MC ו- JR נתמכים על ידי קרן המחקר הגרמנית (DFG RE 2740 / 3-1).

החוקרים אין לי מה לחשוף.

פרוטוקול זה מתאר חומרים טיפוסיים צעדים פרוצדורליים עבור אפנון של תפקוד מוטורי יד ומיומנות למידה באמצעות NEBS, גירוי חד-צדדי ודו-צדדי M1 במיוחד עבור anodal tDCS, ו tRNS חד-צדדי. לפני בחירת פרוטוקול NEBS מסוים למחקר מערכת מנוע אנושי, למשל., בהקשר של למידה מוטורית, היבטים מתודול?...

לא פולשני גירוי מוחי חשמל (NEBS), הממשל של זרמים חשמליים למוח דרך הגולגולת ללא פגע, יכול לשנות את תפקוד המוח וההתנהגות 1 - 3. כדי לייעל את הפוטנציאל הטיפולי של אסטרטגיות NEBS הבנת המנגנונים המובילים להשפעות הנוירופיזיולוגיים והתנהגותיים עדיין יש צורך. תקינה של יישום על פני מעבדות שונות ושקיפות מלאה של נהלי גירוי מספקת את בסיס השוואה של נתונים התומך פרשנות אמינה של תוצאות והערכת המנגנונים המוצעים פעולה. גירוי זרם ישר Transcranial (tDCS) או transcranial לסירוגין גירוי הנוכחית (TACs) שינוי על פי פרמטרים של זרם חשמלי מוחל: tDCS מורכב הזרם חד כיווני מתמיד בין שתי אלקטרודות (האנודה ואת הקתודה) 2 - 6 בעוד TACs משתמש זרם חשמלי משתנה מיושם בכלתדירות 7 ספציפית. גירוי רעש Transcranial אקראית (tRNS) הוא צורה מיוחדת של TACs המשתמשת זרם חשמלי משתנה להחיל בתדרים אקראי (למשל., 100-640 הרץ) וכתוצאה מכך עוצמות גירוי משתנים במהירות הסרת 4,6,7 תופעות הקשורות קוטביות. קוטביות היא רק של הרלוונטיות אם הגדרת הגירוי כולל גירוי אופסט, למשל, ספקטרום רעש אקראי שינוי סביב עוצמת בסיס +1 mA (בדרך כלל לא בשימוש). לצורך המאמר זה, נתמקד עבודה באמצעות tDCS ואפקטי tRNS על המערכת המוטורית, מקרוב כהמשך לפרסום אחרון מהמעבדה שלנו 6. המנגנונים שבבסיס פעולה של tRNS הם אפילו פחות מובנים יותר של tDCS אבל כנראה שונה מן אחרון. באופן תיאורטי, במסגרת המושגית של תהודת סטוכסטיים tRNS מכניסה רעש מושרה-גירוי למערכת עצבית אשר עשוי לספק תועלת עיבוד אותות על ידי שינוי האות לרעש דואר יחס 4,8,9. TRNS עשוי בעיקר להגביר אותות חלשים ובכך יכול לייעל את פעילות מוח ספציפי משימה (רעש אנדוגני 9). Anodal tDCS מגדילה רגישה קליפת מוח שמציין שינוי של קצב הירי העצבי הספונטני 10 או מנוע מוגבר עורר פוטנציאל (MEP) אמפליטודות 2 עם האפקטים להאריך ימי משך הגירוי עבור כמה דקות לכמה שעות. עליות ארוכות טווח יעילות הסינפטית המכונית הגברה לטווח ארוכה הם חשבו לתרום למידה וזיכרון. ואכן, anodal tDCS משפר יעילות הסינפטית של סינפסות התנועה בקליפת המוח מופעל שוב ושוב על ידי קלט סינפטי חלש 11. בהתאם, תפקוד מוטורי שיפור / רכישת מיומנות לעתים קרובות מתגלה רק אם גירוי הוא שיתוף מיושם עם אימון מנוע 11 - 13, גם דבר המצביע על שיתוף הפעלה הסינפטי כתנאי מוקדם של תהליך הפעילות תלויה זה. אף על פי כן, סיבתיות בין עליות גרגישות ortical (עלייה בקצב ירי או משרעת MEP) מחד והיעילות הסינפטי משופרת (LTP או פונקציה התנהגותיות כמו למידה מוטורית) ומצד שני לא הודגמה. NEBS מוחל על הקורטקס המוטורי הראשוני (M1) משכה התעניינות גוברת כמו שיטה יעילה ובטוחה לווסת פונקציה 1 המנוע האנושי. תופעות נוירופיזיולוגיים תוצאת התנהגות יכולות להיות תלויות אסטרטגית הגירוי (למשל, קוטביות tDCS או tRNS), גודל האלקטרודה מונטאז 4 - 6,14,15. מלבד גורמים אנטומיים ופיסיולוגיים נושא-טמון מונטאז האלקטרודה משפיע משמעותי הפצת שדה חשמלית עלול לגרום דפוסים שונים של זרם מתפשטים בתוך הקליפה 16 - 18. בנוסף לעוצמת להחיל הנוכחי בגודל של אלקטרודות קובע את צפיפות זרם נמסר 3. מצרפי אלקטרודה נפוצהמחקרי מערכת המנוע אנושי כוללים (איור 1): 1) anodal tDCS כמו גירוי חד-צדדי M1 עם האנודה ממוקם על M1 ריבית לבין הקתודה ממוקמת על המצח הנגדי; הרעיון הבסיסי של גישה זו היא גברת ביטוי של הרגישות של M1 של עניין 6,13,19 - 22; 