Name: combined transcranial magnetic stimulation and electroencephalography of the dorsolateral prefrontal cortex
Uploaded: 2018-08-17T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex at JoVE.com

Dette arbejde var delvis finansieret af NIMH R01 MH112815. Dette arbejde blev også støttet af Temerty Family Foundation, Grant Family Foundation og Campbell familie Mental Health Research Institute på Center for afhængighed og Mental sundhed.

Alle de eksperimentelle procedurer præsenteres her er blevet godkendt af vores lokale etiske udvalg efter retningslinjerne i Helsinki-erklæringen.
1. hoved registrering for Neuronavigated TMS — EEG
<ol><li>Opnå en høj opløsning hele hovedet T1-vægtet strukturelle Mr for hver deltager. Skan ifølge retningslinjerne neuronavigation producent.</li>
	<li>Uploade billeder på navigationssystemet. Kontrollere hvis MRIs scannes korrekt. Vælg kardinalpunkter (pre auricular point, nasion og ...

TMS-EEG giver mulighed for direkte og noninvasive stimulering af de fleste kortikale områder og erhvervelse af de resulterende neuronal aktivitet med meget god spatio-temporal opløsning30, især når neuronavigation er udnyttet. Fordelen ved denne metodologiske advance er faktum, at TMS-fremkaldte EEG signaler stammer fra den elektriske neurale aktivitet og det er et indeks over cortico-kortikal ophidselse. Dette har stort potentiale i neuropsykiatriske patientgrupper, hvor TMS-EEG kan bruges so...

