Сопоставление После эффектов Theta всплеск раздражения на человека слуховой коры с функциональной визуализации

Общая цель данной процедуры заключается в сочетании функциональной визуализации мозга с транскраниальной магнитной стимуляцией для исследования слуховой коры. Это достигается путем первоначального проведения функционального МРТ-локализатора для идентификации сети, связанной со слуховой задачей. Затем на основе данных функционального МРТ-локализатора определяется мишень для стимуляции.

Затем проведите функциональную МРТ-сканирование для измерения активности в слуховой коре до начала стимуляции. После этого используйте инструменты НЕЙРОНАВИГАЦИИ, чтобы расположить катушку TMS относительно индивидуальной анатомии и функциональных особенностей участника. Это выполняется, пока испытуемый лежит на столе сканера.

Чтобы избежать многократного перемещения участника из процедурной комнаты сканера и обратно, на заключительном этапе необходимо как можно быстрее задвинуть участника обратно в апертуру сканера и запустить сбор данных ФМРТ. В конечном итоге ФМРТ позволяет картировать эффекты, индуцированные ТМС. Полученные данные показали, что после ТМС в слуховой сети происходит функциональная реорганизация.

TMS является уникальным инструментом для исследования причинно-следственных связей между конкретными областями мозга и когнитивными функциями. Однако интерпретация результатов ограничена из-за недостатка информации о локализации и характере изменений активности мозга, вызванных TMS. Именно поэтому мы решили объединить TMS с функциональной визуализацией, чтобы определить функциональные изменения, индуцированные TMS.

Отличие нашего исследования от предыдущих работ заключается в том, что мы проводим ТМС непосредственно в помещении сканера, в то время как при стандартном офлайн-ТМС и фМРТ участнику приходится покидать кабинет МРТ, переходить в другое помещение для получения ТМС, а затем максимально быстро возвращаться обратно. При проведении второго сеанса фМРТ такие перемещения могут привнести вариативность в изменения мозга, вызванные ТМС, чего удается избежать в нашем протоколе.

Положение головы остается относительно стабильным, что может обеспечить более высокую точность при сравнении данных FM RI до и после воздействия. Кроме того, картирование TMS и используемых эффектов будет проходить быстрее. Данный протокол разделен на сессии в течение двух дней.

Первый день включает сеанс FMRI LOCALIZER с анатомическим и функциональным сканированием для определения областей, которые станут мишенями для TMS. Второй день состоит из сеансов FMRI; как до, так и после TMS в первый день участник отрабатывает задание по различению мелодий вне сканера. В этом задании испытуемый указывает, являются ли две последовательные мелодии из пяти нот одинаковыми или разными.

Также включено задание на слуховой контроль без дискриминации, при котором испытуемый слышит паттерны из пяти нот одинаковой длины, звучащие на одной высоте (до пятой октавы), и нажимает кнопку после второго тона. Затем начните сеанс МРТ с получения анатомического МР-изображения высокого разрешения. После этого получите функциональные изображения, используя импульсную последовательность градиентного эха EPI и парадигму разреженного сэмплирования, чтобы минимизировать любой BOLD-эффект или слуховую маскировку, вызванную МРТ-сканированием.

После завершения сканирования шум прекращается. Определите место стимуляции субъекта, используя анатомические и функциональные ориентиры. Следует учитывать, что возможности ТМС ограничены по глубине воздействия из-за затухания напряженности электрического поля, и воздействие на области глубже 3 cm не ожидается.

Крайне важно использовать схожие ориентиры для каждого участника, несмотря на индивидуальные различия в анатомии и функциях. Поэтому используйте анатомические ориентиры для локализации извилины Гешля в соответствии с масками структурного атласа Гарварда и Оксфорда. Маска показана здесь зеленым цветом; затем определите мишень ТМС, найдя пик активации в пределах извилины Гешля, который обозначен здесь синей точкой.

Также определите область вертекс (темя) в качестве контрольной точки для учета неспецифических эффектов ТМС, таких как акустические и соматосенсорные артефакты. Анатомически эта точка определяется как середина между инионом (наружным затылочным выступом) и переносицей, равноудаленная от правого и левого межвисочных вырезов. Обратите внимание, что порядок стимуляции различных участков должен быть сбалансирован между испытуемыми.

В день проведения эксперимента с ТМС. Подготовьте все оборудование, начиная с системы бескаркасного стереотаксиса.

Компьютерная система должна быть расположена за пределами помещения со сканером рядом с дверью, которая будет оставаться открытой во время применения ТМС. Инструменты регистрации и трекеры системы, а также многосуставной манипулятор совместимы с МРТ. Используемая здесь инфракрасная камера не совместима с МРТ, поэтому ее необходимо расположить в помещении со сканером на расстоянии двух метров от стола сканера, рядом с дверью.

