CIBC dostluk (JA) ve NSERC hibe (RZ). Biz kızılötesi kamera ile ilgili yaptığı yardım Roch M. Comeau (Brainsight), MR uyumlu izci ve diğer donanım desteği için minnettarız. Biz de bobin tutucu için multi-eklemli kol tasarlanmış ve video olarak görüntülenir bazı rakamlar verilmiştir Brian Hynes (Hybex Innovations Inc) müteşekkiriz. Ve bize deney tasarımı optimize yardımcı Montreal Nöroloji Enstitüsü&#39;nden McConnell Beyin Görüntüleme Merkezi tüm MR teknisyenleri ve M. Ferreira için özel teşekkürler.

Protokol iki günlük bir oturum (ille ardışık) ayrılmıştır. İlk gün bir anatomik ve alanları TMS ile hedeflenmesi gereken her katılımcı için tanımlamak için bir fonksiyonel MR taramaları ile oluşan fMRI Localizer oluşur. İkinci gün fMRI oturumlarda oluşur ön ve TMS özel MR uyumlu TMS bobini (Magstim Ltd, Galler, İngiltere) ve çerçevesiz stereotaktik sistemi (Brainsight) kullanarak tarayıcı içine uygulanır post-TMS. Ikincisi Her bir katılımcının anatomik ve fonksiyonel veri göre kortekste ilişkin gerçek zamanlı TMS bobin içinde konumlandırmak için kullanılır. 1. Localizer Oturum <ul><li> Sizin katılımcı yüksek çözünürlüklü anatomik görüntü elde ile başlayın. </li><li> Sonra, herhangi bir BOLD etkisi veya MRI tarama gürültü 14,15 nedeniyle işitsel maskeleme en aza indirmek için bir degrade eko EPI darbe ve seyrek örnekleme paradigma ile fonksiyonel görüntüler elde. Bizim durumumuzda, fMRI d yapılırKatılımcılar iki ardışık 5-not melodi aynı ya da farklı 2,16 olup olmadığını belirlemek için sahip olduğu bir melodi görev uring. Bir ayrımcılık işitsel denetim görevi de denekler beş notlar iki eşit uzunlukta desenler, C5 aynı perdede tüm duymak ve ikinci uyaranı takiben sol tuşuna tıklayın talimatı olduğu, dahildir. Sessizlik dönemleri de her vadede görev denemeler arasında rastgele yerleştirilir. 12 dk 16 sn olmak üzere toplam süresi için, melodi ayrımcılık, 24 işitme kontrol denemeleri ve sessizlik 24 dönemlerinin 24 duruşmaları: Toplamda, 72 çalışma randomize bir şekilde sunulmuştur. </li><li> Anatomik ve / veya fonksiyonel simgesel kullanarak uyarımı sitesi tanımlayın. Bir TMS çünkü derinlemesine elektrik alan gücü zayıflatma uyarılması sitenin derinliğine göre sınırlı olduğunu farkında olmak zorunda, ve 3 cm 6,17 daha derin bölgelere ulaşmak için bekleyemeyiz. Önemli bir adım her bölümü için işaretlerini benzerliklerine kullanmaktırÇünkü katılımcılar arasında anatomi ve fonksiyon farklılıkları zor olabilir icipant. Burada, anatomik ve fonksiyonel görülecek her ikisini de kullanarak bulunduğu her katılımcının Heschl en girus, hedef. Biz Harvard-Oxford yapısal atlaslar (tarafından sağlanan Heschl en girus maskeler kullanın <a href="http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html" target="_blank">http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html</a> ) ve TMS hedef tepe tarafından ayrı ayrı tanımlanır Heschl en girus 2 içinde aktivasyon. Buna ek olarak, aynı zamanda, akustik ve somatosensoriyel eşya olarak TMS spesifik olmayan etkileri kontrol etmek için bir kontrol alanı olarak kullanılır tepe pozisyonu tanımlar. Vertex inion ve burun köprüsü arasında bir nokta yarıda olarak anatomik tanımlanan ve sağ ve sol intertragal çentikleri