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

Yazarlar herhangi bildirimleri var.

Bu protokol, nörolojik olarak normal insan gönüllülerin non-invaziv beyin stimülasyonu için UCL Etik Değerlendirme Kurulu (# 249/001) tarafından onaylandı. 1.. TMS protokolünü oluşturun Bilişsel nörobilim neredeyse tüm TMS deneyleri bir figür sekiz-şekilli bobin ile birlikte çift fazlı uyarım kullanın. Bu darbeleri hızlı trenler teslim olanağı sağlar (&gt; 1 Hz) ve mümkün olduğunca kesin bir kortikal siteyi hedef. Mono-faz stimülasyon 35 veya farklı bir bobin şekil 36 kullanmak mümkündür, ancak burada standart konfigürasyon uygulandı. <ol><li> Stimülasyon sıklığını ve süresini seçin. NOT: bilişsel nörobilim yaygın bir seçim uyaran 37-40 başlangıcından 500 msn için 10 Hz stimülasyon kullanmaktır. </li><li> Kapsamlı test pilot dayalı bir yoğunluk düzeyini seçin. Katılımcıların genelinde bu sabit tutun. NOT: donatımı u içinmaksimum stimülatör çıkış 11,41-44% 70 - sed, burada yaygın olarak kullanılan yoğunlukları 50 arasında değişmektedir. </li><li> Arası bir deneme aralığı seç. 5 sn 27,45 - pratik ve emniyet nedenleriyle, 3 minimum tarafından uyarılması davaları ayırın. </li></ol> 2.. Kafasını Kayıt gerçekleştirin <ol><li> Önce TMS ayrı bir oturumda her bir katılımcı için tarama yüksek çözünürlüklü, T1-ağırlıklı anatomik manyetik rezonans görüntüleme (MRG) edinin. Adım 2.3 kullanılacak görüntüde referans noktaları vardır. </li><li> Her katılımcının uyarım sitelerin doğru hedefleme etkinleştirmek için TMS oturumundan önce çerçevesiz stereotaksi sistemine tarama yükleyin. Deneyin başında kafasına uyarım siteleri işaretle veya deney boyunca sürekli olarak izler. </li><li> Katılımcının görüntü üzerinde dört referans noktalarını işaretleyin. Tipik olarak, bu burun ucu, burun köprüsü ve olmamak kaydıylaHer kulak Tragus&#39;un yukarıda ch. </li><li> Onları deneyde katılmak için bilgilendirilmiş onam vermek için sırayla TMS hakkında katılımcı bilgileri sağlayın. </li><li> Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmış bir TMS Emniyet Ekran formu tamamlamak için katılımcı isteyin. NOT: TMS Daimi çelişkilerin bir epilepsi kişisel veya aile öyküsü, nörolojik veya psikiyatrik sorunları bir klinik öyküsü, ya da böyle bir kalp pili veya koklear implant gibi tıbbi implant cihazları bulunmaktadır. Aşağıdaki değil TMS güvenlik gereksinimleri potansiyel senkop ve nöbet neden olabilir. </li><li> Katılımcının kafasına konu izci yerleştirin; fiducial ölçüm noktaları zaman bir referans olarak hareket edecektir. Stereotaksi sistemi ile gelen bir gösterici ile deneğin kafasına her referans noktasına dokunun ve bilgisayarınızdaki ilgili koordinatlarını kaydetmek. MRG görüntü ile deneğin kafasını kalibre. Kayıt ve tekrarın kalitesini kontrol edinişlem gerekirse. </li><li> Bobin deşarj sesini zayıflatır ve katılımcıların işitme 46 zarar görmesini önlemek için uyarılması sırasında kulaklıklar giymek katılımcıdan. </li><li> Bölüm 1&#39;de yapılan seçimler doğrultusunda TMS makineyi kurmak. </li><li> Katılımcı kendi hissi aşina ve iyi tolere emin olmak için test önce uyarılması katılımcı tanıtın. İlk araştırmacının koluna stimülasyon göstermek ve daha sonra hissi ile kişi gelmesini katılımcının kolunda. Not: Bu, ilk kez TMS karşılaşan katılımcılar için özellikle önemlidir. </li><li> Hissi olarak test sitelerin her uyarma protokolü için en farklı yerlerde farklı olabilir göstermek. Çerçevesiz stereotaksi sistemi tarafından tanımlanan birinci sahada bobin yerleştirin bobin kafa derisi ve maksimum manyetik akı hattı st kestiği teğet olacak şekildeimulated sitesi. NOT: Uyarım, bazen yüz sinirleri veya kasları etkiler ve katılımcı iyice tahammül olmadığını test etmek önemlidir bu yüzden rahatsızlık neden olabilir. </li></ol> 3.. Fonksiyonel Localization gerçekleştirin <ol><li> Her katılımcıya göre özelleştirerek stimülasyon site optimize. Katılımcının yapısal görüntü üzerinde ilgi beyin bölgesi içinde