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

MC и JR поддерживаются Немецкий исследовательский фонд (DFG RE 2740 / 3-1).

Заявление по этике: Исследования человека требуют письменное информированное согласие участников до начала исследования. Получить одобрение комитета по этике соответствующие до набора участников. Убедитесь, что средства исследования в соответствии с Хельсинской декларацией. Предста?...

Этот протокол описывает типичные материалы и процедурные шаги для модуляции ручной моторной функции и мастерство обучения с использованием NEBS, в частности одностороннее и двустороннее стимуляции M1 для анодной ТОК и односторонние TRNS. Прежде чем выбрать конкретный протокол NEBS для изуч...

Неинвазивная электростимуляция мозга (NEBS), администрация электрических токов в мозг через неповрежденную черепа, может изменить функцию мозга и поведение 1 - 3. Для оптимизации терапевтического потенциала стратегий NEBS Понимание основных механизмы, приводящие к нейрофизиологических и поведенческих эффектов по-прежнему необходима. Стандартизация применения через разных лабораториях и полной прозрачности процедур стимуляции обеспечивает основу для сопоставимости данных, которая поддерживает надежную интерпретацию результатов и оценки предложенных механизмов действия. Транскраниальная постоянного тока стимуляции (ТОК) или транскраниальная переменного тока стимуляции (ПВР) отличаются по параметрам приложенное электрический ток: ТОК состоит из однонаправленного постоянного тока между двумя электродами (анод и катод) 2 - 6, тогда как TACS использует переменный ток, приложенный точке аопределенной частоты 7. Транскраниальная случайным стимуляция шума (TRNS) является особой формой ПВР, который использует переменный ток, подаваемый на случайных частотах (например., 100-640 Гц), в результате быстро различной интенсивности стимуляции и удаления полярности эффектов, связанных с 4,6,7. Полярность только отношение, если настройка стимуляции включает стимулирование смещения, например, спектр шума случайным изменением вокруг +1 мА базового интенсивность (обычно не используется). Для целей настоящей статьи, мы сосредоточимся на работе с помощью ТОК и TRNS воздействие на опорно-двигательного аппарата, внимательно следит недавней публикации из нашей лаборатории 6. Лежащие в основе механизмы действия TRNS даже менее понятно, чем ТОК но, вероятно, отличается от последнего. Теоретически, в концептуальных рамках стохастического резонанса TRNS вводит стимуляции индуцированного шума в нейронной системе, которая может обеспечить преимущество в обработке сигнала, изменяя тысе сигнал-шум 4,8,9. TRNS может преимущественно усиливать слабые сигналы и, таким образом можно было оптимизировать мозговую деятельность конкретных задач (эндогенный шума 9). Анодной ТОК увеличивает корковой возбудимости указанный счет изменения спонтанной нейронной скорострельность 10 или увеличен двигателя вызванных потенциалов (МООС) амплитуд 2 с эффектами опередив продолжительность стимуляции для минут до нескольких часов. Долговечные увеличение синаптической эффективности известного как долговременной потенциации, как полагают, способствуют обучению и памяти. Действительно, анодная ТОК усиливает синаптическую эффективность моторных корковых синапсов неоднократно активированных слабым синаптической вход 11. В соответствии, приобретение улучшилась двигательная функция / умение часто обнаруживается только при стимуляции совместно применяться с мотором обучения 11 - 13, также предполагая синаптическую сотрудничество активацию в качестве предварительного условия этого зависимого от активности процесса. Тем не менее, причинная связь между увеличением Cortical возбудимость (увеличение скорости стрельбы или MEP амплитуды), с одной стороны, и улучшена синаптической эффективности (LTP или поведенческих функций, таких как моторное обучения), с другой стороны не была продемонстрирована. NEBS применяется к первичной моторной коре (M1) стали привлекать все большее внимание как безопасный и эффективный метод, чтобы модулировать двигательные функции человеческого 1. Нейрофизиологические эффекты и поведенческие результат может зависеть от стратегии стимуляции (например, ТОК полярности или TRNS), размера электрода и монтажа 4 - 6,14,15. Помимо предметных присущи анатомических и физиологических факторов электрод монтаж существенно влияет распределение электрического поля и может привести к различных форм растекания тока в коре 16 - 18. В дополнение к интенсивности приложенного тока размером электродов определяет плотность тока, подаваемого 3. Общий электрод монтажив человеческом двигательного аппарата исследования включают (рисунок 1): 1) анодный ТОК как одностороннее стимуляции M1 с анодом, расположенным на М1 интереса и катодом, расположенным на противоположной лбу; основная идея этого подхода заключается в регуляция возбудимости в M1 интереса 6,13,19 - 22; 2) анодная ТОК качестве двусторонней стимуляции М1 (также упоминается как &quot;bihemispheric&quot; или &quot;двойного&quot; стимуляции) с анодом, расположенным на М1 интереса и катодом, расположенным на противоположной M1 5,6,14,23,24; основная идея этого подхода состоит в максимизации выгод стимуляции позитивной регуляции возбудимости в M1 интересов в ходе downregulating возбудимость в противоположном M1 (т.е. модуляция межполушарную ингибирования между двумя M1S); 3) Для TRNS, только упомянутая выше одностороннее М1 стимуляция монтаж был Investigованные 4,6; с этим монтаж возбудимость эффекты усиления TRNS были найдены для частотного спектра 100-640 Гц 4. Выбор мозга стратегии стимуляции и электродного монтажа представляет собой важный шаг для эффективного и надежного использования NEBS в клинических или исследовательских установок. Здесь эти три процедуры NEBS подробно описаны как используется в исследованиях двигательной системы человека и методологические и концептуальные аспекты обсуждаются. Материалы для односторонних или двусторонних ТОК и односторонних TRNS одинаковы (рисунок 2). <img alt="Рисунок 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> Рисунок 1. Электродные монтажи и направление тока для различных стратегий NEBS. (A) Для одностороннее анодной транскраниальной стимуляции постоянным током (ТОК), анод по центру над первичной моторной коре интерес и катодом, расположенным над Тон контралатеральной Supra-орбитальных область. (B) Для двустороннего стимуляции моторной коры, анодом и катодом располагаются друг над одной моторной коры. Положение анода определяет двигательную кору интерес для анодных ТОК. (C) Для одностороннего транскраниальной стимуляции случайного шума (TRNS), один электрод расположен над моторной коре, а другой электрод над контралатеральной сверх-орбитальное области. Электрический ток между электродами обозначено черной стрелкой. Анод (+, красный), катод (-, синий), переменный ток (+/-, зеленый). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.</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