paralellerin edilir. Stimülasyon site sıralaması (örn. Heschl en girus veya tepe) arasında gevşetilebilirbireyler. </li></ul> 2. Öncesi ve Sonrası TMS fMRI Deneyi Pre-TMS fMRI oturumu <ul><li> Tarayıcıyı doğrudan gitmek için katılımcı hazırlayın. Bu metal kaldırma ve TMS ve MR tarama formu doldurarak içerir. </li><li> Anatomik ve fonksiyonel taramaları (Localizer oturumda yürütülen bir aynıdır, bakınız bölüm 1) ile MR edinimi başlatın. </li></ul> MRI ortamında Çerçevesiz stereotaksi ve TMS Çerçevesiz stereotaksi sistemi, kızılötesi kamera (Polaris Spectra), kayıt prosedürü ve bir bilgisayar için kullanılan bazı araçlar ve izci (Brainsight) oluşmaktadır. Bilgisayarınızın tarayıcı oda dışında bulunan, ancak tarayıcının oda girişinde konumlandırılmış ve tarayıcı kapağını TMS uygulaması sırasında açılan tutulur edilir. Aletler ve iz MR uyumlu yanı sıra, kızılötesi kamera destek üçayak (ev yapımı) ve incierefore tarayıcı oda içinde kullanılır. Kızılötesi kamera MR-uyumlu değildir ve bu nedenle tarayıcı yatağına yaklaşık iki metre tarayıcı kapı yakınındaki tarayıcı odası, (güvenlik prosedürü için tartışmaya bakınız) içine yerleştirilir. TMS stimülatör sistemi MRI tarayıcı odasına bitişik bir oda yer almaktadır. Biz tarayıcının oda içinde bulunan ve bir RF filtre tüp aracılığıyla bir 7-m kablo ile TMS sistemine bağlı bir MR uyumlu TMS bobin kullanın. <ul><li> Stereotaktik yazılım paketi (örneğin Brainsight) içine katılımcının anatomik ve fonksiyonel görüntüler ve stimülasyon hedefleri yükleyin. Burada, sağ Heschl en girus hedeflemesi olacaktır. </li><li> Önceden TMS fMRI satın alınmasından sonra, 32 kanallı kafa bobini (Siemens 3T tarayıcı ve 32 kanallı kafa bobini yapılandırması kullanıyorsanız) üst MR kafa bobini parçası kaldırın. </li><li> Sonra, tarayıcı yatağı üzerindeki katılımcının aşağı doğru kaydırın. </li><li> Particip üzerinde kafa bandı ve izci grubu Fixkarınca başını. </li><li> Tarayıcı yatağına çok eklemli kol takın ve kolu üzerine MR uyumlu TMS bobini düzeltmek. </li><li> Tüm izci ve bobin kameranın görüş alanında olduğunu doğrulayın. Burada, kameranın biraz sağ hemisfer hedeflerken bobin yerinden daha kolay bir izleme etkinleştirmek için katılımcının sağ tarafına taşınır. </li><li> Stereotaksi araçları (yani işaretçi aracı) ile konu kafasını kalibre. Bu anatomik veriler üzerinde aynı yerler ile katılımcının kafası (burun, nasion ile her iki kulağın tragus ucu bizim durumumuzda gibi) üzerinde çeşitli yerlerinden coregistering tarafından yapılır. Bu yordam, iki deneyciler birinin katılımcı kafasına işaretçi aracını yerleştirmek için katılımcının kafasına çok yakın, gerekli ve tarayıcı odanın girişinde başka bir deneyci bilgisayarda kaydı gerçekleştirmek için. </li><li> T teğet MR uyumlu TMS bobini konumlandırıno kafa derisi, ve bobin izci kızılötesi kamera yönelik. Bobin orta hat 2 için geriye doğru ve paralel işaret bobin kulplu aydınlatmaktadır. Multi-eklemli kol vidaları kullanarak bobin konumunu saptamak. </li><li> MRI tarayıcı bitişik odada, TMS sistemi açmak ve stimülasyon başlar. TMS 40&#39;lı için 5Hz tekrarlanır 50Hz az 3 bakliyat oluşan desenli protokolü, yani sürekli teta burst stimülasyon (CTBS), ardından uygulanır. Bu stimülatör çıktı 18,19 