çeşitli potansiyel stimülasyon siteleri işaretleyin. Izgara veya anatomik işaretleme (Şekil 1) kullanarak TMS 47 uzaysal çözünürlüğü verilen birbirinden hedeflere en az 10mm bulun. </li><li> Ilgi bilişsel fonksiyon içine musluklar ve ölçülebilir bir davranış (örneğin, reaksiyon süreleri, doğruluk, göz hareketleri) sahip bir yerelleştirici görevi seçin. Mümkün siteleri test ederken görevi birden çok kez tekrarlayın ve uyaranların sürekli tekrarlanmasını önlemek için görevin farklı versiyonlarını oluşturmak. </li><li> Katılımcı olmadan görev uygulama için izin verinuyarım onlar rahat edene kadar. Ardından katılımcı uyarımı ile avunma olmadan görevi yerine alışmakta böylece denemelerin% 50 üzerinde sunulan TMS ile ikinci bir uygulama oturumu rastgele (veya sözde-rasgele) tanıtmak. </li><li> Bir test siteyi seçin ve yerelleştirici görevin bir sürümünü çalıştırın. Hemen sonra stimülasyon performansını etkileyip etkilemediğini görmek için sonuçlarını kontrol edin. NOT: Birçok durumda, bir &quot;yanlış&quot; sitesi uyarıcı aslında nedeniyle tıklama işitme ve kafa derisi stimülasyon hissi hissi nedeniyle bu durumda arası duyusal kolaylaştırma 2, hiçbir stimülasyon göre yanıtları kolaylaştıracaktır. Buna ek olarak, stimülasyon (yani, 100 msn) büyük etkileri çoğu zaman suni ve yeniden test gerektirir. Onlar çoğaltmak ve özellikle test siteye özgü iseniz, o zaman gerçek etkileri olabilir. Lokalizasyon de emin olmak için bir TMS etkisi sağlam bir ölçü seçmek için emin oluntirme. </li><li> Hiçbir etki görülürse, yeni bir test site seçin ve tekrarlayın, aksi takdirde çoğaltır, olmadığını belirlemek için tekrar aynı siteyi test edin. Bu spesifik olmayan TMS etkisini gösterir gibi onlar hepsi bir etkisi üretmek yok sağlamak için back-to-back aynı seansta birden fazla sitelerini test. Siteler katılımcılar karşısında uyarılır sırasını dengelemek. </li></ol> 4. Ana Unsur <ol><li> Yerleştirildikten sonra ve aynı oturumda, işlevsel lokalize hedef siteyi kullanarak ana deney çalıştırın. NOT: Bu lokalizasyonu kullanılan ama biri ilgi anahtar süreci paylaşan birine farklı bir görev içerecektir. Örneğin, karar uyak görev homophone karar görev ana deney için kullanılabilecek iken kelimelerin sesleri işleme duyarlı bir alan lokalize için kullanılabilir. Bu örnekte, her iki görevler yazılı kelimelerin fonolojik işleme gerektiren rağmen belirli bir görev talepleri ve uyali farklıdır. </li><li> TMS spesifik olmayan etkileri ekarte etmek için yeterli kontrol koşulları içerir. </li><li> Işleme fonksiyonel özgüllük göstermek için ilgi süreci içermemektedir bir kontrol görevi aynı site test. </li><li> Etkisinin anatomik özgüllüğünü göstermek için ana görevi farklı bir site sınayın. </li><li> Bu tür sahte TMS, kontrol uyaranlara, ya da birden fazla zaman pencere gibi ilave kontrol koşulları içerir. </li><li> Aynı TMS yerelleştirme sırasında kullanılan parametreler (örneğin, şiddeti, sıklığı, ve stimülasyon süresi) kullanılarak geleneksel bir &quot;sanal lezyon&quot; deney yapmak. Kronometrik TMS deney için, aynı yoğunluğu kullanabilirsiniz ancak farklı başlangıç ​​gecikmeleri teslim bir tek 48 veya çift darbede 49 ya tarafından yerelleştirme sırasında kullanılan bakliyat tren değiştirin. </li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Bu makale, çevrimiçi TMS kullanarak bilişsel süreçlerinde nedensel ve beyin bölgelerinin zamansal tutulumunu değerlendirmek için bir protokol sunuyor. Bu tartışma daha sonra ilk kritik başarılı TMS protokol oluşturmak için adımlar ve TMS deney tasarlarken dikkat edilmesi gereken sınırlamalar vurgulamaktadır. TMS protokolleri stimülasyon parametrelerini sağlanması, serbest parametrelerin bir çok sayıda var çünkü TMS deney hazırlanmasında önemli bir adımdır. Normal olarak, bu uyarım frekansı, süre, yoğunluk, inter-deneme aralığını ve sağlam bir etki üretmek için gerekli bobin yönünü belirlemek amacıyla geniş bir pilot deneme yoluyla elde edilir. Etkili bir &quot;sanal lezyon&quot; oluşturmak için frekans ilgi bilişsel sürecini kapsayacak şekilde yeterince büyük bir zaman penceresi kapsayan sağlam bir etkiye neden gerekir. Bunun bir sonucu olarak, sıklığı ve süresi, her iki çalışmada arasında değişir. Benzer şekilde, ve #8220; doğru &quot;uyarımı yoğunluğu, manyetik alan, hedef beyin bölgesinde sinir işleme etkiler ve burada en önemli unsur uyarı bölgesinden 51 bobin arasındaki mesafedir sağlar biridir. Birçok çalışma, primer motor korteksin el alanını uyarıcı zaman bir motor yanıt üretmek ve katılımcıların 52,53-55 genelinde şiddetini normalleştirmek için bu kullanmak için gerekli uyarım yoğunluğunu belirlemek. Bu tedbir, ancak, non-motor bölgelerde 42,51,56 için optimum yoğunluğu güvenilir bir dizin değil. Başka bir seçenek, tüm katılımcılar için aynı yoğunluk kullanmaktır. Seçilen yoğunluğu stimülasyon şiddetleri bir dizi denemeler sonrasında tüm pilot denekler genelinde etkili olmalıdır. Buna ek olarak, bobin yönlendirme dikkat edilmesi gereken önemli bir parametredir. Belirli bir bobin yönlendirme uyarılan nöronal nüfus içinde indüklenen elektrik alanı dağılımını etkiler ve bu nedenle Beha etkileyebilirVior. Genel olarak, yayınlanmış protokoller iteratif denemeyi uygun pilot deneme sırasında değiştirilen bir başlangıç ​​noktası sağlayabilir. Çoğu zaman, ancak, bu pilot test hakkında bilgi protokol tasarım sürecinin bazı önemli yönlerini gizleme talihsiz etkisi vardır taslakla, çÛkarÛlmalÛdÛr. Bir yerelleştirme prosedür seçimi o stimülasyon uygun sitenin uygulanır sağlamak için de gereklidir. Birçok çalışmaları başarıyla her konu için stimülasyon site özelleştirme, bireysel katılımcılar 57,58 genelinde tek bir konum hedeflemek anatomi temelli yöntemler kullanılarak uyarma siteleri lokalize olmasına rağmen ayrı ayrı bireyler arası daha verimli bir yöntem 31 verimli davranışsal sonuçlar Varyans azaltır. Burada fMRI tabanlı lokalizasyonu üzerinde avantajlar sunan TMS-tabanlı fonksiyonel yerelleştirme prosedürü sundu. Özellikle, farklı mekansal önyargıların sorun önlerara fMRI (yani, boşaltma damarlar 59) ve TMS (örneğin, manyetik alan içinde 6,60 akson yönlendirme) farklı yerlere lokalize olan aynı nöral yanıt neden olabilir. Buna ek olarak, bu iyi fMRI aktivasyon &quot;tepe&quot; spesifik yer onları sub-optimal TMS 55,61 hedef hale getirirken, önemli ölçüde değişebilir bilinmektedir. Aynı şekilde, farklı lokalizasyon prosedürler çok kanıtlanabilir etkili oldukları için, bu özel seçim hangi bir yöntem kullanılabilir sağlayarak, güvenilir ve tekrarlanabilir bir fayda sağladığını, daha az önemlidir. Deney Burada sunulan veriler bağımlı ölçü olarak reaksiyon sürelerini kullanılmasına rağmen, başka birçok seçenek vardır. Örneğin, bazı çalışmalar, bunun yerine 9,12,62 doğruluğunu kullanın. Bu gibi durumlarda, TMS olmadan normal bir performans o kadar uyarımı ile uyarılan bozulma doğruluğu puan yansıtıyor tavan seviyesinin altına zaten.Diğer çalışmalar göz hareketleri 63,64 üzerinde uyarımın etkilerini ölçülen var. TMS ile çoğu bilişsel nörobilim deneyler, ancak onların bağımlı ölçü 13,48,65,66 gibi reaksiyon kez kullanın. Tipik olarak, bu etkiler msn onlarca ya da reaksiyon süreleri 67 aşağı yukarı% 10 değişim şekildedir. Nispeten küçük değişiklikler kolaylıkla görülebilir, böylece kullanılan bağımlı olursa olsun ölçü sağlam ve tutarlı olmalıdır. Herhangi bir deney tekniği gibi, TMS bu metodoloji seçerken dikkat edilmesi gereken önemli sınırlamalar vardır. En yaygın olanları şunlardır: i) TMS uzaysal çözünürlüğü, ii) non-spesifik etkiler uyarılması ile ilişkilidir, ve iii) emniyet yönleri metodolojisi. Manyetik alan, daha uzakta bobinden olan yoğunluğu azaltır, çünkü önce, TMS stimülasyon sınırlı bir derinliğe sahiptir. 68,69 - Sonuç olarak, (3 cm ~ 2) kafa derisi yakınında beyin bölgelerini uyararak en etkili olduğunu </sup&gt; Ve derin beyin yapıları uyarıcı etkisizdir. Farklı şekilli rulolar gibi bazal ganglia 69 gibi daha derin bölgelere ulaşmak için geliştirilmektedir, ancak bunun sonucunda, TMS doğrudan erişilebilir tek bölgeler, kortikal manto ile sınırlıdır. 