Name: effects of transcranial alternating current stimulation on the primary motor cortex by online combined approach with transcranial magnetic stimulation
Uploaded: 2017-09-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation at JoVE

מחקר זה נתמך על ידי קרן המדע הרוסי הענק (חוזה מספר: 17-11-01273). תודה אנדריי Afanasov ועמיתיו מהמרכז חדשנות רב תכליתיים עבור טלוויזיה טכניקה (אוניברסיטת מחקר לאומי, גבוה בבית הספר לכלכלה, מוסקבה, רוסיה) עבור הקלטת וידאו ועריכת וידאו מיוחדת.

כל ההליכים אושרו על ידי ועדת האתיקה מחקר מקומיים של בית גבוה הספר לכלכלה (HSE), מוסקבה, בהסכמתו של כל המשתתפים.
 הערה: המשתתפים חייבים לדווח ללא היסטוריה של התקני מתכת מושתל, מחלה נוירולוגית או פסיכיאטרית, שימוש בסמים או אלכוהוליזם. TMS משמש על פי הנחיות בטיחות האחרונה ...

<ol>
	<li>Priori, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+polarization+in+humans:+a+reappraisal+of+an+old+tool+for+prolonged+non-invasive+modulation+of+brain+excitability.">Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability.</a> Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).</li><li>Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation:+a+review+of+the+underlying+mechanisms+and+modulation+of+cognitive+processes.">Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes.</a> Front Hum. Neurosci. 7, 279 (2013).</li><li>Frohlich, F., McCormick, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endogenous+electric+fields+may+guide+neocortical+network+activity.">Endogenous electric fields may guide neocortical network activity.</a> Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).</li><li>Ozen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats.">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li><li>Helfrich, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entrainment+of+brain+oscillations+by+transcranial+alternating+current+stimulation.">Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation.</a> Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).</li><li>Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+non-invasive+transcranial+brain+stimulation+with+neuroimaging+and+electrophysiology:+Current+approaches+and+future+perspectives.">Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives.</a> Neuroimage. 140, 4-19 (2016).</li><li>Feher, K. D., Morishima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+Electroencephalography+Recording+During+Transcranial+Alternating+Current+Stimulation+(tACS).">Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS).</a> J. Vis. Exp. (107), e53527 (2016).</li><li>Antal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparatively+weak+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation+(tACS)+on+cortical+excitability+in+humans.">Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans.</a> Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).</li><li>Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+possible+role+of+stimulation+duration+for+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation.">On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation.</a> Front Cell Neurosci. 9, 311 (2015).</li><li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex.">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li><li>Feurra, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-dependent+tuning+of+the+human+motor+system+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials.">Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials.</a> J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).</li><li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex.">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li><li>Feurra, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-dependent+effects+of+transcranial+oscillatory+currents+on+the+motor+system:+what+you+think+matters.">State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters.</a> J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).</li><li>Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-specific+insight+into+short-term+memory+capacity.">Frequency-specific insight into short-term memory capacity.</a> J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).</li><li>Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+(tACS)+modulates+cortical+excitability+as+assessed+by+TMS-induced+phosphene+thresholds.">Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds.</a> Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).</li><li>Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+precision+of+value-based+choices+depends+causally+on+fronto-parietal+phase+coupling.">The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling.</a> Nat. Commun. 6, 8090 (2015).</li><li>Santarnecchi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-dependent+enhancement+of+fluid+intelligence+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials.">Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials.</a> Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).</li><li>Santarnecchi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+differences+and+specificity+of+prefrontal+gamma+frequency-tACS+on+fluid+intelligence+capabilities.">Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities.</a> Cortex. 75, 33-43 (2016).</li><li>Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+brain+stimulation:+from+physiology+to+network+dynamics+and+back.">Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back.</a> Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).</li><li>Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety,+ethical+considerations,+and+application+guidelines+for+the+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+in+clinical+practice+and+research.">Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.</a> Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).</li><li>Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+categorizing+electrode+montages+in+transcranial+direct+current+stimulation.">A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation.</a> Front Hum. Neurosci. 9, 54 (2015).</li><li>Rossini, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+brain,+spinal+cord,+roots+and+peripheral+nerves:+Basic+principles+and+procedures+for+routine+clinical+and+research+application.+An+updated+report+from+an+I.F.C.N.+Committee.">Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee.</a> Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).</li><li>Guerra, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+Dependency+of+the+Human+Primary+Motor+Cortex+and+Cholinergic+Inhibition+Cancelation+During+Beta+tACS.">Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS.</a> Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).</li><li>Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+you+feel+if+I+apply+transcranial+electric+stimulation?+Safety,+sensations+and+secondary+induced+effects.">What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li><li>Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+affects+decision+making.">Transcranial alternating current stimulation affects decision making.</a> Front Syst.Neurosci. 6, 39 (2012).</li><li>Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boosting+slow+oscillations+during+sleep+potentiates+memory.">Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory.</a> Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).</li><li>Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+increases+risk-taking+behavior+in+the+balloon+analog+risk+task.">Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task.</a> Front Neurosci. 6, (2012).</li><li>Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+transcranial+alternating+current+stimulation+and+continuous+theta+burst+stimulation:+a+novel+approach+for+neuroplasticity+induction.">Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction.</a> Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).</li><li>Bestmann, S., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+uses+and+interpretations+of+the+motor-evoked+potential+for+understanding+behaviour.">The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour.</a> Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).</li></ol>