tarafından tanımlanan sabit bir uyarım yoğunluk (% 41) kullanılır. O (güvenlik prosedürü için tartışma bölümüne bakınız), sağlıklı halkların 20 stimülasyon kesilmesinden sonra 30 dk süreyle kortikal plastisite kadar modüle gösterilmiştir Biz bu protokolü seçtik. </li></ul> Post-TMS fMRI oturumu <ul><li> Bir kez stimülasyon tamamlandığında, bunu en kısa sürede tarayıcı içine konu geri almak için önemlidir. T çıkarınMS Tarayıcı odadan bobin ve çok eklemli kolu kaldırın. MR kafa bobini içine katılımcının kafasını geriye doğru kaydırın. Tarayıcınızı hazırlanan ve gitmek için hazır olduğundan emin olun. Bizim tavsiyemiz bütün TMS oturumu sırasında gündeme vücut platformu tutmak ve en az yerelleştirici taramalarının sayısını ve süresini azaltmak. </li><li> RTMU etkileri geçici olduğundan, nihai tarama oturumu fonksiyonel taraması ile başlamalıdır. Yine, melodi görevin 12 dakikalık çalışma sırasında fMRI yürütülmüştür. </li><li> Son tarama işlemi tamamlandıktan sonra, anatomik bir tarama ile bitiriyoruz. </li></ul> 3. Temsilcisi Sonuçlar FMRI veri analizi pre-ve post-TMS fMRG oturum her ikisi için ayrı ayrı gerçekleştirilmektedir. Her fMRI oturumu için (yani, öncesi ve sonrası-TMS), melodiler ve işitsel kontrol görevi arasındaki kontrast sol ve sağ Heschl en girus, süperior temporal girus, inferior frontal girus ve precen görev ile ilgili faaliyet göstermektedirmerkezî girus (Şekil 1 A, B). Öncesi ve sonrası-TMS fMRI oturumları arasındaki farkları değerlendirmek için, Öğrenci eşleştirilmiş t-testi kullanılarak rasgele bir etki analizi yapmak. Anlamlılık az&gt; 2 eşik ve p bir düzeltilmiş küme eşik = 0.05 ile tanımlanır kümeleri kullanılarak tespit edilir. Şekil 1 C, tek bir katılımcı için kontrast sonrası eksi ön CTBS temsil eder. Veri doğru Heschl en girus (siyah daire) hedefleme CTBS sol Heschl en girus dahil kontralateral (sol) işitsel korteks fMRI yanıt olarak bir artış, uyardığını göstermektedir. FMRI yanıt değişiklikler de sol presentral girus bulunur, insula bıraktı ve lateral oksipital kortekste bilateral. Bununla birlikte, fMRI yanıt olarak anlamlı bir değişiklik bobin altında görülür. Buna ek olarak, benzer kombine TMS-fMRI protokolü verteks (kontrol sitesi) uyarmak için tekrarlanır. Verteks üzerine uygulanan CTBS ile pre-ve post-fMRI oturumları Karşılaştırılması herhangi significa gelmedint etkisi (veriler gösterilmemiştir). <img src="/files/ftp_upload/3985/3985fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1. Ayrı ön TMS f MRI veri (A), post-TMS f MRI veri (B), ve post-eksi ön TMS f MRI veri (C) analizi. Önceden TMS fMRI oturumu (A) ve post-TMS fMRI oturumu (B) tek bir katılımcı için kontrast melodi ayrımcılık eksi işitsel kontrol denemeleri A. Sonuçları. Soldan sağa: koronal ve sagital manzarası. Her iki (A) ve (B), TMS bobin bulunan doğru Heschl en girus (siyah daire) hedefleme x = 54, y = -13, z = 1 (MNI152 standart alanı). Hem öncesi ve sonrası-TMS fMRI oturumları için koordinatlarda görüntülenir x = -54, y = -13, z stimülasyon sitesi (yani sağ Heschl en girus, sol hemisfer değişiklikleri göstermek için = 1 (MNI152 standart boşluk) ). C. kontrast Sonuçlar Student eşleştirilmiş t-testi kullanılarak post-eksi öncesi TMS fMRI oturumları.

