية وثابتة بحيث أن التغيرات الصغيرة نسبيا يمكن ملاحظتها بسهولة. مثل أي تقنية تجريبية، TMS لديه القيود الهامة التي تحتاج إلى أخذها في الاعتبار عند اختيار هذه المنهجية. وأكثرها شيوعا هي: ط) القرار المكاني للTMS، ب) الآثار غير المحددة المرتبطة التحفيز، والثالث) جوانب السلامة في المنهجية. الأولى، TMS لديه عمق محدود من التحفيز لأن الحقل المغناطيسي يقلل من كثافة وأبعد هو من لفائف. وبالتالي، فإنه هو الأكثر فعالية في تحفيز مناطق الدماغ بالقرب من فروة الرأس (~ 2 - 3 سم) 68،69 </sup&gt; وغير فعالة في تحفيز هياكل العميق للمخ. ونتيجة لذلك، فإن المناطق الوحيدة للوصول مباشرة إلى TMS تقتصر على عباءة القشرية، على الرغم من ويجري حاليا وضع لفائف على شكل مختلف للوصول إلى مناطق أعمق مثل العقد القاعدية 69. TMS لديه أيضا القرار المكانية من حوالي 0،5-1 سم 47،70-72. وبالتالي، فإن هذه الطريقة لا يمكن استخدامها لمعرفة مدى مساهمة وظيفية من الهياكل المكانية غرامة الحبيبات مثل الأعمدة القشرية. والقيد الثاني من TMS هو أن التحفيز يدخل المتزامنة الآثار الجانبية الحسية نتيجة الحقل المغناطيسي المتغيرة بسرعة. وعلى الأخص، ويرافق كل نبضة مغناطيسية بواسطة نقرة السمعية وإحساس التنصت. لذا TMS قد لا تكون ملائمة لبعض التجارب السمعية أو الحسية الجسدية التي قد تتداخل هذه الآثار الجانبية مع أداء المهمة. نلاحظ، مع ذلك، قد استخدمت على الانترنت التي TMS بنجاح في بعض التجارب السمعية 73،74 </sتصل&gt;، وبالتالي ممكنا على الأقل في بعض المهام. وهناك اعتبار آخر هو أن شدة التأثيرات الحسية يختلف عبر مواقع الرأس. على سبيل المثال، سوف التحفيز التي تدار إلى موقع بالقرب من الأذن الصوت بصوت أعلى من أماكن أبعد. وبالمثل المزيد من المواقع بطني على رأسه إنتاج تقلص العضلات أكبر من المناطق الظهرية 75،76. لأن هذه الاختلافات يمكن أن تحدث يفند موقع تجريبي، فمن المهم استخدام إما موقع التحكم مع آثار جانبية مشابهة للموقع الرئيسي مثل المتماثلات المقابل 77 أو على التحكم في الظروف / المهام التي لا تستفيد من عملية الاهتمام 24،62 ، 73،78،79. أخيرا، يجب دائما أن تؤخذ اعتبارات السلامة في الاعتبار عند تصميم التجارب TMS لأنها يمكن أن يحتمل لحث إغماء ونوبات 27. للحد من هذه المخاطر، والمبادئ التوجيهية المقبولة دوليا لكثافة التحفيز، والتردد، والمدة EXISTS، فضلا عن العدد الإجمالي من البقول وفترات بين المحاكمة 27،28. ويعتقد أن البروتوكولات التي تبقى ضمن هذه المبادئ التوجيهية لتكون آمنة للمشاركين العادي عصبيا. تجدر الإشارة، مع ذلك، أن هذه هي حتى الآن غير مكتملة والتي يتم تقديمها بروتوكولات TMS في كثير من الأحيان الرواية التي تثبت أيضا آمنة. بشكل عام، تشير الأدلة أنه عندما يتم اتباع الإرشادات المنشورة، TMS هو إجراء آمن مع عدم وجود آثار جانبية خطيرة. واحد نتيجة لهذه الحدود، ومع ذلك، هو أن البروتوكولات السلوكية في كثير من الأحيان سوف تحتاج إلى تعديل قبل أن يمكن استخدامها مع TMS. وهذا له انعكاسات على عدة جوانب من التصميم، بما في ذلك طول التجربة، عدد من المحاكمات، عدد من الشروط والمواقع التحفيز التي يمكن اختبارها. بعض من هذه القيود يمكن التغلب عليها عن طريق تقسيم التجربة إلى جلسات منفصلة مثل اختبار التحفيز مواقع مختلفة في أيام مختلفة. في تلك الحالات، فمن المهم التأكد من أن الترجمةوتتم الاختبارات من موقع داخل نفس الدورة. هذا يقلل من التباين التجريبية من خلال تعظيم دقة الاستهداف. عند اتخاذ قرار ما إذا كان لاستخدام جلسة عمل اختبار واحد أو أكثر، والقيد الأساسي هو سلامة المشاركين - على وجه التحديد، ومقدار التحفيز التي هي آمنة في جلسة واحدة. التحفيز مجموع ينطوي التعريف والممارسة والتعريب (في حال استخدام TMS)، والاختبار، ويحتمل أن تكون على مواقع متعددة، ويعتمد بشكل كبير على عدد من التجارب في الشرط. حيث يتجاوز هذا الرقم المبادئ التوجيهية لجلسة واحدة، فمن الضروري لكسر التجربة في جلسات متعددة، ويجري ما لا يقل عن 24 ساعة على حدة. لا توجد قواعد صارمة وسريعة بشأن الحد الأدنى لعدد التجارب اللازمة لإجراء التجارب TMS، ولكن مثل أي تجربة، وهذه يمكن حسابها باستخدام حسابات الطاقة القياسية استنادا إلى حجم التأثير، التباين، على مستوى α (عادة 0.05) والمطلوب حساسية. تقديرات معقولة في كثير من الأحيان منحجم تأثير والتباين تتوفر نتيجة الاختبار التجريبي المكثفة التي بذلت لتحسين بروتوكول التجريبية. باختصار، أصبح TMS أداة هامة مع تطبيقات واسعة في علم الأعصاب الإدراكي. توفر هذه المقالة بروتوكول الإنترنت الأساسية للTMS بالتزامن مع مهمة السلوكية للتحقيق في علاقات سببية الدماغ السلوكي سواء في وضع &quot;الآفة الظاهري&quot; وأيضا أداة ميقاتي لاستكشاف ديناميات الزمنية لمعالجة المعلومات العصبية إقليميا محددة.