2) anodal tDCS כמו גירוי דו צדדי M1 (המכונה גם &quot;bihemispheric&quot; או &quot;כפולה&quot; גירוי) עם האנודה ממוקם על M1 ריבית לבין הקתודה ממוקם על M1 הנגדי 5,6,14,23,24; הרעיון הבסיסי של גישה זו הוא למקסם הטבות גירוי על ידי גברת ביטוי של הרגישות של M1 של עניין תוך downregulating רגיש ב M1 ההפוך (כלומר, אפנון של עיכוב המיספרי בין השניים M1s); 3) עבור tRNS, רק מונטאז גירוי M1 חד-צדדית הנ&quot;ל כבר investigated 4,6; עם רגישות מונטאז זה שיפור ההשפעות של tRNS נמצאו עבור ספקטרום התדרים של 100-640 הרץ 4. הבחירה של אסטרטגית גירוי המוח מונטאז אלקטרודה מייצגת שלב קריטי עבור שימוש יעיל והאמין של NEBS במסגרות קליני או מחקר. הנה שלושה הליכי NEBS מתוארים בפירוט כפי שמוצג במחקרי מערכת מנוע אנושי והיבטי מתודולוגיים מושגית נדונים. חומרים עבור tDCS חד-צדדית או דו-צדדיות tRNS חד-צדדית זהים (איור 2). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> איור 1. מצרפי אלקטרודה והכיוון הנוכחי לאסטרטגיות NEBS ברורים. (א) גירוי זרם ישר transcranial חד-צדדית anodal (tDCS), האנודה מתמקדת מעל הקורטקס המוטורי הראשוני של ריבית הקתודה ממוקם מעל tהוא נגדי באזור העל-מסלולית. (ב) גירוי דו צדדי הקורטקס המוטורי, האנודה ואת הקתודה ממוקמים בכל רחבי הקורטקס המוטורי אחד. עמדת האנודה קובע את הקורטקס המוטורי של ריבית עבור tDCS anodal. (ג) גירוי רעש אקראי חד-צדדי transcranial (tRNS), אלקטרודה אחד ממוקם מעל הקורטקס המוטורי ואת האלקטרודה האחר על פני שטח על-מסלולית הנגדי. תזרים הזרם בין האלקטרודות הוא מצוין על ידי חץ השחור. האנודה (+, אדום), קטודה (-, כחול), זרם חילופין (+/-, ירוק). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table><tbody><tr><td>NEBS device (DC Stimulator plus)</td><td>Neuroconn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrode cables</td><td>Neuroconn</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Conductive-rubber electrodes</td><td>Neuroconn</td><td></td><td>5x5 cm</td></tr><tr><td>Perforated sponge bags</td><td>Neuroconn</td><td></td><td>5x5 cm</td></tr><tr><td>Non-conductive rubber sponge cover</td><td>Amrex-Zetron</td><td>FG-02-A103</td><td>Rubber pad 3&quot;*3&quot;</td></tr><tr><td>NaCl isotonic solution&amp;nbsp;</td><td>B. Braun Melsungen AG&amp;nbsp;</td><td>A1151</td><td>Ecoflac, 0,9%</td></tr><tr><td>Cotton crepe bandage</td><td>Paul Hartmann AG</td><td>931004</td><td>8x5m, textile elasticity</td></tr><tr><td>Adhesive tape (Leukofix)</td><td>BSN medical</td><td>02122-00</td><td>2,5cm*5m</td></tr><tr><td>Skin preparation paste</td><td>Weaver</td><td>10-30</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stimulator</td><td>Magstim</td><td>3010-00</td><td>Magstim 200</td></tr><tr><td>EMG conductive paste</td><td>GE Medical Systems</td><td>217083</td><td></td></tr><tr><td>EMG bipolar electrodes</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EMG amplifier</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cable for EMG signal transmission</td><td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition unit&amp;nbsp;</td><td>Cambridge Electronic Design (CED)</td><td>MK1401-3</td><td>AD converter</td></tr><tr><td>Computer for signal recording and offline analysis</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Signal 4.0.9</td><td>Cambridge Electronic Design (CED)</td><td></td><td>Software</td></tr><tr><td>non-permanent skin marker</td><td>Edding</td><td>8020</td><td>1 mm, blue</td></tr></tbody></table>