Неинвазивная электростимуляция мозга (NEBS) используется для модуляции функции мозга и поведение, как для научных исследований и клинических целей. В частности, NEBS могут быть применены transcranially либо как постоянный ток стимуляции (ТОК) или переменный ток стимуляции (ПВР). Эти типы стимуляции оказывают временных, дозы и в случае ТОК полярности конкретных воздействий на моторную функцию и мастерства обучения у здоровых субъектов. В последнее время, ТОК была использована для увеличения терапию двигательными нарушениями у больных с инсультом или двигательных расстройств. Эта статья предусматривает протокол шаг за шагом для ориентации основных моторной коры с ТОК и транскраниальной стимуляции случайный шум (TRNS), специфическую форму ПВР с использованием электрического тока, подаваемого в случайном порядке в течение заданного диапазона частот. Установки двух различных монтажей стимуляции объясняется. В обоих монтажей излучающий электрод (анод для ТОК) помещают на первичной моторной коре интерес. ДляОдностороннее стимуляция моторной коры принимающий электрод помещается на контралатеральной лбу, а для двустороннего стимуляции моторной коры принимающий электрод помещается на противоположной первичной моторной коре. Преимущества и недостатки каждого монтажа для модуляции возбудимости коры и моторной функции, включая обучение обсуждаются, а также безопасность, переносимость и ослепляющих аспектах.

Чтобы исследовать эффекты NEBS на опорно-двигательную систему человека важно рассмотреть соответствующие меры исхода. Одним из преимуществ системы двигателя является доступность корковых представительств по электрофизиологических инструментов. Мотор вызванные пот...

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

Неинвазивная электростимуляция мозга может модулировать корковой функции и поведение, как для научных исследований и клинических целей. Этот протокол описывает различные подходы стимуляция мозга для модуляции двигательной системы человека.

Неинвазивного Электрическая стимуляция мозга Монтажи для модуляции человеческого двигательной функции

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

Одновременное головы электроэнцефалография (ЭЭГ), электромиография (ЭМГ) и всего тела сегментных инерциальных Запись для Мультимодальные нейронных декодирование

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

Стимулирование Lip моторной коры с транскраниальной магнитной стимуляции

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

Транскраниальной магнитной стимуляции для исследования причинно-следственная Мозг-поведенческие отношения и их курс Time

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

Многофункциональный установки для изучения управления двигателем человеческого Использование транскраниальной магнитной стимуляции, электромиографии, Motion Capture, и виртуальной реальности

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

Роман Экспериментальные и Аналитический подход к мультимодальным Neural декодирования намерениях Во социального взаимодействия в свободно-Младенцев себя человека

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

Новый подход для оценки двигателя Об итогах Глубокая стимуляция мозга эффекты в Hemiparkinsonian Рац: Лестница и цилиндр Test

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

Сознательные и бессознательные представления Эмоциональные лица в синдром Аспергера

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

Для оценки обобщение адаптации человека опорно-двигательного аппарата с использованием Сплит ремня беговой дорожке

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

Парадигмы нижней конечности электрическая стимуляция обучения после травмы спинного мозга

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

Простой неинвазивный метод для временного нокдаун проприоцепции верхней конечности

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