Çıkar çatışması ilan etti.

Biz çevrimdışı TMS ve işitsel korteks fonksiyonel organizasyon araştırmak için fMRI birleştiren bir protokol açıklar. Sonraki bölümlerde, bu tür bir yaklaşım yaparken metodolojik faktörleri dikkate tartışacağız. Post-TMS fMRI oturum için Toplama ve zamanlama Taramaları edinimi Sipariş ve pre-ve post-TMS fMRI seans counterbalancing Bu iki fonksiyonel taramaları arasında sağlam bir kaydı almak için TMS...

<table border="1"><tbody><tr><td> Malzeme Adı </td><td> Tip </td><td> Şirket </td></tr><tr><td> Transkraniyal manyetik stimülasyon </td><td> Magstim süper Rapid2 uyarıcı, Rapid-2 Plus One Modülü </td><td> Magstim Ltd, Galler, İngiltere </td></tr><tr><td> Manyetik stimülasyon Bobin </td><td> MRI uyumlu 70 mm şek-sekiz-coil </td><td> Magstim Ltd, Galler, İngiltere </td></tr><tr><td> Manyetik rezonans görüntüleme </td><td> 3-T Siemens Trio tarayıcı, 32 kanallı Başkanı Rulo </td><td> Siemens, Inc, Almanya </td></tr><tr><td> Çerçevesiz stereotaksi </td><td> Brainsight </td><td> Rogue Research Inc, Montreal, Kanada </td></tr><tr><td> Optik ölçüm sistemi </td><td> Polaris Spectra </td><td> Kuzey Digital Inc, Ontario, Kanada </td></tr><tr><td> Bobin tutucu için Multi-eklemli kol </td><td> Standart </td><td> Hybex innovatiyonları Inc, Anjou, Kanada </td></tr><tr><td> MRI Uyumlu Ekle Kulaklıklar </td><td> Sensimetrics, Model S14 </td><td> Sensimetrics Corporation, MA, USA </td></tr></tbody></table>

mapping the after-effects of theta burst stimulation on the human auditory cortex with functional imaging

