מיפוי לאחר הלוואי של תטא Burst גירוי בקורטקס השמיעתי האנושי בהדמיה תפקודית

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא לשלב דימות מוחי תפקודי עם גרייה מגנטית תת-גולגולית כדי לחקור את קליפת השמיעה. הדבר מושג תחילה על ידי ביצוע functional Mr.Localizer במטרה לזהות את הרשת הקשורה למטלה שמיעתית. שנית, הגדרת יעד הגרייה על בסיס נתונים מה-functional Mr.Localizer.

בשלב הבא, בצעו סריקת MR פונקציונלית כדי למדוד את הפעילות בקליפת השמיעה לפני הגירוי. לאחר מכן, השתמשו בכלי NEURONAVIGATION כדי למקם את סליל ה-TMS ביחס לאנטומיה ולתפקוד האינדיבידואלי של המשתתף. פעולה זו מתבצעת בעוד הנבדק שוכב על מיטת הסורק.

כדי להימנע מהוצאה והכנסה חוזרת של המשתתף מחדר הסורק, השלב הסופי הוא להחליק את המשתתף חזרה אל תוך פתח הסורק במהירות האפשרית ולהתחיל ברכישת ה-FMRI. בסופו של דבר, FMRI יכולה למפות השפעות המושרות על ידי TMS. הנתונים הראו כי לאחר TMS חלה ארגון מחדש תפקודי ברשת השמיעתית.

TMS הוא כלי ייחודי לחקירת קשרים סיבתיים בין אזורי מוח ספציפיים לבין תפקודים קוגניטיביים. עם זאת, הפרשנות שלו מוגבלת בשל מחסור במידע בנוגע למיקום ולאופי השינויים בפעילות המוח המושרים על ידי TMS. זו הסיבה שהחלטנו לשלב TMS עם דימות תפקודי כדי לקבוע את השינויים התפקודיים המושרים על ידי TMS.

ההבדל בין המחקר שלנו למחקרים קודמים הוא שאנו מבצעים TMS בתוך חדר הסורק, בעוד שב-TMS אופליין סטנדרטי וב-fMRI, המשתתף נדרש לעזוב את חדר ה-MRI, לעבור לחדר אחר כדי לקבל TMS, ואז לחזור מהר ככל האפשר. עבור מפגש ה-fMRI השני, תנועה זו הלוך וחזור עלולה להוסיף שונות לשינויים במוח שנוצרו על ידי ה-TMS בפרוטוקול שלנו.

מיקום הראש נותר יציב יחסית, מה שיכול להוביל לדיוק רב יותר כאשר אנו משווים נתוני FM RI לפני ואחרי. בנוסף, מיפוי ה-TMS והשפעותיו יתבצע במהירות רבה יותר. פרוטוקול זה מחולק למפגש של יומיים.

היום הראשון כולל סשן FMRI LOCALIZER עם סריקה אנטומית וסריקה תפקודית כדי להגדיר את האזורים שיהיוו את היעד ל-TMS. היום השני כולל סשנים של FMRI, הן לפני והן אחרי TMS; ביום הראשון המשתתף מתרגל את משימת הבחנה במלודיה מחוץ לסורק. במשימה זו, הנבדק מציין אם שתי מלודיות רצופות של חמישה תווים הן זהות או שונות.

משימת בקרה שמיעתית לא-מבחינה נכללת אף היא, שבה הנבדק שומע תבניות באורך שווה של חמישה תווים, כולם בגובה צליל זהה של C five, ולוחץ על כפתור לאחר הצליל השני. לאחר מכן, התחילו את סשן ה-MRI על ידי רכישת תמונה אנטומית ברזולוציה גבוהה (MR.Anatomical). לאחר מכן רכשו תמונות פונקציונליות באמצעות רצף פולסים מסוג gradient echo EPI ופרדיגמה של דגימה דלילה (sparse sampling) כדי למזער כל אפקט bold או מיסוך שמיעתי כתוצאה מסריקת ה-MRI.

