Nedensel Beyin-davranış İlişkiler ve Zaman Kursu araştırılması için Transkraniyal Manyetik Uyarım

Bu makale, çevrimiçi TMS kullanarak bilişsel süreçlerinde nedensel ve beyin bölgelerinin zamansal tutulumunu değerlendirmek için bir protokol sunuyor. Bu tartışma daha sonra ilk kritik başarılı TMS protokol oluşturmak için adımlar ve TMS deney tasarlarken dikkat edilmesi gereken sınırlamalar vurgulamaktadır.

TMS protokolleri stimülasyon parametrelerini sağlanması, serbest parametrelerin bir çok sayıda var çünkü TMS deney hazırlanmasında önemli bir adımdır. Normal olarak, bu uyarım frekansı, süre, yoğunluk, inter-deneme aralığını ve sağlam bir etki üretmek için gerekli bobin yönünü belirlemek amacıyla geniş bir pilot deneme yoluyla elde edilir. Etkili bir "sanal lezyon" oluşturmak için frekans ilgi bilişsel sürecini kapsayacak şekilde yeterince büyük bir zaman penceresi kapsayan sağlam bir etkiye neden gerekir. Bunun bir sonucu olarak, sıklığı ve süresi, her iki çalışmada arasında değişir. Benzer şekilde, ve #8220; doğru "uyarımı yoğunluğu, manyetik alan, hedef beyin bölgesinde sinir işleme etkiler ve burada en önemli unsur uyarı bölgesinden ⁵¹ bobin arasındaki mesafedir sağlar biridir. Birçok çalışma, primer motor korteksin el alanını uyarıcı zaman bir motor yanıt üretmek ve katılımcıların ^52,53-55 genelinde şiddetini normalleştirmek için bu kullanmak için gerekli uyarım yoğunluğunu belirlemek. Bu tedbir, ancak, non-motor bölgelerde ^42,51,56 için optimum yoğunluğu güvenilir bir dizin değil. Başka bir seçenek, tüm katılımcılar için aynı yoğunluk kullanmaktır. Seçilen yoğunluğu stimülasyon şiddetleri bir dizi denemeler sonrasında tüm pilot denekler genelinde etkili olmalıdır. Buna ek olarak, bobin yönlendirme dikkat edilmesi gereken önemli bir parametredir. Belirli bir bobin yönlendirme uyarılan nöronal nüfus içinde indüklenen elektrik alanı dağılımını etkiler ve bu nedenle Beha etkileyebilirVior. Genel olarak, yayınlanmış protokoller iteratif denemeyi uygun pilot deneme sırasında değiştirilen bir başlangıç ​​noktası sağlayabilir. Çoğu zaman, ancak, bu pilot test hakkında bilgi protokol tasarım sürecinin bazı önemli yönlerini gizleme talihsiz etkisi vardır taslakla, çÛkarÛlmalÛdÛr.

Bir yerelleştirme prosedür seçimi o stimülasyon uygun sitenin uygulanır sağlamak için de gereklidir. Birçok çalışmaları başarıyla her konu için stimülasyon site özelleştirme, bireysel katılımcılar ^57,58 genelinde tek bir konum hedeflemek anatomi temelli yöntemler kullanılarak uyarma siteleri lokalize olmasına rağmen ayrı ayrı bireyler arası daha verimli bir yöntem ³¹ verimli davranışsal sonuçlar Varyans azaltır. Burada fMRI tabanlı lokalizasyonu üzerinde avantajlar sunan TMS-tabanlı fonksiyonel yerelleştirme prosedürü sundu. Özellikle, farklı mekansal önyargıların sorun önlerara fMRI (yani, boşaltma damarlar ⁵⁹⁾ ve TMS (örneğin, manyetik alan içinde ^6,60 akson yönlendirme) farklı yerlere lokalize olan aynı nöral yanıt neden olabilir. Buna ek olarak, bu iyi fMRI aktivasyon "tepe" spesifik yer onları sub-optimal TMS ^55,61 hedef hale getirirken, önemli ölçüde değişebilir bilinmektedir. Aynı şekilde, farklı lokalizasyon prosedürler çok kanıtlanabilir etkili oldukları için, bu özel seçim hangi bir yöntem kullanılabilir sağlayarak, güvenilir ve tekrarlanabilir bir fayda sağladığını, daha az önemlidir.

Deney Burada sunulan veriler bağımlı ölçü olarak reaksiyon sürelerini kullanılmasına rağmen, başka birçok seçenek vardır. Örneğin, bazı çalışmalar, bunun yerine ^9,12,62 doğruluğunu kullanın. Bu gibi durumlarda, TMS olmadan normal bir performans o kadar uyarımı ile uyarılan bozulma doğruluğu puan yansıtıyor tavan seviyesinin altına zaten.Diğer çalışmalar göz hareketleri ^63,64 üzerinde uyarımın etkilerini ölçülen var. TMS ile çoğu bilişsel nörobilim deneyler, ancak onların bağımlı ölçü ^13,48,65,66 gibi reaksiyon kez kullanın. Tipik olarak, bu etkiler msn onlarca ya da reaksiyon süreleri ⁶⁷ aşağı yukarı% 10 değişim şekildedir. Nispeten küçük değişiklikler kolaylıkla görülebilir, böylece kullanılan bağımlı olursa olsun ölçü sağlam ve tutarlı olmalıdır.

