この研究は、韓国の医療技術のR＆Dプロジェクト、保健福祉省、韓国からの助成金（A101901）によってサポートされていました。私たちは、処置を通して技術支援を提供するための博士・ジヨンリーに感謝します。

倫理の声明：この研究は盲検病院の施設内倫理委員会によって承認されました。 1.準備する材料（表1） <ol><li>最大3.0テスラの出力と350マイクロ秒のパルス幅で200から240 Vacの50/60 Hzの5Aの電源とTMS装置を使用してください。 </li><li>モーターを決定するために、電（EMG）により、各被験者に運動閾値（RMT）を休んで取得する（詳細については、ステップ3.1を参照）TMS方式とアクティブ電極を用いて電位（MEP）を誘発。実際のTMSの研究プロトコルのための個々の強度（ 図1）のようにRMTを設定します。 注：neuronavigationalシステムは、コンピュータ画面、主観的なトラッカー、コイルトラッカー、ポインタ、キャリブレーション・ブロック、カメラ、およびTMSの椅子の座席システムを含みます。 （ 図2から4） </li><li>タスクの命名、画像を設定し、誘導された美術品の程度をテストするために、被験者に刺激を提示するSuperlabプログラムを使用しますアル失語症。 </li><li>ステップ4においてより詳細に記載の音声記録システムを使用して各画像のレコードの反応時間。 </li><li>ステップ4で詳細に説明した音声分析システムによる画像の命名応答の待ち時間と持続時間を分析します。 </li></ol> 2.研究デザインをチェック<ol><li>仮想失語症を誘導するためのrTMSを使用してください。 <ol><li>ステップ4.ピクチャー命名タスクで詳細に説明した画像の命名タスクを実行するために被写体を確認して下さい。 </li><li>ニューロガイド下のrTMS（非関税措置）、または従来のrTMS（CTMS）のいずれかがタスクの命名絵の間に適用されます。 CTMSの詳細は、ステップ5.3.2および5.5に記載されています。 </li></ol></li><li>ステップ4においてより詳細に記載されるように、画像の命名のための反応時間とエラー率を測定し、両方の条件の下での結果を比較します。 </li></ol> TMSプロトコルの調製<ol><li> RMTを決定<ol><li>左側の最初の背側での活性電極を配置terosseous（FDI）筋肉。 </li><li>左FDI筋の収縮をチェックし、4-6秒刺激間間隔で右M1領域に10個の連続刺激を提供します。 </li><li> 50 UVより大きいピーク・ツー・ピークMEP振幅が少なくとも5回生産される最小のTMSの強度を用いて対象者のRMTを決定します。 </li></ol></li><li> TMSマッピング<ol><li> neuronavigationalシステムの使用のために対象の3-TのMRスキャナを使用して、高解像度のT1強調磁気共鳴（MR）の解剖学的画像を得ます。 MRIスキャンのためのパラメータを表1にまとめます。 注： 図5に示すように、前交連（AC）と後交連（PC）の解剖学的なガイダンスを使用して、各個々の脳の曲線状と肌を再構築ニューロプログラムに脳MR画像を転送します。 <ol><li>皮膚構造を再構築します<ol><li>被験者の脳のMRのファイルを入手医療における標準的なデジタル画像と通信（DICOM）の画像。フォーマット。 MR画像は「研究を変換」を選択して変換します。ファイルはニューロコンピュータに転送された検索ディレクトリを設定します。変換タイプは、ニューロプログラムで使用するDICOMの種類によって選択されるべきです。 </li><li>ニューロプログラムがインストールされたコンピュータにDICOMファイルを転送します。ナビゲーションプログラムを実装します。デフォルトのアイコンは、「解剖学」です。新しい患者の記録のために、DICOM画像ファイルのいずれかを選択します。 </li><li> 「アトラス空間」をクリックしてください。このステップは、各画像を再構成するために基準点を設定することです。ドロップボックスで「新しい」を押して、「手動（AC-PCボックス）」をクリックして参照解剖学的構造を設定します。 </li><li>脳梁の患者の交流、円蓋の列の前に置かれた2つの半球のちょうど正中線を探します。マークMR画像上のACおよび「ACを設定」をクリックします。 </li><li>患者のPC、中脳水道の上端の背側面にある2つの半球の正中線を探します。