non-invasive electrical brain stimulation montages for modulation of human motor function

לא פולשני גירוי מוחי חשמל (NEBS) משמש כדי לווסת את תפקוד המוח וההתנהגות, הן למטרות מחקר קליני. בפרט, NEBS ניתן ליישם transcranially כמו גם גירוי זרם ישר (tDCS) או גירוי זרם חשמלי משתנה (TACs). סוגי גירוי אלו להפעיל הזמן-, dose- ובמקרה של תופעות קוטביות ספציפית tDCS על תפקוד מוטורי ומיומנות למידה בנבדקים בריאים. בזמן אחרון, tDCS נעשה שימוש כדי להגביר את הטיפול של מוגבלות מוטוריות בחולים עם הפרעות שבץ או תנועה. מאמר זה מספק צעד אחר צעד פרוטוקול למיקוד הקורטקס המוטורי הראשוני עם tDCS וגירוי רעש אקראי transcranial (tRNS), צורה מסוימת של TACs באמצעות זרם חשמלי יחיל באופן אקראי בתוך טווח תדרים מוגדר מראש. ההתקנה של שני מצרפי גירוי שונים מוסברת. בשני מצרפי האלקטרודה הפולטת (האנודה עבור tDCS) מושמת על הקורטקס המוטורי הראשוני של עניין. בשביל שגירוי חד-צדדית הקורטקס המוטורי האלקטרודה קבלת מושם על המצח הנגדי תוך לגירוי הקורטקס המוטורי בין שתי המדינות האלקטרודה קבלת מושם על הקורטקס המוטורי הראשוני ההפוך. היתרונות והחסרונות של כל מונטאז עבור אפנון של רגישות קליפת המוח והתפקוד המוטורי כולל למידה נדונים, וכן הבטיחות, הסבילות והיבטים מסנוור.

כדי לחקור את ההשפעות של NEBS על מערכת המנוע האנושית חשוב לשקול מדדי תוצאה מתאימות. אחד היתרונות של מערכת התנועה הוא הנגישות של ייצוגים קליפת המוח על ידי כלים אלקטרו. מנוע פוטנציאלים מעוררים משמשים לעתים קרובות כאינדיקטור רגישות קליפת המוח המוטורי. לא...