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) هو أداة آمنة وغير الغازية المستخدمة لتحفيز المخ. فإنه يستخدم التيار الكهربائي تتغير بسرعة داخل لفائف إجراء لتوليد قوية، ولكن التنسيق نسبيا، المجال المغناطيسي. عند تطبيقها على فروة الرأس، والمجال المغناطيسي يستحث النشاط الكهربائي في أنسجة الدماغ الكامنة، وتعطيل معالجة المعلومات القشرية المحلية مؤقتا. هذا التدخل عابرة يخلق فعال دائم القصير &quot;الآفة افتراضية&quot; 1،2. هذا الأسلوب يوفر طريقة غير الغازية لرسم استدلالات سببية الدماغ والسلوك والتحقيق في ديناميات الزماني الانترنت معالجة المعلومات العصبية في كل من البالغين الأصحاء والمرضى العصبية. عن طريق التدخل بشكل انتقائي مع المعالجة القشرية إقليميا محددة، TMS يمكن استخدامها لرسم وصلات سببية بين مناطق الدماغ والسلوكيات محددة 3،4. وهذا هو، إذا تحفيز منطقة القشرية بشكل ملحوظيؤثر على أداء المهمة النسبي لظروف الرقابة المناسبة، وهذا يشير إلى أن منطقة حفز ضروري لتنفيذ المهمة عادة. الاستدلالات السببية من هذا النوع هي واحدة من أهم مزايا TMS على أساليب تصوير الأعصاب مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) أو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). على عكس تقنيات تصوير الأعصاب التي تقيس النشاط العصبي وربط ذلك مع السلوك، TMS يتيح الفرصة لمعالجة المعلومات العصبية التشويش وقياس آثارها على السلوك. في هذا المعنى، هو أكثر مثل تحليلات العجز آفة التقليدية في المرضى الذين يعانون من تلف في الدماغ إلا أن TMS هو غير الغازية والآثار مؤقتة وقابلة للانتكاس. لديه TMS أيضا العديد من المزايا الدراسات الآفة. على سبيل المثال، فإن آثار التحفيز عادة ما تكون أكثر دقة مكانيا من الآفات التي تحدث بشكل طبيعي، والتي غالبا ما تكون كبيرة وتختلف اختلافا كبيرا عبر المرضى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام المشاركين في الضوابط الخاصة بها، therebذ تجنب مسألة الاختلافات المحتملة في قدرات ما قبل المهووسين بين المرضى والضوابط. أخيرا، ليس هناك وقت كاف لإعادة تنظيم وظيفي عقده خلال TMS، وهذا يعني أن عمليات الانتعاش من غير المحتمل أن نخلط النتائج 5. وبعبارة أخرى، TMS يوفر أداة قوية لتحقق السببية العلاقات الدماغ السلوك الذي يكمل التقنيات المترابطة مثل تصوير الأعصاب وظيفية. ويمكن أيضا أن تستخدم TMS للتحقيق في دورة الوقت لمعالجة المعلومات العصبية باستخدام رشقات نارية قصيرة جدا من التحفيز ومتفاوتة بداية من التحفيز 6. وهذا ينطوي عادة إما TMS نبض واحد أو مزدوج تسليمها إلى المنطقة في نقاط مختلفة من الزمن في المحاكمة. لأن الأثر المترتب على TMS نبض الفردية يحدث على الفور ويستمر في مكان ما بين 5 و 40 ميللي ثانية 7-10، وهذا يتيح للباحث لتعيين ديناميات الزماني للنشاط الخلايا العصبية الإقليمية بما في ذلك onseر، والمدة، وتعويض 11،12. مدة هذا الانقطاع يحد القرار الزمني للتقنية ل10S من ميللي ثانية، ما يقرب من أمر من حجم أخشن من المخ (EEG) والدماغ المغناطيسي (MEG). من ناحية أخرى، فإن توقيت لوحظ في دراسات TMS ميقاتي تميل إلى تتطابق مع تلك التسجيلات من العصبية الغازية أفضل من EEG وMEG 