1 cm 47,70-72 - TMS da yaklaşık 0,5 mekansal çözünürlüğe sahip. Bu yüzden, yöntem, örneğin kortikal sütunlar gibi ince taneli bir uzamsal yapılardan fonksiyonel katkılar araştırmak için kullanılamaz. TMS ikinci bir sınırlama uyarma hızla değişen manyetik alanın bir sonucu olarak eş zamanlı duyusal yan etkiler getirmektedir olmasıdır. En önemlisi, her bir manyetik darbe işitsel bir tıklama ve dokunarak hissi eşlik eder. Bu nedenle TMS bu yan etkiler görev performansı ile uğratabilecek bazı işitsel veya somatosensori deneyler için uygun olmayabilir. Not, ancak, çevrimiçi TMS bazı işitsel deneylerde 73,74 başarıyla kullanılmaktadır </skadar&gt; ve en azından bazı görevler bu nedenle mümkündür. Başka bir göz duyusal etkilerin yoğunluğu başkanı yerleri arasında farklılık olmasıdır. Örneğin, kulağa yakın bir yerde uygulanır uyarım daha uzak yerlerde daha yüksek sesle duyulur. Benzer şekilde kafasına daha ventral yerleri dorsal alanlara 75,76 daha fazla kas kasılması üretmek. Bu Site farklılıklar deneysel boşa uyarabilir Çünkü bu kontralateral homologlarından 77 olarak ana siteye benzer yan etkileri olan bir kontrol siteyi kullanabilir veya ilgi 24,62 sürecine girmeleri gerekmez kontrol koşulları / görevler için önemlidir , 73,78,79. Potansiyel senkop ve nöbetler 27 uyarabilir olarak TMS deney tasarlama Son olarak, güvenlik konuları her zaman dikkate alınmalıdır. Bu riski en aza indirmek için, uyarım şiddeti, sıklığı ve süresi için uluslararası kabul görmüş kurallar exists yanı sıra, puls ve inter-deneme aralıkları 27,28 toplam sayısı için. Bu kurallar içinde kalmak Protokoller nörolojik olarak normal katılımcılar için güvenli olduğuna inanılmaktadır. Bu henüz tamamlanmamıştır ve sık sık yeni TMS protokolleri de güvenli kanıtlamak tanıtıldı olduğunu, ancak, fazlalaştı. Genel olarak, kanıtlar yayınlanan kılavuzlar uyulduğunda, TMS hiçbir tehlikeli yan etkileri olan güvenli bir işlem olduğunu göstermektedir. Bu sınırların bir sonucu, davranışsal protokoller genellikle TMS kullanılabilir önce ayarlanması gerekir olmasıdır. Bu deney uzunluğu, denemelerin sayısı, test edilebilir koşulları ve stimülasyon sitelerinin sayısı da dahil olmak üzere tasarım çeşitli yönleri, etkileri vardır. Bu sınırlamalardan bazıları gibi farklı günlerde farklı stimülasyon sitelerini test ayrı seans halinde deney bölerek aşılabilir. Bu gibi durumlarda, bu yerleşimi sağlamak için önemlidirve bir sitenin test aynı oturumda yapılır. Bu hedefleme hassasiyetini maksimize ederek deneysel varyansı en aza indirir. Özellikle, tek oturumda güvenlidir uyarım tutarı - bir veya daha fazla test oturumu kullanmaya karar verirken, temel sınırlama katılımcının güvenliğidir. Toplam uyarım potansiyel birden fazla site üzerinden, alıştırma, uygulama, yerelleştirme (TMS kullanıyorsanız), ve test içerir ve eleştirel durumun başına denemelerin sayısına bağlıdır. Bu rakam tek bir oturum için yönergeleri aşması halinde, birden fazla seans halinde deney kırmak için gerekli olan, ayrı 24 saat en az yapılmıştır. Orada TMS deneyler için gerekli çalışmaların asgari sayısına ilişkin sert ve hızlı kural yok, ama herhangi bir deney gibi, bu etki boyutu, varyans, α-düzeyi (genellikle 0.05) dayalı standart güç hesaplamalar kullanılarak hesaplanan ve istenen edilebilir duyarlılık. Genellikle makul tahminlerietki büyüklüğü ve varyans deney protokolü optimize etmek için yapılan kapsamlı bir pilot test sonucu olarak mevcuttur. Özetle, TMS bilişsel nörobilim için geniş uygulamaları ile önemli bir araç haline gelmiştir. Bu makalede, &quot;sanal lezyon&quot; modunda ve aynı zamanda bölgesel özel nöral bilgi işleme zamansal dinamiklerini keşfetmek için bir kronometrik araç hem nedensel beyin-davranış ilişkilerini araştıran bir davranış görev ile birlikte çevrimiçi TMS için temel bir protokol sağlar.

Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) beyin stimülasyonu için kullanılan güvenli ve non-invaziv bir araçtır. Bu, güçlü bir oluşturmak için bir iletken bobin içinde bir hızla değişen bir elektrik akımı kullanmaktadır, ancak nispeten fokal, manyetik alan. Derisine uygulandığında, manyetik alan, geçici lokal kortikal bilgi işlem bozan, temel beyin dokusunda elektriksel aktivite neden olur. Bu geçici parazit etkili bir şekilde kısa süreli kalıcı bir &quot;sanal lezyon&quot; 1,2 oluşturur. Bu teknik nedensel beyin-davranış çıkarımlar çizim ve sağlıklı yetişkinler ve nörolojik hastalarda hem online nöral bilgi işleme zamansal dinamiklerini araştırmak için bir non-invaziv bir yöntem sunmaktadır. Seçici bölgesel özel kortikal işleme ile müdahale ederek, TMS beyin bölgelerinde ve belirli davranışları 3,4 arasındaki nedensel bağlantılar çizmek için kullanılabilir. Belirgin bir kortikal alanı uyarıcı Yani, eğeruygun kontrol koşullarına görev performansı göreceli etkiler, bu uyarılmış alanı, normalde görevi gerçekleştirmek için gerekli olduğunu gösterir. Bu tür nedensel gibi fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) veya pozitron emisyon tomografisi (PET) gibi görüntüleme yöntemleri üzerinde TMS önemli avantajlarından biridir. Nöral aktiviteyi ölçmek ve davranışları ile ilişkili beyin görüntüleme tekniklerinden farklı olarak, TMS nöral bilgi işleme karıştırmayı ve davranışları üzerindeki etkilerini ölçmek için bir fırsat sunuyor. Bu anlamda, geleneksel lezyon-açığı olduğunu TMS non-invaziv ve etkileri geçici ve geri dönüşümlü dışında beyin hasarı olan hastalarda analizleri gibi daha fazla. TMS aynı zamanda lezyon çalışmaları üzerinde birçok avantajı vardır. Örneğin, uyarım etkileri genellikle genellikle büyük ve hastalar arasında büyük ölçüde değişebilir, doğal olarak meydana gelen lezyonlar, daha fazla mesafeli olarak kesin bulunmaktadır. Buna ek olarak, katılımcıların kendi kontrolleri, thereb olarak kullanılabiliry hasta ve kontroller arasında pre-morbid yetenekleri potansiyel farklılıkların sorunu kaçınarak. Son olarak, fonksiyonel reorganizasyon kurtarma işlemleri sonucu 5 yıkmak için olası değildir, yani TMS sırasında yer almak için yeterli zaman vardır. Diğer bir deyişle, TMS gibi işlevsel beyin gibi bağıntılı teknikleri tamamlar nedensel beyin-davranış ilişkilerini araştırmak için güçlü bir araç sunuyor. TMS da uyarım darbelerini kullanarak çok kısa ve stimülasyon 6 başlangıcını değiştirilerek sinir bilgi işleme hızı zaman süresini araştırmak için kullanılabilir. Genellikle bu bir deneme içinde zaman farklı noktalarında bir bölgeye teslim tek veya çift darbe TMS ya içerir. Tek bir TMS darbenin etkisi hemen ortaya çıkar ve yerde arasında 5 ve 40 msn 7-10 sürer, çünkü bu onun onse dahil olmak üzere bölgesel nöronal aktivitenin zamansal dinamiklerini haritasına araştırmacı sağlart, süresi ve 11,12 ofset. Bu bozulma süresi msn 10s, elektroensefalografi (EEG) ve Manyetoensefalografi (MEG) daha büyüklüğünü iri kabaca bir sipariş tekniğin zamansal çözünürlüğü sınırlar. Öte yandan, kronometrik TMS çalışmalarda gözlenen zamanlamaları EEG ve MEG 9,13 daha invaziv nörofizyolojik kayıtları gelenler eşleştirmektedir. EEG ve MEG etkinlik 14 erken