Name: non-invasive electrical brain stimulation montages for modulation of human motor function
Uploaded: 2016-02-04T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function at JoVE.com

معتمدة مولودية والابن من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG RE 2740 / 3-1).

بيان الأخلاق: الإنسان دراسات يتطلب الموافقة المسبقة عن خطية من المشاركين قبل بدء الدراسة. الحصول على موافقة من قبل لجنة الأخلاق ذات الصلة قبل تجنيد المشاركين. تأكد من الدراسات وفقا لإعلان هلسنكي. وتستند النتائج تمثيلية ذكرت هنا (الشكل 4) في دراسة أجريت وفقا لإع...

يصف هذا البروتوكول مواد النموذجية والخطوات الإجرائية لتعديل وظيفة الحركة اليد ومهارة التعلم باستخدام NEBS، وتحديدا من جانب واحد والثنائي التحفيز M1 لمصعدي tDCS، وtRNS من جانب واحد. قبل اختيار بروتوكول NEBS خاص لدراسة نظام المحرك البشري، على سبيل المثال، في سياق التعلم ...

غير الغازية التحفيز الكهربائي في الدماغ (NEBS)، إدارة تيارات كهربائية إلى الدماغ من خلال الجمجمة سليمة، ويمكن تعديل وظائف المخ والسلوك 1-3. لتحسين الإمكانات العلاجية استراتيجيات NEBS فهم الآليات الأساسية مما يؤدي إلى آثار العصبية والسلوكية لا تزال هناك حاجة. توحيد تطبيق عبر مختبرات مختلفة والشفافية الكاملة لإجراءات التحفيز يوفر الأساس لمقارنة البيانات التي تدعم تفسير موثوق النتائج وتقييم آليات العمل المقترحة. التحفيز عبر الجمجمة التيار المباشر (tDCS) أو عبر الجمجمة بالتناوب التحفيز الحالي (جان التقييم التقني) تختلف من المعلمات من تطبيق التيار الكهربائي: tDCS يتكون من تدفق تيار مستمر أحادي الاتجاه بين قطبين (القطب الموجب والسالب) 2-6 TACS بينما يستخدم التيار المتناوب المطبق فيتردد معين 7. عبر الجمجمة التحفيز الضجيج العشوائي (tRNS) هو شكل خاص من المجموع بحيث يستخدم التيار المتناوب المطبق على ترددات عشوائية (على سبيل المثال، 100-640 هرتز) مما أدى إلى تفاوت بسرعة شدة التحفيز وإزالة الآثار المتعلقة القطبية 4،6،7. الاستقطاب هو ذا أهمية إلا إذا تضمن الإعداد التحفيز التحفيز عوض، وعلى سبيل المثال، الطيف الضجيج يتغير بشكل عشوائي حول مللي أمبير كثافة خط الأساس +1 (عادة لا تستخدم). لأغراض هذه المادة، سوف نركز على العمل باستخدام tDCS وtRNS التأثيرات على الجهاز الحركي، عن كثب في أعقاب نشر مؤخرا من مختبرنا 6. حتى أقل مفهومة الآليات الكامنة وراء عمل tRNS من من tDCS لكن تختلف على الأرجح من هذا الأخير. من الناحية النظرية، في الإطار المفاهيمي الرنين العشوائية tRNS يدخل الضجيج الناجم عن التحفيز لنظام الخلايا العصبية التي قد توفر فائدة معالجة الإشارات عن طريق تغيير اله إشارة إلى نسبة الضوضاء 4،8،9. TRNS قد تضخيم الغالب الإشارات الأضعف وبالتالي يمكن تحسين نشاط المخ مهمة محددة (الضوضاء الذاتية 9). مصعدي tDCS يزيد القشرية استثارة المشار إليها بواسطة تغيير في عفوية معدل إطلاق الخلايا العصبية 10 أو أثار زيادة السيارات المحتملين (MEP) سعة 2 مع آثار بالصمود لمدة التحفيز للدقيقة إلى ساعة. ويعتقد أن الزيادات طويلة الأمد في فعالية متشابك المعروفة باسم التقوية على المدى الطويل للمساهمة في التعلم والذاكرة. في الواقع، مصعدي tDCS يعزز فعالية متشابك من المحركات نقاط الاشتباك العصبي القشرية تنشيط مرارا ضعف مدخلات متشابك 11. وفقا، وغالبا ما كشفت اكتساب تحسين وظيفة الحركة / مهارة إلا إذا التحفيز ويشترك تطبيق مع التدريب المحرك 11-13، مما يشير أيضا متشابك شارك في تفعيل كشرط أساسي لهذه العملية التي تعتمد على النشاط. ومع ذلك، السببية بين الزيادات في جلم يثبت استثارة ortical (الزيادة في معدل إطلاق النار أو السعة MEP) من جهة، وتحسين فعالية متشابك (الكمونية أو وظيفة السلوكية مثل التعلم الحركي) من جهة أخرى. تطبيق NEBS إلى القشرة الحركية الأولية (M1) قد جذبت اهتمام متزايد كوسيلة آمنة وفعالة لتعديل وظيفة الحركة البشرية 1. قد تعتمد الآثار العصبية والسلوكية نتيجة لاستراتيجية التحفيز (على سبيل المثال، tDCS القطبية أو tRNS)، وحجم الكهربائي والمونتاج 4 - 6،14،15. وبصرف النظر عن العوامل التشريحية والفسيولوجية الموضوع الأصيل المونتاج الكهربائي يؤثر بشكل ملحوظ توزيع الحقل الكهربائي ويمكن أن يؤدي إلى أنماط مختلفة من تيار الانتشار داخل القشرة 16-18. بالإضافة إلى شدة تطبيقها الحالي حجم الأقطاب يحدد كثافة التيار تسليمها 3. المونتاج القطب المشتركفي محرك البشري وتشمل دراسات النظام (الشكل 1): 1) مصعدي tDCS كما التحفيز M1 من جانب واحد مع الأنود المتمركزة على M1 من الفائدة والكاثود وضعه على جبهته المقابل. الفكرة الأساسية لهذا النهج هو upregulation من استثارة في M1 من الفائدة 6،13،19 - 22؛ 2) مصعدي tDCS كما التحفيز M1 الثنائي (يشار إليه أيضا باسم &quot;bihemispheric&quot; أو &quot;ثنائي&quot; التحفيز) مع الأنود المتمركزة على M1 من الفائدة والكاثود المتمركزة على المقابل M1 5،6،14،23،24. الفكرة