גישה זו מהווה הזדמנות ייחודית לבחון השפעות מקוון טק של קליפת המוח המוטורית ראשי ישירות על ידי מדידת פלט corticospinal דרך פיגל הקלטה. עם זאת, המיקום של הסליל TMS על פני האלקטרודה טק מייצגת צעד קריטי כי יש לבצע במדויק. לכן, אנחנו קודם כל מציעים ניסויים מצא את נקודת היעד על ידי יחיד הדופק TMS, ולאחר מכן ?...

גירוי חשמלי של טראנס (מלון טס) היא טכניקה neuromodulatory מה שמאפשר את השינוי ממצבים עצביים שונים הנוכחי ואת1. בין סוגים שונים של מלון טס, טראנס זרם חילופין גירוי (טק) מאפשרת המסירה של sinusoidal פוטנציאל מתנדנדות חיצוני בטווח תדר מסוים, את מודולציה של פעילות עצבית פיזיולוגיים שבבסיס תפיסתי, מנוע תהליכים קוגניטיביים2. באמצעות טק, זה אפשרי לחקור קישורים סיבתי פוטנציאלי בין פעילות מתנדנדות אנדוגני תהליכים מוחיים.
In vivo, הוכח כי עולה פעילות עצבית מסונכרן בתדרים נהיגה שונים, רומז כי ירי עצביים יכולים להיות entrained על-ידי שדות יישומית חשמלית3. במודלים של בעלי חיים, חלש טק sinusoidal entrains תדירות משוחררים נרחבת בריכה העצבית בקליפת המוח4. בבני אדם, טק בשילוב עם אלקטרואנצפלוגרם מקוון (EEG) מאפשר את תנאי הגיוס של אפקט "Entrainment" כביכול על פעילות מתנדנדות אנדוגני על ידי אינטראקציה עם תנודות המוח באופן ספציפי בתדר5. שילוב טק עם שיטות דימות מוחי הבנה טובה יותר של המנגנונים באינטרנט זאת, עדיין בספק בגלל ממצאים AC-induced6. בנוסף, אין אפשרות לתעד את האות EEG מעל אזור המטרה מגורה ישירות ללא שימוש אלקטרודה טבעתי המהווה פתרון מפוקפק7. לפיכך, יש מחסור של מחקרים שיטתיים בנושא זה.
עד כה, יש אין ראיות ברורות על השפעות טק מתמשך לאחר הפסקת גירוי. רק מעט מחקרים הראו השפעות חלש ובלתי ברור של טק על המערכת המוטורית8. יתר על כן, ראיות EEG היא עדיין לא ברור על ההשפעות שלאחר טק9. מצד שני, רוב טק מחקרים הראו אפקטים בולטים באינטרנט10,11,12,13,14,15,16 , 17 , 18, אשר קשה למדוד ברמה פיזיולוגיים עקב אילוצים טכניים. לכן, המטרה הכוללת של השיטה שלנו היא לספק גישה חלופית כדי לבדוק את ההשפעות מקוון ולא תלוית תדירות של טק על קליפת המוח המוטורית (M1) על-ידי אספקת יחיד הדופק גירוי מגנטי טראנס (אלקטרואנספלוגרם). TMS מאפשר לחוקרים "לחקור" מצב פיזיולוגי קליפת המוח האנושי מנוע19. יתר על כן, על-ידי הקלטת מנוע עורר פוטנציאל (חבר הפרלמנט האירופי) מצד contralateral של הנושא, שנוכל לחקור את ההשפעות של טק מתמשך11. גישה זו מאפשרת לנו במדויק בצג שינויים ב דעתנית corticospinal על ידי מדידת חבר הפרלמנט האירופי משרעת במהלך גירוי חשמלי באינטרנט נמסרות בתדרים שונים בצורה נטולת החפץ. בנוסף, גישה זו באפשרותך לבדוק גם תופעות מקוון של כל גל אחרים של מלון טס.
להפגין את ההשפעות טק משולב-TMS, אנחנו נראה את הפרוטוקול על-ידי החלת 20 הרץ AC גירוי מעל ראשי קליפת המוח המוטורית (M1) תוך neuronavigated באינטרנט יחיד הדופק TMS מועבר וביניהם ידי רנדומלית בין 3 ל- 5 s כדי לבחון M1 דעתנית קורטיקלית.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="628">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">BrainStim, high-resolution transcranial stimulator</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">EMS-BRAINSTIM</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:213px;">Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodes</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">EMS-CVBS15</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Reusable conductive silicone electrodes 50x50mm</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">FIA-PG970/2</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Reusable spontex sponge for electrode 50x100mm</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">FIA-PG916S</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Rubber belts &#8211; 75 cm</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">FIA-ER-PG905/8</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Plastic non traumatic button</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;">FIA-PG905/99</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Brainstim</td>
			<td style="width:136px;">E.M.S., Bologna, Italy</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">MagPro X100 MagOption - transcranial magnetic stimulator</td>
			<td style="width:136px;">MagVenture, Farum, Denmark</td>
			<td style="width:123px;">9016E0731</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">8-shaped coil MC-B65-HO-2</td>
			<td style="width:136px;">MagVenture, Farum, Denmark</td>
			<td style="width:123px;">9016E0462</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Chair with neckrest</td>
			<td style="width:136px;">MagVenture, Farum, Denmark</td>
			<td style="width:123px;">9016B0081</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:213px;">Localite TMS Navigator - Navigation platform, Premium edition</td>
			<td style="width:136px;">Localite, GmbH, Germany</td>
			<td style="width:123px;">21223</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:213px;">Localite TMS Navigator - MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi)</td>
			<td style="width:136px;">Localite, GmbH, Germany</td>
			<td style="width:123px;">10226</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:213px;">MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1</td>
			<td style="width:136px;">Localite, GmbH, Germany</td>
			<td style="width:123px;">5221</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Electrode wires for surface EMG</td>
			<td style="width:136px;">&#160;EBNeuro, Italy&#160;</td>
			<td style="width:123px;">6515</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Surface Electrodes for EEG/EMG</td>
			<td style="width:136px;">&#160;EBNeuro, Italy&#160;</td>
			<td style="width:123px;">6515</td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">BrainAmp ExG amplifier - bipolar amplifier&#160;</td>
			<td style="width:136px;">Brain Products, GmbH, Germany</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">&#160;BrainVision Recorder 1.21.0004&#160;</td>
			<td style="width:136px;">Brain Products, GmbH, Germany</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Nuprep Skin Prep Gel&#160;</td>
			<td style="width:136px;">Weaver and Company, USA</td>
			<td></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Syringes</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Sticky tape</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">NaCl solution</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

effects of transcranial alternating current stimulation on the primary motor cortex by online combined approach with transcranial magnetic stimulation