Herhangi bir deney tekniği gibi, TMS bu metodoloji seçerken dikkat edilmesi gereken önemli sınırlamalar vardır. En yaygın olanları şunlardır: i) TMS uzaysal çözünürlüğü, ii) non-spesifik etkiler uyarılması ile ilişkilidir, ve iii) emniyet yönleri metodolojisi. Manyetik alan, daha uzakta bobinden olan yoğunluğu azaltır, çünkü önce, TMS stimülasyon sınırlı bir derinliğe sahiptir. ^68,69 – Sonuç olarak, (3 cm ~ 2) kafa derisi yakınında beyin bölgelerini uyararak en etkili olduğunu </sup> Ve derin beyin yapıları uyarıcı etkisizdir. Farklı şekilli rulolar gibi bazal ganglia ⁶⁹ gibi daha derin bölgelere ulaşmak için geliştirilmektedir, ancak bunun sonucunda, TMS doğrudan erişilebilir tek bölgeler, kortikal manto ile sınırlıdır. 1 cm ^47,70-72 – TMS da yaklaşık 0,5 mekansal çözünürlüğe sahip. Bu yüzden, yöntem, örneğin kortikal sütunlar gibi ince taneli bir uzamsal yapılardan fonksiyonel katkılar araştırmak için kullanılamaz.

TMS ikinci bir sınırlama uyarma hızla değişen manyetik alanın bir sonucu olarak eş zamanlı duyusal yan etkiler getirmektedir olmasıdır. En önemlisi, her bir manyetik darbe işitsel bir tıklama ve dokunarak hissi eşlik eder. Bu nedenle TMS bu yan etkiler görev performansı ile uğratabilecek bazı işitsel veya somatosensori deneyler için uygun olmayabilir. Not, ancak, çevrimiçi TMS bazı işitsel deneylerde ^73,74 başarıyla kullanılmaktadır </skadar> ve en azından bazı görevler bu nedenle mümkündür. Başka bir göz duyusal etkilerin yoğunluğu başkanı yerleri arasında farklılık olmasıdır. Örneğin, kulağa yakın bir yerde uygulanır uyarım daha uzak yerlerde daha yüksek sesle duyulur. Benzer şekilde kafasına daha ventral yerleri dorsal alanlara ^75,76 daha fazla kas kasılması üretmek. Bu Site farklılıklar deneysel boşa uyarabilir Çünkü bu kontralateral homologlarından ⁷⁷ olarak ana siteye benzer yan etkileri olan bir kontrol siteyi kullanabilir veya ilgi ^24,62 sürecine girmeleri gerekmez kontrol koşulları / görevler için önemlidir ^{, 73,78,79.}

Potansiyel senkop ve nöbetler ²⁷ uyarabilir olarak TMS deney tasarlama Son olarak, güvenlik konuları her zaman dikkate alınmalıdır. Bu riski en aza indirmek için, uyarım şiddeti, sıklığı ve süresi için uluslararası kabul görmüş kurallar exists yanı sıra, puls ve inter-deneme aralıkları ^27,28 toplam sayısı için. Bu kurallar içinde kalmak Protokoller nörolojik olarak normal katılımcılar için güvenli olduğuna inanılmaktadır. Bu henüz tamamlanmamıştır ve sık sık yeni TMS protokolleri de güvenli kanıtlamak tanıtıldı olduğunu, ancak, fazlalaştı. Genel olarak, kanıtlar yayınlanan kılavuzlar uyulduğunda, TMS hiçbir tehlikeli yan etkileri olan güvenli bir işlem olduğunu göstermektedir. Bu sınırların bir sonucu, davranışsal protokoller genellikle TMS kullanılabilir önce ayarlanması gerekir olmasıdır. Bu deney uzunluğu, denemelerin sayısı, test edilebilir koşulları ve stimülasyon sitelerinin sayısı da dahil olmak üzere tasarım çeşitli yönleri, etkileri vardır. Bu sınırlamalardan bazıları gibi farklı günlerde farklı stimülasyon sitelerini test ayrı seans halinde deney bölerek aşılabilir. Bu gibi durumlarda, bu yerleşimi sağlamak için önemlidirve bir sitenin test aynı oturumda yapılır. Bu hedefleme hassasiyetini maksimize ederek deneysel varyansı en aza indirir. Özellikle, tek oturumda güvenlidir uyarım tutarı – bir veya daha fazla test oturumu kullanmaya karar verirken, temel sınırlama katılımcının güvenliğidir. Toplam uyarım potansiyel birden fazla site üzerinden, alıştırma, uygulama, yerelleştirme (TMS kullanıyorsanız), ve test içerir ve eleştirel durumun başına denemelerin sayısına bağlıdır. Bu rakam tek bir oturum için yönergeleri aşması halinde, birden fazla seans halinde deney kırmak için gerekli olan, ayrı 24 saat en az yapılmıştır. Orada TMS deneyler için gerekli çalışmaların asgari sayısına ilişkin sert ve hızlı kural yok, ama herhangi bir deney gibi, bu etki boyutu, varyans, α-düzeyi (genellikle 0.05) dayalı standart güç hesaplamalar kullanılarak hesaplanan ve istenen edilebilir duyarlılık. Genellikle makul tahminlerietki büyüklüğü ve varyans deney protokolü optimize etmek için yapılan kapsamlı bir pilot test sonucu olarak mevcuttur.

Özetle, TMS bilişsel nörobilim için geniş uygulamaları ile önemli bir araç haline gelmiştir. Bu makalede, "sanal lezyon" modunda ve aynı zamanda bölgesel özel nöral bilgi işleme zamansal dinamiklerini keşfetmek için bir kronometrik araç hem nedensel beyin-davranış ilişkilerini araştıran bir davranış görev ile birlikte çevrimiçi TMS için temel bir protokol sağlar.