この調査はロシア科学財団によってサポートされた付与 (契約番号: 17-11-01273)。アンドレイ Afanasov とビデオ録画およびビデオ編集用の多機能テレビ テクニクス (ロシア連邦国立研究大学より高い経済学モスクワ) イノベーション センターから同僚に感謝します。

すべてのプロシージャがすべての参加者からの同意を得てより高い経済学 (HSE)、モスクワ、ローカル研究倫理委員会が承認した。
 注: 参加者の注入・ メタル ・ デバイス、神経や精神疾患、薬物乱用やアルコール依存症の歴史を報告しなければなりません。TMS は、最も最近の安全のガイドライン 20 に従って使用されます。被験者は、実験を開始する前に研究と同意書のサインの性質を完全に知らされなければなりません。支配的な M1 の刺激によってオンライン結合 tACS TMS プロトコルを実行する必要な装置の全体のセットを示す ( 図 1。材料のテーブル).
 1 バイポーラ腹腱モンタージュ場所筋電図 (EMG) 電極 <ol><li>(10 k ω) の下の低い皮膚インピー ダンスを達成するためにすべての電極の下清掃スクラブを使用して肌をきれいします。</li>。
	<li>骨に最初背側骨間 (FDI) 筋のアクティブ EMG 電極、参照電極を配置 2 cm 遠位と近位より、腕に接地電極</li>
</ol> 2。刺激プロトコルのターゲットを識別する 注: ここで、フレームレスの TMS ナビは TMS コイルの適切な位置を達成するために使用します。
<ol><li>トラッキング センサーを眉間眉の間、参加者の鼻の上に置きます</li>。
	<li>は、ナビゲーション システム ソフトウェアを開きます。個々 の参加者を使用して &#39; T1 磁気共鳴イメージ投射 (MRI) データ構造と参加者の共同登録を実行 &#39; ナビゲーション システムを介して 3 D MRI 頭および s</li>。
	<li>正確には、主モーター手エリア上コイルを配置、いわゆる &#34; モーター ノブ &#34; 地域 ( 図 2).</li>
	<li>単一パルス TM の適用を開始し、MEPs; をテストTMS は、刺激によって配信標準 8の字の 75 mm コイルに接続されている (表の資料 を参照してください)。ローカライズするのには、&#34; ホット スポット &#34; 左の M1 のコイル、頭皮に接線ハンドルで保持、ポインティング後方と横方向に, 参加者の正中矢状軸から 45 ° の角度 &#39; s 頭</li>。
	<li>(すなわち、 しきい値に達したことを対側から引き出す Mep 検討手の筋頭皮ポイント) のホット スポットが見つかったら、tACS ターゲット電極の適用を容易に鉛筆でマークすること</li>。
</ol> 3 tACS 電極作製 <ol><li>接続 2 表面の生理食塩水に浸したスポンジ電極 (サイズ: 5 × 7 cm) 刺激デバイスに交流電流 (例えば、 Brainstim) を生成することができます。</li>。
	<li>、皮膚感覚を最小限にするために常に下全体刺激セッション全体で 10 k ω のインピー ダンスを保つために食塩水を電極を飽和します</li>。
</ol> 4 プロトコル設定を tACS <ol><li>刺激装置を用いた tACS プロトコルを設定するには、バッテリ ステータスを確認最初します。</li>。
	<li>ソフトウェアを使用して、新しいセッションを開き、新しい刺激プロトコルを管理します。
	<ol><li>プロトコルの名前 (例えば、 &#34; のベータ版 &#34;).</li>
		<li>刺激の頻度を設定する (例えば、 20 Hz).</li>
		<li>(例えば、 正弦波) の波形」を選択します</li>。
		<li>刺激プロトコル (例えば 600 秒) の合計時間を設定します</li>。
		<li>最後に、刺激 (例えば 1 mA) の強度を設定、オフセットを設定、フェードイン、フェードアウトと相 &#34; 0 &#34;. 
		注: 少しタイミング刺激をフェードイン/フェードアウトを (約 30 s) 主題のため副作用や不快感の麻痺効果を避けるために、示唆できます</li>。
		<li>デバイスをアクティブにする &#39; s &#34; Bluetooth &#34; 機能し、刺激するソフトウェアからプロトコルをアップロードします</li>。
	</ol></li></ol> 5。 tACS 電極モンタージュ <ol><li>場所、&#34; ターゲット &#34; マークされたポイントに対応する頭皮上電極。場所、&#34; 参照 &#34; の特定の粘着テープを使用して同側の肩の上の電極、&#34; 単極モンタージュ &#34; 21 です</li>。
	<li>は、神経ナビゲーション ヘッド センサー位置に関して頭の最初の弾性ストラップを慎重に調整します。次に、2 番目のストラップを使用して、ターゲット電極位置を修正します</li>。
	<li>TACS 電極が配置されるは、頭皮と同側の肩の両方、刺激に接続します</li>。
	<li>前に刺激セッションの開始を確認目視によるターゲット電極の位置はマークされているホット スポットの中央に、</li>。
</ol> 6。休んでモーターしきい値 (RMT) を識別する <ol><li>TMS ターゲット tACS 電極コイルと神経ナビゲーション システムを使用して ( 図 3) ホット スポット上コイルの位置を慎重に調整します</li>。
	<li>測定 RMT それに応じて結合 tACS TMS セットアップ (すなわち 電極上の TMS コイル)。具体的には、信頼性の高い RMT をチェックするために tACS 電極厚みに対する TMS の明るさを調整します。
	<ol><li>RMT を個別に測定、50 の振幅を持つ投資筋の MEP を誘発するために必要な最低の強度として定義されている 10 のうち 5 試験 22 mV (ピーク).</li>
	</ol></li> <li>実験的セッションを開始するために、RMT の 110% で TMS 刺激の強度を設定します</li></ol>。
 7 実験 <ol><li>EMG ソフトウェアを開き、筋電図の記録を開始します。</li>。
	<li>TACS 刺激を開始します</li>。
	<li>刺激中 3 から 5 秒のランダムな間隔で点在している TMS 単一パルスを提供します</li>。
	<li>ように、刺激 (例えば、 20 Hz tACS はシャム/別の制御周波数が続くを刺激する) の各セッション持続間セッション間隔 90 秒以上約 3 分の可能な持ち越し効果を回避するために、刺激周波数/条件 11 , 13 の前します</li>。
</ol>

