MC와 JR 독일 연구 재단 (DFG RE 2740 / 3-1)에 의해 지원됩니다.

윤리 문 : 인간 연구 연구 항목 전에 참가자의 서면 동의서가 필요합니다. 참가자 모집하기 전에 관련 윤리위원회의 승인을 얻습니다. 확인 연구는 헬싱키 선언에 따라 있습니다. 여기에보고 된 대표적인 연구 결과 (그림 4)는 59 일 WMA 총회, 서울, 2008 년 10 월에 의하여 개정과 프라이 부르크 대학의 지역 윤리위원회의 승인 헬싱키 선언에 따라 수행 된 연구에 기초한다. 모든 피험자는 연구 항목 6 전에 동의서를 작성했다. 1. 안전 검사 <ol><li> 비 침습적 뇌 자극 (3), 예를 들어, 잠재적 인 금기의 참가자를 화면., 설문 조사 (25)를 사용하여. </li></ol> 2. 모터 코어 텍스 현지화 <ol><li> 두 디 중 하나를 사용하여 참가자의 손 운동 피질을 찾습니다또는 측정 테이프 (26)와 EEG 10/20 국제 시스템을 기반으로 표준 M1 위치 (C3 / C4)에 위치하여 MEP를 유도 된 경 두개 자기 자극 (TMS)에 의한 관심의 근육의 뇌 표현을 위치하여 stinct 접근, . </li><li> TMS 유도 MEP 기록에 대한 신용 카드, 휴대 전화, 일반적으로 금속 물체를 포함하여, TMS 자기장에 의해 영향을받을 수있는 모든 개체를 제거하기 위해 참가자를 요청합니다. </li><li> 편안하게 앉아 참가자를 요청합니다. </li><li> EMG 증폭기 및 소프트웨어 인터페이스를 사용할 경우의 신호 구성 및 취득에 사용되는 컴퓨터 간의 연결을 확인한다. </li><li> EMG 앰프의 전원을 켜고 EMG 전극 케이블을 연결합니다. </li><li> 부드럽게 전극이 배치됩니다 손의 지역에서 피부 준비 페이스트 마찰에 의해 청소 참가자의 스킨입니다. 깨끗한 거즈 패드 초과 제거합니다. </li><li> 의 손 근육에 배꼽 건 몽타주에서 EMG 표면 전극을 부착관심 (예., M. 납치범 무지 오른쪽의 브레비스) 및 접지 전극을 연결 (예., 팔뚝에). 연구의 목적은 사용하는 손 근육 판정한다. 주 : 재사용 전극 것은 참가자의 피부에 부착되기 전에, 전극 표면에 도전성 페이스트의 소량을 적용 할 필요가있다. </li><li> MEP 데이터 저장이 필요한 경우 (선택 단계) MEP 획득을위한 기록 소프트웨어를 시작한다. </li><li> EMG 임피던스 값을 확인합니다. 임피던스는 20 &lt;킬로 옴 있는지 확인합니다. </li><li> 자기 자극기의 전원을 켜고 해당 &quot;충전&quot;버튼을 눌러 커패시터를 충전. </li><li> 반구 균열의 참가자 두피에 그림-의 여덟 TMS 코일을 놓고 운동 피질 영역으로 이동 (약 C3 / C4 EEG 10/20 국제 체제의 배치). 반구 fissu를 기준으로 45 오 -50 오 각도로 TMS 코일을 잡고27,28 재, 핸들 (29)의 후단으로부터 전방 피질의 전류 흐름을 생성 거꾸로 배향. 참고 : 두 개의 별개의 TMS 코일이 운동 피질의 현지화에 사용되는 : 그림 - 중 - 팔 또는 원형 코일. 가능하면 더 초점 뇌 자극 (30)과 대뇌 피질의 흥분 (31)의 측정의 더 큰 신뢰성을 제공하기 때문에, 그림-의 개의 코일을 사용합니다. </li><li> 자기 자극기 (표시부에 표시) 충전되면, 트리거 버튼을 누르거나 풋 스위치 또는 자동 소프트웨어 프로그램으로 스테핑하거나 자극 방전. 이 이후 참가자의 두피 위에 배치 연결된 TMS 코일을 통해 하나의 TMS 펄스를 제공합니다. 기본 TMS 펄스 설정 (. 예를 들어, 100 μs의는 단상 자극에 대한 유도 전류 및 800 μs의 감쇠 시간의 상승 시간, 이상성 자극에 대한 짧은 붕괴 시간) 장치 (펌웨어)에 따라 다릅니다. </li><li>저 자극의 강도로 시작합니다 (예., 자극의 자극 강도 컨트롤러 노브를 사용하여 45 %의 출력 강도를 설정) 및 EMG 증폭기에 보이는 유럽 의회 의원을 감시. <ol><li> MEP 분명히 본 될 때까지 볼 MEP 증가 2-5 % 단계의 자극 강도가없는 경우 (예., 0.5 MV 진폭). 트리거 버튼을 누르거나 펄스 전달이 자동화되지 않으면 풋 스위치를 활성화함으로써 자극을 반복한다. 자극이 약간 더 강한 것입니다 참가자와 그 사지의 움직임, 얼굴 트와 눈을 깜박 알려 것이 예상된다. 주 : 뇌의 흥분에 저주파 자극 효과를 피하기 위해 5 초 펄스들 사이의 최소 간격을 설정. </li></ol></li><li> 하나의 TMS 펄스의 응용 프로그램 다음 가장 큰 MEP 응답으로 자리를 찾기 위해 초기 자극 사이트 주위에 1cm 단계에서 반경 방향으로 코일을 이동합니다. 