マークPCのMR画像上と「PC設定」をクリックします。 </li><li>皮膚構造を作るために「再建」をクリックしてください。 「スキン」を選択するためのドロップボックスで「新しい」を押します。 MR画像上の再構成のための範囲を設定します。鼻の先端と両耳で全体の頭蓋骨を必ず含めてください。 </li><li>新体制で「計算肌 &quot;をクリックしてください。プロセスが完了するまでお待ちください。皮膚構築が完了した後、皮膚の形態は、表示されるべきです。 </li></ol></li><li>脳曲線の次の3.2.1.1を再構築するために、「復興」の項に「フル脳の曲線状」を選択します。前のステップと同様に、鼻の先端を含むMR画像に再構成のために範囲を設定します。 「計算曲線状」をクリックしてください。工事が完了した後、完全な脳の曲線状が表示されるはずです。 </li></ol></li><li>マークナジオン、鼻の先端、および解剖学的ランドマークを登録するには、両方の耳珠。このステップは、患者や脳皮質上のターゲットの相対位置を設定するための再生皮膚構造（ 図6）との間の解剖学的な点を一致させることです。 <ol><li> 「ランドマーク」アイコンをクリックします。ランドマークを設定するには、計算された皮膚の構造上（鼻の骨の接合部で額の鼻の間の点、）ナジオンをマーク。 &quot;新しい&quot;クリックして登録し、「ランドマーク1」として保存</li><li> 「新しい」をクリックするだけで、鼻の先端を登録し、「ランドマーク2」として保存1.ランドマークとしてナジオンを登録した後、マーク鼻先端</li><li>マーク皮膚構造上の各耳珠。耳珠は甲介の正面に位置する外部の耳の小さな尖った隆起、です。マーキングおよび「新しい」のランドマークをクリックした後、各耳珠を登録します。このプロトコルのために、右耳珠はregがありますisteredは「ランドマーク3」と​​、左のように「ランドマーク4」として登録されています。 </li></ol></li><li>参加者の頭の上に主観的なトラッカーとヘッドストラップを置きます。各被験者ごとのセッションで航行座席システムのキャリブレーション・ブロックとコイルトラッカーのキャリブレーションを行います。ナビゲーション・カメラが被写体の追跡システム、椅子、コイル、及び先に進む前に、コンピュータ画面上のポインタのすべてを検出し、表示されていることを確認します。 <ol><li>座席システムでコイルのキャリブレーション。 <ol><li>すべての非関税措置の刺激の前にコイルトラッカーのキャリブレーションを行います。メインコンピュータメニューで、「ウィンドウ」を選択します。ドロップボックスに「TMSコイルキャリブレーション」をクリックしてください。 「新しいキャリブレーション」をクリックしてください。第二セッションでは、コイル名を選択するには、最初の時間を使用し、「再較正」をクリックします。 </li><li>キャリブレーション・ブロックの基準点後方にTMSコイルを配置します。コイルが水平に配置されていることを確認してください。ことを確認してくださいカメラは、キャリブレーション・ブロックと（緑で表示）コイルトラッカーの両方を検出しています。そして、「キャリブレーションのカウントダウンを開始」をクリックして、カウントダウンの5秒を開始します。カウントダウン中に静止コイルを保持します。 </li></ol></li></ol></li></ol></li></ol>タスクの命名4.ピクチャー<ol><li>自動的に次の画像に移動する前に、3000ミリ秒ごとの刺激を提示するプログラムに名前を付ける画像を設定します。 </li><li>正確かつ迅速に可能な限り提示画像に名前を付けるために参加者を確認して下さい。 </li><li>フリーウェア音声解析プログラムを用いて、ヘッドセットのマイクを介して被験者によって作られた音を検出することにより、各画像のための反応時間（参加者によって行われた最初の音に画面上の刺激のポップアップからの待ち時間）を測定します。 <ol><li>ボストン・ネーミング・テスト（K-BNT）の韓国語バージョンの画像データベースから名前の長さと2〜3のセグメントにマッチしたフォーティ画像が画面に表示されていますKim らによる研究のように、事前・事後の刺激、。、（2014）。 </li></ol></li></ol> 5. TMSマッピングプロトコル<ol><li> 600 TMSパルスの合計で10分間RMTの90％の強度でDeliver1 Hzの刺激、。 </li><li>垂直ターゲットに向けたコイルと頭蓋骨に八の字コイル接線を保持します。 </li><li> TMSマッピング（ 図7） <ol><li>非関税措置のために、正規化された脳の表面に基づいて解剖学的下前頭回（IFG）を特定します。 <ol><li>非関税措置の対象としてIFGを登録します。 <ol><li> 「ターゲット」を押し、「設定対象」をクリックしてください。脳の曲線状を表示するウィンドウ上のマークIFG。詳細な目標設定は、それぞれの横方向とサジタルMR画像を標的化することによって達成されます。 「軌跡」としてポイントを保存します。 </li></ol></li><li>被験者の頭皮とランドマークを登録します。 <ol><li>マッピングのための「セッション」をクリックしてください。作ります新しいドロップボックスに「オンラインセッション」を選択して、新規セッション。 「セッション1」ウィンドウがデフォルトのアイコンは、「ターゲット」で、その中、作成されます。ステップ3.2.2.2に保存されたターゲット名を選択します。 （「軌跡1」を選択します）。 「追加」ボタンをクリックし、次のステップに移動します。 </li><li> 「登録」をクリックしてください。このステップは、件名で再構成された脳の曲線状を一致させることです。ステップ3.2.2.1における登録ランドマーク。実際の解剖学的構造の解剖学的点を一致させるために使用されます。 </li><li>カメラが緑色で表示され、ポインタと対象トラッカーの両方を識別していることを確認します。ポインタで、被験者のナジオンをポイントします。 「次のランドマークへのサンプル％移動」をクリックしてください。被験者の鼻先端とそれをサンプリングするポイント。すべての4つのランドマークが一致するまで繰り返します。 </li></ol></li></ol></li><li> CTMSのため10月20日の国際EEGシステム7のF3にコイルを配置します。 </li></ol></li><li>コイルが所望の標的にされ、非関税措置の手順を​​通して維持されていることを確認するには、画面を見てください。コイルはブルズアイ（ 図8）で示されるターゲットから離れるように、画面は、被験者の脳表面、目的の標的、およびコイルと同様に、誤差範囲を表示する必要があります。それが離れて移動されるように画面を参照すると、オペレータは、ターゲット上のコイルを調整します。 <ol><li>登録されたターゲット上で非関税措置を実行します<ol><li>ステップ5.3.1.1で説明したように、被験者のランドマークを登録した後、画面上の「実行」をクリックします。ポインタを検出するために、カメラのデフォルト設定を変更するには、ステップ3.2.3.1中に保存したコイル名を選択します。 「ドライバ」ドロップボックスの下部にあります。カメラが被写体のトラッカーとコイルトラッカーの両方を識別していることを確認します。 </li><li>画面が登録されたターゲット（IFG）からTMSコイルの相対距離と角度が表示されていることを確認してください。コイルは、ターゲットから離れて移動した場合、コイルが意図した目標範囲内にあるときには緑色にマーキングされ、一方、距離は、赤色でマークされています。できるだけブルズアイように、コイルとターゲットとの間の角度を取得してみてください。 </li></ol></li></ol></li><li> CTMS手順は盲目的にTMSを配信するためのオペレータから離れて画面をオンにします。これは、セッションの開始時にあったように、コイルが維持されます。 </li></ol> 6. Topograhicデータ集録<ol><li>手動でリモコンの「録画」ボタンを押して刺激あたりのレコードコイルの場所。 </li><li>各刺激を記録する際に、TaliarachはX、Y、指定されたターゲットのz及び実刺激領域の座標を取得します。 </li><li>フリーウェア画像処理プログラム（MRIcro、http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html）を使用して、単一の正規化された脳上の座標を示しています。 </li><li>ブロードマン領域を含む対応する解剖学的な脳領域を、取得し、Gタライラッハにyrus、葉、および半球領域ラベルはフリーウェアラベリングプログラム（Talairachclient、http://www.talairach.org/client.html）を使用して調整します。 </li></ol>

