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

Bu prosedürün genel amacı, işitsel korteksi incelemek için fonksiyonel beyin görüntülemesini transkraniyal manyetik stimülasyon ile birleştirmektir. Bu işlem, öncelikle bir işitsel görevle ilişkili ağı belirlemek amacıyla fonksiyonel Mr.Localizer uygulanarak gerçekleştirilir. İkinci olarak, fonksiyonel Mr.Localizer'dan elde edilen verilere dayanarak stimülasyon hedefi tanımlanır.

Ardından, stimülasyondan önce işitsel korteksteki aktiviteyi ölçmek için fonksiyonel bir MR taraması gerçekleştirin. Daha sonra, TMS bobini katılımcının bireysel anatomisine ve fonksiyonuna göre konumlandırmak için NEURONAVIGATION araçlarını kullanın. Bu işlem, denek tarayıcı yatağında yatarken yapılır.

Katılımcının tarayıcı odası içerisinde sürekli ileri geri hareket ettirilmesini önlemek için son adım, katılımcıyı mümkün olduğunca hızlı bir şekilde tekrar tarayıcı boşluğuna kaydırmak ve fMRI veri toplama işlemini başlatmaktır. Nihayetinde fMRI, TMS ile tetiklenen etkileri haritalandırabilir. Veriler, TMS sonrası işitsel ağda fonksiyonel bir yeniden düzenlenmenin olduğunu göstermiştir.

TMS, belirli beyin bölgeleri ile bilişsel işlevler arasındaki nedensel ilişkileri araştırmak için benzersiz bir araçtır. Ancak, TMS tarafından tetiklenen beyin aktivitesindeki değişikliklerin konumu ve doğasına ilişkin bilgi eksikliği nedeniyle yorumlanması sınırlıdır. Bu nedenle, TMS tarafından tetiklenen fonksiyonel değişiklikleri belirlemek amacıyla TMS'yi fonksiyonel görüntüleme ile birleştirmeye karar verdik.

Çalışmamızın önceki çalışmalardan farkı, standart offline TMS ve fMRI uygulamalarında katılımcının TMS almak için MRI odasından çıkıp başka bir odaya gitmesi ve ardından mümkün olan en kısa sürede geri dönmesi gerekirken, bizim protokolümüzde TMS'yi tarayıcı odasının içinde gerçekleştirmemizdir. İkinci fMRI oturumu için gerçekleşen bu gidiş gelişler, beyin değişikliklerinde değişkenliğe yol açabilir ve bizim protokolümüzde TMS tarafından kullanılır.

Baş pozisyonu nispeten stabil kalır; bu durum, FM RI öncesi ve sonrası verileri karşılaştırdığımızda daha yüksek bir doğruluk sağlayabilir. Ek olarak, TMS ve kullanılan etkiler daha hızlı şekilde haritalanacaktır. Bu protokol, iki günlük bir oturum şeklinde düzenlenmiştir.

İlk gün, TMS ile hedeflenecek alanları belirlemek amacıyla anatomik ve fonksiyonel taramaların yapıldığı bir fMRI LOCALIZER oturumundan oluşur. İkinci gün ise fMRI oturumlarını içerir; hem ilk günkü TMS öncesi hem de sonrası oturumlarda katılımcı, tarayıcının dışında melodi ayırt etme görevini uygular. Bu görevde denek, ardışık iki beş notalık melodinin aynı mı yoksa farklı mı olduğunu belirtir.

Deneklerin, tamamı C5 perdesinde olan eşit uzunluktaki beş notalık örüntüleri dinlediği ve ikinci tondan sonra bir düğmeye bastığı bir ayrım yapmama işitsel kontrol görevi de dahil edilmiştir. Ardından, yüksek çözünürlüklü bir MR Anatomik görüntü alarak MR seansına başlayın. Daha sonra, MRI taramasından kaynaklanan herhangi bir BOLD etkisini veya işitsel maskelemeyi en aza indirmek için bir gradyan eko EPI puls dizisi ve seyrek örnekleme paradigması kullanarak fonksiyonel görüntüler elde edin.