9،13. يفترض هذا لأن EEG وMEG قياس نطاق واسع التزامن العصبية التي تتخلف عن أقرب بداية النشاط 14. بالإضافة إلى ذلك، مثل الرنين المغناطيسي الوظيفي وPET، EEG وMEG هي التدابير المترابطة من نشاط الدماغ كله حين TMS ميقاتي يمكن أن توفر معلومات هامة حول ديناميات الزمانية الإقليمية ولكن أيضا حول ضرورة المنطقة لسلوك معين لا فقط. على الرغم من TMS وضعت أصلا للتحقيق في علم وظائف الأعضاء من الجهاز الحركي 15، اعتمد بسرعة كأداة قيمة لcognitiلقد علم الأعصاب. كان واحدا من أقرب استخداماته كأسلوب &quot;الآفة افتراضية&quot; للحث على اعتقال خطاب من خلال تحفيز ترك القشرة الأمامية السفلية 16-18. أكدت النتائج على أهمية منطقة بروكا لإنتاج الكلام، واقترح بديلا محتملا للاختبار وادا لتحديد لغة الهيمنة اللاحقة للتدخلات جراحة الأعصاب 16،19. الآن يتم استخدام TMS في جميع المجالات تقريبا من علم الأعصاب الإدراكي بما في ذلك الاهتمام 20، 21 الذاكرة، وتجهيز مرئي 22، التخطيط للعمل 23، 24 صنع القرار، ومعالجة اللغة 25. عادة TMS يدفع إما زيادة معدلات الخطأ أو رد فعل مرات أبطأ (RTS)، وكلاهما تؤخذ كمؤشرات على العلاقات السببية بين الدماغ والسلوك 3،4. بعض الدراسات استخدام TMS في كل من النمط الظاهري، والآفة كأداة ميقاتي. على سبيل المثال، ابريق وزملاؤه 11 الأولى التي أظهرت المتكررة TMS(rTMS) تسليمها إلى منطقة الوجه القذالي تعطلت التمييز الوجه دقيقة ثم تستخدم ميقاتي TMS لتحديد أن هذا التأثير كان موجودا فقط عندما تم تسليم TMS في 60 و 100 ميللي ثانية، مما يدل على أن هذه المنطقة خاصة الدماغ بمعالجة المعلومات وجها جزء في مرحلة مبكرة مرحلة التعرف على الوجه. في جميع الأمثلة المذكورة هنا، تدار TMS &quot;على الخط&quot;، وهذا هو أثناء أداء المهمة، حتى يتسنى للآثار TMS هي الفورية والقصيرة الأجل (أي آثار تستمر ما دام مدة التحفيز). هذا يتناقض مع &quot;خط خارج&quot; TMS الذي ينطوي إما أشواط طويلة من التردد المنخفض التحفيز 21 أو رشقات نارية قصيرة من التحفيز منقوشة 26 قبل البدء في المهمة. في خارج الخط TMS آثار الماضي جيدا بعد فترة من التطبيق TMS نفسها. تركز هذه المقالة حصرا على النهج &quot;على الخط&quot;. الخطوات الأولية في إعداد أي TMS هxperiment تشمل تحديد بروتوكول التحفيز واختيار طريقة الترجمة. وتشمل المعلمات التحفيز كثافة وتواتر ومدة TMS ويعيقها متطلبات السلامة المحددة دوليا 27،28. يتطلب كل تجربة TMS أيضا إجراء توطين مناسبة لتحديد المواقع وتوجيه لفائف بدقة اكثر من موقع التحفيز. لا يمكن أن تعتمد على توطين الفضاء القياسية إحداثيات 29 أو 10-20 نظام توطين 30، ولكن عادة ما يتم تخصيص لكل مشارك على حدة 31. لهذا الأخير، وهناك العديد من الخيارات التي تشمل التحفيز تستهدف بناء على تشريح كل فرد 32، إضفاء الطابع المحلي وظيفيا باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي 33 أو وظيفيا توطين باستخدام TMS 34. بروتوكول المعروضة هنا دعاة التعريب وظيفية مع TMS كجزء من بروتوكول عام لتجارب على الخط TMS. ثم يتم عرض مثال توضيحي لكيفية TMS يمكن استخدامهاللتحقيق في المساهمات الفنية التابعة للالتلفيف فوق الهامش الأيسر (SMG) لالمعالجة الصوتية في القراءة.