טראנס זרם חילופין גירוי (טק) היא טכניקה neuromodulatory מסוגל לפעול דרך sinusoidal ואת חשמל בתדר מסוים, בתורו לווסת בפעילות השוטפת מתנדנדות קורטיקלית. Neurotool זו מאפשרת הקמת קשר סיבתי בין התנהגות ופעילות מתנדנדות אנדוגני. רוב המחקרים טק הראו השפעות טק באינטרנט. עם זאת, מעט מאוד ידוע על מנגנוני הפעולה הבסיסית של טכניקה זו בשל הממצאים AC-induced על אותות אלקטרואנצפלוגרם (EEG). הנה אנחנו מראים גישה ייחודית לחקור תדר ספציפי באינטרנט ההשפעות הפיזיולוגיות של טק של קליפת מנוע ראשי (M1) על-ידי שימוש יחיד הדופק גירוי מגנטי טראנס (אלקטרואנספלוגרם) כדי לחקור דעתנית קורטיקלית שינויים. בהגדרת שלנו, הגליל TMS מונחת על האלקטרודה טק בזמן פוטנציאל עורר מוטוריים (פיגל) נאספים כדי לבחון את ההשפעה של שוטף M1-טק. עד כה, נעשה שימוש בגישה זו בעיקר ללמוד את מערכות חזותי מוטורי. עם זאת, ההתקנה הנוכחית של טק-TMS יכול לסלול את הדרך עבור חקירות העתידי של תפקודים קוגניטיביים. לכן, אנו מספקים מדריך שלב אחר שלב והנחיות וידאו עבור ההליך.

העדויות הראשונות על גישה משולבת של טק/TMS הוצג על ידי קנאי. et al. בשנת 2010. במחקר זה, המחברים חלה טק מעל קליפת הראיה העיקרית (V1) והפגינו אפנון תדר ספציפי של דעתנית קורטיקלית חזותי נמדדת phosphene הנוצרות על-ידי TMS מקוון תפיסה15. גרסה מעודנת יותר של הפרוטוקול אומצה לח...

Watch this Scientific Journal Video about Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation at JoVE

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

טראנס זרם חילופין גירוי (טק) מאפשר את האפנון של דעתנית קורטיקלית באופן ספציפי בתדר. הנה אנחנו מראים גישה ייחודית המשלבת טק באינטרנט עם דופק אחת גירוי מגנטי טראנס (אלקטרואנספלוגרם) על מנת "לחקור" דעתנית בקליפת המוח באמצעות מנוע פוטנציאל עורר.

ההשפעות של גירוי זרם חילופין טראנס על קליפת המוח המוטורית הראשי על-ידי גישה משולבת מקוון עם גירוי מגנטי טראנס