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L., Rosenow, J., Lewis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation:+a+possible+treatment+for+TBI.">Transcranial magnetic stimulation: a possible treatment for TBI.</a> J Head Trauma Rehabil. 21 (5), 437-451 (2006).</li><li>Ruohonen, J., Karhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigated+transcranial+magnetic+stimulation.">Navigated transcranial magnetic stimulation.</a> Neurophysiol Clin. 40 (1), 7-17 (2010).</li><li>Dell'Osso, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Augmentative+repetitive+navigated+transcranial+magnetic+stimulation+(rTMS)+in+drug-resistant+bipolar+depression.">Augmentative repetitive navigated transcranial magnetic stimulation (rTMS) in drug-resistant bipolar depression.</a> Bipolar Disord. 11 (1), 76-81 (2009).</li><li>Herbsman, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+lateral+and+anterior+prefrontal+coil+location+is+associated+with+better+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+antidepressant+response.">More lateral and anterior prefrontal coil location is associated with better repetitive transcranial magnetic stimulation antidepressant response.</a> Biol Psychiatry. 66 (5), 509-515 (2009).</li><li>Schuhmann, T., Schiller, N. 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J., Min, Y. S., Yang, E. J., Paik, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronavigated+vs.+conventional+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+method+for+virtual+lesioning+on+the+Broca's+area.">Neuronavigated vs. conventional repetitive transcranial magnetic stimulation method for virtual lesioning on the Broca's area.</a> Neuromodulation. 17 (1), 16-21 (2014).</li><li>Lioumis, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+approach+for+documenting+naming+errors+induced+by+navigated+transcranial+magnetic+stimulation.">A novel approach for documenting naming errors induced by navigated transcranial magnetic stimulation.</a> J Neurosci Methods. 204 (2), 349-354 (2012).</li><li>Hamilton, R. H., Chrysikou, E. G., Coslett, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+aphasia+recovery+after+stroke+and+the+role+of+noninvasive+brain+stimulation.">Mechanisms of aphasia recovery after stroke and the role of noninvasive brain stimulation.</a> Brain Lang. 118 (1-2), 40-50 (2011).</li><li>Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation+in+cognitive+neuroscience--virtual+lesion,+chronometry,+and+functional+connectivity.">Transcranial magnetic stimulation in cognitive neuroscience--virtual lesion, chronometry, and functional connectivity.</a> Curr Opin Neurobiol. 10 (2), 232-237 (2000).</li><li>Julkunen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+navigated+and+non-navigated+transcranial+magnetic+stimulation+for+motor+cortex+mapping,+motor+threshold+and+motor+evoked+potentials.">Comparison of navigated and non-navigated transcranial magnetic stimulation for motor cortex mapping, motor threshold and motor evoked potentials.</a> Neuroimage. 44 (3), 790-795 (2009).</li><li>Chrysikou, E. G., Hamilton, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+brain+stimulation+in+the+treatment+of+aphasia:+exploring+interhemispheric+relationships+and+their+implications+for+neurorehabilitation.">Noninvasive brain stimulation in the treatment of aphasia: exploring interhemispheric relationships and their implications for neurorehabilitation.</a> Restor Neurol Neurosci. 29 (6), 375-394 (2011).</li></ol>