<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

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) هو آمنة وغير الغازية تقنية تحفيز المخ التي تستخدم كهربائي قوي من أجل تعطيل معالجة المعلومات بشكل مؤقت في منطقة الدماغ، وتوليد قصيرة الأجل &quot;الآفة الظاهري.&quot; تحفيز الذي يتداخل مع أداء المهمة يشير أن منطقة الدماغ المتضررة من الضروري لتنفيذ المهمة عادة. وبعبارة أخرى، على عكس طرق التصوير العصبي، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) التي تشير إلى علاقة بين الدماغ والسلوك، TMS يمكن استخدامها لإثبات العلاقات الدماغ السلوك السببية. علاوة على ذلك، من خلال تغيير المدة وظهور الآفة الظاهري، TMS يمكن أيضا الكشف عن مدار الساعة من معالجة العادي. ونتيجة لذلك، أصبح TMS أداة هامة في علم الأعصاب المعرفي. وتشمل مزايا هذه التقنية على الدراسات الآفة العجز أفضل الدقة المكانية والزمانية لتأثير الاضطراب، والقدرة على استخدام المشاركين كما شارك الخاصةالمواضيع ntrol، وسهولة الحصول على المشاركين. وتشمل القيود السمعية المتزامنة والتحفيز الحسية الجسدية التي قد تؤثر على أداء المهمة، محدودية الوصول إلى هياكل أكثر من بضعة سنتيمترات من سطح فروة الرأس، ومساحة كبيرة نسبيا من المعلمات الحرة التي تحتاج إلى أن يكون الأمثل من أجل تجربة للعمل. التصاميم التجريبية التي تعطي دراسة متأنية للظروف الرقابة المناسبة تساعد على معالجة هذه الشواغل. يوضح هذا المقال هذه القضايا مع نتائج التحقيق التي TMS المساهمات المكاني والزماني للالتلفيف فوق الهامش الأيسر (SMG) إلى القراءة.

ويوضح الشكل (2) ونتائج تجربتين TMS ذكر كأمثلة. وهي التحقيق في ما إذا كان أول SMG ترك تشارك سببيا في معالجة الأصوات من الكلمات في حين أن التحقيق الثاني ديناميات الزماني لهذه المشاركة. ويبين الشكل 2A نتائج ممثل التجربة الأولى حيث rTMS (10 هرتز و 5 البقول، و 55٪ من وقام بتسليم أقصى كثافة) إلى SMG خلال ثلاث مهام. تركز مهمة الصوتية الاهتمام على أصوات الكلمات (&quot;هل هاتين الكلمتين الصوت نفسه؟ يعرف الأنف&quot;)، في حين ركز على المهمة الدلالية معانيها (&quot;هل هاتين الكلمتين تعني الشيء نفسه؟ فكرة-فكرة&quot;). قدم مهمة السيطرة الثالث أزواج من سلاسل الحرف الساكن وتساءل عما إذا كانت متطابقة (&quot;wsrft-wsrft&quot;). وتألفت كل مهمة من 100 المحاكمات. أظهرت النتائج أن TMS زيادة كبيرة نسبة إلى المحطة المذكورة لا stimulatioن في مهمة الصوتية بمعدل 37 ميللي ثانية. في المقابل، كان التحفيز SMG أي تأثير كبير على المحطة المذكورة في المهام الدلالي أو الهجائي السيطرة. وبعبارة أخرى، &quot;الآفة افتراضية&quot; من ​​SMG ترك تدخلت بشكل انتقائي مع معالجة الأصوات