başlangıçlı gerisinde büyük ölçekli nöronal senkronizasyonunu ölçmek çünkü muhtemelen bu. Kronometrik TMS bölgesel zamansal dinamikleri hakkında değil, aynı zamanda belirli bir davranış için bölgenin gerekliliği hakkında önemli bilgiler sağlayabilir sadece oysa ek olarak, fMRI ve PET gibi, EEG ve MEG tüm beyin aktivitesinin karşılıklı tedbirler vardır. TMS başlangıçta motor sistemi 15 fizyolojisini araştıran için geliştirilmiş olmasına rağmen, hızla cogniti için değerli bir araç olarak kabul edildisinirbilimiyle ettik. Bir &quot;sanal lezyon&quot; tekniği olarak ilk kullanımlarından biri sol inferior frontal korteks 16-18 uyararak konuşma durmasına neden oldu. Sonuçlar konuşma üretimi için Broca alanının önemini teyit ve nöroşirürji müdahalelere 16,19 izleyen dil hakimiyetini belirlemek için Wada testi için potansiyel bir alternatif önerdi. Şimdi TMS dikkat 20, bellek 21, görsel işleme 22, eylem planlaması 23, 24, karar verme, ve dil işleme 25 de dahil olmak üzere bilişsel nörobilim hemen hemen tüm alanlarında kullanılmaktadır. Tipik TMS beyin ve davranış 3,4 arasındaki nedensel ilişkilerin göstergesi olarak alınır, her ikisi de artan hata oranları veya yavaş tepki süreleri (RTS) ya neden olur. Bazı çalışmalar hem sanal lezyon modunda ve bir kronometrik aracı olarak TMS kullanın. Örneğin, Sürahi ve arkadaşları 11 ilk gösterdiğini tekrarlayan TMSOksipital yüz alana teslim (TMU) doğru yüz ayrımcılık bozulur ve sonra TMS erken bu özellikle beyin bölgesi, yüz parçası bilgileri işler olduğunu gösteren, 60 ve 100 ms teslim edildiğinde, bu etkinin ancak mevcut olduğunu belirlemek için kronometrik TMS kullanılmıştır yüz tanıma aşamasında. Burada bahsedilen örneklerin tümünde, TMS tatbik edilmektedir TMS etkileri hemen ve kısa böylece &quot;on-line&quot;, yani işlem gerçekleştirilmesi sırasında (yani, etkileri sürece uyarım süresi gibi son) ömürlüdür. Bu bir görev başlamadan önce düşük frekanslı stimülasyon 21 uzun işlerde veya desenli stimülasyon 26 öbekler ya da içeren &quot;off-line&quot; TMS ile çelişmektedir. Off-line olarak son zamanda TMS uygulamasının kendisinde süresinin ötesinde etkileri TMS. Bu makalede, &quot;on-line&quot; yaklaşımı üzerinde duruluyor. Herhangi TMS e hazırlarken ilk adımlarXperiment bir uyarma protokolünü tanımlayan ve yerelleştirme yöntemi seçerek içerir. Stimülasyon parametreleri yoğunluğu, sıklığı ve TMS süresini içerir ve uluslararası tanımlanmış güvenlik gereksinimleri 27,28 ile sınırlıdır. Her TMS deney aynı zamanda konumlandırma için uygun bir yerelleştirme prosedür gerektirir ve stimülasyon sitesi üzerinden doğru bobin yönlendirilmesi. 20 lokalizasyon sistemi 30, ancak genellikle her katılımcıya 31 özelleştirilmiş - yerelleştirme standart uzay dayalı olabilir 29 veya 10 koordinatları. Ikincisi için, işlevsel fMRI 33 kullanılarak ya da işlevsel TMS 34 kullanılarak lokalize yerelleştirilmesi her bireyin anatomisi 32 dayalı hedefleme uyarılması birçok seçenek vardır. Burada sunulan protokol on-line TMS deneyler için genel bir protokolün parçası olarak TMS ile fonksiyonel yerelleştirme savunuyor. Daha açıklayıcı bir örnek TMS kullanılabilir nasıl sunulmuşturokuma fonolojik işleme sol supramarginal girusun (SMG) fonksiyonel katkılarını araştırmak.