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

The overall goal of this procedure is to assess modulation of ongoing effects of transcranial alternated current stimulation by means of single path transcranial magnetic path stimulation in a novel online combined approach. Transcranial electrical stimulation is a neuromodulatory technique that affects neuronal states through different current waveform. It is commonly used in neuroscience to investigate brain motor and cognitive functions.The most used approaches are based on direct current stimulation, random noise, and alternating current stimulation, which are able to induce changes in neuron activity. Both inside and outside the neurons, causing alteration of resting membrane potential and consequently modifying neuronal synaptic efficiency. TACS allow us to deliver sinusoidal external oscillatory potential in a specific frequency range.By inducing the so-called entrainment effect on the endogenous oscillatory activity. Here we are introducing a novel method which combine TACS and single path CMS during ongoing stimulation of the primary motor cortex. The method allow us to test online alternating current stimulation effects on primary motor cortex by means of single pulse TMS induced motor evoked potential.We are going to show an entire set of equipment needed to run an online combined TACS-TMS protocol by stimulation of the primary motor cortex. The list of equipment includes an electrical stimulation device which can generate electrical alternated current, for example BrainStim. Connected by two-surface saline soaked sponge electrodes size five to seven centimeters.In order to minimize skin sensation, the electrodes are completely saturated with the saline solution to keep impedance below 10 kiloOhm throughout the whole stimulation session. The target electrode is placed over the scalp corresponding to the primary motor cortex hotspot by using specific elastic straps while the reference electrode is placed over the ipsilateral shoulder by using sticky tape in a so-called monopole montage. In humans, oscillations in different frequencies reflect different behavior and cognitive processes that underlie different states of neural network activity.As typically measured by encephalography or by magneto-encephalography. Oscillations in the human brain are ranging from ultra-slow to ultra-fast oscillations. There are usually simultaneously present and can modulate and interact with each other.However, the link between oscillatory activity and brain processes has always been established by correlational methods. Therefore the issue of whether brain oscillations directly reflect fundamental mechanism in cortical information processing, or just an epiphenomenon is still unresolved. By using TACS we can causally modulate brain oscillations in a frequency-specific fashion, and in turn influence physiological neuronal activity linked to resting state, perceptual and cognitive processes.To set up TCS protocol using the BrainStim device, first check the battery status. Then stimulation parameters are manipulated by our special software. Frequency, duration, shape of the current.And transferred to the device by Bluetooth connection. By using the software, open a new session and manage a new protocol or stimulation. For example, the protocol will be named as Beta.Set the frequency of stimulation in our case it will be 20Hz, tune the waveform as sinusoidal, and set the total duration of the stimulation protocol, for example 600 seconds. Finally set the intensity of stimulation at 1 milliAmp while offset, fade in, fade out, and fade is set at zero. Then when the Bluetooth function is activated on the device, upload the protocol from the software to the stimulator.Then proceed by checking whether the protocol has been successfully transferred to the device. Now move to the TMS part. First place electrodes for a surface EMG to measure motor lock potentials by single pulse TMS.Clean the skin using a cleaning scrub under all the electrodes to achieve a low skin impedance, below 10 kiloOhm. Here we took a first dorsal interressus muscle and used and used a bipolar belly tendon montage. Put active electrode on the muscle, reference electrode on the bone, two centimeters distally and ground electrode more proximally on the arm.Motor lock potentials are measured by argentum, argentum chloride electrodes connected to the BrainAmp DC amplifier by a connector box. We are using frameless TMS navigation system LocalEye TMS navigator to achieve proper positioning of the TMS coil. First we place the tracking sensors on the front of the participant.For TMS stimulation we are using