الكلامية، مما يدل على ضرورة SMG في معالجة الجوانب الصوتية من كلمات مكتوبة 44. الرقم 2B يبين نتائج ممثل التجربة ميقاتي استكشاف بالطبع وقت المعالجة الصوتية داخل SMG. هنا، تم تسليم مزدوجة نبض TMS في خمس نوافذ زمنية مختلفة بعد ظهور التحفيز خلال نفس المهمة الصوتية مع 100 محاكمات مقسمة إلى خمس مجموعات متساوية كل اختبار نافذة زمنية مختلفة. بالمقارنة مع حالة خط الأساس (40/80 ميللي ثانية)، لوحظ وجود زيادة كبيرة في المحطة المذكورة عندما تم تسليم TMS 80/120، 120/160، و160/200 ميللي ثانية بعد ظهور التحفيز. أظهرت هذه النتائج كان SMG engagإد في المعالجة الصوتية ما بين 80 و 200 ميللي ثانية بداية آخر التحفيز، مما يدل على حد سواء في وقت مبكر ومشاركة مستدامة في المعالجة الصوتية 44. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/51735/51735fig1highres.jpg" /> الشكل 1. اثنين من الطرق الشائعة لعلامات المواقع التحفيز المحتملة. (A) A الأسلوب الأول ينطوي على وضع شبكة من علامات على مساحة المحرك واختبار كل ناحية حتى تنتج TMS التأثير المتوقع. هذا النهج هو شائع لتحديد محرك &quot;بقعة ساخنة&quot; - وهذا هو، والمكان الذي تنتج التحفيز الأقوى، تقلص العضلات الأكثر موثوقية (B) تنطبق الطريقة الثانية القيود التشريحية إضافية من خلال وضع مجموعة من علامات ضمن واضحة المعالم. منطقة في الدماغ. في هذا المثال، يتم تقييد موقع علامات ثلاث إلى المنطقة الأمامية من SMG. أول واحد هو موقعد متفوقة على إنهاء الفرع الخلفي تصاعدي من الشق سيلفيان؛ والثاني هو في نهاية بطني من SMG الأمامي؛ وثلث تقريبا في منتصف الطريق بين غيرها من الموقعين. وتظهر علامات التحفيز على متن طائرة مجاور للسهمي من التصوير بالرنين المغناطيسي الفردية باستخدام نظام جراحة التوضيع التجسيمي بدون إطار. شريط مقياس سوداء في الركن الأيسر السفلي يدل على مسافة 1 سم. <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/51735/51735fig2highres.jpg" /> الشكل 2. أوقات رد الفعل (RTS) من بداية التحفيز. (A) noTMS (الحانات ضوء) وTMS (قضبان الظلام) الظروف في ثلاث مهام لغة مختلفة. (B) خمسة ظروف توقيت التحفيز في مهمة الصوتية. في المثال المعروضة هنا، تم تسليم البقول إما مزدوجة في 40/80 ميللي ثانية، 80/120 ميللي ثانية، 120/160 ميللي ثانية، 160/200 ميللي ثانية، و200/240 ميللي ثانية بداية آخر التحفيز. اله أول نافذة الوقت، 40/80 ميللي ثانية، وكان يستخدم كشرط مراقبة خط الأساس لأنه ليس من المتوقع أن تصل إلى SMG أن المعلومات البصرية بسرعة. أشرطة الخطأ تمثل الخطأ المعياري للمتوسط ​​تعديلها لتعكس التباين في موضوع-50 بشكل صحيح. التجربة الأولى يحتوي على بيانات من 12 مشاركا، والثاني من 32 مشاركا. * ع &lt;0.05.