거기에서, 고정 코일을 이동 다시 시작&quot;핫스팟&quot;(최대 MEP 진폭 대뇌 피질 영역). 참고 : 캡 NEBS 전극 배치 및 핫 스폿 위치가 손실 될 수 있습니다 제거 할 필요가 있기 때문에 헤드 캡의 사용은 (. 예를 들어, 그리드 표시에 사용) 현지화 절차는 사용하지 않는 것이 좋습니다. </li><li> (MEP는 여전히 존재해야합니다) 자극에 자극 강도 컨트롤러 노브를 사용 씩 단계적 약 2 %에 자극 강도를 줄일 수 있습니다. 이는 supramaximal 자극 부정확성을 방지 할 수 있습니다. 핫스팟 약 1cm 단계에서 방사상으로 코일을 이동 MEP 크기를 확인하여 핫스팟을 재확인. 핫스팟은 여전히​​ 가장 크고 가장 일관 MEP 진폭에 해당한다. 참고 : 핫스팟을 찾을 어려운 경우 자발적으로 관심의 근육을 수축 참가자에게 문의 (. 예를 들어, 높은 자극 강도에서 더 MEP 존재). 이렇게함으로써, 자극의 강도는 감소된다 MEP를 유도하는 데 필요한중요한 피질 자극 위치를 쉽게 확인할 수있다. 이 방법을 사용하는 경우, 해당 사이트의 자극을 찾은 후 근육 긴장 근육 나머지 때 안정적인 MEP들 찾을 수 있도록 자극 강도를 조정하는 참가자에게. 핫스팟을 찾아 진행합니다. </li><li> 비 영구적 인 피부 마커 핫스팟 위치와 코일의 방향을 표시합니다. </li><li> 양자 M1 자극의 경우, 반복 2.11 반대측 사지에 대한 2.16 단계를. </li></ol> 3. NEBS 전극 제조 <ol><li> 고무 전극에 케이블을 연결하고, 스폰지 가방 내부에 전극을 배치합니다. 확인 전극 크기와 스폰지 가방 크기가 일치하지합니다. 재료는 표준 크기 (예., 5 × 5 cm 2, 5X7 센티미터 2)에서 시판되고있다. </li><li> 등장 성 염화나트륨 용액으로 양쪽에 스폰지 가방을 만끽하지만, 소금 다리를 방지하거나 자원 봉사에 떨어지는하는 과도한 균열을 방지. <ol><li> 이 단계는 optiona입니다L은 대신 고무 밴드 붕대를 사용할 때, NaCl 용액의 누출을 방지 비도 전성 고무 스펀지 커버 내부 전극과 스폰지 잡화를 배치한다. 참고 : 스폰지 가방 또는 고무 스폰지 커버를 사용하여, 즉, 또는 도전성 페이스트와 고무 전극을 커버하고 참가자의 머리에 직접 배치합니다. </li></ol></li></ol> 4. NEBS 전극 위치 (그림 1) <ol><li> 머리 마킹 (들) 모터 대뇌 피질의 핫스팟을 나타내는을 찾아 주변 머리를 분리합니다. </li><li> 전도 부드럽게 40~50% 알코올이나 피부 준비 페이스트를 적신 면봉으로 헤드 마크 주위의 피부 영역을 문질러 전극 위치 전에 피부를 깨끗하게 개선합니다. 피부를 긁지 마세요! 등장 NaCl 용액 다시 면봉하고 깨끗한 공간이 초과 제거합니다. 이후 지역을 건조. 참고 : 계속 표시 (들)을 표시해야합니다 머리를합니다; 필요한 경우 발언. </li&gt; <li> 관심있는 M1 (이자의 손에 반대측)에 대한 마킹 헤드 다음 하나의 전극을 배치합니다. 피부에 직접 접촉 가능한 스폰지 가져. 자극 및 / 또는 태스크 실행 중에 장애를 피하기 위해 참가자의 뒤쪽 전극 케이블 놓고 NEBS 장치 연결을 쉽게하기. 참고 : 전극 아래에 머리를 젖은 받아야합니다. 과도한 모발 가습 경우에는 과잉 흡수 종이 타월 또는 손을 사용한다. anodal tDCS 관심 모터 피질 핫스팟 배치를 들어 전극 (흥분성의 증가는 바람직하다) 일반적으로 적색 케이블에 연결된 양극에 해당합니다. 음극 (일반적으로 흑색 또는 청색 케이블에 연결된) 대향 supraorbital 영역 또는 M1 (아래 참조)에 배치된다. 전형적인 프로토콜 극성 특이성은 없지만, 종래의 전극 배치로 인해 교번 CURREN에, TRNS 대해 동일t 흐름. 자극 설정 오프셋 자극을 포함 할 경우, 특정 위치는 중요 할 수있다. </li><li> 일방적 인 M1 자극 장소 (anodal tDCS에 대한 : 음극) 제 2 전극 반대측 위에 궤도 영역 이상은 (EEG 10/20 국제 시스템에서 FP2를 전극에 해당). 케이블이 참가자의 뒤쪽으로 지향되어 있는지 확인합니다. </li><li> 양자 M1 자극에 대한 단계 4.4를 건너 뜁니다. 반대 M1의 연구에서 사용 된 사지에 동측 마킹 헤드 다음 (음극 anodal tDCS에 대한) 제 2 전극을 배치합니다. 