MC ו- JR נתמכים על ידי קרן המחקר הגרמנית (DFG RE 2740 / 3-1).

החוקרים אין לי מה לחשוף.

פרוטוקול זה מתאר חומרים טיפוסיים צעדים פרוצדורליים עבור אפנון של תפקוד מוטורי יד ומיומנות למידה באמצעות NEBS, גירוי חד-צדדי ודו-צדדי M1 במיוחד עבור anodal tDCS, ו tRNS חד-צדדי. לפני בחירת פרוטוקול NEBS מסוים למחקר מערכת מנוע אנושי, למשל., בהקשר של למידה מוטורית, היבטים מתודולוגיים (בטיחות, סבילות, מסנוור) וכן היבטים מושגיים (מונטאז &#39;או סוג נוכחי השפעות ספציפיות על אזור במוח מסוים) צריך להילקח בחשבון. יתרונות ומגבלות של שלוש האסטרטגיות מוצגים בלוח 1. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> סוג NEBS </td><td> יתרון </td><td> הַגבָּלָה </td></tr><tr><td> המשותף anodal tDCS ו tRNS </td><td> כַּסֶפֶת זוֹל קל לנהל להאריך ימים השפעה על corticaרגישות l (עד 90 דקות) שיפור התפקוד המוטורי ואת מיומנות מוטורית למידה במקצועות בריאים וחולים עם גירעונות מנוע focality פונקציונלית הוא הגיע על ידי שילוב של NEBS עם משימה מסוימת </td><td> focality גירוי המבני מוגבל ומוגדר על-ידי גודל האלקטרודה מונטאז אלקטרודות גדולה יותר עשויה לעורר אזורים בקליפת המוח סמוך M1 עניין </td></tr><tr><td> גירוי M1 חד-צדדי (tDCS) </td><td> קוטביויות סגוליות (כיוון שינוי הרגיש ב- M1 של עניין ניתן לבחור) </td><td> קבלת אלקטרודה (קטודה) היא אלקטרודה פעיל יכול להפעיל השפעה מבלבלת על אזור המוח הבסיסי משתתף קשה מסנוור בעוצמות גירוי גבוה (&gt; צפיפות זרם 40 מיקרו-אמפר / 2 ס&quot;מ, למשל.,&gt; 1 mA / 25 ס&quot;מ 2) </td></tr><tr><td> גירוי M1 בילטראליים <strאונג&gt; (tDCS) </td><td> קוטביויות סגוליות (כיוון שינוי הרגיש ב- M1 של עניין ניתן לבחור) אפנון מבוטא של חיבור המיספרי בנוסף גידול הרגיש של M1 של עניין (רצוי הפחתת השפעה על היפך M1) </td><td> משתתף קשה מסנוור בעוצמות גירוי גבוה (&gt; צפיפות זרם 40 מיקרו-אמפר / 2 ס&quot;מ, למשל.,&gt; 1 mA / 25 ס&quot;מ 2) סיכון גבוה יותר של הסטה הנוכחית בשל קרבה של האלקטרודות </td></tr><tr><td> גירוי M1 חד-צדדי (tRNS) </td><td> לפחות תופעות לוואי משופר משתתף מסנוור </td><td> אין-סגולי קוטבי השפעות על רגישות ועל התנהגות מוטורית הם חזקות יותר ב ספקטרום תדרים גבוהים (100-640 הרץ) </td></tr></tbody></table> NEBS, לא פולשנית גירוי מוחי חשמל; M1, הקורטקס המוטורי הראשוני; tDCS, s זרם ישר transcranialtimulation; tRNS, גירוי רעש אקראי transcranial טבלה 1: יתרונות ומגבלות של tDCS ו tRNS. מבחינה מתודולוגית של נושאים דעה צריך תמיד להיות מוקרן ביסודיות עבור התוויות עבור NEBS 3,41 באמצעות שאלונים או ראיונות סטנדרטיים (למשל., קיל et al., 2001 25). אלה אינם שונים בין tDCS ו tRNS. תוויות המוחלטות NEBS כוללות: 1) עיוות גולגולת, למשל, עקב שבר, מכיוון שהוא עלול להשפיע זרם ולקדם תופעות לוואי בלתי צפויות;. 2) מושתל מכשור רפואי, למשל, ממריץ שתל ומוח שבלול, כמו NEBS עלול להשפיע לרעה בתפקוד המכשיר רפואי. לשימושם של TMS (למשל. עבור לוקליזציה הקורטקס המוטורי (ראה שלב פרוטוקול 2)) אובייקטים פרומגנטי באזור ראש / צוואר, (למשל., רסיסים, מהדקים כירורגיים) גם מייצגים קונטרה מוחלטת, כמו אלה אובייקטים ניתן נקע על ידי השדה המגנטי להוות סיכון עבור המשתתף. קריטריוני הדרה נוספים הם אופציונליים ותלויים מטרות המחקר. התוויות נוספות נפוצות כוללות: 1) גיל מעל בן 85; 2) הריון; 3) היסטוריה של הפרעות עור כרונית (בעיקר לגבי הראש); 4) תופעות לוואי פרוטוקולי גירוי מוחיים קודמים; 5) היסטוריה של כאבי ראש תכופים או חמור, למשל, מיגרנה.; 6) היסטוריה של התקפים אפילפטיים; קוצב לב ו -7). למזמינים לקוצב מרחק בטיחות מינימלי של 10 ס&quot;מ צריך להישמר בין האתר גירוי הקוצב כדי למנוע הפרעה