İşitsel korteks konuşma veya müzik ile ilgili işleme 1 temelinde olan ses işleme ile ilgilidir. Ancak, kayda değer yeni gelişmelere rağmen, insan işitme korteksinin fonksiyonel özellikleri ve lateralizasyon kadar tam olarak anlaşılmış olmaktan vardır. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) geçici veya lastingly lokalize manyetik alan bakliyat uygulaması ile kortikal uyarılma modüle bir non-invaziv bir tekniktir ve plastisite ve bağlantı keşfetmek benzersiz bir yöntemi temsil eder. Sadece son zamanlarda işitsel kortikal fonksiyon 2 anlamak için uygulanacak başlamıştır. TMS kullanarak önemli bir konu stimülasyon fizyolojik sonuçlarını kurmak zor olmasıdır. Birçok TMS çalışmaları bobin hedeflediği alandaki etkilenen alanda olduğunu örtük varsayım yapmak olsa da, bu özellikle karmaşık bilişsel fonksiyonlar için, WHI durumda olması gerekmezch birçok beyin bölgelerinde 3 genelinde etkileşimleri bağlıdır. Bu soruna bir çözüm fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ile TMS birleştirmektir. Burada fikir fMRI TMS ile bağlantılı beyindeki aktivite değişikliklerini bir dizin sağlayacak olmasıdır. Böylece, fMRI alanları TMS ve nasıl onlar 4 modüle etkilenen hangi değerlendirmenin bağımsız bir araç verecek. Buna ek olarak, fMRI uzak bölgeler arasındaki zamansal kaplin bir göstergesidir fonksiyonel bağlantısı, değerlendirmesini sağlar. Böylece işlevsel bağlantıda herhangi gözlenen değişiklikler yolu ile verilen konumlarda TMS ile indüklenen net modülasyon aktivitesi, aynı zamanda ağ özellikleri TMS etkilenen için derecesini ölçmek için yararlı sadece olabilir. Farklı yaklaşımlar yöntemleri zamansal sırasına göre TMS ve fonksiyonel görüntüleme birleştirmek için vardır. Fonksiyonel MRI sonrasında, öncesinde, sırasında uygulanan, ya da TMS önce hem de sonra alınabilir. GeçenlerdeBazı çalışmalarda, 5-7 TMS ile indüklenen fonksiyonel değişiklikler online haritalama sağlamak için TMS ve fMRI içiçe. Ancak, bu online kombinasyonu tarayıcı odasında TMS bobini veya MR görüntü oluşumu süreci üzerinde TMS nabızları etkilerinin varlığından kaynaklanan statik eserler de dahil olmak üzere birçok teknik sorunlar vardır. Ama daha da önemlisi, yüksek akustik gürültü TMS (çünkü tarayıcı delgi rezonans standart kullanımı ile karşılaştırıldığında artış) ve artan TMS bobin titreşimleri (MR tarayıcının statik manyetik alan nedeniyle güçlü mekanik kuvvetler nedeniyle) ile indüklenen işitsel işleme çalışılırken önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu fMRI çalışmada TMS öncesi ve sonrasında yürütülen bir nedeni de budur. Benzer yaklaşımlar motor korteks 8,9, premotor korteks 10, primer somatosensoriyel korteks 11,12 ve dil ile ilgili alanlarda 13 hedeflemek için kullanılmıştır, Ama şimdiye kadar hiç birlikte TMS-fMRI çalışması işitsel korteks araştırmıştır. Bu makalenin amacı başarıyla işitsel işleme araştırmak için bu iki sinirbilimsel araçları birleştirmek için gerekli protokol ve düşünceler ile ilgili detaylar sağlamaktır. Daha önce biz gösterdi ki bir melodi ayrımcılık Görev 2&#39;de işitsel korteks modülasyonlu tepki süresi (RT) üzerine uygulanan yüksek ve alçak frekanslar (sırasıyla 10 Hz ve 1 Hz) tekrarlayan TMS (TMU). Biz de RT modülasyonu fMRI kullanarak işitsel ağ fonksiyonel bağlantısı ile değerlendirildi korele olduğu tespit edildi: görev performans sırasında sol ve sağ işitsel korteks arasındaki yüksek fonksiyonel bağlantısı, facilitatory etkisi (yani RT azalma) rTMU ile gözlenen yüksek. FMRI rTMU önce yapıldı Ancak bu bulgular, özellikle korelasyon vardı. Burada, fMRI önce yapıldı ve hemen TMS sonra doğrudan önlem sağlamakişitsel korteks fonksiyonel organizasyonu, ve daha özel olarak TMS tarafından sağlanan sinir müdahale sonrasında meydana gelen işitsel sinir ağı plastik yeniden düzenlenmesi. Kombine fMRI ve işitsel korteks üzerinde uygulanan TMS TMS fonksiyonel etkileri hakkında fizyolojik bilgi veren, işitsel işleme beyin mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına imkan vermelidir. Bu bilgi, pek çok bilişsel nöroloji uygulama için, hem de özellikle işitme ile bağlantılı bozukluklar içinde, TMS ve terapötik uygulamalarda optimize etmek için yararlı olabilir.