케이블이 참가자의 뒤쪽으로 지향되어 있는지 확인합니다. </li><li> 다음 두 전극을 안정 전후방 방향으로 원형으로 머리를 보호하기 위해 남아있는 붕대를 사용 M1 전극을 안정 메디 오 - 측면 방향으로 원형 탄성 붕대로 두 번 머리를 커버. </li><li> bandag의 끝을 해결하기 위해 접착 테이프를 사용하여이자형. </li><li> 참가자의 목 또는 셔츠에 접착 테이프로 케이블을 고정. </li><li> NEBS 장치에 전극 케이블을 연결합니다. </li></ol><img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig2.jpg" /> 비 침습적 전기 뇌 자극 프로토콜에 사용되는 NEBS 프로토콜에 사용되는 그림 2. 재료. 기존의 재료는 NEBS 장치, 전극 케이블, 전도성 고무 전극, 뚫린 스폰지 가방, 고무 스폰지 커버 (옵션), 등장 NaCl 용액 및 붕대. 포함 <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53367/53367fig2large.jpg" target="_blank">하세요 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 5. 자극 <ol><li> NEBS 장치에서 전환합니다. </li><li> 자극 유형 (tDCS 또는 TRNS), 강도 (예., 1mA, 1.5 mA 또는 2mA), 기간 (예., 10-40m에 대한 NEBS 장치 설정을 조정합니다에서), (자극과 최대 강도, 일반적으로 8-15 초 시작 사이의 시간), 및 자극 유형과 관련된 추가 요소 TRNS에 대한 (예를 들어, 주파수 스펙트럼) 아래로 끌어 올렸합니다. 참고 : 종래 가짜 자극 즉시 아래로 램핑 다음 늘리고 포함되어 있습니다. 따라서, 참가자의 감각 자극이 있지만 자극 시간은 뇌 기능에 지속적인 영향을 발휘하기에 충분하지 않다. 일부 NEBS 장치는 연구 특정 주제 코드를 입력하여 참가자와 연구자의 블라 인 딩을 할 수있는 학습 모드를 포함한다. 이 코드는 자동으로 자극 설정을 결정합니다. 대안 적으로, 두번째 실험자는 각 자극 세션 설정을하고 자극 전도 실험에서 디스플레이를 커버 할 수있다. </li><li> NEBS와 관련된 잠재적 인 부작용에 ​​대해 참가자에게 알리십시오. 일반적인 부작용은 피부 가려움증 / 따끔 거림이나 감각 유엔 레코딩을 포함전극, 두통, 불쾌감 32 derneath. 감각을 굽기 피부에 좋지 전극 접촉의 표시 일 수있다. </li><li> 자극을 시작합니다. 참고 : 일반적인 자극 기간은 대뇌 피질의 흥분에 변화를 (대표 결과 섹션 참조) 조사 보고서에 따라 약 10 ~ 20 분 동안 지속됩니다. 경험적으로, 최대 자극 시간은 40 분 (3)로 하였다. </li><li> 최대 자극 올렸 동안 자극의 연속성을 확인합니다. 임피던스가 너무 높거나 전극을 피부에 접촉 불량 인 경우, 자극은 자동적으로 종료 할 수있다. 주 : 임피던스가 너무 높거나 자극 동안 불편 함을 증가 참가자보고 더 자극 부위에 전극 편집증 또는 도전성 매체를 추가 예에 의한 임피던스를 감소하려고 경우. NaCl 용액은 배치 후 O 스폰지 직접 주사기를 사용하여 첨가 될 수있다n은 머리. 참고 : 안전을 위해 일부 장치는 자극에 걸쳐 임피던스를보고합니다. 임피던스가 특정 임계 값에 도달하면 NEBS 장치는 차단 할 수있다 (예. 55의 kOhms을). </li><li> NEBS는 모터 작업의 실행과 공동으로 적용되는 경우 자극이 램프 업하고 참가자가 자극 편안한 느낌이 후, 시험 / 훈련을 시작합니다. 경우 연구는 반드시 참가자가 자극 기간 동안 착석하고 깨어 유지하게하고 자극이 끝날 때까지 기다린 자극하는 동안 모터 작업을 포함하지 않습니다. </li><li> , 자극의 부작용에 대한 참가자 확인 예., 참가자를 묻는 직접 표준화 된 설문지 (32)을 나눠 또는가. 자극의 여러 일을 포함하여 연구의 경우, 일 사이에 부작용을주의 깊게 살펴. 참고 : 효능을 멀게의 평가는, 각각의 자극 sessio 후 참가자에게 들어n은 참가자가 시행되는 자극 유형 (가짜 / 상태) 생각합니다. 실험도 멀게되면 실험은 참가자의 자극 유형에 관한 그의 추측 참고 있었다. 올바른 추측 (33)의 비율을 확인하기 위해 실제 자극 유형 응답을 비교한다. </li><li> 이러한 40-50% 알코올 등의 위험하지 않은 물질과 전극과 스폰지를 소독. 철저히 후 물에 헹군다. 자료 저장하기 전에 건조 시키십시오. </li></ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