Watch this Scientific Journal Video about Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course at JoVE.com

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

تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة للتحقيق في العلاقات السببية الدماغ السلوكي وملعب وقتهم

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) هو أسلوب لتعطيل غير جراحية معالجة المعلومات العصبية وقياس تأثيره على السلوك. عندما يتداخل مع TMS مهمة، فإنه يشير إلى أن منطقة الدماغ حفز ضروري لأداء المهمة العادية، مما يسمح احد لربط منهجي مناطق الدماغ إلى الوظائف المعرفية.

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

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) مع التحفيز السمعي في الطيور المغردة

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

رصد EEG في وقت واحد خلال تحفيز مباشر عبر الجمجمة الحالي

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

تحفيز الشفاه موتور اللحاء مع تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة

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

عبر الجمجمة المباشر تحفيز الحالي في وقت واحد وأسلوب التصوير بالرنين المغناطيسي

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

تحوير الإدراك عن طريق الجمجمة المباشر تحفيز الحالي من المخيخ

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

الإعداد متعدد الوظائف لدراسة التحكم في المحركات الإنسان عن طريق تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، الكهربائي، التقاط متحرك، والواقع الافتراضي

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

موجهة Neuronavigation المتكرر عبر الجمجمة التحفيز المغناطيسي لفقدان القدرة على الكلام

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)

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

تسجيل كهربية المتزامنة خلال الجمجمة التيار المتردد تحفيز (جان التقييم التقني)

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

علاج الاكتئاب السريري مع المتكرر ديب عبر الجمجمة التحفيز المغناطيسي باستخدام Brainsway H1 لفائف

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

بالتكرار عبر الجمجمة التحفيز المغناطيسي إلى جانب واحد نصف الكرة الأرضية من الدماغ الجرذ

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