Transkranial magnetisk stimulation (TMS) er en neurofysiologisk værktøj, der giver mulighed for ikke-invasiv vurderingen af kortikale neuronal aktivitet ved hjælp af hurtige, tidsvarierende magnetfelt pulser1. Disse magnetfelt pulser fremkalde en svag strøm i den overfladiske cortex under spolen, hvilket fører til membran depolarisering. Efterfølgende kortikale aktivering eller graduering er direkte relateret til Karakteristik af spolen, dets vinkel og retning til kraniet2. Bølgeform pulsens udledes fra spolen og den underliggende tilstand af neuroner også indflydelse på det resulterende kortikale aktivering3.
TMS muliggør vurdering af kortikale funktioner af fremmane adfærdsmæssige eller motoriske svar eller gennem afbrydelse af opgaverelaterede behandling. Ophidselse af cortico-spinal processer kan evalueres gennem optagelse Elektromyografi (EMG) svar fremkaldte fra enkelt TMS pulser over den motoriske hjernebark, hvorimod intracortical excitatoriske (intracortical lettelse; ICF) og hæmmende mekanismer (korte og lange intracortical hæmning; SICI og LICI) kan blive aftestede med parret puls TMS. Gentagne TMS kan forstyrre forskellige kognitive processer, men bruges primært som et terapeutisk redskab for en bred vifte af neuropsykiatriske lidelser. Derudover kan kombination af TMS med samtidige electroencefalografi (TMS-EEG) bruges til at vurdere cortico-kortikal ophidselse og connectivity4. Endelig, hvis administrationen af TMS er leveret med neuronavigation (nTMS), det vil give mulighed for præcise test-retest paradigmer da det nøjagtige sted, stimulering kan registreres. De fleste af de kortikale kappen kan målrettes og stimuleret (herunder de områder, der ikke producerer målbare fysiske eller adfærdsmæssige reaktioner) således cortex kan være funktionelt kortlagt.
EEG-signalet fremkaldte fra enkelt eller parret puls TMS kan lette vurderingen af cortico-kortikale connectivity5 og den aktuelle tilstand af hjernen. TMS-induceret elektrisk strøm resulterer i handling potentialer, der kan aktivere synapser. Fordelingen af de postsynaptiske strømme kan optages gennem EEG6. EEG-signalet kan bruges til at kvantificere og Find synaptic nuværende distributioner gennem dipol modellering7 eller minimum-normen skøn8, når multikanals EEG er ansat, og med ledningsevne struktur af hovedet tegnede sig for. Kombinerede TMS-EEG kan være ansat til at studere kortikale hæmmende processer9, svingninger10, cortico-kortikale11 og interhemispheric interaktioner12og kortikale plasticitet13. Vigtigst af alt, kan TMS-EEG sonde ophidselse ændringer under kognitive eller motoriske opgaver med god test-retest pålidelighed14,15. Vigtigere, har TMS-EEG potentiale til at bestemme neurofysiologiske signaler, der kan tjene som prædiktorer for respons på terapeutiske interventioner (rTMS eller farmakologiske virkninger) i test-retest designs16,17.
Principperne om neuronavigation for TMS er baseret på principperne om rammeløse stereotaxy. Systemer brug en optisk tracking system18 der beskæftiger en lysemitterende kamera, som kommunikerer med lysreflekterende optiske elementer knyttet til både hoved (via en reference tracker) og TMS spolen. Neuronavigation giver mulighed for coil lokalisering på 3D-Mr model ved hjælp af en digitalisering referenceværktøj eller pen. Brugen af neuronavigation letter erobringen af coil orientering, placering og tilpasning til motivets hoved såvel digitalisering af EEG elektrode positioner. Disse funktioner er afgørende for test-retest design eksperimenter og for korrekt stimulering af en angivet placering inden for dorsolateral præfrontale cortex.
For at udnytte en TMS-EEG protokol i en test-retest eksperiment, der skal være præcis målretning og konsekvent stimulation af kortikale regionen at opnå pålidelige signaler. TMS-EEG optagelse kan være sårbare over for forskellige artefakter. TMS induceret artefakt på EEG elektroder kan filtreres med forstærkere, der kan genoprette efter en forsinkelse19,20 eller med forstærkere, der ikke kan være mættede21. Men andre typer af artefakt genereret ved øjenbevægelser eller blinker, kraniel muskel aktivering i nærhed af EEG elektroder, tilfældige elektrode bevægelse og deres polarisering og spolen klik eller somatiske sensation skal tages i betragtning. Omhyggelig emne forberedelse, der sikrer elektrode impedances under 5 kΩ, immobilisering af spolen over elektroderne og en skum mellem coil og elektroder til at reducere vibrationer (eller en spacer til at fjerne lav frekvens artefakter22), ørepropper og endda auditive maskering bør anvendes til at minimere disse artefakter23. Protokollen præsenteres her introducerer en standardproces til vurdering af neurofysiologisk funktion når stimulation anvendes over den dorsolateral præfrontale (DLPFC). Der er fokus på fælles parret puls paradigmer, der er blevet valideret i undersøgelser af M19,15,16.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:869px;" width="868">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:233px;">CED Micro1401-3</td>
			<td style="width:184px;">Cambridge Electronic Design Limited</td>
			<td style="width:221px;">CED Micro1401-3</td>
			<td style="width:231px;">Digital Data Recocrder</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM&#39;2 Package Option 1</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3234-00</td>
			<td>TMS paired pulse stimulator</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Magstim 200&#39;2 Unit (2 items)</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3010-00</td>
			<td>TMS stimulators</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">UI controller</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3020-00</td>
			<td>TMS controller</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM&#39;2 UI controller</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3021-00</td>
			<td>TMS controller</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BISTIM connecting module</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>3330-00</td>
			<td>TMS connecting module</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">D70 Alpha Coil - P/N 4150-00 (Alpha 70mm double coil)</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>4150-00</td>
			<td>TMS coil</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Brainsight</td>
			<td>Rogue-Resolutions</td>
			<td>Brainsight 2</td>
			<td>Neuronavigator</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Model 2024F</td>
			<td>Intronix</td>
			<td>2024F</td>
			<td>Electromyograph</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Neuroscan SynAmps RT 64 channel System</td>
			<td>Compumedics Neuroscan</td>
			<td>9032-0010-01</td>
			<td>Electroencephalograph</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Quick-Cap electrode system 64</td>
			<td>Compumedics Neuroscan</td>
			<td>96050255</td>
			<td>EEG Cap</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combined transcranial magnetic stimulation and electroencephalography of the dorsolateral prefrontal cortex