Система стимулятора TMS должна располагаться в помещении, прилегающем к комнате с МРТ-сканером. В комнате сканера будет использоваться совместимая с МРТ катушка TMS, подключенная к системе TMS посредством семиметрового кабеля через РЧ-фильтр; анатомические и функциональные изображения участника, а также цели стимуляции вводятся в пакет стереотаксического программного обеспечения. В данном случае перед началом сканирования мы наметим цель стимуляции в правой извилине Гешля участника.

Попросите испытуемого заполнить форму скрининга МРТ и снять все металлические предметы. Затем начните сбор данных МРТ, выполнив анатомическое и функциональное сканирование точно так же, как это было сделано во время сеанса локализации. После этого выдвиньте стол сканера, оставив платформу для тела в поднятом положении на протяжении всего сеанса ТМС.

Снимите верхнюю катушку Mr.Head, закрепите наголовную ленту и набор трекеров на голове участника, затем установите многосуставный манипулятор на стол сканера. После этого закрепите МР-совместимую катушку TMS на манипуляторе. Убедитесь, что все трекеры и катушка находятся в поле зрения камеры здесь.

Камера расположена чуть правее участника, чтобы облегчить отслеживание смещения катушки. При воздействии на правое полушарие откалибруйте положение головы субъекта с помощью инструментов стереотаксиса, затем совместите кончик носа, нос (nas) и козелки обоих ушей с соответствующими ориентирами на анатомических данных. Для этого потребуется два экспериментатора.

Шаг первый: работа с пациентом и за компьютером для выполнения регистрации в системе. Следующее положение: МР-совместимая катушка TMS располагается тангенциально по отношению к скальпу, при этом трекеры катушки должны быть направлены в сторону инфракрасной камеры. Катушка должна быть ориентирована так, чтобы рукоятка была направлена назад и параллельно срединной линии.

Зафиксируйте положение катушки с помощью винтов на многошарнирном рычаге. Теперь включите систему ТМС и начните стимуляцию. ТМС следует применять согласно определенному протоколу, например, непрерывной тета-вспышечной стимуляции, состоящей из трех импульсов с частотой 50 hertz, повторяющихся с частотой 5 hertz в течение 40 секунд.

Было показано, что данный протокол модулирует пластичность коры головного мозга в течение до 30 минут после прекращения стимуляции у здоровых людей. После завершения стимуляции важно как можно быстрее вернуть субъекта в сканер. Удалите все оборудование для ТМС и поместите голову участника в катушку Mr.Head.

Убедитесь, что последовательности сканирования подготовлены и готовы к работе, а количество и продолжительность локализационных сканов сведены к минимуму. Поскольку эффекты RTMS носят временный характер, заключительный сеанс сканирования следует начать с функционального сканирования. Снова проведите FMRI во время 12-минутного выполнения задания с мелодией.

После завершения функционального сканирования проведите анатомическое сканирование по окончании эксперимента. Выполните анализ данных фМРТ отдельно для сессий до и после ТМС-фМРТ для каждого сеанса фМРТ. Проведите контрастирование между мелодиями и контрольным слуховым заданием.

Затем для оценки различий между сессиями до и после T-M-S-F-M-R-I проведите анализ случайных эффектов с помощью парного t-критерия Стьюдента. Здесь представлены результаты контраста «дискриминация мелодий минус слуховой контроль» для одного участника в сессии до T-M-S-F-M-R-I и в сессии после T-M-S-F-M-R-I; для обеих сессий (до и после T-M-S-F-M-R-I) координаты отображены в стандартном пространстве MNI 1 52 для демонстрации изменений в левом полушарии, контрлатеральном по отношению к месту стимуляции, включая извилину Гешля. Здесь мы видим результаты контраста «после минус до сессий T-M-S-F-M-R-I», полученные с помощью парного t-критерия Стьюдента.

Данные свидетельствуют о том, что CTBS, направленная на правую извилину Гешля, вызывает усиление сигнала в контралатеральной слуховой коре, а также в других контралатеральных областях. Кроме того, мы наблюдаем изменения функциональной связности между слуховыми корами двух полушарий. После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как использовать оборудование для нейронавигации ТМС для воздействия на определенные области мозга и как проводить ТМС в среде МРТ.

Данная процедура позволяет исследователям картировать эффекты, вызванные ТМС в слуховой коре, с помощью фМРТ. Однако этот метод также может быть использован для воздействия на другие области интереса, такие как фронтальные или париетальные области.