<ol>
	<li>Priori, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+polarization+in+humans:+a+reappraisal+of+an+old+tool+for+prolonged+non-invasive+modulation+of+brain+excitability.">Brain polarization in humans: a reappraisal of an old tool for prolonged non-invasive modulation of brain excitability.</a> Clin. Neurophysiol. 114 (4), 589-595 (2003).</li><li>Herrmann, C. S., Rach, S., Neuling, T., Struber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation:+a+review+of+the+underlying+mechanisms+and+modulation+of+cognitive+processes.">Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes.</a> Front Hum. Neurosci. 7, 279 (2013).</li><li>Frohlich, F., McCormick, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endogenous+electric+fields+may+guide+neocortical+network+activity.">Endogenous electric fields may guide neocortical network activity.</a> Neuron. 67 (1), 129-143 (2010).</li><li>Ozen, S., 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=Transcranial+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats.">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> J. Neurosci. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li><li>Helfrich, R. F., 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=Entrainment+of+brain+oscillations+by+transcranial+alternating+current+stimulation.">Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation.</a> Curr. Biol. 24 (3), 333-339 (2014).</li><li>Bergmann, T. O., Karabanov, A., Hartwigsen, G., Thielscher, A., Siebner, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+non-invasive+transcranial+brain+stimulation+with+neuroimaging+and+electrophysiology:+Current+approaches+and+future+perspectives.">Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: Current approaches and future perspectives.</a> Neuroimage. 140, 4-19 (2016).</li><li>Feher, K. D., Morishima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+Electroencephalography+Recording+During+Transcranial+Alternating+Current+Stimulation+(tACS).">Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS).</a> J. Vis. Exp. (107), e53527 (2016).</li><li>Antal, A., 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=Comparatively+weak+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation+(tACS)+on+cortical+excitability+in+humans.">Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans.</a> Brain Stimul. 1 (2), 97-105 (2008).</li><li>Struber, D., Rach, S., Neuling, T., Herrmann, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+possible+role+of+stimulation+duration+for+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation.">On the possible role of stimulation duration for after-effects of transcranial alternating current stimulation.</a> Front Cell Neurosci. 9, 311 (2015).</li><li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex.">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li><li>Feurra, M., 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=Frequency-dependent+tuning+of+the+human+motor+system+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials.">Frequency-dependent tuning of the human motor system induced by transcranial oscillatory potentials.</a> J. Neurosci. 31 (34), 12165-12170 (2011).</li><li>Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+specific+modulation+of+human+somatosensory+cortex.">Frequency specific modulation of human somatosensory cortex.</a> Front Psychol. 2, (2011).</li><li>Feurra, M., 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=State-dependent+effects+of+transcranial+oscillatory+currents+on+the+motor+system:+what+you+think+matters.">State-dependent effects of transcranial oscillatory currents on the motor system: what you think matters.</a> J. Neurosci. 33 (44), 17483-17489 (2013).</li><li>Feurra, M., Galli, G., Pavone, E. F., Rossi, A., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-specific+insight+into+short-term+memory+capacity.">Frequency-specific insight into short-term memory capacity.</a> J. Neurophysiol. 116 (1), 153-158 (2016).</li><li>Kanai, R., Paulus, W., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+(tACS)+modulates+cortical+excitability+as+assessed+by+TMS-induced+phosphene+thresholds.">Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds.</a> Clin. Neurophysiol. 121 (9), 1551-1554 (2010).