Watch this Scientific Journal Video about Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function at JoVE.com

Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

לא פולשני גירוי המוח חשמלי יכול לווסת פונקציה והתנהגות קליפת מוח, היא למטרות מחקר קליניות. פרוטוקול זה מתאר גישות גירוי שונים במוח אפנון של מערכת התנועה האנושית.

מצרפי גירוי מוחי חשמל לא פולשני אפנון של תפקוד האדם מוטורי

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, ...

non-invasive-electrical-brain-stimulation-montages-for-modulation

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K Views.  Albert Ludwigs University Freiburg.  לא פולשני גירוי המוח חשמלי יכול לווסת פונקציה והתנהגות קליפת מוח, היא למטרות מחקר קליניות. פרוטוקול זה מתאר גישות גירוי שונים במוח אפנון של מערכת התנועה האנושית. 

Video: Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone else's action becomes anticipatory simulation of a complementary act. TMS was delivered to the left primary motor cortex corresponding to the hand to induce the highest level of MEP activity from the abductor digiti minimi (ADM; the muscle serving little finger abduction) as well as the first dorsal interosseus (FDI; the muscle serving index finger flexion/extension) muscles. A neuronavigation system was used to maintain the position of the TMS coil, and electromyographic (EMG) activity was recorded from the right ADM and FDI muscles. Producing original data with regard to motor resonance, the combined TMS/MEP technique has taken research on the perception-action coupling mechanism a step further. Specifically, it has answered the questions of how and when observing another person's actions produces motor facilitation in an onlooker's corresponding muscles and in what way corticospinal excitability is modulated in social contexts.

Single-pulse transcranial magnetic stimulation over the primary motor cortex, neuronavigation, and registration of electromyographic activity of hand muscles were used in this study to explore corticospinal excitability while participants were observing action sequences.

אפנון רגישות קורטיקוספינלי במהלך תצפית פעולה

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

הגדרה רב-תכליתית ללימוד אדם בקרת מנוע באמצעות גירוי מגנטי Transcranial, Electromyography, לכידת תנועה, ומציאות וירטואלית

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

ניצול גירוי מגנטי Transcranial לחקר מערכת Neuromuscular האדם

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

Medicine

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Neuronavigation מונחה חוזר Transcranial Magnetic Stimulation עבור אפזיה

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Brain State-dependent Brain Stimulation with Real-time Electroencephalography-Triggered Transcranial Magnetic Stimulation

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the stimulation. The combination of electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS) in a real-time brain state-dependent stimulation system allows the study of relations of dynamics of brain activity, cortical excitability, and plasticity induction. Here, we demonstrate a newly developed method to synchronize the timing of brain stimulation with the phase of ongoing EEG oscillations using a real-time data analysis system. This real-time EEG-triggered TMS of the human motor cortex, when TMS is synchronized with the surface EEG negative peak of the sensorimotor &#181;-alpha (8-14 Hz) rhythm, has shown differential corticospinal excitability and plasticity effects. The utilization of this method suggests that real-time information about the instantaneous brain state can be used for efficacious plasticity induction. Additionally, this approach enables personalized EEG-synchronized brain stimulation which may lead to the development of more effective therapeutic brain stimulation protocols.

This paper describes real-time electroencephalography-triggered transcranial magnetic stimulation to study and modulate human brain networks.

המוח מעורר גירוי המוח עם אלקטרונצגרפיה בזמן אמת-מופעלות גירוי מגנטי Transcranial

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Neuroscience

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

ההשפעות של גירוי זרם חילופין טראנס על קליפת המוח המוטורית הראשי על-ידי גישה משולבת מקוון עם גירוי מגנטי טראנס