Transkranial magnetisk stimulation (TMS) er en ikke-invasiv metode, der producerer neurale excitation i cortex ved hjælp af korte, tidsvarierende magnetfelt pulser. Indledningen af kortikale aktivering eller dens modulation afhænger af baggrunden aktivering af neuroner i regionen kortikale aktiveret, Karakteristik af spolen, sin position og sin orientering med hensyn til hovedet. TMS kombineret med samtidige electrocephalography (EEG) og neuronavigation (nTMS-EEG) giver mulighed for vurdering af cortico-kortikal ophidselse og tilslutningsmuligheder i næsten alle kortikale områder på en reproducerbar måde. Dette forskud gør nTMS-EEG et kraftfuldt værktøj, der kan præcist vurdere hjernens dynamik og neurofysiologi i test-retest paradigmer, der er nødvendige for kliniske forsøg. Begrænsninger af denne metode omfatter artefakter, der dækker den oprindelige hjernen reaktivitet til stimulation. Således kan processen med at fjerne artefakter også udtrække værdifulde oplysninger. Desuden, de optimale parametre for dorsolateral præfrontale (DLPFC) stimulation kendes ikke fuldt ud og nuværende protokoller udnytte variationer fra de motoriske cortex (M1) stimulation paradigmer. Udvikling nTMS-EEG designs håber dog at løse disse problemer. Protokollen præsenteres her introducerer nogle standard praksis for at vurdere neurofysiologiske funktion fra stimulation til den DLPFC, der kan anvendes hos patienter med behandling resistent psykiatriske lidelser, der modtager behandling som transkranial jævnstrøm stimulation (TDC'er), gentagen transkranial magnetisk stimulation (rTMS), magnetisk beslaglæggelse terapi (MST) eller elektrochok behandling (ECT).

Figur 1 A illustrerer TMSevoked potentialer efter DLPFC stimulation over F3 elektrode efter averaging 100 epoker fra hver session for en sund volontør. I denne illustration fremhæver vi effekten af CS på TS i forhold til enkelt puls betingelse når TS anvendes alene. CS modulerer N100 fordrejning på en tydelig måde selv i et emne. SICI og LICI-sessioner, N100 øges normalt og i ICF falder i absolutte værdier i forhold til SP betingelse<...

Watch this Scientific Journal Video about Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex at JoVE.com

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Protokollen præsenteres her er om TMS-EEG undersøgelser udnytter intracortical ophidselse test-retest design paradigmer. Hensigten med protokollen er at producere pålidelige og reproducerbare kortikal ophidselse foranstaltninger til vurdering af neurofysiologisk funktion relateret til terapeutiske indgreb i behandlingen af neuropsykiatriske sygdomme som svær depression.

Kombinerede transkranial magnetisk Stimulation og electroencefalografi i den Dorsolateral præfrontale Cortex

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Neuroscience

Unit 1

Electromagnetic Induction

SCIENTISTS IN ACTION

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

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

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 ...

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

Brug af Magnetic Resonance Spectroscopy som et værktøj til måling af Bi-halvkugleformet Transkranial Electric Stimulation Virkninger på Primary Motor Cortex Metabolisme

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

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

Virkningerne af transkranial vekselstrøm Stimulation på den primære Motor Cortex af Online kombineret tilgang med transkranial magnetisk Stimulation

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

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

Online transkranial magnetisk Stimulation protokol til måling af kortikal fysiologi tilknyttet svar hæmning

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

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

Den kombinerede brug af transkranial direkte nuværende Stimulation og robot terapi for overekstremiteterne

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

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Bilaterale vurdering af den Corticospinal veje af ankel muskler ved hjælp af navigerede transkranial magnetisk Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Måling og manipulation funktionelt specifikke neurale veje i det menneskelige motorsystem med tværkraniel magnetisk stimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...

Employing Transcranial Magnetic Stimulation in a Resource Limited Environment to Establish Brain-Behavior Relationships

Anvendelse af transkraniel magnetisk stimulering i et ressourcebegrænset miljø for at etablere hjerne-adfærdsrelationer

Neuroimaging is typically perceived as a resource demanding discipline. While this is the case in certain circumstances, institutions with limited ...

Conventional and Threshold-Tracking Transcranial Magnetic Stimulation Tests for Single-handed Operation

Konventionelle og tærskelsporing transkranial magnetisk stimulation tests for enhåndsdrift

Most single-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS) parameters (e.g., motor threshold, stimulus-response function, cortical silent period) are used ...