</li><li>Polania, R., Moisa, M., Opitz, A., Grueschow, M., Ruff, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+precision+of+value-based+choices+depends+causally+on+fronto-parietal+phase+coupling.">The precision of value-based choices depends causally on fronto-parietal phase coupling.</a> Nat. Commun. 6, 8090 (2015).</li><li>Santarnecchi, E., 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=Frequency-dependent+enhancement+of+fluid+intelligence+induced+by+transcranial+oscillatory+potentials.">Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials.</a> Curr. Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).</li><li>Santarnecchi, E., 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=Individual+differences+and+specificity+of+prefrontal+gamma+frequency-tACS+on+fluid+intelligence+capabilities.">Individual differences and specificity of prefrontal gamma frequency-tACS on fluid intelligence capabilities.</a> Cortex. 75, 33-43 (2016).</li><li>Dayan, E., Censor, N., Buch, E. R., Sandrini, M., Cohen, L. G. <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:+from+physiology+to+network+dynamics+and+back.">Noninvasive brain stimulation: from physiology to network dynamics and back.</a> Nat. Neurosci. 16 (7), 838-844 (2013).</li><li>Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety,+ethical+considerations,+and+application+guidelines+for+the+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+in+clinical+practice+and+research.">Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.</a> Clin. Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).</li><li>Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+categorizing+electrode+montages+in+transcranial+direct+current+stimulation.">A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation.</a> Front Hum. Neurosci. 9, 54 (2015).</li><li>Rossini, P. M., 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=Non-invasive+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+brain,+spinal+cord,+roots+and+peripheral+nerves:+Basic+principles+and+procedures+for+routine+clinical+and+research+application.+An+updated+report+from+an+I.F.C.N.+Committee.">Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee.</a> Clin.Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).</li><li>Guerra, A., 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=Phase+Dependency+of+the+Human+Primary+Motor+Cortex+and+Cholinergic+Inhibition+Cancelation+During+Beta+tACS.">Phase Dependency of the Human Primary Motor Cortex and Cholinergic Inhibition Cancelation During Beta tACS.</a> Cereb. Cortex. 26 (10), 3977-3990 (2016).</li><li>Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+you+feel+if+I+apply+transcranial+electric+stimulation?+Safety,+sensations+and+secondary+induced+effects.">What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clin. Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li><li>Feurra, M., Galli, G., Rossi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+affects+decision+making.">Transcranial alternating current stimulation affects decision making.</a> Front Syst.Neurosci. 6, 39 (2012).</li><li>Marshall, L., Helgadottir, H., Molle, M., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boosting+slow+oscillations+during+sleep+potentiates+memory.">Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory.</a> Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).</li><li>Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+increases+risk-taking+behavior+in+the+balloon+analog+risk+task.">Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task.</a> Front Neurosci. 6, (2012).</li><li>Goldsworthy, M. R., Vallence, A. M., Yang, R., Pitcher, J. B., Ridding, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+transcranial+alternating+current+stimulation+and+continuous+theta+burst+stimulation:+a+novel+approach+for+neuroplasticity+induction.">Combined transcranial alternating current stimulation and continuous theta burst stimulation: a novel approach for neuroplasticity induction.</a> Eur. J. Neurosci. 43 (4), 572-579 (2016).</li><li>Bestmann, S., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+uses+and+interpretations+of+the+motor-evoked+potential+for+understanding+behaviour.">The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour.</a> Exp. Brain Res. 233 (3), 679-689 (2015).</li></ol>