<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

Görev performansı ile müdahale Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) kısa ömürlü üreten, geçici bir beyin bölgede bilgi işleme bozmak için güçlü bir elektromıknatıs kullanan güvenli, non-invaziv beyin stimülasyonu tekniği olan &quot;sanal lezyon.&quot; Uyarım gösterir etkilenen beyin bölgesi, normalde görevi gerçekleştirmek için gerekli olduğunu söyledi. Diğer bir deyişle, beyin ve davranış arasındaki korelasyon gösterir gibi fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi görüntüleme yöntemlerinin aksine, TMS nedensel beyin-davranış ilişkilerini göstermek için kullanılır. Ayrıca, sanal lezyonun süresi ve başlangıç ​​değiştirilerek, TMS normal işleme zaman sürecini ortaya çıkarabilir. Bunun bir sonucu olarak, TMS bilişsel nörolojik önemli bir araç haline gelmiştir. Lezyon-açığı çalışmalar üzerinde tekniğinin avantajları bozulması etkisi daha iyi mekânsal-zamansal hassasiyet, kendi ortak olarak katılımcılara kullanma yeteneği dahilntrol konular ve katılımcıların erişilebilirlik. Sınırlamalar eşzamanlı işitsel ve somato uyarılması görev performansını etkileyebilir, daha fazla kafa derisi yüzeyinden birkaç santimetre daha yapılara sınırlı erişim ve çalışmak için deney için sırayla optimize edilmesi gerekir serbest parametrelerin nispeten büyük bir alana sahiptir. Uygun kontrol koşullarında önemsenmesi vermek deneysel tasarımlar, bu endişeleri gidermek için yardımcı olur. Bu makale okumaya sol supramarginal girusun (SMG) mekansal ve zamansal katkılarını araştırmak TMS sonuçlar ile bu konuları göstermektedir.