magnetic stimulator in a bi-phasic regime and an H-shaped 75 millimeter swing red stimulation coil. Then using the video of participant's structural T-one MRI, and perform a current illustration of the participant's head in the 3-D MRI head model by navigation system. After that, accurately position the coil over the primary motor area of the head, the so-called motor knob region.Then start to test single pass TMS motor lock potentials. Once an optimal hotspot for the studied hand model cortical representation is found, this location is marked for the subsequent TCS target electrode placement. Adjust carefully the first elastic strap on the head with respect to the head center's position.Then take the target electrode position with the second stripe. Once TCS electrodes are placed both on the skull and on the ipsilateral shoulder, proceed to connect them to the stimulator. Before starting the stimulation session, ensure that position of the target electrode is centered over the marked hotspot by visual inspection.Then place the TMS coil over the TCS electrodes by readjusting intensity and orientation using neuro-navigation in order to find the hotspot again. At this stage, method of the resting model threshold for this new combined TCS-TMS montage by taking into account the thickness of the target electrode. Set the intensity of stimulation along the experiment at 110%of their resting motor threshold.Most of the TCS studies showed prominent online effects, at the same time, there is still no clear evidence about long-lasting effects of TCS after stimulation cessation. Only few studies in the literature showed weak and unclear after-effects with respect to those ones who used online TCS. EG evidence is not clear about TCS after-effects either.In vivo it was shown that spike in activity is synchronized with different driving frequencies suggesting that neuronal firing can be entrained by electrically applied fields. Thus in animal models weak sinusoidal TCS entrains the discharged frequency of the widespread cortical-neuronal pulse. In humans recent evidence showed that online TCS can induce entrainment effect on the EG signature.However, the TCS EG approach is still questionable, firstly because of the AC-induced artifacts and secondly because it's not practically possible to directly capture the EG signal of the stimulated area. Such combined TCS-TMS montage allows to observe especially for the sensorimotor system the online frequency specific TCS effects on the cortical spinal output by using as a probe single pass TMS of the primary motor cortex. Thus, start the 20Hz electrical stimulation protocol while delivering online TMS single pulses interspersed by random intervals, from three to five seconds.For instance, we can show the increase of motor lock potential amplitudes during online 20Hz TCS with respect to 10Hz or sham stimulation. On this picture you can see an example of the experimental design where TMS coil is placed over the target TCS electrode. This experiment target red electrodes are placed on the left motor cortex and the right parietal cortex.The blue reference electrode is placed on the midline corresponding to PZ position of the 1020 international EG system. The coil is held on the sponge electrode placed over the left motor cortex. The human motor cortex addressed has an activity at about 20Hz.Frequent collaborators provided the crucial evidence of 20Hz activity at rest in humans by showing the online increase of the cortico-spinal excitability while stimulation was applied at 20Hz. On the graph the Y-axis represents the mean MEP amplitude as measured by TMS single pulse while the TCS stimulation was ongoing. The X-axis represents different stimulation frequencies.Only TCS delivered at 20Hz on the motor cortex increased the corticospinal output. Whereas there was no effect of the stimulation on other frequencies or other stimulation of the parietal cortex. This was the first evidence of an online frequency-specific effect of TCS on the motor cortex measured by TACS, TMS combined approach.The rationale of combining the use of TMS and TACS lies on different information that they convey. By recording motor evoked potentials on the contralateral hand to the primary motor cortex we can check the artifact-free effects of ongoing TCS. This allow us to accurately monitor changes in cortical excitability by motor evoked potentials during electrical stimulation delivered at different frequencies in an artifact-free fashion.This new approach can be used to test online effect of any other forms of transcranial electrical stimulation.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Neuroscience