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この方法は、直接 Mep が記録を通して皮質の出力を測定することにより一次運動野の tACS のオンラインの効果をテストするためのユニークな機会を表しています。ただし、tACS 電極上 TMS コイルの配置は、正確に実行する必要があります重要なステップを表します。したがって、実験者単一パルス TMS によるターゲット ポイントを見つける頭皮にマークし、ホット スポット上 tACS 電極の場所それの後やっと我々 まずお勧めしたいです。また、ニューロナビゲーション システムの可用性は重大単発 TMS の最適なターゲット ポイントのローカライズをサポートします。手順を開始する前に、参加者に tES24と TMS20のための禁忌がないことを確認します。
さらに、TMS コイルの下 tACS 電極の位置や厚みは、標準的な手順に関して異なる RMT に可能性があります。したがって、TMS コイルは既に tACS 電極上に置かれたときに RMT を測定することが重要です。
TMS tACS オンライン方法は、基礎研究と臨床応用のための技術の進歩を表しています。TACS 証拠のほとんど中、刺激の停止後ではなく、効果が顕著で、この方法でオンライン有益な特定周波数に及ぼす患者運動ニューロン病、本態性振戦などのテストに役立ちますがあります。ジストニア、パーキンソン病、および他のモーターの病気。
これまでのところ、モーターを検討するためにこの手法、視覚野は11,15を処理します。ただし、tACS 自体は記憶、意思決定などの認知機能を高めるために信頼性の高い手法を示した14,16,25,26,27を作るします。将来は、いわゆる"neuroenhancement"のメカニズム解明のため tACS と共にさまざまな皮質領域をターゲットと異なる周波数を操作で反復的な TMS (rTMS) の組み合わせの可能性が役立つことがあります。同様に、それは既に cTBS が適用されたときにのみ、連続シータ バースト刺激 (cTBS) などのパターン化された TMS プロトコルで tACS の組み合わせが強化された塑性効果の結果を示された tACS による活性化のピークとの相28します。 さらに、rTMS を臨床ツールとして使用するのに対し tACS との組み合わせが新しい臨床ニューロリハビリテーション手法の開発につながる可能性が。
この記事は M1 の刺激に焦点を当てて、他の皮質領域はこの手法を使用してにターゲットかもしれない。ただし、人間のモーター系の刺激だけが測定可能な運動誘発電位 (Mep) 皮質脊髄レベルの降順のシリーズから複合信号を表す側の周辺部の筋肉から記録につながる可能性があります。別の発電機29。その一方で、他の電極配置単一パルス TM と共に左右の M1 以上併用両側 tACS を使用して、オンラインの南北両半球の効果を調査する別の機会があります。さらに、計測反応時間 (RT) と精度によって、行動タスク中に異なる皮質領域を対象とするオンライン tACS TMS アプローチを使用可能性があります。一方、tACS TMS アプローチは人間の運動機能の調査のアーチファクトのない方法論を提供していますその一方で、tACS 脳波アプローチは様々 な領野ですがまだ信号録音内の成果物の数をターゲットに異なった認知過程の神経機構の研究のためのより多くの可能性をあります。