이 프로토콜은 NEBS, anodal tDCS에 대한 구체적 일방적 인 및 양자 M1 자극하고, 일방적 TRNS를 사용하여 학습 일반적인 재료와 손 운동 기능의 조절과 기술에 대한 절차 적 단계를 설명합니다. (특정 뇌 영역에 몽타주 또는 전류 타입 특정 효과 (), 안전성, 내약성 눈부신) 모터 학습 방법론 양태의 맥락에서, 예를 들면., 인간 모터 시스템 연구 특정 NEBS 프로토콜을 선택할뿐만 아니라 개념적 측면 ...

3 - 비 침습적 전기 뇌 자극 (NEBS), 그대로 두개골을 통해 뇌에 전기 전류의 투여는 뇌의 기능 및 동작 1을 수정할 수 있습니다. 신경 생리 학적 및 행동 효과로 이어지는 기본 메커니즘은 여전히​​ 필요하다 이해 NEBS 전략의 치료 가능성을 최적화합니다. 다른 실험실에서 응용 프로그램과 자극 절차의 전체 투명성의 표준화 활동의 제안 된 메커니즘의 결과 및 평가의 신뢰성 해석을 지원하는 데이터의 비교를위한 기초를 제공한다. 전류 자극 번갈아 두개 직류 자극 (tDCS) 또는 두개가 (TACS)는인가 전류의 파라미터가 다릅니다 tDCS는 두 개의 전극 (양극 및 음극) (2) 사이의 단방향 일정한 전류 흐름 구성 - 6 동안의 TACS은인가 교류 전류를 사용 에서특정 주파수 (7). 두개 랜덤 잡음 자극 (TRNS)는 임의의 주파수에서인가되는 교류 전류를 사용 TACS의 특별한 형태 (예., 100-640 Hz로) 빠르게 변화하는 자극 강도 발생 극성 관계 4,6,7 효과를 제거하는 단계를 포함한다. 자극 설정 자극 예 잡음 스펙트럼 임의로 (보통 사용되지 않는) 1mA 기준 강도 주위 변경 오프셋 포함하면 극성 만 관련이있다. 이 문서의 목적을 위해, 우리는 밀접 연구실 (6)으로부터 다음과 같은 공보 최근, 모터 시스템에 tDCS 및 TRNS 효과를 이용한 작업에 초점을 맞출 것이다. TRNS의 작용 기전은 더 적은 tDCS의보다 이해하지만 후자의 가능성이 다릅니다. 이론적 확률 공진 개념적 프레임 워크는 TRNS 번째를 변경하여, 신호 처리 이득을 제공 할 수있다 신경계 자극에 의​​해 유도 된 잡음을 도입즉 신호대 잡음비 4,8,9. TRNS는 주로 약한 신호를 증폭 할 수있어 작업 관련 뇌 활동 (내인성 노이즈 9)를 최적화 할 수 있습니다. Anodal tDCS는 시간 분에 대한 자극의 지속 시간을 outlasting 효과와 대뇌 피질의 흥분 (MEP) 자연 신경 발사 속도 (10)의 변경에 의해 표시 또는 증가 모터가 잠재적 유발 진폭이 2 증가합니다. 장기 강화로 알려진 시냅스 효능 오래 지속 증가는 학습과 기억에 기여할 것으로 생각된다. 사실, anodal tDCS 반복적으로 약한 시냅스 입력 (11)에 의해 활성화 모터 대뇌 피질의 시냅스의 시냅스 효능을 향상시킵니다. 이 활동에 의존하는 프로세스의 전제 조건으로 시냅스 협력 활성화를 제안, 13 - 따라서, 개선 운동 기능 / 기술 습득은 종종 자극 모터 훈련 (11)와 공동 적용될 경우에만 공개됩니다. 그럼에도 불구하고, C의 증가 사이의 인과 관계ortical 흥분 한 손에 (발사 속도 또는 MEP 진폭의 증가) 및 개선 된 시냅스 효능 반면에 (LTP 또는 운동 학습과 같은 행동 기능) 증명되지 않았습니다. NEBS는 인간의 운동 기능 1을 조절하는 안전하고 효과적인 방법으로 증가하는 관심을 끌고있다 일차 운동 피질 (M1)에 적용. 6,14,15 - 신경 생리 학적 효과 및 동작 결과는 자극 전략 (예 tDCS 극성 또는 TRNS), 전극의 크기 및 몽타주 (4)에 의존 할 수있다. 제외 주제 고유의 해부학 적 및 생리 학적 요인의 전극 몽타주 크게 전계 분포에 영향을 미친다 및 피질 (16) 내에서 확산 전류의 서로 다른 패턴을 초래할 수 - 18. 전극에인가되는 전류의 크기의 강도 이외에 3 전달 전류 밀도를 결정한다. 공통 전극 몽타주인간 모터 시스템 연구 (도 1)을 포함한다 : 1) anodal tDCS 관심 M1과 반대측에 위치 이마 음극 상에 위치 애노드 일방적 M1 자극 등; 이 방법의 기본 개념은 관심 6,13,19의 M1에 흥분의 상향 조절이다 - (22) 2) anodal tDCS 양측 M1 자극 (또한 관심 M1 및 M1 5,6,14,23,24 반대측에 위치하는 음극 상에 위치 애노드) &quot;bihemispheric&quot;또는 &quot;이중&quot;자극이라 등; 이 방법의 기본 아이디어는 반대 M1에 흥분을 하향 조절하면서 관심의 M1에 흥분의 상향 조절에 의해 자극 혜택을 극대화 (즉, 두 M1s 사이의 반구 억제 변조); 3) TRNS은 단지 위에서 언급 일방적 M1 자극 몽타주 investig왔다ated 4,6; TRNS 효과 향상이 장면 흥분은 100-640 Hz로 (4)의 주파수 스펙트럼을 검색 결과로되었다. 뇌 자극 전략 전극 몽타주 선택 임상이나 연구에 설정 NEBS의 효율적이고 안정적​​인 사용 중요한 단계를 나타낸다. 인간 모터 시스템의 연구에 사용 된 방법론 및 개념적 측면을 설명하는 여기 이러한 세 NEBS 절차를 상세히 설명한다. 일방적 또는 양자 tDCS와 일방적 TRNS 재료는 동일 (그림 2)입니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> 그림 1. 전극 몽타주와 별개의 NEBS 전략 현재 방향. 일방적 anodal 경 두개 직류 자극 (tDCS)의 경우 (A)는 양극 t 위에 위치 관심의 일차 운동 피질과 음극을 통해 중앙그 위에 궤도 영역을 반대측. 양자 운동 피질 자극, 양극과 음극의 경우 (B)은 하나의 운동 피질을 통해 각각 위치한다. 양극의 위치는 anodal tDCS에 대한 관심의 운동 피질을 결정한다. 일방적 두개 랜덤 잡음 자극 (C) (TRNS)은, 하나의 전극은 운동 피질과 반대측 문헌 궤도 영역 위에 다른 전극 ​​위에 위치한다. 전극 사이의 전류 흐름은 검은 색 화살표로 표시된다. 양극 (+ 적색), 음극 - 교류 (파란색), (+/-, 녹색) 현재. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</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