الأساسية لهذا النهج هو تعظيم فوائد التحفيز عن طريق upregulation من استثارة في M1 من الفائدة بينما downregulating استثارة في M1 المعاكس (أي تعديل تثبيط نصفي بين M1s اثنين)؛ 3) لtRNS، كان فقط المذكورة أعلاه من جانب واحد M1 التحفيز المونتاج investigATED 4،6. مع تم العثور على هذا استثارة المونتاج تعزيز اثار tRNS لطيف التردد من 100-640 هرتز 4. اختيار استراتيجية تحفيز المخ والمونتاج القطب يمثل خطوة حاسمة لكفاءة استخدام وموثوق بها من NEBS في المرافق الصحية أو البحثية. هنا يتم وصف هذه الإجراءات NEBS ثلاثة في التفاصيل كما تستخدم في دراسات الجهاز الحركي الإنسان وتتم مناقشة الجوانب المنهجية والمفاهيمية. المواد اللازمة لtDCS الأحادية أو الثنائية وtRNS من جانب واحد هي نفس (الشكل 2). <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> الشكل 1. المونتاج الكهربائي والاتجاه الحالي لاستراتيجيات NEBS متميزة. (A) لالمصعدي من جانب واحد عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS)، وتتركز الأنود على القشرة الحركية الأولية من الفائدة والكاثود وضعه فوق تيكان المقابل منطقة فوق المداري. (ب) لتحفيز القشرة الحركية الثنائي القطب الموجب والسالب وتقع كل على القشرة الحركية واحد. موقف الأنود يحدد القشرة الحركية التي تهم tDCS مصعدي. (C) لالجمجمة التحفيز الضجيج العشوائي من جانب واحد (tRNS)، ويقع القطب واحد على القشرة الحركية والقطب الآخر على منطقة ما فوق المداري المقابل. يشار إلى تدفق التيار بين الأقطاب التي كتبها السهم الأسود. الأنود (+، أحمر)، الكاثود (-، الأزرق)، التيار المتردد (+/-، الأخضر). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="888">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">NEBS device (DC Stimulator plus)</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:197px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Electrode cables</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Conductive-rubber electrodes</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5x5 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Perforated sponge bags</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5x5 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Non-conductive rubber sponge cover</td>
			<td style="width:271px;">Amrex-Zetron</td>
			<td style="width:119px;">FG-02-A103</td>
			<td>Rubber pad 3&#34;*3&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">NaCl isotonic solution&#160;</td>
			<td style="width:271px;">B. Braun Melsungen AG&#160;</td>
			<td style="width:119px;">A1151</td>
			<td>Ecoflac, 0,9%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Cotton crepe bandage</td>
			<td style="width:271px;">Paul Hartmann AG</td>
			<td style="width:119px;">931004</td>
			<td>8x5m, textile elasticity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Adhesive tape (Leukofix)</td>
			<td style="width:271px;">BSN medical</td>
			<td style="width:119px;">02122-00</td>
			<td>2,5cm*5m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Skin preparation paste</td>
			<td style="width:271px;">Weaver</td>
			<td style="width:119px;">10-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Magnetic stimulator</td>
			<td style="width:271px;">Magstim</td>
			<td style="width:119px;">3010-00</td>
			<td>Magstim 200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG conductive paste</td>
			<td style="width:271px;">GE Medical Systems</td>
			<td style="width:119px;">217083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG bipolar electrodes</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG amplifier</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Cable for EMG signal transmission</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Data acquisition unit&#160;</td>
			<td style="width:271px;">Cambridge Electronic Design (CED)</td>
			<td style="width:119px;">MK1401-3</td>
			<td>AD converter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:301px;">Computer for signal recording and offline analysis</td>
			<td style="width:271px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Signal 4.0.9</td>
			<td style="width:271px;">Cambridge Electronic Design (CED)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">non-permanent skin marker</td>
			<td style="width:271px;">Edding</td>
			<td style="width:119px;">8020</td>
			<td>1 mm, blue</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