経頭蓋電気刺激 (tES) は、異なる電流波形1神経状態の変更を可能にする引き起こされる手法です。TES の異なる種類の間で頭蓋交流電流刺激 (tACS) により、特定の周波数範囲における正弦波の外部振動電位の配信と知覚的、生理学的な神経活動の変調運動・認知プロセス2。TACS を使用して、それは律動的内因性神経活動と脳のプロセスとの間の潜在的な因果関係を調査することが可能です。
生体内神経活動をスパイクが電気的応用分野3によるニューロンの興奮を連行することができることを示唆している別の駆動周波数で同期されているが示されています。動物モデルにおける弱い正弦波 tACS ヘアレス広範な皮質神経細胞プール4の放電周波数です。人間、tACS オンライン脳波 (EEG) との組み合わせでは、周波数特異的5脳の振動との相互作用によって律動的内因性神経活動に及ぼす影響いわゆる「同調」の誘導をことができます。ただし、tACS を組み合わせてオンライン メカニズムの理解を深めるための神経画像診断法はまだ疑問 AC 誘導の成果物6」のため。さらに、疑わしいソリューション7であるリング状の電極を使用せず誘導目標エリアに重ねる脳波信号を直接記録不可能します。したがって、このトピックに関する体系的な研究の欠如があります。
今のところ、刺激中止後は tACS の永続的な影響についての明確な証拠はありません。のみいくつかの研究は、運動系8に tACS の弱いで不明瞭な後遺を示しています。また、脳波の証拠はまだ tACS9の後の効果については明らかではないです。その一方で、ほとんどの tACS 研究示した顕著なオンライン効果10、11,12,13,14,15,16,17,18、技術的な制約のために生理学的なレベルで測定することは困難であります。したがって、本手法の全体的な目標は単発経頭蓋磁気刺激 (TMS) を提供することにより大脳皮質 (M1) tACS のオンラインと周波数依存効果をテストするための代替方法を提供します。TMS では、「プローブ」19大脳皮質の生理学的状態の研究者をことができます。さらに、被写体の反対側の手の運動誘発電位 (MEP) を記録することによって、継続的な tACS11の効果を調べることができます。このアプローチにより、こと正確にモニター変更皮質脊髄路の興奮性のアーチファクトのないファッションに異なる周波数でオンライン電気刺激中に MEP の振幅値を測定することによって。さらに、このアプローチは、tES の他の波形のオンラインの効果もテストできます。
複合 tACS TMS の効果を示すためには、我々 が表示されますプロトコル一次運動野 (M1) 以上 20 Hz AC 刺激を適用することによってオンライン neuronavigated 単発 TMS が配信される 3 から 5 のランダムな間隔で散在しながら M1 をテストするために s皮質興奮性。