Watch this Scientific Journal Video about Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging at JoVE.com

Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging

İşitsel işleme konuşma ve müzikle ilgili işleme temelidir. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) bilişsel, duyusal ve motor sistemleri incelemek için başarıyla kullanılmaktadır ancak nadiren seçmelere uygulanmıştır. Burada işitsel korteksinin fonksiyonel organizasyon anlamak için fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ile birlikte TMS araştırıldı.

Theta sonrası etkileri Haritalama Fonksiyonel Görüntüleme ile İnsan İşitsel korteks üzerine Stimülasyon Burst

Auditory cortex pertains to the processing of sound, which is at the basis of speech or music-related processing1. However, despite considerable recent ...

mapping-after-effects-theta-burst-stimulation-on-human-auditory

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

13.8K Görüntüleme.  McGill University. İşitsel işleme konuşma ve müzikle ilgili işleme temelidir. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) bilişsel, duyusal ve motor sistemleri incelemek için başarıyla kullanılmaktadır ancak nadiren seçmelere uygulanmıştır. Burada işitsel korteksinin fonksiyonel organizasyon anlamak için fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ile birlikte TMS araştırıldı.

Video: Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging

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.

Songbirds İşitsel Uyarım ile Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI)

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

Davranış

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.

Transkranial Manyetik Stimülasyon ile Dudak Motor Cortex Uyarıcı

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

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transkranyal Doğru Akım Uyarım ve Simultane Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

Nedensel Beyin-davranış İlişkiler ve Zaman Kursu araştırılması için Transkraniyal Manyetik Uyarım

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the necessary equipment is now available by several commercial companies. This protocol provides a detailed description of a two-way shuttle-box avoidance learning paradigm in rodents (here Mongolian gerbils; Meriones unguiculatus) in combination with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical electrophysiological in vivo recordings. The detailed protocol is applicable to study multiple aspects of learning behavior and perception in different rodent species.
Site-specific ICMS of auditory cortical circuits as conditioned stimuli here is used as a tool to test the perceptual relevance of specific afferent, efferent and intracortical connections. Distinct activation patterns can be evoked by using different stimulation electrode arrays for local, layer-dependent ICMS or distant ICMS sites. Utilizing behavioral signal detection analysis it can be determined which stimulation strategy is most effective for eliciting a behaviorally detectable and salient signal. Further, parallel multichannel-recordings using different electrode designs (surface electrodes, depth electrodes, etc.) allow for investigating neuronal observables over the time course of such learning processes. It will be discussed how changes of the behavioral design can increase the cognitive complexity (e.g. detection, discrimination, reversal learning).

Shuttle-box avoidance learning is well-established in behavioral neuroscience. This protocol describes how shuttle-box learning in rodents can be combined with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical in vivo recordings as a tool to study multiple aspects of learning and perception.

Algı ve Öğrenme Eğitim bir aracı olarak Elektrofizyolojik Cortex Kayıt ve Stimülasyon ile Servisi-Box Eğitim Kombine

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Simultaneous Transcranial Alternating Current Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs frequency-specific stimulation of the human brain through current applied to the scalp with surface electrodes. Most current knowledge of the technique is based on behavioral studies; thus, combining the method with brain imaging holds potential to better understand the mechanisms of tACS. Because of electrical and susceptibility artifacts, combining tACS with brain imaging can be challenging, however, one brain imaging technique that is well suited to be applied simultaneously with tACS is functional magnetic resonance imaging (fMRI). In our lab, we have successfully combined tACS with simultaneous fMRI measurements to show that tACS effects are state, current, and frequency dependent, and that modulation of brain activity is not limited to the area directly below the electrodes. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with visual task fMRI studies, which can lend to understanding oscillatory brain function as well as the effects of tACS on the brain.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations, though its effects are not completely understood. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with functional magnetic resonance imaging, which can increase understanding oscillatory brain function and effects of tACS.

