Name: non-invasive modulation and robotic mapping of motor cortex in the developing brain
Uploaded: 2019-07-01T12:30:00
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この研究は、カナダ保健研究所によって支援されました。

このプロトコルに記載されているすべての方法は、カルガリー大学のコンジョイント健康研究倫理委員会(REB16-2474)によって承認されています。プロトコルについては、図1で説明します。
1. 非侵襲的な脳刺激禁忌
<ol><li>募集前にTMS15およびtDCS1の禁忌についてすべての参加者をスクリーニングします。</li>
</ol>2. 経頭...

<ol>
	<li>Woods, A. J., 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=A+technical+guide+to+tDCS,+and+related+non-invasive+brain+stimulation+tools.">A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools.</a> Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).</li><li>Nitsche, M. 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=Facilitation+of+implicit+motor+learning+by+weak+transcranial+direct+current+stimulation+of+the+primary+motor+cortex+in+the+human.">Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 15 (4), 619-626 (2003).</li><li>Oskoui, M., Coutinho, F., Dykeman, J., Jett&#233;, N., Pringsheim, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+update+on+the+prevalence+of+cerebral+palsy:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">An update on the prevalence of cerebral palsy: a systematic review and meta-analysis.</a> Developmental Medicine &amp; Child Neurology. 55 (6), 509-519 (2013).</li><li>Zewdie, E., Kirton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS+Basics:+Single+and+Paired+Pulse+Neurophysiology.">TMS Basics: Single and Paired Pulse Neurophysiology.</a> Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475 (2016).</li><li>Nudo, R. J., Milliken, G. W., Jenkins, W. M., Merzenich, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use-dependent+alterations+of+movement+representations+in+primary+motor+cortex+of+adult+squirrel+monkeys.">Use-dependent alterations of movement representations in primary motor cortex of adult squirrel monkeys.</a> The Journal of Neuroscience. 16 (2), 785-807 (1996).</li><li>Friel, K. M., Gordon, A. M., Carmel, J. B., Kirton, A., Gillick, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pediatric+Issues+in+Neuromodulation:+Safety,+Tolerability+and+Ethical+Considerations.">Pediatric Issues in Neuromodulation: Safety, Tolerability and Ethical Considerations.</a> Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475 (2016).</li><li>Nudo, R. J., Plautz, E. J., Frost, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+adaptive+plasticity+in+recovery+of+function+after+damage+to+motor+cortex.">Role of adaptive plasticity in recovery of function after damage to motor cortex.</a> Muscle &amp; Nerve. 24 (8), 1000-1019 (2001).</li><li>Grab, J. G., 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=Robotic+TMS+mapping+of+motor+cortex+in+the+developing+brain.">Robotic TMS mapping of motor cortex in the developing brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2018).</li><li>Bikson, 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=Safety+of+Transcranial+Direct+Current+Stimulation:+Evidence+Based+Update+2016.">Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016.</a> Brain Stimulation. 9 (5), 641-661 (2016).</li><li>Kessler, S. K., Minhas, P., Woods, A. J., Rosen, A., Gorman, C., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosage+considerations+for+transcranial+direct+current+stimulation+in+children:+a+computational+modeling+study.">Dosage considerations for transcranial direct current stimulation in children: a computational modeling study.</a> PloS One. 8 (9), e76112 (2013).</li><li>Ciechanski, P., Carlson, H. L., Yu, S. S., Kirton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Transcranial+Direct-Current+Stimulation-Induced+Electric+Fields+in+Children+and+Adults.">Modeling Transcranial Direct-Current Stimulation-Induced Electric Fields in Children and Adults.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 12, 268 (2018).</li><li>Ciechanski, P., Kirton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+Direct-Current+Stimulation+(tDCS):+Principles+and+Emerging+Applications+in+Children.">Transcranial Direct-Current Stimulation (tDCS): Principles and Emerging Applications in Children.</a> Pediatric Brain Stimulation: Mapping and Modulating the Developing Brain. , 475 (2016).</li><li>Kirton, 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=Transcranial+direct+current+stimulation+for+children+with+perinatal+stroke+and+hemiparesis.">Transcranial direct current stimulation for children with perinatal stroke and hemiparesis.</a> Neurology. 88 (3), 259-267 (2017).</li><li>Cole, L., 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=Effects+of+High-Definition+and+Conventional+Transcranial+Direct-Current+Stimulation+on+Motor+Learning+in+Children.">Effects of High-Definition and Conventional Transcranial Direct-Current Stimulation on Motor Learning in Children.