<table><tbody><tr><td>BrainStim, high-resolution transcranial stimulator</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>EMS-BRAINSTIM</td><td></td></tr><tr><td>Pair of 1,5m cables for connection of conductive silicone electrodes</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>EMS-CVBS15</td><td></td></tr><tr><td>Reusable conductive silicone electrodes 50x50mm</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>FIA-PG970/2</td><td></td></tr><tr><td>Reusable spontex sponge for electrode 50x100mm</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>FIA-PG916S</td><td></td></tr><tr><td>Rubber belts &amp;ndash; 75 cm</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>FIA-ER-PG905/8</td><td></td></tr><tr><td>Plastic non traumatic button</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td>FIA-PG905/99</td><td></td></tr><tr><td>Brainstim</td><td>E.M.S., Bologna, Italy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MagPro X100 MagOption - transcranial magnetic stimulator</td><td>MagVenture, Farum, Denmark</td><td>9016E0731</td><td></td></tr><tr><td>8-shaped coil MC-B65-HO-2</td><td>MagVenture, Farum, Denmark</td><td>9016E0462</td><td></td></tr><tr><td>Chair with neckrest</td><td>MagVenture, Farum, Denmark</td><td>9016B0081</td><td></td></tr><tr><td>Localite TMS Navigator - Navigation platform, Premium edition</td><td>Localite, GmbH, Germany</td><td>21223</td><td></td></tr><tr><td>Localite TMS Navigator - MR-based software, import data for morphological MRI (DICOM, NifTi)</td><td>Localite, GmbH, Germany</td><td>10226</td><td></td></tr><tr><td>MagVenture 24.8 coil tracker, Geom 1</td><td>Localite, GmbH, Germany</td><td>5221</td><td></td></tr><tr><td>Electrode wires for surface EMG</td><td>&amp;nbsp;EBNeuro, Italy&amp;nbsp;</td><td>6515</td><td></td></tr><tr><td>Surface Electrodes for EEG/EMG</td><td>&amp;nbsp;EBNeuro, Italy&amp;nbsp;</td><td>6515</td><td></td></tr><tr><td>BrainAmp ExG amplifier - bipolar amplifier&amp;nbsp;</td><td>Brain Products, GmbH, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;BrainVision Recorder 1.21.0004&amp;nbsp;</td><td>Brain Products, GmbH, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nuprep Skin Prep Gel&amp;nbsp;</td><td>Weaver and Company, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Syringes</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sticky tape</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaCl solution</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

