آثار Transcranial التحفيز التيار المتردد في القشرة الحركية الأولية بنهج موحد على الإنترنت مع التحفيز المغناطيسي Transcranial
Summary
Transcranial التحفيز التيار المتردد (صيدها) يسمح تحوير استثارة القشرية بطريقة خاصة بالتردد. هنا نعرض نهجاً فريداً يجمع بين صيدها على الإنترنت مع نبض واحد التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) من أجل “التحقيق” استثارة القشرية عن طريق “السيارات إمكانات أثارت”.
Abstract
Transcranial التحفيز التيار المتردد (صيدها) أسلوب نيورومودولاتوري قادرة على التصرف من خلال الموجات الكهربائية جيبية بتردد معين وتعدل بدوره النشاط الجاري متذبذبة القشرية. ويسمح هذا نيوروتول إقامة علاقة سببية بين النشاط متذبذبة الذاتية والسلوك. وقد أظهرت معظم الدراسات صيدها على الإنترنت آثار صيدها. ومع ذلك، يعرف الكثير عن آليات العمل الأساسية لهذا الأسلوب نظراً للنتائج الملموسة التي يسببها التيار المتردد على إشارات المخ (EEG). هنا نعرض نهجاً فريداً للتحقيق على الإنترنت الآثار الفسيولوجية الخاصة بالتردد لصيدها القشرة الحركية الأولية (M1) باستخدام نبضة واحدة التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS) للتحقيق في التغيرات استثارة القشرية. في الإعداد لدينا، يتم وضع اللولب TMS على مسرى صيدها بينما يتم جمع “السيارات أثارت إمكانات” (MEPs) لاختبار آثار الجارية M1-صيدها. وحتى الآن، هذا النهج قد استخدمت أساسا لدراسة النظم البصرية والحركية. ومع ذلك، الإعداد الحالي لصيدها-مركز التقنيات التربوية يمكن تمهيد الطريق لإجراء تحقيقات في المستقبل من الوظائف المعرفية. ولذلك، نحن نقدم دليل خطوة بخطوة والمبادئ التوجيهية للفيديو لهذا الإجراء.
Introduction
Transcranial التحفيز الكهربائي (الامتحانات) هو أسلوب نيورومودولاتوري الذي يسمح بتعديل الدول العصبية عن طريق الحالية مختلفة الطول الموجي1. من بين أنواع مختلفة من قسم التدريب والامتحانات، تمكن transcranial “التحفيز التيار المتردد” (صيدها) إيصال جيبية إمكانات متذبذبة الخارجية في نطاق تردد معين وتحوير نشاط العصبية الفسيولوجية الكامنة وراء الإدراك الحسي، 2من العمليات الإدراكية والحركية. استخدام صيدها، من الممكن للتحقيق في الصلات السببية المحتملة بين النشاط متذبذبة الذاتية وعمليات الدماغ.
في فيفو، فقد ثبت أن النتوءات النشاط العصبي تتم مزامنة ترددات الدافعة مختلفة، مما يوحي بأن إطلاق الخلايا العصبية يمكن أن تكون العالق بالميادين التطبيقية كهربائياً3. في نماذج حيوانية، انترينس صيدها جيبية ضعف تواتر خرجوا من تجمع الخلايا العصبية القشرية على نطاق واسع4. في البشر، ويسمح صيدها جنبا إلى جنب مع المخ على الإنترنت (EEG) تحريض “الرائعة” ما يسمى بالأثر على النشاط متذبذبة الذاتية من خلال التفاعل مع ذبذبات الدماغ في طريقة محددة التردد5. الجمع بين صيدها وأساليب نيورويماجينج لفهم أفضل للآليات على الإنترنت غير لا يزال موضع شك بسبب الآثار الناجمة عن التيار المتردد6. وبالإضافة إلى ذلك، من غير الممكن لتسجيل إشارة EEG مباشرة فوق منطقة الهدف حفزت دون استخدام قطب مثل الطوق الذي هو حل مشكوك فيها7. وهكذا، هناك الافتقار إلى دراسات منهجية بشأن هذا الموضوع.
تجدر الإشارة إلى أن هناك حتى الآن أي دليل واضح حول الآثار الدائمة لصيدها بعد وقف التحفيز. سوى عدد قليل من الدراسات أظهرت الآثار ضعيفة وغير واضحة من صيدها على النظام المحرك8. وعلاوة على ذلك، دليل على التخطيط الدماغي لا يزال غير واضح حول الآثار المترتبة على صيدها9. من ناحية أخرى، أظهرت معظم صيدها الدراسات آثار بارزة على الإنترنت10،11،12،13،15،،من1416 , 17 , 18، التي يصعب قياس مستوى فسيولوجية بسبب القيود التقنية. وهكذا، الهدف العام المتمثل في أسلوبنا لتوفير نهج بديل لاختبار آثار صيدها على الإنترنت والتي تعتمد على التردد على القشرة الحركية (M1) بإيصال نبض واحد التحفيز المغناطيسي Transcranial (TMS). مركز التقنيات التربوية يسمح الباحثون “التحقيق” في الدولة الفيزيولوجية البشرية موتور اللحاء19. وعلاوة على ذلك، عن طريق تسجيل السيارات أثارت إمكانات (الهندسة الكهربائية والميكانيكية) على يد كونترالاتيرال في هذا الموضوع، ونحن التحقيق آثار صيدها الجارية11. وهذا النهج يتيح لنا دقة رصد التغيرات في استثارة corticospinal بقياس السعة الكهربائية والميكانيكية خلال التحفيز الكهربائي على الإنترنت تسليم ترددات مختلفة بطريقة خالية من القطع الأثرية. وباﻹضافة إلى ذلك، كما يمكن اختبار هذا النهج آثار على الإنترنت من أي الموجي الأخرى من قسم التدريب والامتحانات.