Tarama tamamlandıktan sonra gürültü oluşur. Denek stimulasyon bölgesini hem anatomik hem de fonksiyonel işaretçileri kullanarak belirleyin. Elektrik alanı gücünün derinlikle birlikte azalması nedeniyle TMS'nin stimulasyon bölgesi derinliği açısından sınırlı olduğunu ve üç santimetreden daha derin bölgelere ulaşmasının beklenemeyeceğini unutmayın.

Bireyler arasındaki anatomi ve fonksiyon farklılıklarına rağmen, her katılımcı için benzer referans noktalarının kullanılması kritik önem taşır. Bu nedenle, Harvard Oxford yapısal atlas maskeleri tarafından tanımlanan Heschel girusunu konumlandırmak için anatomik referans noktalarını kullanın. Maske burada yeşil renkle gösterilmiştir; ardından Heschel girusu içindeki aktivasyon zirvesini bularak TMS hedefini belirleyin, bu nokta burada mavi nokta ile gösterilmektedir.

TMS'nin akustik ve somatosensoriyel artefaktlar gibi spesifik olmayan etkilerini kontrol etmek için bir bölge olarak vertex noktasını da belirleyin. Burası anatomik olarak, inion ile burun köprüsü arasındaki orta nokta ve sağ ile sol interal çentiklerden eşit uzaklıktaki nokta olarak tanımlanır. Stimülasyon bölgelerinin sırasının bireyler arasında dengelenmesi gerektiğine dikkat edin.

TMS deneyinin yapıldığı gün. Tüm ekipmanları kurun. Frameless stereo taxi sistemi ile başlayın.

Bilgisayar sistemi, TMS uygulaması sırasında açık kalacak olan kapıya bitişik şekilde, tarayıcı odasının dışına yerleştirilmelidir. Sistemin kayıt araçları ve takipçileri ile çok eklemli kol MR uyumludur. Burada kullanılan kızılötesi kamera MR uyumlu değildir ve bu nedenle tarayıcı odası içinde, tarayıcı kapısının yakınında, tarayıcı yatağından iki metre uzağa konumlandırılmalıdır.

TMS stimülatör sistemi, MRI tarayıcı odasına komşu bir odada bulunmalıdır. Tarayıcı odasında, bir RF filtre tüp yükü üzerinden yedi metrelik bir kablo ile TMS sistemine bağlanan MRI uyumlu bir TMS bobini kullanılacaktır; katılımcının anatomik ve fonksiyonel görüntüleri ile stimülasyon hedefleri stereotaktik yazılım paketine aktarılacaktır. Burada, taramaya başlamadan önce katılımcının sağ Heschel girusunu hedefleyeceğiz.

Denekten bir MR tarama formu doldurmasını isteyin ve üzerindeki tüm metalleri çıkarmasını sağlayın. Ardından, lokalizasyon seansında gerçekleştirilenlerle aynı anatomik ve fonksiyonel taramaları içeren MR Alım işlemine başlayın. Sonrasında, tarayıcı yatağını dışarı kaydırın ve tüm TMS seansı boyunca vücut platformunu yükseltilmiş konumda tutun.

Üst Mr.Head bobinini çıkarın ve kafa bandı ile takipçi setini katılımcının başına sabitleyin; çok eklemli kolu tarayıcı tablasına monte edin. Ardından, MR uyumlu TMS bobinini kola sabitleyin. Tüm takipçilerin ve bobinin kameranın görüş alanı içerisinde olduğunu buradan doğrulayın.

Sargı yerleşiminin daha kolay takip edilebilmesi için kamera, katılımcının hafifçe sağ tarafında konumlandırılmıştır. Sağ hemisfer hedeflenirken, deneğin başını stereo taksi araçlarıyla kalibre edin; burnun ucunu, nasiumu ve her iki kulağın tragusunu anatomik verilerdeki aynı işaret noktalarıyla korejistre edin. Bu işlem için iki deneyci gereklidir.