비 침습적 전기 뇌 자극 (NEBS)은 두 연구 및 임상 목적을 위해 뇌의 기능 및 행동을 조절하는 데 사용된다. 특히, NEBS는 transcranially 중 직류 자극 (tDCS) 또는 교류 자극 (TACS)로 적용될 수있다. 이러한 자극 유형은 시간 - 용량 의존적을 발휘하고 정상인 학습 운동 기능 및 능력에 tDCS 극성 특정 효과의 경우. 최근 tDCS는 뇌졸중이나 운동 장애 환자의 운동 장애의 치료를 증가시키기 위해 사용되어왔다. 이 문서 tDCS 및 두개 랜덤 잡음 자극 (TRNS)와 일차 운동 피질 타겟팅 단계별 프로토콜, 미리 정의 된 주파수 범위 내에서 임의로인가 전류를 사용 TACS의 특정 형태를 제공한다. 두 개의 서로 다른 자극 몽타주의 설정을 설명한다. 모두 몽타주에서 방출 전극 (tDCS의 양극) 관심의 일차 운동 피질에 배치됩니다. 에 대한양자 운동 피질 자극의 수신 전극이 반대 일차 운동 피질에 위치하면서 일방적 인 운동 피질 자극은 수신 전극은 반대편 이마에 배치됩니다. 장점과 피질 흥분성 학습 포함한 운동 기능의 조절을위한 각 몽타주 단점뿐만 아니라 안전성과 내약성 눈부신 양태로서 설명된다.