effects of transcranial alternating current stimulation on the primary motor cortex by online combined approach with transcranial magnetic stimulation

経頭蓋交流電流刺激 (tACS) は、特定の周波数の正弦波の電気波形を行動し、ターンでは継続的な皮質振動活動を調節することができる引き起こされる手法です。この neurotool は、内因性の振動活動と行動の因果の設立を許可します。TACS 研究のほとんどは、tACS のオンラインの効果を示しています。ただし、脳波 (EEG) 信号の AC によるアーチファクトのためこのテクニックの基になる作用機序について少し知られています。皮質興奮性の変化をプローブする単発経頭蓋磁気刺激 (TMS) による一次運動野 (M1) tACS のオンライン生理的特定周波数を調査するためのユニークなアプローチを紹介します。我々 のセットアップで運動誘発電位 (Mep) が収集され、現在進行中の M1 tACS の効果をテストしながら、TMS コイルは tACS 電極上に配置します。これまでのところ、この方法は視覚と運動のシステムを研究する主に使用されています。しかし、現在の tACS TMS セットアップは、認知機能の将来の調査のための道を開くことができます。したがって、手順のステップバイ ステップのマニュアルとビデオのガイドラインを提供します。

TACS/TMS 組み合わせたアプローチの最初の証拠は、2010 年に金井らによって示されました。その研究では、著者は一次視覚野 (V1) にわたって tACS を適用し、オンライン TMS による眼内閃光知覚15を用いて視覚皮質興奮性の特定周波数の変調を示した。プロトコルのより洗練されたバージョンは、2011 年に Feurraらによって大脳皮質運動野興奮性の生理学的な変調を調査するため採択されました。そう、これらの著者は、単一パルス TM 中に Mep を記録継続 tACS でした (図 4) を配信中。制御周波数、コントロール サイト (頭頂部刺激) のためのコントロールに対する皮質の出力を高めることによって M1 のアイドリング ベータ リズムの内因性の 20 Hz 刺激の可能な同調の最初の因果の証拠を報告(尺骨神経実験)11 (図 5) を試してみてください。
次の研究では、Feurra との共同研究は、tACS の効果が周波数だけでなく、状態依存した13示した。同じはモンタージュを組み合わせて使用して、tACS が加わった 2 つの異なる条件下で M1: 休息と運動イメージ (被験者ピンチにグリップの動きを想像する)。以前の調査結果11に沿ってのみベータ刺激 (20 Hz) はシータ (5 Hz)、アルファ (10 Hz) 刺激中に促進効果が顕著な運動イメージ タスク中に安静では、一次運動野の興奮性を強化しました。これは tACS で最初の生理学的状態依存効果の証拠を表します。
この組み合わせに接近されているまでに、大脳皮質運動野 (表 1) の機能をさらに研究するために使用します。ゲラと協力者の刺激に反応する特定の介在ニューロン回路を表示する同様のアプローチを使用して応用 tACS TM モーター周波数 (20 Hz) と非モーター共振周波数 (7 Hz) で配信されます。彼らは 20 Hz の刺激が刺激の位相に関係なくコリン作動性短潜時の求心性阻害 (SAI) の効果を廃止したことを示した。興味深いことに、グルタミン酸作動性の皮質内の円滑化 (ICF) と GABAAergic 短い間隔皮質内抑制 (SICI) の変化は、フェーズに固有23だった。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55839/55839fig1.jpg"> 
図 1:同時 tACS 刺激のための必要な資料のリストです。食塩、制御装置、伸縮ストラップ、スポンジ (tACS)、tACS ケーブル電線・電極、注射器、粘着テープ。<a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55839/55839fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55839/55839fig2.jpg"> 
図 2: TACS TMS プロトコル間ニューロナビゲーション。赤十字は、記憶 TMS 一次運動野のホット スポットを示しています。重複する白い十字は、オンライン中の位置 TMS コイルのプロトコル、正しい方向の印としてを示します。<a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55839/55839fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55839/55839fig3.jpg"> 
図 3: 主題の頭皮に tACS TMS 。TMS コイルは、ターゲット tACS 電極上に配置する必要があります。捜査官はホット スポットのニューロナビゲーション座標に従ってコイルの位置を維持する必要があります。<a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55839/55839fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55839/55839fig4.jpg"> 
図 4:オンライン tACS TMS アプローチによる実験的なデザインの概略図。(、) 赤 (「ターゲット」) の電極は、左の大脳皮質、右頭頂葉 (10-20 国際脳波システムの P4 の位置) を覆う頭皮に配置されます。青 (「参照」) 電極は PZ に対応する正中線に配置されます (10-20 国際脳波システム) 位置 (バイポーラ/頭部モンタージュ)。注記のうち、現在の提案の参照電極 (モノポーラ モンタージュ)、同側の肩に配置は P4 はコントロール サイトとして使用されます。(b) Neuronavigated TM: 左の M1 に置かれるスポンジ電極上コイルを開催。色の三角形を示す (この図は、Feurra et al., 2011 から変更されている) 2 mm の許容差で正確なターゲットからコイル変位のオンライン フィードバック11。<a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55839/55839fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55839/55839fig5.jpg"> 
図 5: 代表結果。(を) 平均対数変換 MEP 振幅 (誤差は、標準エラー出力を示す) 異なる実験条件で得られた値 (生データ)。TACS のみの運動皮質にベータ範囲 (20 Hz) で配信 (ベースライン、5 Hz、10 Hz、40 Hz と 20 Hz の頭頂連合野の) 他のすべての条件と皮質の出力が増加します。アスタリスク (*) では、他のすべての条件の 20 Hz の刺激の差を示します。(b) 割合が変化する (この図は、Feurra et al., 2011 から変更されている) 生の MEP 振幅値のベースライン対11。<a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55839/55839fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>著者</td>
			<td>タスク</td>
			<td>周波数</td>
			<td>強度</td>
			</tr></tbody></table>td > 電極位置
			<td>結果</td>
		
