Summary

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

Published: August 17, 2018
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Summary

ここで提示されたプロトコルは、皮質内興奮性再テスト設計パラダイムを利用した TMS 脳波研究です。プロトコルの目的は、神経生理学的にうつ病などの脳神経疾患の治療における治療的介入に関連する機能を評価するための信頼性が高く、再現性のある皮質興奮性対策を生成することです。

Abstract

経頭蓋磁気刺激 (TMS) は、簡単な時間変動磁場パルスによる皮質の神経の興奮を生成する非侵襲的な方法です。皮質活動の開始またはその変調は、皮質の地域活性化のニューロン、コイル、位置および頭部に対してその方向性の特性の背景の活性化に依存します。TMS 同時 electrocephalography (EEG) と組み合わせるし、ニューロナビゲーション nTMS 脳波により再現性のある方法で、皮質皮質興奮性とほぼすべての皮質領域での接続性の評価のため。この前進により nTMS 脳波脳ダイナミクスと神経生理学の臨床試験に必要な再テスト パラダイムを正確に評価することができます強力なツール。このメソッドの制限には、刺激に対する初期の脳反応の成果物が含まれます。したがって、成果物を削除するプロセスが貴重な情報を抽出してもできます。また、背外側前頭前野 (DLPFC) 刺激のための最適なパラメーターは完全に知られていない、現在のプロトコル利用運動皮質 (M1) 刺激パラダイムからのバリエーション。ただし、進化して nTMS 脳波デザインはこれらの問題を解決する願っています。ここで示されるプロトコルなど治療を受ける治療抵抗性の精神疾患患者に適用できる DLPFC を刺激から神経生理学的機能を評価するためのいくつかの標準的なプラクティスを紹介します。経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)、反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS)、磁気発作療法 (MST) または電気けいれん療法 (ECT)。

Introduction

経頭蓋磁気刺激 (TMS) は、急速な時間変動磁場パルス1を使用して大脳皮質の神経活動の非侵襲的評価では、神経生理学的ツールです。これらの磁場パルス脱分極の結果コイルの下に浅野弱い電流を誘発します。その後皮質活性化または変調は直接コイル、その角と頭蓋骨2方向の特性に関連します。コイルからパルスの波形が排出され、ニューロンの基になる状態も結果大脳皮質の活性化3に影響を与えます。

TMS によって行動またはモーター応答を換起またはタスク関連の処理の中断によって皮質機能の評価が可能にします。一方、運動野を介して単一の TMS パルスから筋電図 (EMG) 誘発を記録を通じてプロセス皮質脊髄の興奮性を評価できる皮質内興奮性 (皮質内の促進;ICF) ・阻害機構 (短くて長い皮質内抑制;SICI と李祠) は、対パルス TMS を検出できます。反復的な TMS はさまざまな認知プロセスを邪魔することができますが、さまざまな精神神経疾患の治療手段として主に使用されます。さらに、TMS の同時脳波 TMS 脳波計との組み合わせは、皮質興奮性、接続4を評価するために使用できます。最後に、TM の管理がニューロナビゲーション (nTMS) に配信される場合が刺激の正確な部位を記録することができますので正確な再テスト パラダイムの許可されます。皮質のマントルのほとんどをターゲットすることができ、刺激 (領域の測定可能な物理的または行動応答を生成しないことを含む) こうして皮質機能マッピングできます。

シングルまたはペア パルス TMS から誘発脳波信号は大脳皮質皮質接続5と脳の現在の状態の評価を促進できます。TMS 誘導電流は、シナプスをアクティブにすることができます活動電位の結果します。シナプス電流の分布は、脳波6を記録できます。脳波信号は、定量化し、双極子モデルの7または最小ノルム法8脳波が使用される場合とを占めている頭の電気伝導度構造とを介してシナプス電流分布を検索する使用できます。皮質抑制プロセス9、振動10、皮質1112半球間相互作用、大脳皮質の可塑性13研究する結合された TMS 脳波を用いることができます。最も重要なは、TMS 脳波は良い再テスト信頼性14,15認知や運動タスクの間に興奮性の変化をプローブすることができます。重要なは、TMS 脳波再テスト デザイン16,17の治療 (rTMS または薬理効果) に対する反応の予測因子となる神経生理学的信号を決定する可能性があります。