All authors declare no conflict of interest.

TMSは広く、臨床実践と基礎研究に使用されている。10貴重な治療効果が失語症の治療のための低周波のrTMSと皮質興奮性に対する抑制神経調節効果を含むのrTMSの生理学的影響、によって提供されています。11過渡神経処理の中断または仮想rTMSにより誘発されるlesioningは、行動のパフォーマンスを変更することができます。12しかし、のrTMSの所望の効果を希釈すること?...

反復経頭蓋磁気刺激（のrTMS）は、非侵襲的に中枢神経系および末梢神経系における神経回路を活性化させる。1のrTMSの脳の興奮2を変調して、このような運動麻痺、失語症、怠慢、および痛みなどのいくつかの精神・神経疾患の潜在的な治療効果を有しており、 3運動皮質以外のrTMSのための標的部位は、従来の国際10-20 EEGシステムを使用して同定または特定の外部ランドマークからの距離を測定することによるものです。 しかし、サイズ、解剖学、および大脳皮質の形態における個人間の違いは、最適なターゲット局在化が困難に、考慮されません。3のrTMSアプリケーションのためのもう一つの重要な問題は、磁気コイルの配置および皮質領域の間の不一致があります刺激を意図します。 光学的に追跡されたナビゲーション・脳神経外科は、EXPを持っていますそれを磁気コイルの指導のためのrTMSを含む認知神経科学分野を網羅するようにアプリケーションをAND演算。 neuronavigationalシステムは、ターゲット領域のコイル位置における4,5ような相違は、しばしば10-20 EEGシステムを採用する従来の方法で発生する。のrTMSのための最適な標的構 ​​造を同定するのに役立つ、これはニューロによって克服されることが期待されます。 この研究プロトコルは、個々の解剖学的マッピングを使用して、ブローカ野をターゲットにneuronavigationalのrTMSにより健康な被験者に仮想失語症を誘導する方法を示しています。命名の画像に反応時間の変化の点で仮想失語症の程度を測定し、従来の刺激法からのものと比較されます。ニューロ誘導方法は、脳への磁気パルスを送達するためのより高い精度を有し、したがって、従来の方法よりも高い臨床的変化を示すことが期待されます。このスタッドの目標yは、臨床現場での失語症患者のための刺激をより正確かつ効果的な方法を導入することでした。

<table><tbody><tr><td>Medtronic MagPro X100</td><td>MagVenture</td><td>9016E0711</td><td></td></tr><tr><td>MCF-B65 Butterfly coil</td><td>MagVenture</td><td>9016E042</td><td></td></tr><tr><td>Brainsight TMS Navigation</td><td>Rogue Research</td><td>&lt;br/&gt; KITBSF1003&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

neuronavigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation for aphasia

反復経頭蓋磁気刺激（のrTMS）がその潜在的な治療効果のための承認を得ているように、いくつかの神経学的条件のために広く使用されています。脳の興奮は、非侵襲的に変調のrTMSによるものであり、言語領域へのrTMSは、失語症の治療に対する潜在的な効果を証明しています。我々のプロトコルでは、我々は人工的neuronavigational TMS（非関税措置）、および従来のTMS（CTMS）のための国際10-20 EEGシステムのF3を使用して、ブロードマンエリア44と45を阻害することにより、健康な被験者における仮想失語症を誘導することを目指しています。失語症の程度を測定するために、画像の命名タスク前後の刺激に対する反応時間の変化を測定し、非関税措置とCTMS間の反応時間の遅延を比較しています。 2 TMS刺激法の精度は、目標と実際の刺激のタライラッハ座標を平均することによって比較されます。刺激の整合性は、ターゲットからの誤差範囲によって示されます。このSTUの目的dyが非関税措置の使用を実証し、CTMSのものと比較して非関税措置の利点と制限を記述することです。

図9に示すように、Kim らは、刺激の少ない分散及び右M1の領域に、より局所刺激、8により非ナビゲート従来の方法に比べneuronavigationalシステムガイダンスにTMSの多くの優れた効果を示した。組み込むサポートするさらなる証拠をTMSとneuronavigationalシステムは、非関税措置とCTMSのための国際10-20 EEGシステムのF3のためのブロードマンエリア44と...