		<tr>
			<td>Feurra et al.2011</td>
			<td>安静時の皮質脊髄路の興奮性の測定</td>
			<td>5 Hz、10 Hz、20 Hz、40 Hz</td>
			<td>1 mA</td>
			<td>左 M1、頭頂連合野、尺骨神経</td>
			<td>20 Hz の安静時の Mep サイズの増加</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Feurraら、2013</td>
			<td>安静時および運動イメージ中の皮質脊髄路の興奮性の測定</td>
			<td>5 Hz、10 Hz、20 Hz、40 Hz</td>
			<td>1 mA</td>
			<td>左 M1</td>
			<td>20 Hz の 5 と 10 Hz 運動イメージ中に欧州議会のサイズを増加した安静時 Mep サイズの増加</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>カンチェッリら、2015</td>
			<td>安静時の皮質脊髄路の興奮性の測定</td>
			<td>20 Hz</td>
			<td>2.2 mA</td>
			<td>二国間の M1</td>
			<td>個性的でパーソナライズされていない電極に関して皮質興奮性強化の違い</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ゲラら、2016</td>
			<td>安静時の皮質脊髄路の興奮性の測定</td>
			<td>7 Hz、20 Hz</td>
			<td>1 mA</td>
			<td>左 M1</td>
			<td>20 Hz tACS 変調 SICI、ICF とサイ</td>
		</tr>
	

表 1: さまざまな条件を介して一次運動皮質に及ぼす影響 tACS 。周波数、強度、刺激および結果の皮質のサイト。

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

経頭蓋交流電流刺激 (tACS) 周波数特異的皮質興奮性の調節ができます。ここで単発経頭蓋磁気刺激 (TMS) による運動誘発電位皮質興奮性を「プローブ」するためにオンライン tACS を組み合わせたユニークなアプローチを紹介します。

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

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

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Universidad San Sebastian

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AC Circuit Analysis

SCIENTISTS IN ACTION

9.0K ビュー.  National Research University Higher School of Economics. 経頭蓋交流電流刺激 (tACS) 周波数特異的皮質興奮性の調節ができます。ここで単発経頭蓋磁気刺激 (TMS) による運動誘発電位皮質興奮性を「プローブ」するためにオンライン tACS を組み合わせたユニークなアプローチを紹介します。

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

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.

経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

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

行動学

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.

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

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

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.

人間の神経筋システムを研究するために経頭蓋磁気刺激の活用

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 ...

医学

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

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, NEBS can be applied transcranially either as direct current stimulation (tDCS) or alternating current stimulation (tACS). These stimulation types exert time-, dose- and in the case of tDCS polarity-specific effects on motor function and skill learning in healthy subjects. Lately, tDCS has been used to augment the therapy of motor disabilities in patients with stroke or movement disorders. This article provides a step-by-step protocol for targeting the primary motor cortex with tDCS and transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range. The setup of two different stimulation montages is explained. In both montages the emitting electrode (the anode for tDCS) is placed on the primary motor cortex of interest. For unilateral motor cortex stimulation the receiving electrode is placed on the contralateral forehead while for bilateral motor cortex stimulation the receiving electrode is placed on the opposite primary motor cortex. The advantages and disadvantages of each montage for the modulation of cortical excitability and motor function including learning are discussed, as well as safety, tolerability and blinding aspects.

Non-invasive electrical brain stimulation can modulate cortical function and behavior, both for research and clinical purposes. This protocol describes different brain stimulation approaches for modulation of the human motor system.

人間の運動機能の調節のための非侵襲的電気脳刺激モンタージュ

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

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.

同時経頭蓋交流刺激および機能的磁気共鳴イメージング

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

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.

リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

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 ...

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のガイド下経頭蓋磁気刺激中に記録された脳波データからの視覚誘発電位を抽出する

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

神経科学

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.

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

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

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 ...

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.

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

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

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

要約

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経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

人間の神経筋システムを研究するために経頭蓋磁気刺激の活用

人間の運動機能の調節のための非侵襲的電気脳刺激モンタージュ

同時経頭蓋交流刺激および機能的磁気共鳴イメージング

リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

fMRIのガイド下経頭蓋磁気刺激中に記録された脳波データからの視覚誘発電位を抽出する

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールとしての磁気共鳴分光法の利用

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

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因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

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リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

fMRIのガイド下経頭蓋磁気刺激中に記録された脳波データからの視覚誘発電位を抽出する

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールとしての磁気共鳴分光法の利用