인간의 모터 시스템에 NEBS의 효과를 조사하기 위해이 적절한 결과 측정을 고려하는 것이 중요합니다. 모터 시스템의 한 가지 장점은 전기 생리 도구 피질 표현 접근성이다. 모터 전위 자주 모터 피질 흥분성의 지표로 사용된다 유발. 29 μA / ㎠의 전류 밀도에서 anodal tDCS 9 분 이상 도포 한 후, 모터 피질 흥분성 건강한 지원자 19,21,22 (또한도 3 참...

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

비 침습 뇌 전기 자극은 모두 연구와 임상 목적으로 대뇌 피질의 기능과 동작을 조절 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 인간 모터 시스템의 조절을위한 다양한 뇌 자극 방법을 설명한다.

인간의 운동 기능의 변조를위한 비 침습 뇌 전기 자극 몽타주

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 조회수.  Albert Ludwigs University Freiburg.  비 침습 뇌 전기 자극은 모두 연구와 임상 목적으로 대뇌 피질의 기능과 동작을 조절 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 인간 모터 시스템의 조절을위한 다양한 뇌 자극 방법을 설명한다. 

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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.

행동 관찰 중 코르티코피날 흥분성 변조

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

연구

행동분석학

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.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

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.

인간 신경근육학 시스템을 공부하기 Transcranial 자기 자극을 활용

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 ...

의학

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.

실어증에 대한 Neuronavigation 유도 반복 경 두개 자기 자극

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.

실시간 뇌전도-트리거 경두개 자기 자극을 가진 두뇌 국가 의존적인 두뇌 자극

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.

일차 운동 피질 대사에 양성 반구 경 두개 전기 자극 효과의 측정을위한 도구로 자기 공명 분광학의 사용

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

신경과학

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.

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.

상 지 대 한 Transcranial 직접 현재 자극과 로봇 치료의 사용

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.

개발 뇌에서 모터 피질의 비 침습적 변조 및 로봇 매핑

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.

경두개 자기 자극을 통해 인간 모터 시스템의 기능적으로 특정신경 경로 측정 및 조작

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