</a> Front Neurosci. , (2018).</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=Screening+questionnaire+before+TMS:+an+update.">Screening questionnaire before TMS: an update.</a> Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686 (2011).</li><li>Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., Dasilva, A. F., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technique+and+considerations+in+the+use+of+4x1+ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS).">Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS).</a> Journal of Visualized Experiments. (77), e50309 (2013).</li><li>Yousry, T. 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=Localization+of+the+motor+hand+area+to+a+knob+on+the+precentral+gyrus.+A+new+landmark.">Localization of the motor hand area to a knob on the precentral gyrus. A new landmark.</a> Brain. 120 (Pt 1), 141-157 (1997).</li><li>Garvey, M. A., Mall, 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+magnetic+stimulation+in+children.">Transcranial magnetic stimulation in children.</a> Clinical Neurophysiology. 119 (5), 973-984 (2008).</li><li>Borckardt, J. J., 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=A+pilot+study+investigating+the+effects+of+fast+left+prefrontal+rTMS+on+chronic+neuropathic+pain.">A pilot study investigating the effects of fast left prefrontal rTMS on chronic neuropathic pain.</a> Pain Medicine (Malden, Mass.). 10 (5), 840-849 (2009).</li><li>Villamar, M. 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=Focal+modulation+of+the+primary+motor+cortex+in+fibromyalgia+using+4&#215;1-ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS):+immediate+and+delayed+analgesic+effects+of+cathodal+and+anodal+stimulation.">Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4&#215;1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation.</a> The Journal of Pain. 14 (4), 371-383 (2013).</li><li>Ciechanski, P., Kirton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+Direct-Current+Stimulation+Can+Enhance+Motor+Learning+in+Children.">Transcranial Direct-Current Stimulation Can Enhance Motor Learning in Children.</a> Cerebral Cortex. 27 (5), 2758-2767 (2017).</li><li>Kirton, A., Andersen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+stimulation+and+constraint+for+hemiparesis+after+perinatal+stroke:+The+PLASTIC+CHAMPS+trial.">Brain stimulation and constraint for hemiparesis after perinatal stroke: The PLASTIC CHAMPS trial.</a> European Journal of Paediatric Neurology. 19 (S1), S10 (2015).</li><li>Ginhoux, R., 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=A+custom+robot+for+Transcranial+Magnetic+Stimulation:+First+assessment+on+healthy+subjects.">A custom robot for Transcranial Magnetic Stimulation: First assessment on healthy subjects.</a> 2013 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , 5352-5355 (2013).</li><li>Grau, C., 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=Conscious+brain-to-brain+communication+in+humans+using+non-invasive+technologies.">Conscious brain-to-brain communication in humans using non-invasive technologies.</a> PloS One. 9 (8), e105225 (2014).</li><li>Julkunen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+estimating+cortical+motor+representation+size+and+location+in+navigated+transcranial+magnetic+stimulation.">Methods for estimating cortical motor representation size and location in navigated transcranial magnetic stimulation.</a> Journal of Neuroscience Methods. 232, 125-133 (2014).</li><li>van de Ruit, M., Perenboom, M. J., Grey, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TMS+brain+mapping+in+less+than+two+minutes.">TMS brain mapping in less than two minutes.</a> Brain Stimulation. 8 (2), 231-239 (2015).</li><li>Dundas, J. E., Thickbroom, G. W., Mastaglia, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perception+of+comfort+during+transcranial+DC+stimulation:+effect+of+NaCl+solution+concentration+applied+to+sponge+electrodes.">Perception of comfort during transcranial DC stimulation: effect of NaCl solution concentration applied to sponge electrodes.</a> Clinical Neurophysiology. 118 (5), 1166-1170 (2007).</li><li>Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+and+polarity+precision+of+concentric+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS).">Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS).</a> Physics in Medicine and Biology. 61 (12), 4506-4521 (2016).</li></ol>

TMSはまた、周産期脳卒中22および脳性麻痺を含む臨床小児集団においても探索され、そこでTMSモーターマップは脳性麻痺の小児で正常に作成され、介入可塑性のメカニズムを探索した。確立されたプロトコル8を使用して、TMSモーターマップは、一般的に発達している小児で正常に収集され、現在、周産期脳卒中および片麻痺性脳性麻痺を持つ小児のための?...