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Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

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.

失語症のためのニューロガイド下反復経頭蓋磁気刺激

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

neuronavigation-guided-repetitive-transcranial-magnetic-stimulation

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

12.0K ビュー.  Inje University of Medicine, Haeundae Paik Hospital. 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.

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Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and molecular approaches allow the investigation of either different stimuli on few neurons, or one stimulus in large parts of the brain, blood oxygenation level dependent (BOLD) functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) allows combining both advantages, i.e. compare the neural activation induced by different stimuli in the entire brain at once. fMRI in songbirds is challenging because of the small size of their brains and because their bones and especially their skull comprise numerous air cavities, inducing important susceptibility artifacts. Gradient-echo (GE) BOLD fMRI has been successfully applied to songbirds 1-5 (for a review, see 6). These studies focused on the primary and secondary auditory brain areas, which are regions free of susceptibility artifacts. However, because processes of interest may occur beyond these regions, whole brain BOLD fMRI is required using an MRI sequence less susceptible to these artifacts. This can be achieved by using spin-echo (SE) BOLD fMRI 7,8 . In this article, we describe how to use this technique in zebra finches (Taeniopygia guttata), which are small songbirds with a bodyweight of 15-25 g extensively studied in behavioral neurosciences of birdsong. The main topic of fMRI studies on songbirds is song perception and song learning. The auditory nature of the stimuli combined with the weak BOLD sensitivity of SE (compared to GE) based fMRI sequences makes the implementation of this technique very challenging.

Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

This article shows an optimized procedure for imaging of the neural substrates of auditory stimulation in the songbird brain using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). It describes the preparation of the sound stimuli, the positioning of the subject and the acquisition and subsequent analysis of the fMRI data.

鳴禽類における聴覚刺激と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

行動学

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. Researchers have used single-pulse and repetitive TMS to stimulate the lip representation in the motor cortex. The excitability of the lip motor representation can be investigated by applying single TMS pulses over this cortical area and recording TMS-induced motor evoked potentials (MEPs) via electrodes attached to the lip muscles (electromyography; EMG). Larger MEPs reflect increased cortical excitability. Studies have shown that excitability increases during listening to speech as well as during&#160;viewing speech-related movements. TMS can be used also to disrupt the lip motor representation. A 15-min train of low-frequency sub-threshold repetitive stimulation has been shown to suppress motor excitability for a further 15-20 min. This TMS-induced disruption of the motor lip representation impairs subsequent performance in demanding speech perception tasks and modulates auditory-cortex responses to speech sounds. These findings are consistent with the suggestion that the motor cortex contributes to speech perception. This article describes how to localize the lip representation in the motor cortex and how to define the appropriate stimulation intensity for carrying out both single-pulse and repetitive TMS experiments.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception.&#160; This article describes how to record motor evoked potentials (MEPs) from the lip muscles and how to disrupt the motor lip representation using repetitive TMS.

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...

Utilizing Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to Improve Language Function in Stroke Patients with Chronic Non-fluent Aphasia