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of daily activities due to lower and upper limb impairments. Intensive physical and occupational therapy are still considered main treatments, but new adjunct therapies to standard rehabilitation that may optimize functional outcomes are being studied.
Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that polarizes underlying brain regions through the application of weak direct currents through electrodes on the scalp, modulating cortical excitability. Increased interest in this technique can be attributed to its low cost, ease of use, and effects on human neural plasticity. Recent research has been performed to determine the clinical potential of tDCS in diverse conditions such as depression, Parkinson&#39;s disease, and motor rehabilitation after stroke. tDCS helps enhance brain plasticity and seems to be a promising technique in rehabilitation programs.
A number of robotic devices have been developed to assist in the rehabilitation of upper limb function after stroke. The rehabilitation of motor deficits is often a long process requiring multidisciplinary approaches for a patient to achieve maximum independence. These devices do not intend to replace manual rehabilitation therapy; instead, they were designed as an additional tool to rehabilitation programs, allowing immediate perception of results and tracking of improvements, thus helping patients to stay motivated.
Both tDSC and robot-assisted therapy are promising add-ons to stroke rehabilitation and target the modulation of brain plasticity, with several reports describing their use to be associated with conventional therapy and the improvement of therapeutic outcomes. However, more recently, some small clinical trials have been developed that describe the associated use of tDCS and robot-assisted therapy in stroke rehabilitation. In this article, we describe the combined methods used in our institute for improving motor performance after stroke.

The combined use of transcranial direct current stimulation and robotic therapy as an add-on for conventional rehabilitation therapy may result in improved therapeutic outcomes due to modulation of brain plasticity. In this article, we describe the combined methods used in our institute for improving motor performance after stroke.

השימוש המשולב של גירוי הנוכחי טראנס ישיר וטיפול רובוטית עבור הגפיים העליונות

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries unique challenges in children. Similarly, transcranial direct current stimulation (tDCS) can improve motor learning in adults but has only recently been applied to children. The use of tDCS and emerging techniques like high&#8211;definition tDCS (HD-tDCS) require special methodological considerations in the developing brain. Robotic TMS motor mapping may confer unique advantages for mapping, particularly in the developing brain. Here, we aim to provide a practical, standardized approach for two integrated methods capable of simultaneously exploring motor cortex modulation and motor maps in children. First, we describe a protocol for robotic TMS motor mapping. Individualized, MRI-navigated 12x12 grids centered on the motor cortex guide a robot to administer single-pulse TMS. Mean motor evoked potential (MEP) amplitudes per grid point are used to generate 3D motor maps of individual hand muscles with outcomes including map area, volume, and center of gravity. Tools to measure safety and tolerability of both methods are also included. Second, we describe the application of both tDCS and HD-tDCS to modulate the motor cortex and motor learning. An experimental training paradigm and sample results are described. These methods will advance the application of non-invasive brain stimulation in children.

We demonstrate protocols for the modulation (tDCS, HD-tDCS) and mapping (robotic TMS) of the motor cortex in children.

אפנון לא פולשני ומיפוי רובוטי של קליפת מנוע במוח המתפתח

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

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has provided important insights into fundamental processes of the brain like cognition, learning, and motor control. However, this approach cannot provide causal evidence for the involvement of brain areas of interest. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a powerful, noninvasive tool for studying the human brain that can overcome this limitation by transiently modifying brain activity. Here, we highlight recent advances using a paired-pulse, dual-site TMS method with two coils that causally probes cortico-cortical interactions in the human motor system during different task contexts. Additionally, we describe a dual-site TMS protocol based on cortical paired associative stimulation (cPAS) that transiently enhances synaptic efficiency in two interconnected brain areas by applying repeated pairs of cortical stimuli with two coils. These methods can provide a better understanding of the mechanisms underlying cognitive-motor function as well as a new perspective on manipulating specific neural pathways in a targeted fashion to modulate brain circuits and improve behavior. This approach may prove to be an effective tool to develop more sophisticated models of brain-behavior relations and improve diagnosis and treatment of many neurological and psychiatric disorders.

This article describes new approaches to measure and strengthen functionally specific neural pathways with transcranial magnetic stimulation. These advanced noninvasive brain stimulation methodologies can provide new opportunities for the understanding of brain-behavior relations and development of new therapies to treat brain disorders.

מדידת ושינוי פונקציונלית מסלולים עצביים ספציפיים במערכת המנוע האנושי עם גירוי מגנטי Transcranial

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...