لإثبات الآثار مجتمعة صيدها-مركز التقنيات التربوية، وسوف نظهر البروتوكول بتطبيق التحفيز 20 هرتز التيار المتردد على القشرة الحركية الأولية (M1) بينما نيورونافيجاتيد على الإنترنت واحد نبض يتم تسليم TMS تتخللها فترات عشوائية من 3 إلى 5 s من أجل اختبار M1 استثارة القشرية.
Protocol
Representative Results
Discussion
وهذا النهج يمثل فرصة فريدة لاختبار الآثار عبر الإنترنت لصيدها القشرة الحركية الأولية مباشرة بقياس كورتيكوسبينال الإخراج من خلال تسجيل من أعضاء البرلمان الأوروبي. ومع ذلك، يمثل وضع اللولب TMS على مسرى صيدها خطوة حاسمة التي يجب تنفيذها بدقة. ولذلك، نود أن نقترح أولاً المجربون العثور على نقط…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذه الدراسة كانت تدعمها “المؤسسة الروسية للعلوم” منح (العقد رقم: 17-11-01273). خاص بفضل أندريه أفاناسوف وزملاؤه من “مركز الابتكار متعددة الوظائف” “أجهزة التلفزيون” (جامعة البحوث الوطنية، “المدرسة العليا للاقتصاد”، موسكو، الاتحاد الروسي) لتسجيل الفيديو وتحرير الفيديو.
Materials
| BrainStim, high-resolution transcranial stimulator | E.M.S., Bologna, Italy | EMS-BRAINSTIM | |
| Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodes | E.M.S., Bologna, Italy | EMS-CVBS15 | |
| Reusable conductive silicone electrodes 50x50mm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG970/2 | |
| Reusable spontex sponge for electrode 50x100mm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG916S | |
| Rubber belts – 75 cm | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-ER-PG905/8 | |
| Plastic non traumatic button | E.M.S., Bologna, Italy | FIA-PG905/99 | |
| Brainstim | E.M.S., Bologna, Italy | ||
| MagPro X100 MagOption – transcranial magnetic stimulator | MagVenture, Farum, Denmark | 9016E0731 | |
| 8-shaped coil MC-B65-HO-2 | MagVenture, Farum, Denmark | 9016E0462 | |
| Chair with neckrest | MagVenture, Farum, Denmark | 9016B0081 | |
| Localite TMS Navigator – Navigation platform, Premium edition | Localite, GmbH, Germany | 21223 | |
| Localite TMS Navigator – MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi) | Localite, GmbH, Germany | 10226 | |
| MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1 | Localite, GmbH, Germany | 5221 | |
| Electrode wires for surface EMG | EBNeuro, Italy | 6515 | |
| Surface Electrodes for EEG/EMG | EBNeuro, Italy | 6515 | |
| BrainAmp ExG amplifier – bipolar amplifier | Brain Products, GmbH, Germany | ||
| BrainVision Recorder 1.21.0004 | Brain Products, GmbH, Germany | ||
| Nuprep Skin Prep Gel | Weaver and Company, USA | ||
| Syringes | |||
| Sticky tape | |||
| NaCl solution |
References
- Priori, A. Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability. Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).
- Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes. Front Hum. Neurosci. 7, 279 (2013).
- Frohlich, F., McCormick, D. A. Endogenous electric fields may guide neocortical network activity. Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).
- Ozen, S., et al. Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats. J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).
- Helfrich, R. F., et al. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
- Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives. Neuroimage. 140, 4-19 (2016).
- Feher, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). J. Vis. Exp. (107), e53527 (2016).
- Antal, A., et al. Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans. Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).
- Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation. Front Cell Neurosci. 9, 311 (2015).
- Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
- Feurra, M., et al. Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials. J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).
- Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, (2011).
- Feurra, M., et al. State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters. J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).
- Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. Frequency-specific insight into short-term memory capacity. J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).
- Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds. Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).
- Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling. Nat. Commun. 6, 8090 (2015).
- Santarnecchi, E., et al. Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials. Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).
- Santarnecchi, E., et al. Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities. Cortex. 75, 33-43 (2016).
- Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back. Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).
- Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).
- Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation. Front Hum. Neurosci. 9, 54 (2015).
- Rossini, P. M., et al. 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. Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
- Guerra, A., et al. Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS. Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).
- Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects. Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
- Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. Transcranial alternating current stimulation affects decision making. Front Syst.Neurosci. 6, 39 (2012).
- Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
- Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task. Front Neurosci. 6, (2012).
- Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction. Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).
- Bestmann, S., Krakauer, J. W. The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour. Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).
