Efeitos da estimulação da corrente alternada transcraniana no córtex Motor primário por on-line abordagem combinada com estimulação magnética transcraniana
Summary
Estimulação transcraniana de corrente alternada (TAC) permite a modulação da excitabilidade cortical em uma frequência específica de moda. Aqui nós mostramos uma abordagem única que combina TAC on-line com pulso único estimulação magnética transcraniana (TMS) para “sondar” excitabilidade cortical por meio de Motor de potenciais evocados.
Abstract
Estimulação transcraniana de corrente alternada (TAC) é uma técnica de neuromodulatory capaz de agir através de formas de onda elétricas senoidais em uma frequência específica e por sua vez modulam a atividade oscilatória cortical em curso. Este neurotool permite o estabelecimento de um nexo de causalidade entre a atividade oscilatória endógena e comportamento. A maioria dos TAC estudos têm demonstrado efeitos on-line de TAC. No entanto, pouco é conhecido sobre os mecanismos de ação subjacente desta técnica devido os artefatos AC-induzida em sinais de eletroencefalografia (EEG). Aqui nós mostramos uma abordagem única para investigar line efeitos fisiológicos de frequência específica de TAC do córtex motor primário (M1) usando o pulso único estimulação magnética transcraniana (TMS) para sondar as alterações de excitabilidade cortical. Em nossa configuração, a bobina do TMS é colocada sobre o eléctrodo de TAC enquanto Motor potenciais evocados (MEPs) são recolhidos para testar os efeitos dos M1-TAC em curso. Até agora, esta abordagem tem sido usada principalmente para estudar os sistemas visuais e motor. No entanto, a configuração actual do TAC-TMS pode pavimentar o caminho para futuras investigações das funções cognitivas. Portanto, nós fornecemos um manual passo a passo e vídeo orientações para o procedimento.
Introduction
Estimulação elétrica transcraniana (tES) é uma técnica de neuromodulatory que permite a modificação dos Estados neuronais através de de formas de onda atual diferente1. Entre os diferentes tipos de tES, transcranial estimulação de corrente alternada (TAC) permite a entrega de sinusoidais potenciais oscilatórios externos em uma faixa de frequência específica e a modulação da atividade neural fisiológica subjacentes perceptual, processos cognitivos e motor2. Usando o TAC, é possível investigar possíveis ligações causais entre atividade oscilatória endógena e processos cerebrais.
In vivo, ficou demonstrado que picos de atividade neural é sincronizado a diferentes frequências de condução, sugerindo que o disparo neuronal pode ser arrastado por campos eletricamente aplicada3. Em modelos animais, fraco sinusoidal tACS entrains a frequência descarregada da piscina neuronal cortical generalizada4. Em humanos, TAC combinado com on-line Eletroencefalografia (EEG) permite a indução do chamado efeito de “Arrastamento” na atividade oscilatória endógena interagindo com oscilações do cérebro em uma maneira específica de frequência5. No entanto, combinando TAC com métodos de neuroimagem para um melhor entendimento dos mecanismos on-line é ainda questionável por causa de artefatos induzida por AC6. Além disso, não é possível gravar diretamente o sinal de EEG sobre a área alvo estimulados sem usar um eletrodo de anel, que é uma solução questionável7. Assim, há uma falta de estudos sistemáticos sobre este tema.
Até agora, não há provas claras sobre os efeitos duradouros do TAC após a cessação do estímulo. Poucos estudos têm mostrado sequelas fracas e pouco claras dos TAC o sistema motor8. Além disso, evidências de EEG ainda não está clara sobre os efeitos do TAC9. Por outro lado, a maioria dos estudos de TAC mostrou efeitos on-line proeminentes10,11,12,13,14,15,16 , 17 , 18, que são difíceis de medir a nível fisiológico, devido a limitações técnicas. Assim, o objetivo geral do nosso método é fornecer uma abordagem alternativa para testar efeitos on-line e dependente da frequência de TAC no córtex motor (M1) entregando único pulso de estimulação magnética transcraniana (TMS). TMS permite que os pesquisadores para “sondar” o estado fisiológico da córtex motor humano19. Além disso, gravando o potencial evocado Motor (MEP) na mão contralateral do sujeito, podemos investigar os efeitos do TAC em curso11. Esta abordagem nos permite com precisão monitor alterações na excitabilidade corticoespinhal medindo MEP amplitude durante a estimulação elétrica on-line entregada em diferentes frequências de forma livre de artefato. Além disso, esta abordagem pode também testar efeitos on-line de qualquer outra forma de onda de tES.
Para demonstrar os efeitos combinados de TAC-TMS, mostraremos o protocolo aplicando 20 Hz AC estimulação sobre o córtex motor primário (M1) enquanto o pulso único on-line neuronavigated TMS é entregue intercalado por intervalos aleatórios de 3 a 5 s, a fim de testar a M1 excitabilidade cortical.
Protocol
Representative Results
Discussion
Esta abordagem representa uma oportunidade única de testar diretamente on-line efeitos do TAC do córtex motor primário medindo corticoespinhal saída através da gravação de deputados. No entanto, o posicionamento da bobina TMS sobre o eléctrodo de TAC representa um passo fundamental que deve ser executado com precisão. Portanto, em primeiro lugar sugerimos experimentadores encontrar um ponto de destino único pulso TMS, em seguida, marcá-lo no couro cabeludo e, somente depois disso, coloque o eletrodo de TAC sob…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado pela Fundação de ciência russo conceder (contrato número: 17-11-01273). Agradecimento especial a Andrey Afanasov e colegas do centro de inovação multifuncional para técnicas de televisão (Universidade Nacional de pesquisa, escola superior de economia, Moscow, Rússia) para gravação de vídeo e edição de vídeo.
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 |
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