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been shown to significantly improve language function in patients with non-fluent aphasia1. In this experiment, we demonstrate the administration of low-frequency repetitive TMS (rTMS) to an optimal stimulation site in the right hemisphere in patients with chronic non-fluent aphasia. A battery of standardized language measures is administered in order to assess baseline performance. Patients are subsequently randomized to either receive real rTMS or initial sham stimulation. Patients in the real stimulation undergo a site-finding phase, comprised of a series of six rTMS sessions administered over five days; stimulation is delivered to a different site in the right frontal lobe during each of these sessions. Each site-finding session consists of 600 pulses of 1 Hz rTMS, preceded and followed by a picture-naming task. By comparing the degree of transient change in naming ability elicited by stimulation of candidate sites, we are able to locate the area of optimal response for each individual patient. We then administer rTMS to this site during the treatment phase. During treatment, patients undergo a total of ten days of stimulation over the span of two weeks; each session is comprised of 20 min of 1 Hz rTMS delivered at 90% resting motor threshold. Stimulation is paired with an fMRI-naming task on the first and last days of treatment. After the treatment phase is complete, the language battery obtained at baseline is repeated two and six months following stimulation in order to identify rTMS-induced changes in performance. The fMRI-naming task is also repeated two and six months following treatment. Patients who are randomized to the sham arm of the study undergo sham site-finding, sham treatment, fMRI-naming studies, and repeat language testing two months after completing sham treatment. Sham patients then cross over into the real stimulation arm, completing real site-finding, real treatment, fMRI, and two- and six-month post-stimulation language testing.

We explore the use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to improve language abilities in patients with chronic stroke and non-fluent aphasia. After identifying a site in the right frontal gyrus for each patient that responds optimally to stimulation, we target this site during ten days of rTMS treatment.

慢性非流暢失語症脳卒中患者における言語機能を改善するために反復経頭蓋磁気刺激の活用

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been shown to significantly improve language function in patients with non-fluent aphasia1. In this ...

医学

Individualized rTMS Treatment for Depression using an fMRI-Based Targeting Method

To achieve greater clinical efficacy, a revolution in treatment for major depressive disorder (MDD) is highly anticipated. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is a non-invasive and safe neuromodulation technique that immediately changes brain activity. Despite its wide application in the treatment for MDD, the treatment response remains different among individuals, which may be attributable to the inaccurate positioning of the stimulation target. Our study aims to examine whether the functional magnetic resonance imaging (fMRI)-assisted positioning improves the efficacy of rTMS in treating depression. We intend to identify and stimulate the subregion of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in MDD with strongest anti-correlation with the subgenual anterior cingulate cortex (sgACC), and to conduct a comparative investigation of this novel method and the traditional 5-cm rule. To achieve more precise stimulation, both methods were applied under the guidance of neuronavigation system. We expected that the TMS treatment with individualized positioning based on resting state functional connectivity may show better clinical efficacy than the 5-cm method.

The present protocol describes the application of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), where a subregion of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) with the strongest functional anticorrelation with the subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) was located as the stimulation target under the assistance of a fMRI-based neuronavigation system.

fMRIベースのターゲティング法を用いたうつ病の個別化rTMS治療

To achieve greater clinical efficacy, a revolution in treatment for major depressive disorder (MDD) is highly anticipated. Repetitive transcranial ...

MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in patients with major depressive disorder (MDD). Technicians used a neuronavigation system to process patient MRIs to generate a 3-dimensional head model. The head model was subsequently used to identify patient-specific stimulatory targets. The dmPFC was stimulated daily for 20 sessions. Stimulation intensity was titrated to address scalp pain associated with rTMS. Weekly assessments were conducted on the patients using the Hamilton Rating Scale for Depression (HamD17) and Beck Depression Index II (BDI-II). Treatment-resistant MDD patients achieved significant improvements on both HAMD and BDI-II. Of note, angled, double-cone coil rTMS at 120% resting motor threshold allows for optimal stimulation of deeper midline prefrontal regions, which results in a possible therapeutic application for MDD. One major limitation of the rTMS field is the heterogeneity of treatment parameters across studies, including duty cycle, number of pulses per session and intensity. Further work should be done to clarify the effect of stimulation parameters on outcome. Future dmPFC-rTMS work should include sham-controlled studies to confirm its clinical efficacy in MDD.

Here we outline the procedure for MRI-guided repetitive transcranial magnetic stimulation to the dorsomedial prefrontal cortex as an experimental treatment for major depressive disorder.