Şekil 2, örnek olarak sözü edilen iki TMS deneylerin sonuçlarını göstermektedir. Yani, ilk sol SMG ikinci bu tutulum zamansal dinamiklerini araştırmayı yaparken kelimelerin sesleri işleme nedensel dahil olup olmadığı araştırıldı. Şekil 2A ilk deney temsilcisi sonuçlarını gösterir nerede TMU (10 Hz, 5 bakliyat,% 55 maksimum yoğunluk) üç görevleri sırasında SMG teslim edildi. Semantik görev (&quot;bu iki kelimenin aynı anlama mı? Fikir-kavramını&quot;) kendi anlamı üzerinde duruldu ise fonolojik görev (&quot;bu iki kelime aynı ses mi? Bilir-burun&quot;) kelimelerin sesleri üzerine odaklıydı. Üçüncü kontrol görevi ünsüz harf dizeleri çiftleri sunuldu ve onlar (&quot;wsrft-wsrft&quot;) özdeş olup olmadığını sordu. Her görev 100 çalışmaların oluşuyordu. Sonuçlar, TMS anlamlı hiçbir stimulatio için RTS göre arttırılmış olduğunu gösterdin 37 msn ortalama ile fonolojik görev. Buna karşılık, SMG stimülasyon anlamsal ya da imla denetimi görevleri RTS üzerinde anlamlı bir etkisi olmamıştır. Diğer bir deyişle, sol SMG bir &quot;sanal lezyon&quot; seçici olarak yazılmış kelime 44 fonolojik yönlerini işleme SMG gerekliliğini gösteren, kelimelerin sesleri işleme müdahale. Şekil 2B içinde SMG fonolojik işleme zaman sürecini keşfetmek kronometrik deney için temsili sonuçlarını gösterir. Burada, çifte darbe TMS her test farklı zaman pencere beş eşit bloklara bölünmüş 100 denemeler ile aynı fonetik görev sırasında uyaranın başlangıcından sonra beş farklı zaman pencerelerde teslim edildi. Mevcut durum (40/80 ms) ile karşılaştırıldığında, RTS önemli bir artış TMS uyarının başlamasından sonra, 80/120, 120/160 ve 160/200 msn teslim edildiği zaman gözlenmiştir. Bu sonuçlar SMG engag olduğunu gösterdied 80 ve 200 msn sonrası uyaran başlangıcı arasındaki fonolojik işleme erken ve fonolojik işleme 44. sürdürülebilir tutulum gösteren. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/51735/51735fig1highres.jpg" /> Şekil 1. Potansiyel uyarım sahalarının özel bir işaretleme iki genel yöntem. (A) bir birinci yöntem el motorlu alan üzerinde belirteçlerin bir ızgara yerleştirilmesi ve TMS beklenen etki üretir kadar her bir teste tabi tutulmasını içerir. Bu yaklaşım, bir motor &quot;sıcak nokta&quot; belirlenmesi için ortak - yani, stimülasyon güçlü, en güvenilir kas kasılması üreten bir yerdir (B) İkinci yöntem iyi tanımlanmış içinde belirteçlerin bir dizi koyarak ek anatomik sınırlamaların geçerlidir. beyin bölgesi. Bu örnekte, üç belirteçlerin konumu SMG&#39;nin anterior bölgesine sınırlandırılmıştır. İlki bulmak olduğunuSylvian fissür posterior artan ramusu fesih d üstün; İkinci bir ön SMG ventral sonunda; ve üçüncü bir yarım, diğer iki site arasında yaklaşık. Uyarım belirteçler çerçevesiz stereotaksi sistemini kullanarak tek bir MRI tarama parasagital düzlem üzerinde gösterilmiştir. Sol alt köşede siyah ölçek çubuğu 1 cm&#39;lik bir mesafeyi gösterir. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/51735/51735fig2highres.jpg" /> Şekil 2. Uyaranın başlangıcından Tepki süreleri (RTS). (A) noTMS (ışık çubukları) ve TMS (koyu çubuklar) üç farklı dil görevler koşullar. (B) fonolojik görev Beş stimülasyon zamanlama koşulları. Burada sunulan örnekte çift bakliyat 40/80 msn, 80/120 msn, 120/160 msn, 160/200 msn ve 200/240 msn uyarıcı sonrası başlangıcında ya teslim edildi. Thgörsel bilgi o hızla SMG gelmesi bekleniyor değildi çünkü e ilk kez pencere, 40/80 msn, bazal kontrol koşulu olarak kullanılmıştır. Hata çubukları doğru denek içi varyansı 50 yansıtacak şekilde ayarlanmış ortalamanın standart hatasını temsil eder. Birinci deney, 12 katılımcı ve 32 katılımcılardan ikinci gelen verileri içerir. * P &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

Nedensel Beyin-davranış İlişkiler ve Zaman Kursu araştırılması için Transkraniyal Manyetik Uyarım

Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) non-invazif nöral bilgi işleme bozan ve davranışları üzerindeki etkisini ölçmek için bir tekniktir. TMS bir görev ile müdahale, bu uyarılmış beyin bölgesi bir sistematik bilişsel işlevler beyin bölgeleri ilgili izin, normal bir iş yerine getirilmesi için gerekli olduğunu gösterir.

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

Songbirds İşitsel Uyarım ile Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI)

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

Transkraniyal Doğru Akım Uyarım sırasında eş zamanlı EEG İzleme

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

Transkranial Manyetik Stimülasyon ile Dudak Motor Cortex Uyarıcı

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

Transkranyal Doğru Akım Uyarım ve Simultane Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme

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

Serebellumunda ve Transkraniyal Doğru Akım Uyarım kullanma Modülasyonlu Biliş

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

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 ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

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 ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

Transkraniyal Alternatif Akım Uyarım sırasında Eşzamanlı Elektroensefalografi Kayıt (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

Brainsway H1-coil kullanılması Tekrarlanan Derin Transkraniyal Manyetik Uyarım ile Klinik Depresyon Tedavisi

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

Sıçan Beyin Tek Taraflı Yarımküre için Transkraniyal Manyetik Uyarım

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