Birinci adım, bilgisayar üzerinden kayıt işlemini gerçekleştirmek için katılımcının başı ve bilgisayar başında yapılır. Ardından, MR uyumlu TMS bobini, bobin takipçileri kızılötesi kameraya bakacak şekilde kafa derisine teğet konumlandırılır. Bobin, tutamağı geriye doğru ve orta hatta paralel olacak şekilde yönlendirilmelidir.

Çok eklemli kol üzerindeki vidaları kullanarak bobin konumunu sabitleyin. Şimdi TMS sistemini açın ve stimülasyona başlayın. TMS; 50 hertz hızında üç impulstan oluşan ve 5 saniyede bir tekrarlanarak 40 saniye boyunca uygulanan sürekli teta patlama stimülasyonu gibi belirli bir protokol izlenerek uygulanmalıdır.

Bu protokolün, sağlıklı popülasyonlarda stimülasyonun sona ermesinden sonra 30 dakikaya kadar süren kortikal plastisiteyi modüle ettiği gösterilmiştir. Stimülasyon tamamlandığında, denekten mümkün olan en kısa sürede tekrar tarayıcıya yerleştirilmesi önemlidir. Tüm TMS ekipmanını kaldırın ve katılımcının başını Mr.Head bobinin içine kaydırın.

Sayıları ve süreleri minimuma indirilmiş lokalizasyon taramalarıyla birlikte tarama sekanslarınızın hazırlandığından ve başlatılmaya hazır olduğundan emin olun. RTMS etkileri geçici olduğundan, son tarama oturumu fonksiyonel tarama ile başlamalıdır. FMRI taramasını, melodi görevinin 12 dakikalık çalışması sırasında gerçekleştirin.

Fonksiyonel tarama tamamlandıktan sonra, deney sonunda anatomik tarama ile işlemi bitirin. Her fMRI oturumu için, hem T-M-S-F-M-R-I öncesi hem de sonrası için fMRI verilerinin analizini ayrı ayrı gerçekleştirin. Melodiler ile işitsel kontrol görevi arasındaki karşılaştırmayı yapın.

Ardından, T-M-S-F-M-R-I seansları öncesi ve sonrası arasındaki farkları değerlendirmek için, student eşleşmiş T-testi kullanarak rastgele etki analizi gerçekleştirin. Burada, tek bir katılımcı için T-M-S-F-M-R-I seansı öncesindeki ve T-M-S-F-M-R-I seansı sonrasındaki kontrast melodi ayrımı eksi işitsel kontrol denemeleri sonuçlarını görüyoruz; hem T-M-S-F-M-R-I seansı öncesi hem de sonrası seanslar için koordinatlar, Heschel girusu da dahil olmak üzere stimülasyon bölgesinin kontralateralindeki sol hemisferdeki değişiklikleri göstermek amacıyla MNI 1 52 standart uzayında görüntülenmiştir. Burada, student eşleşmiş T-testi kullanılarak yapılan T-M-S-F-M-R-I seansları sonrası eksi öncesi kontrast sonuçlarını görebiliriz.

Veriler, sağ Heschel girusu hedefleyen CTBS'nin, karşıt taraf işitsel korteksinde ve ayrıca diğer karşıt taraf alanlarında sinyal artışına yol açtığını göstermektedir. Ek olarak, iki hemisferdeki işitsel korteksler arasındaki fonksiyonel bağlantısallıkta da değişiklikler gözlemliyoruz. Bu videoyu izledikten sonra, belirli beyin bölgelerini hedeflemek için TMS nöronavigasyon ekipmanının nasıl kullanılacağı ve ML ortamında TMS'nin nasıl uygulanacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

Bu prosedür, araştırmacıların FMRI kullanarak işitsel korteks üzerindeki TMS kaynaklı etkileri haritalamasına olanak tanır. Bununla birlikte, prosedür frontal veya paryetal bölgeler gibi diğer ilgi alanlarını hedeflemek için de kullanılabilir.