非侵襲的な脳刺激は、人間の脳機能1、2の両方を測定し、調節することができます。最も一般的な標的は、運動体質であり、一部は即時かつ測定可能な生物学的出力(運動誘発電位)だけでなく、運動系の機能不全および障害をもたらす神経疾患の高い有病率によるものである。この大きな世界的な負担は、脳性麻痺などの小児に影響を与える状態の高い割合を含み、全世界で約1700万人に影響を与える生涯障害の主な原因3。この臨床的な関連性と神経刺激技術の多様かつ増加する能力にもかかわらず、発達中の脳のアプリケーションは、4を定義し始めている。小児における既存および新たな非侵襲的脳刺激法の改善された特徴付けは、発達中の脳における応用を進めるために必要とされる。
経頭蓋磁気刺激(TMS)は、成人の非侵襲的、痛みのない、十分に許容され、安全プロファイルのためにますます使用されている確立された神経生理学的ツールです。子供のTMSの経験は比較的限られているが、着実に増加している。TMSは、標的筋運動誘発電位(MEP)に反射された正味出力を有する脳内皮質神経集団の局所活性化を誘導する磁場を提供する。単一パルスTMSの系統的な適用は、生体内の運動皮質の地図を定義することができる。精液動物研究5と新しいヒトTMS研究6は、運動マップが皮質神経可塑性のメカニズムを知らせるのにどのように役立するかを示している。ナビゲートされたモータマッピングは、機能的皮質領域を調べるために人間の運動皮質をマッピングするために使用されるTMS技術です。モータマップの変化は、人間のモータシステム7のプラスチック変化に関連している。ロボットTMS技術の最近の進歩は、モータマッピングの効率と精度を向上させる新しい機会をもたらしました。私たちのグループは最近、ロボットTMSモーターマッピングが子供8で実現可能で、効率的で、十分に許容であることを実証しました。
経頭蓋直流刺激(tDCS)は、皮質興奮性をシフトし、人間の行動を調節することができる非侵襲的な脳刺激の一形態である。成人におけるtDCSの効果を調べる研究は多数行われている(>10,000人の被験者)が、研究の2%未満が発達する脳9に焦点を当てている。小児科のアプリケーションへの成人の証拠の翻訳は複雑であり、子供の複雑な違いのために修正されたプロトコルが必要です。例えば、私たちと他の人は、子供たちが大人10、11に比べて大きく、より強い電界を経験することを示しています。子どものtDCSメソッドの標準化は、安全で一貫性のあるアプリケーションを確保し、レプリケーションを改善し、フィールドを進めるために重要です。小児における運動学習変調tDCSの経験は限られているが、増加する12.特定の脳性麻痺集団へのtDCSの翻訳アプリケーションは、後期臨床試験13に向けて進んでいる。高精細tDCS(HD-tDCS)を介して適用されるより多くの焦点刺激への努力は、子供14で初めて研究されたばかりです。我々は、HD-tDCSが健康な子供の従来のtDCSと同様の改善を生み出す14.HD-tDCS メソッドを記述すると、子におけるレプリケーションや、このようなプロトコルのさらなる適用が可能になります。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1x1 SMARTscan Stimulator</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/device</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x1 HD-tDCS Adaptor</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brainsight Neuronavigation</td>
			<td>Roge Resolution</td>
			<td>https://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Rubber Electrode</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrode</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EASYpad Electrode</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypad</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EASYstraps</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystrap</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG Amplifier</td>
			<td>Bortec Biomedical</td>
			<td>http://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HD1 Electrode Holder</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holder</td>
			<td>Standard Base HD-Electrode Holder for High Definition tES (HD-tES)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HD-Electrode</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrode</td>
			<td>Sintered ring HD-Electrode.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HD-Gel</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gel</td>
			<td>HD-GEL for High Definition tES (HD-tES)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro 1401 Data Acquisition System</td>
			<td>Cambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purdue Pegboard</td>
			<td>Lafayette Instrument Company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline solution</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>http://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.page</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soterix Medical HD-Cap</td>
			<td>Soterix Medical Inc.</td>
			<td>https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS Robot</td>
			<td>Axilium Robotics</td>
			<td>http://www.axilumrobotics.com/en/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS Stimulator and Coil</td>
			<td>Magstim Inc</td>
			<td>https://www.magstim.com/neuromodulation/</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive modulation and robotic mapping of motor cortex in the developing brain