يستخدم غير الغازية الكهربائية تحفيز المخ (NEBS) لتعديل وظائف المخ والسلوك، سواء لأغراض البحث وأغراض الطبية. على وجه الخصوص، NEBS يمكن تطبيقها transcranially إما التحفيز المباشر الحالي (tDCS) أو بالتناوب التحفيز الحالي (جان التقييم التقني). هذه الأنواع التحفيز تمارس زمنيا، dose- وفي حالة الآثار القطبية محدد tDCS على وظيفة الحركة ومهارة التعلم في الاشخاص الاصحاء. في الآونة الأخيرة، وقد استخدمت tDCS لزيادة علاج الإعاقة الحركية لدى المرضى الذين يعانون من السكتة الدماغية أو حركة الاضطرابات. وتنص هذه المادة على بروتوكول خطوة بخطوة لاستهداف القشرة الحركية الأولية مع tDCS وعبر الجمجمة التحفيز الضجيج العشوائي (tRNS)، شكلا معينا من أشكال TACS باستخدام التيار الكهربائي تطبيقها بشكل عشوائي ضمن نطاق تردد محدد مسبقا. وأوضح الإعداد اثنين المونتاج التحفيز المختلفة. في كل مركبة يتم وضع قطب كهربائي ينبعث منها (الأنود لtDCS) على القشرة الحركية الأولية من الفائدة. إلىمن جانب واحد تحفيز القشرة الحركية يوضع القطب تلقي على الجبين المقابل في حين لتحفيز القشرة الحركية الثنائي يوضع القطب تلقي على نقيض القشرة الحركية الأساسية. وتناقش مزايا وعيوب كل المونتاج للتعديل من استثارة القشرية وظيفة الحركة بما في ذلك التعلم، وكذلك سلامة، التحمل والجوانب المسببة للعمى.

للتحقيق في آثار NEBS على نظام المحرك البشري من المهم النظر في اتخاذ تدابير النتيجة المناسبة. ميزة واحدة من الجهاز الحركي هو الوصول إلى تمثيل القشرية عن طريق الأدوات الكهربية. أثار المحركات وكثيرا ما تستخدم إمكانات كمؤشر على استثارة القشرية الحركية. ب...

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

غير الغازية تحفيز الدماغ الكهربائية يمكن أن تعدل وظيفة القشرية والسلوك، سواء لأغراض البحث وأغراض الطبية. يصف هذا البروتوكول النهج تحفيز الدماغ المختلفة لتعديل النظام محرك البشري.

غير الغازية الكهربائية تحفيز الدماغ التنسيقات لالتحوير من وظيفة موتور الإنسان

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

Research

JoVE Journal

Behavior

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

تخطيط كهربية متزامنة فروة الرأس (EEG)، العضلات (EMG)، وكامل الجسم تسجيل بالقصور الذاتي القطاعي لمتعدد الوسائط العصبية فك

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

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

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

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

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 ...

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

مقاربة الرواية التجريبية والتحليلية لالمتعدد الوسائط العصبية فك نوايا خلال التفاعل الاجتماعي في التصرف بحرية-الرضع الإنسان

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

أسلوب فريد لتقييم نتائج موتور من أعماق تحفيز الدماغ آثار في الجرذ Hemiparkinsonian: الدرج واختبار اسطوانة

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

Conscious and Non-conscious Representations of Emotional Faces in Asperger's Syndrome

التمثيل واعية وغير واعية من وجوه العاطفية في متلازمة اسبرجر

Several neuroimaging studies have suggested that the low spatial frequency content in an emotional face mainly activates the amygdala, pulvinar, and ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

استخدام حلقة مفرغة سبليت-حزام لتقييم تعميم التكيف الحركي البشري

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

نماذج التدريب التحفيز الكهربائي أقصى انخفاض بعد إصابة الحبل الشوكي

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception

أسلوب بسيط غير الغازية لضربة قاضية مؤقتة لوضع الجسم أطرافهم العليا

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are ...