TMS のニューロナビゲーションの原則は、縁なしの stereotaxy の原則に基づいています。光を使用するシステムは追跡システム18 (参照トラッカー) 経由で頭と TMS コイルの両方に接続されている光反射の光学要素と通信する発光カメラを採用しました。ニューロナビゲーションはデジタル参照ツールやペンの助けを借りて 3-D MRI モデルでコイルのローカリゼーションのためことができます。ニューロナビゲーションの使用は、コイルの向き、場所および件名の頭に配置のキャプチャだけでなく、脳波の電極位置のデジタル化を促進します。これらの機能は、再テスト デザイン実験と背外側前頭前野内の指定された位置の正確な刺激のために不可欠です。

再テスト実験で TMS 脳波プロトコルを利用するためには、正確な信頼性の高い信号を取得する皮質領域の一貫した刺激をする必要があります。TMS 脳波記録は別の成果物に脆弱性が存在することができます。遅延19,20後に回復することができますアンプまたはアンプ飽和21をすることはできません、脳波電極の TMS によるアーティファクトをフィルター処理できます。ただし、眼球運動や瞬き、頭蓋筋の近くに脳波電極、電極のランダムな動きと、偏とコイルによって生成されるアーティファクトの他のタイプをクリックしてまたは体性感覚を考慮する必要があります。以下の 5 kΩ、電極と電極の振動 (または低周波アーティファクト22をなくすスペーサー) を抑えるとコイル間の泡をコイルの固定化電極インピー ダンスを保証する注意してください件名準備耳栓も聴覚マスキングを使用して、これらのアーティファクトの23を最小限に抑えるください。ここで提示されたプロトコルは、背外側前頭前野 (DLPFC) を適用すると刺激は、神経生理学的機能を評価するための標準的なプロセスを紹介します。M19,15,16の研究で検証されてきた共通のペアパルス パラダイムにフォーカスがあります。

Protocol

ここで示したすべての実験手順は、ヘルシンキ宣言のガイドラインに従ってローカル倫理委員会によって承認されています。 1 Neuronavigated TMS の頭登録-脳波 各参加者の高解像度全頭部 T1 強調 MRI が構造を取得します。ニューロナビゲーション製造元のガイドラインに従ってスキャンします。 ナビの画像をアップロードします。Mri は正常にスキャンかどう?…

Representative Results

図 1Aは 1 つの健康なボランティアの各セッションから 100 の新紀元を平均化した後の F3 電極上に DLPFC 刺激後 TMSevoked 電位を示します。TS が単独で適用されるこの図では、単一パルス条件と比較して TS で CS の効果を強調表示します。CS は 1 つのテーマにおいても明確な形で N100 たわみを調節します。SICI と李祠のセッションで N100 は?…

Discussion

TMS 脳波によりほとんどの皮質の直接および非侵襲的刺激と非常に良好な時空間的解像度30、結果神経活動の獲得、ニューロナビゲーションを利用する場合に特に。この方法論的前進の利点は、事実に基づく TMS 誘発脳波信号に属します電気神経活動と大脳皮質皮質興奮性の指標であるそれ。これは TMS 脳波を現在および将来の治療のバイオ マーカーとして使用できる神経の?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、NIMH R01 MH112815 によって一部で賄われていた。この作品のもサポートされて Temerty 財団、助成財団センターでキャンベル家族精神衛生研究所、中毒と精神的健康のため。

Materials

CED Micro1401-3 Cambridge Electronic Design Limited CED Micro1401-3 Digital Data Recocrder
BISTIM'2 Package Option 1 Magstim 3234-00 TMS paired pulse stimulator
Magstim 200'2 Unit (2 items) Magstim 3010-00 TMS stimulators
UI controller Magstim 3020-00 TMS controller
BISTIM'2 UI controller Magstim 3021-00 TMS controller
BISTIM connecting module Magstim 3330-00 TMS connecting module
D70 Alpha Coil – P/N 4150-00 (Alpha 70mm double coil) Magstim 4150-00 TMS coil
Brainsight Rogue-Resolutions Brainsight 2 Neuronavigator
Model 2024F Intronix 2024F Electromyograph
Neuroscan SynAmps RT 64 channel System Compumedics Neuroscan 9032-0010-01 Electroencephalograph
Quick-Cap electrode system 64 Compumedics Neuroscan 96050255 EEG Cap

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Lioumis, P., Zomorrodi, R., Hadas, I., Daskalakis, Z. J., Blumberger, D. M. Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex. J. Vis. Exp. (138), e57983, doi:10.3791/57983 (2018).

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