経頭蓋磁気刺激(TMS)で運動皮質をマッピングすると、運動皮質の生理学と可塑性を調知る可能性がありますが、小児には独特の課題があります。同様に、経頭蓋直流刺激(tDCS)は成人の運動学習を改善することができるが、最近では小児に適用されたばかりである。tDCSおよび高精細tDCS(HD-tDCS)のような新しい技術の使用は、発達中の脳における特別な方法論的考慮を必要とする。ロボットTMSモータマッピングは、特に発達中の脳において、マッピングのためのユニークな利点を与える可能性があります。ここでは、小児の運動皮質変調と運動マップを同時に探索できる2つの統合方法に対して、実用的で標準化されたアプローチを提供することを目指す。まず、ロボットTMSモータマッピングのプロトコルについて述述えます。モーター皮質を中心とした個別化されたMRIナビゲート12x12グリッドは、シングルパルスTMSを管理するロボットをガイドします。グリッド ポイントごとの平均モータ誘発電位(MEP)振幅は、マップ面積、体積、重心などの結果を持つ個々の手筋の 3D モーター マップを生成するために使用されます。両方の方法の安全性と許容度を測定するためのツールも含まれています。第二に、tDCSとHD-tDCSの両方を用いて、モータ皮質と運動学習を調節する。実験的なトレーニングパラダイムとサンプル結果について説明します。これらの方法は、小児における非侵襲的脳刺激の適用を進める。

ここで提示した方法を使用して、ランダム化された、シャム制御の介入試験8を完了しました。両方のタイプの非侵襲的な脳刺激に対する禁忌のない右利きの小児(n=24、12-18歳)を募集した。参加者は、神経向精神薬の場合、またはtDCSにナイーブではなかった場合、この研究で特に除外されました.ドロップアウトはありませんでした。
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Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