治療抵抗性大うつ病性障害の治療薬としてdmPFC-のrTMSをMRIガイド

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

神経科学

Study Design for Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Speech Cortical Mapping

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional mapping of language areas for surgical decision-making is usually done invasively by electrical direct cortical stimulation (DCS), which is used to identify the organization of the crucial cortical and subcortical structures within each patient. Accurate preoperative non-invasive mapping aids surgical planning, reduces time, costs, and risks in the operating room, and provides an alternative for patients not suitable for awake craniotomy. Non-invasive imaging methods like MRI, fMRI, MEG, and PET are currently applied in presurgical design and planning. Although anatomical and functional imaging can identify the brain regions involved in speech, they cannot determine whether these regions are critical for speech. Transcranial magnetic stimulation (TMS) non-invasively excites the cortical neuronal populations by means of electric field induction in the brain. When applied in its repetitive mode (rTMS) to stimulate a speech-related cortical site, it can produce speech-related errors analogous to those induced by intraoperative DCS. rTMS combined with neuronavigation (nrTMS) enables neurosurgeons to preoperatively assess where these errors occur and to plan the DCS and the operation to preserve the language function. A detailed protocol is provided here for non-invasive speech cortical mapping (SCM) using nrTMS. The proposed protocol can be modified to best fit the patient- and site-specific demands. It can also be applied to language cortical network studies in healthy subjects or in patients with diseases that are not amenable to surgery.

Navigated repetitive transcranial magnetic stimulation is a highly efficient non-invasive tool for mapping speech-related cortical areas. It helps in designing brain surgery and speeds up the direct cortical stimulation conducted during the surgery. This report describes how to perform speech cortical mapping reliably for preoperative evaluation and research.

音声皮質マッピングのためのナビゲート反復経頭蓋磁気刺激の研究デザイン

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional ...

痙性脳性麻痺の子供のための複合介入トレーニング 

Repeated Transcranial Magnetic Stimulation Combined with Action Observation Training in Children with Spastic Cerebral Palsy

This study presents the results of a randomized controlled trial utilizing a 2 x 2 factorial design, comparing the effects of repeated transcranial magnetic stimulation (rTMS) and action observation training (AOT) intervention methods on spasticity, balance function, and motor function in children with spastic cerebral palsy (SCP). The study aimed to investigate whether the combination of the two interventions produces greater improvement than either treatment alone or conventional treatment.
Subject children in this study, in accordance with the random number table, were randomly divided into four groups: conventional group, rTMS group, AOT group, and combined intervention group. All the children in the four groups received conventional rehabilitation treatment, on the basis of which they were given different therapeutic programs of rehabilitation measures. The conventional group had no other treatment while the rTMS group received rTMS, the AOT group received AOT and the combined intervention group was given a combined intervention of rTMS and AOT. They were trained five days per week for 12 weeks. Changes in scores of spasticity, balance function, walking ability, and gross motor function were assessed at the onset of the training program and upon completion of 12 weeks of treatment.
A total of 64 Children with SCP completed the study, and their results were analyzed. The total gross motor function efficiency of 87.50% in the experimental group was significantly higher than that of 25.00% in the conventional group, 62.50% in the rTMS group, and 68.75% in the AOT group. The preliminary results showed that combined intervention of rTMS and AOT could effectively improve the balance function and motor function of children, and the therapeutic effect of the combined intervention was better than that of conventional treatment, rTMS or AOT alone. Finally, clinical efficacy and optimal treatment parameters of the combined intervention were clarified to provide a clinical basis for therapists to conduct lower limb function rehabilitation for children with SCP.

著者スポットライト:脳性麻痺における反復経頭蓋磁気刺激と運動観察の組み合わせ

Children with spastic cerebral palsy (SCP) have limb spasticity, movement disorders, and abnormal posture due to injury to the cerebral cortex motor area, resulting in inability to stand and walk normally. Therefore, alleviating limb spasticity and enhancing gross motor function in children with SCP have become important therapeutic goals.

痙性脳性麻痺児における反復経頭蓋磁気刺激と行動観察訓練の併用

This study presents the results of a randomized controlled trial utilizing a 2 x 2 factorial design, comparing the effects of repeated transcranial ...