רעש לאחר השלמת הסריקה. הגדירו את אתר הגירוי של הנבדק באמצעות נקודות ציון אנטומיות ופונקציונליות. שימו לב כי ה-TMS מוגבל לגבי עומק אתר הגירוי עקב ניחות של עוצמת השדה החשמלי והעומק, ולא ניתן לצפות להגיע לאזורים בעומק של יותר מ-3 cm.

חיוני להשתמש בנקודות ציון דומות עבור כל משתתף, למרות הבדלים אנטומיים ותפקודיים בין אנשים. לפיכך, השתמשו בנקודות ציון אנטומיות כדי לאתר את heschel's gyrus כפי שהוגדר על ידי מסכות של Harvard Oxford structural Atlas. המסכה מוצגת כאן בירוק; לאחר מכן, הגדירו את יעד ה-TMS על ידי מציאת שיא ההפעלה בתוך heschel's gyrus, המוצג כאן באמצעות הנקודה הכחולה.

אתר גם את ה-vertex כאתר לבקרה על השפעות לא ספציפיות של TMS, כגון ארטיפקטים אקוסטיים וסומטוסנסוריים. נקודה זו מוגדרת אנטומית כנקודה במרכז, בין ה-inion לגשר האף, ובמרחק שווה מהמגרעות הבינוראליות (interal notches) הימנית והשמאלית. שים לב כי יש לאזן את סדר אתרי הגירוי בין הנבדקים השונים.

ביום ניסוי ה-TMS. הגדירו את כל הציוד, והתחילו במערכת הסטריאו-טקסי ללא מסגרת (Frameless stereo taxi system).

יש למקם את מערכת המחשוב מחוץ לחדר הסורק, בסמוך לדלת, שתושאר פתוחה במהלך יישום ה-TMS. כלי הרישום והעוקבים של המערכת תואמים ל-MR, וכך גם זרוע רב-מפרקית. מצלמת האינפרה-אדום המשמשת כאן אינה תואמת ל-MR, ולכן יש למקם אותה במרחק של שני מטרים ממיטת הסורק, בתוך חדר הסורק ובקרבת דלתו.

מערכת ממריץ ה-TMS צריכה להיות ממוקמת בחדר הסמוך לחדר סורק ה-MRI. סליל TMS תואם MRI ישמש בחדר הסורק כשהוא מחובר למערכת ה-TMS באמצעות כבל באורך שבעה מטרים דרך צינור עומס של מסנן RF; התמונות האנטומיות והפונקציונליות של המשתתף ויעדי הגירוי יוזנו לחבילת התוכנה הסטריאוטקטית. כאן נכוון ל-heschel's gyrus הימני של המשתתף לפני תחילת הסריקה.

הנחה את הנבדק למלא טופס סינון ל-MR ולהסיר כל חפץ מתכתי. לאחר מכן, התחל ברכישת MR באמצעות סריקות אנטומיות ופונקציונליות זהות לאלו שבוצעו במפגש הלוקלייזר (localizer). לאחר מכן, החלק את מיטת הסורק החוצה והשאר את פלטפורמת הגוף מורמת לאורך כל מפגש ה-TMS.

הסר את סליל ה-Mr.Head העליון וקבע את רצועת הראש ואת סט העוקבים על ראש המשתתף, והרכב את הזרוע רב-המפרקים על מיטת הסורק. לאחר מכן, קבע את סליל ה-TMS התואם ל-MR על הזרוע. ודא שכל העוקבים והסליל נמצאים בשדה הראייה של המצלמה כאן.

המצלמה ממוקמת מעט מצד ימין של המשתתף כדי לאפשר מעקב קל יותר אחר תזוזת הסליל. כאשר המטרה היא ההמיספære הימנית, כייל את ראש הנבדק באמצעות כלי הסטריאוטקסי, ובצע רישום משותף (coregister) של קצה האף, ה-nas והטראגוס של שתי האוזניים עם אותם נקודות ציון בנתונים האנטומיים. לצורך פעולה זו נדרשים שני ניסויים.