Unit 1

AC Circuit Analysis

SCIENTISTS IN ACTION

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

גישה חדשנית עבור תיעוד Phosphenes מושרה על ידי גירוי מגנטי Transcranial

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical ...

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

שילוב של גירוי מגנטי fMRI Transcranial ולבחון את רשת מצב ברירת מחדל

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

אלקטרודה מיצוב ו מונטאז גירוי ישיר Transcranial נוכחי

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

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

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

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

Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability

מרחוק תחת פיקוח ישיר טראנס גירוי נוכחי: עדכון על הבטיחות והסבילות

The remotely supervised tDCS (RS-tDCS) protocol enables participation from home through guided and monitored self-administration of tDCS treatment while ...

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

פרוטוקול גירוי מגנטי טראנס מקוון למדידת פיזיולוגיה בקליפת המוח הקשורים עם עיכוב התגובה

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

גירוי מגנטי טראנס המשולבת ואת אלקטרואנצפלוגרם של קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

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

השימוש המשולב של גירוי הנוכחי טראנס ישיר וטיפול רובוטית עבור הגפיים העליונות

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

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

טראנס זרם ישיר גירוי (tDCS) בעכברים

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

הגדרת מיקום גירוי באמצעות התקן הדיגיטציה תלת-ממדי עם Transcranial High Definition הגדרה ישירה הגירוי הנוכחי

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...