Eşzamanlı Transkranial Alternatif Akım Uyarma ve Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs ...

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.

Kronik olmayan akıcı Afazi ile İnme Hastalarda Dil Fonksiyonu Geliştirmek için Transkraniyal Manyetik Uyarım kullanılması

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

Tıp

Continuous Theta Burst Stimulation of the Posterior Medial Frontal Cortex to Experimentally Reduce Ideological Threat Responses

Decades of behavioral science research have documented functional shifts in attitudes and ideological adherence in response to various challenges, but little work to date has illuminated the neural mechanisms underlying these dynamics. This paper describes how continuous theta burst transcranial magnetic stimulation may be employed to experimentally assess the causal contribution of cortical regions to threat-related ideological shifts. In the example protocol provided here, participants are exposed to a threat prime-an explicit reminder of their own inevitable death and bodily decomposition-following a downregulation of the posterior medial frontal cortex (pMFC) or a sham stimulation. Next, disguised within a series of distracter tasks, participants' relative degree of ideological adherence is assessed-in the present example, with regard to coalitional prejudice and religious belief. Participants for whom the pMFC has been downregulated exhibit less coalitionally biased responses to an immigrant critical of the participants' national in-group, and less conviction in positive afterlife beliefs (i.e., God, angels, and heaven), despite having recently been reminded of death. These results complement prior findings that continuous theta burst stimulation of the pMFC influences social conformity and sharing and illustrate the feasibility of investigating the neural basis of high-level social cognitive shifts using transcranial magnetic stimulation.

Threats reliably evoke shifts in high-level ideological investment, but little work to date has explored the neural mechanisms underlying these dynamics. This paper describes how continuous theta burst transcranial magnetic stimulation may be employed to test the contribution of the posterior medial frontal cortex (and/or other regions) to threat-related ideological shifts.

Sürekli teta veri bloğu Posterior orta Frontal korteks deneysel olarak ideolojik tehdit yanıt-e doğru azaltmak için uyarılması

Decades of behavioral science research have documented functional shifts in attitudes and ideological adherence in response to various challenges, but ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

Yüksek alan fMRI kullanılarak Yetişkin kedilerde işitme korteksi Fonksiyonel Görüntüleme

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Nörobilim

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological effects. Specifically, by creating a transient interference with the normal activity of a target region and measuring changes in an electrophysiological signal, we can establish a causal link between the stimulated brain area or network and the electrophysiological signal that we record. If target brain areas are functionally defined with prior fMRI scan, TMS could be used to link the fMRI activations with evoked potentials recorded. However, conducting such experiments presents significant technical challenges given the high amplitude artifacts introduced into the EEG signal by the magnetic pulse, and the difficulty to successfully target areas that were functionally defined by fMRI. Here we describe a methodology for combining these three common tools: TMS, EEG, and fMRI. We explain how to guide the stimulator&#39;s coil to the desired target area using anatomical or functional MRI data, how to record EEG during concurrent TMS, how to design an ERP study suitable for EEG-TMS combination and how to extract reliable ERP from the recorded data. We will provide representative results from a previously published study, in which fMRI-guided TMS was used concurrently with EEG to show that the face-selective N1 and the body-selective N1 component of the ERP are associated with distinct neural networks in extrastriate cortex. This method allows us to combine the high spatial resolution of fMRI with the high temporal resolution of TMS and EEG and therefore obtain a comprehensive understanding of the neural basis of various cognitive processes.

This paper describes a method for collecting and analyzing electroencephalography (EEG) data during concurrent transcranial magnetic stimulation (TMS) guided by activations revealed with functional magnetic resonance imaging (fMRI). A method for TMS artifact removal and extraction of event related potentials is described as well as considerations in paradigm design and experimental setup.

FMRI-güdümlü Transkranial Manyetik Stimülasyon sırasında kaydedilen EEG Veri Görsel Uyarılmış Potansiyelleri ayıklanıyor

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...