שלב ראשון בראש המשתתף ובמחשב לביצוע הרישום (registration) במחשב. במיקום הבא, יש להניח את סליל ה-TMS התואם ל-MR באופן משיק לקרקפת, כאשר עוקבי הסליל מופנים לעבר מצלמת האינפרא-אדום. יש לכוון את הסליל כך שהידית תפנה לאחור ותהיה מקבילה לקו האמצע.

קבעו את מיקום הסליל באמצעות הברגים שעל הזרוע רב-המפרקים. כעת הפעילו את מערכת ה-TMS והתחילו בגירוי. יש להחיל את ה-TMS בהתאם לפרוטוקול תבניתי, כגון גירוי תטא רצוף (continuous theta burst stimulation), המורכב משלושה פולסים בתדר של 50 hertz, החוזרים על עצמם בתדר של 5 hertz למשך 40 שניות.

פרוטוקול זה הוכח כמשפיע על הפלסטיות הקורטיקלית למשך זמן של עד 30 דקות לאחר הפסקת הגירוי באוכלוסיות בריאות. ברגע שהגירוי מסתיים, חשוב להחזיר את הנבדק לסורק במהירות האפשרית. הסר את כל ציוד ה-TMS והחלק את ראשו של המשתתף אל תוך סליל ה-Mr.Head.

ודאו שרצפי הסריקה שלכם מוכנים לביצוע, כאשר מספרם ומשכם של סריקות הלוקליזטור (localizer scans) צומצמו למינימום. מכיוון שהשפעות ה-RTMS הן זמניות, יש להתחיל את מפגש הסריקה הסופי בסריקה הפונקציונלית. שוב, בצעו fMRI במהלך הריצה בת 12 הדקות של משימת המנגינה.

לאחר השלמת הסריקה התפקודית, סיים בסריקה אנטומית לאחר הניסוי. בצע ניתוח של נתוני FMRI בנפרד עבור המפגשים שלפני ואחרי ה-T-M-S-F-M-R-I עבור כל סשן FMRI. בצע השוואה (Contrast) בין המנגינות לבין משיבת הבקרה השמיעתית.

לאחר מכן, כדי להעריך הבדלים בין המפגשים שלפני ואחרי ה-T-M-S-F-M-R-I, בצעו ניתוח אפקט אקראי באמצעות מבחן t למדגמים מזווגים (student's paired T-test). כאן אנו רואים את תוצאות הניגוד בין ניסויי הבחנה במלודיה לבין ניסויי ביקורת שמיעתית עבור משתתף בודד במפגש שלפני ה-T-M-S-F-M-R-I ובמפגש שאחרי ה-T-M-S-F-M-R-I; עבור שני המפגשים, לפני ואחרי ה-T-M-S-F-M-R-I, הקואורדינטות מוצגות במרחב סטנדרטי MNI 1 52 כדי להראות שינויים בהמיספרה השמאלית, הנגדית לאתר הגירוי, כולל ה-heschel's gyrus. כאן ניתן לראות את תוצאות הניגוד בין המפגשים אחרי ולפני ה-T-M-S-F-M-R-I באמצעות מבחן t למדגמים מזווגים (student's paired T-test).

הנתונים מצביעים על כך ש-CTBS המכוון ל-heschel's gyrus הימני גורם לעלייה באות בקליפת המוח השמיעתית (auditory cortex)B הנגדית וגם באזורים נגדיים אחרים. בנוסף, אנו מבחינים בשינויים בקישוריות התפקודית בין קליפות המוח השמיעתיות בשני חצאי המוח. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו משתמשים בציוד לנוירו-ניווט של TMS כדי לכוון לאזורי מוח ספציפיים, וכיצד לבצע TMS בתוך סביבת ML.

הליך זה מאפשר לחוקרים למפות את ההשפעות המושרות על ידי TMS על קליפת המוח השמיעתית באמצעות FMRI. עם זאת, ניתן להשתמש בהליך זה גם כדי להתמקד באזורי עניין אחרים, כגון אזורים פרונטליים או פריאטליים.