発達中の脳における運動皮質の非侵襲的変調とロボットマッピング

小児のモータ皮質の変調(tDCS、HD-tDCS)およびマッピング(ロボットTMS)のためのプロトコルを示す。

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

私たちのプロトコルは、健康な子供や周産期脳卒中などの早期脳損傷を持っていた子供たちに運動皮質をマッピングするために、世界で最初の小児TMSロボットを使用することを含みます。プロトコルは、MRIイメージングをニューロナビゲーションと統合し、精度と精度を向上させ、マッピングセッション時間を短縮することを可能にします。それは人的ミスを除去するのに役立ち、若い患者のための安全および耐容性を高める。モーターマッピングはまだ診断や予後の目的には使用されていませんが、脳への損傷が発生した後、または介入後に脳がどのように変化し、再配線するかを測定する新しい技術です。言語領域のマッピングには、ターゲットが異なる同様の手法を使用できます。言語と運動のマッピングは、手術前の計画に重要です。まず、神経ナビゲーションソフトウェアのタブを使用して、皮膚と完全な脳曲線を再構築します。新しいスキン、および計算スキンを選択します。鼻と頭の上が含まれていることを確認します。次に、新しい完全な脳曲線を選択します。脳の外側の緑色の選択ボックスを囲みますが、頭蓋骨の内側に入れます。計算曲線を選択します。ピールの深さを 4.0 ~ 6.0 ミリメートルに調整します。ランドマークの構成を選択します。鼻の先端に4つのランドマークを置き、鼻、および再建された皮膚の両耳のノッチ。その解剖学に対応するランドマークに名前を付けます。ターゲットのタブを選択して曲線脳を表示します。新しい矩形グリッドを選択します。運動皮質のハンドノブの上に再構築された脳の表面に7ミリメートル間隔を持つ12の座標グリッドを12で均一に置きます。次に、右側のターゲット位置ツールを使用して、グリッドの位置を回転、傾斜、曲率に最適化します。グリッドポイントを軌道に変換し、ロボットがTMSコイルを配置するように導きます。軌道の角度を調整して、縦方向の裂け目や脳に45度になるようにします。スナップツールを使用して、曲線脳への軌道を推定し最適化します。最後に、TMSロボットアームとシートを初期化して位置を指定し、4つのセンサテストを使用してフォースプレートセンサーをキャリブレーションします。まず、参加者を試験室にエスコートし、安全アンケートに記入してもらいます。次に、参加者をロボットチェアに座させ、背もたれと首の休息を調整します。足がサポートされていることを確認します。マッピングセッション中に枕で腕と手をサポートします。目的の筋肉の上に皮膚をきれいにします。4つの遠位前肢筋肉を対象とする参加者の両手と前腕に銀銀表面電極を置きます。最初の背びき間間、拉致器の花粉症のブレビス、拉致器ディジティミニミ、および手首の伸長の腹。互換性のあるEMGソフトウェアを使用して、アンプをデータ収集コンピュータに接続します。次に、電図、またはEMG、増幅器およびデータ集録システムに表面電極が、接地電極も同様に接続されていることを確認する。ランドマーク ポインタを使用して参加者の頭上の 4 つのランドマークを共同登録し、検証タブを使用して、参加者のヘッドが適切に登録されていることを確認します。次に、参加者の手ノブに最も近いグリッドポイントを選択します。ターゲットに合わせるボタンを選択して、ロボットが保持するTMSコイルをこのターゲット位置に位置合わせします。[連絡先] を選択します。接触力インジケータを使用して接触品質を監視し、インジケータが緑色または黄色であることを確認します。ロボットアームの範囲外に移動しないように参加者に指示します。参加者の手の筋肉がリラックスしていることを確認し、接触する前にまだ残ります。位置合わせを選択して、参加要素が移動した場合にコイルがターゲットの中心に留まったままになるようにします。TMS マシンの TMS トリガー ボタンを使用して、最大 40 ~ 60% の最大刺激装置出力の間の強度で 5 ~ 10 TMS パルスを供給します。最後に、左または右の FDI 筋肉に最大かつ最も一貫した運動誘発電位を与えるグリッド ポイントを決定します。10回の刺激のうち5回でFDI筋肉中に少なくとも50マイクロボルトのMEPを生成する最低強度として休息運動閾値を決定する。まず、1秒の刺激で4つの単一パルスTMSパルスを供給し、グリッドポイントで120%RMTの強度がホットスポットに閉じます。次に、隣接するグリッド点で繰り返します。応答しないポイントに到達するまで、応答性のポイントに沿って直線的に連続して続けます。次に、マッピングを続行して、矩形グリッドの4つの方向すべてにボーダーポイントを確立します。オフライン解析のためにEMGソフトウェアを使用して、すべての筋肉からすべてのMEPを記録します。3 ~ 4 つのグリッド ポイントの後で、[接触] を選択し、続行する準備が整うまで参加者に休憩を与えます。次に、同じグリッドのハードコピーバージョンを使用して、さらに分析するために刺激順序を追跡します。ロボット TMS を使用してマッピングを完了します。最後に、カスタム作成されたコーディング スクリプトを使用して、著者に連絡して利用可能な 3D モータ マップを生成します。応答性の軌道部位を使用して、モーターマップ面積と体積を計算します。各座標位置のモーター表現の重心を重み付け平均として計算します。これらの結果は、tDCSとHD-tDCSが5日間のトレーニングで学習速度を改善したことを示した。アクティブな介入グループは、シャムと比較して4日目と5日目の1日平均左手PPTスコアの大幅な改善を持っていました。この方法論は、以前の研究から複製され、データセットが組み合わされました。複製データは、同様の結果を示し、tDCS群およびHD-tDCS群で観察された学習率が、シャム群と比較して有意に増加した。手順の計画は、手順の実行と同じくらい重要です。グリッドと軌道は、MRI上に慎重にオーバーレイする必要があります。脳テンプレートを使用する場合は、参加者の頭から複数のサンプルを採取する必要があります。この手順は、結果として得られるモーターマップの変更に答えるために、介入前および介入後に完了することができます。この手順に従って評価を行うことは、モーターマップメジャーと機能結果の関係を示すことができます。このプロトコルを使用して、研究者はロボットTMSを使用して子供たちに正確かつタイムリーに、そして安全にモーターマップを生成する方法を学ぶことができます。主な課題は、ロボットを導き、目標領域を最適に整列させることです。軌道は正確に事前に決められなければならない。傾きと回転パラメータの複数の組み合わせでコイルアライメントを練習することで、コイルの軌道設計を最適化できます。どの機器も危険ではありません。ロボットは、頭の動きに反応するので、参加者の頭に触れながら常に観察することが重要です。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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ハイフィールドのfMRIを使って大人の猫における聴覚皮質の機能イメージング

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

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Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

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Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

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Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

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Translational Brain Mapping at the University of Rochester Medical Center: Preserving the Mind Through Personalized Brain Mapping

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The Translational Brain Mapping Program at the University of Rochester is an interdisciplinary effort that integrates cognitive science, neurophysiology, ...