בתפקוד שלה. נושאים לא צריכים להיות מגורה אם בכלל של התוויות המוחלטות ליישם. מטעמי בטיחות המכשיר NEBS צריך תפוקה מקסימלית בטווח mA, צריך להיות מונחת סוללה ולא אמור לשמש כשהמטען מחובר לשקע חשמל. כאשר מוחל לכל פרוטוקול, tDCS ו tRNS הם בדרך כלל גם לאolerated 32. תופעות לוואי של הגירוי עשויות לכלול עקצוץ, תחושת עקצוץ, וכאב הראש להאריך ימי משך הגירוי או מפעילת התקפי מיגרנה. עם זאת, מן הפגישות 16.000 tDCS מוערך (כולל פגישות מרובות רציפים) לא tDCS חמור תופעות לוואי דווחו (Bikson מ &#39;, תקשורת אישית, 2015; מטא-אנליזה בהכנה). תופעות לוואי ניתן למזער על ידי הכנת אלקטרודה לגירוי זהירה ושם. זה כולל: בדיקת 1. עור עבור נגעים, 2. החלת הגירוי באמצעות מדיום מוליך כמו אלקטרודות גומי מכוסים להדביק מוליך או בספוגים ספוגים מי מלח, 3. Fading פנימה והחוצה הגירוי (משך זמן ארוך יותר של ramping מעלה ramping למטה (למשל., 15 שניות) קשור פחות תופעות לוואי), ובקרת עכבה 4.. משתתפים בדרך כלל להרגיל תחושות העור מתחת אלקטרודות זמן קצר לאחר ramping את הגירוי. עם tRNS בתחושות עור ברוב המקרים הם פחות או בכלל לא<html> כל נתפס לעומת tDCS (וכתוצאה מכך, שיעור דומה של ניחוש מצב נכון עבור זיוף ו tRNS לעומת שיעור גבוה יותר של ניחוש מצב נכון עם tDCS) 6. זה עשוי להיות יתרון עבור מחקרים שבם מסנוור אופטימלי של משתתפים הוא חיוני. עם זאת, ברוב המכריע של המשתתפים במחקרים הסתנוורו בהצלחה בין tDCS אמיתי אחיזת עיניים, לפחות עם נמוך לעוצמות בינוני גירוי 32,42. זהו כנראה עקב היישום של ramping קצר מעלה ומטה במשך כמה שניות במצב הדמה, הגורם תחושת עקצוץ 42 אבל כנראה לא לשנות את תפקוד 2 קליפת המוח. שימוש במצב בלוף &quot;פעיל&quot; זה מעורר את תחושת העקצוצים ובאופן אוטומטי מכבת גירוי לאחר כמה שניות עלולה להיות שיטה מעולה עבור מסנוור הן משתתפות וחוקרים לעומת פשוט למקם את האלקטרודות על הראש של המשתתף ולא החל מכשיר NEBS . t &quot;&gt; עבור השוואה של פרסומים המצביע על צפיפות הזרם, גודל האלקטרודה (כלומר., מתמקד באזור), מיקום האלקטרודה, מצע מוליך בין האלקטרודה ועור, משך עבור ramping למעלה ולמטה, משך גירוי ותופעות לוואי. יצוין כי ההכרזה של עוצמת הגירוי לבדו אינו מספיק כדי להעריך את צפיפות זרם נמסר למשתתף. לצורך חישוב צפיפות זרם לחלק את עוצמת הגירוי (למשל., 1 מילי-אמפר, 1.5 מילי-אמפר, 2 mA) ע&quot;י השטח מגורה. למשל, אם עוצמת הגירוי הוא 1mA ואת גודל אלקטרודה הוא 16 ס&quot;מ 2 צפיפות זרם המשוער הוא 0.0625 mA / 2 ס&quot;מ (כלומר., 1 mA / 16 ס&quot;מ 2 או 62.5 מיקרו-אמפר / 2 ס&quot;מ). מבחינה קונספטואלית, כמה אזורים בקליפת המוח של מערכת תנועה נגישות באמצעות NEBS, במישרין אם האזור הוא קרוב לפני שטח של קליפת המוח או באמצעות אפקטי רשת מרוחקים 43,44 </sעד&gt;. הקורטקס המוטורי הראשוני יכול להיות ממוקם בין אם על ידי חברי פרלמנט אירופאי מושרה TMS או באמצעות המערכת הבינלאומית EEG 10/20 26. באמצעות טכניקה זו האחרונה משתתפת בריא היא מהירה וקלה יותר בהשוואה לשימוש חברי פרלמנט אירופאי TMS-induced, אבל TMS מספק דיוק מעולה למקם את ייצוג תנועה בקליפת המוח הבודד של עניין. בעוד הצורך או התועלת פונקציונלי משימוש hotspot TMS לעומת מערכת 10/20 הוא לא הוכח עדיין, חברי הפרלמנט האירופי המושרה TMS להפגין יושרה תפקודית של M1 ואת דרכי פירמידה. עבור חולים עם פגיעה מוחית (כגון שבץ) חברי פרלמנט אירופאי מושרה TMS ולכן משמש מועדף לאתר את ייצוג התנועה בקליפת המוח כפי שהוא עשוי להיות מוזז בעיקר בשל גודל נגע ומיקומו, ואזורים מוטוריים משני עשויים ליצור את הפלט תנועתי. גודל או מונטאז אלקטרודה NEBS עשוי להשפיע אזורים בקליפת המוח הסמוכים לאזור של עניין, וכתוצאה מכך focality מוגבל של גירוי עצמו <sup&gt; 45,46. קטנים בגדלי אלקטרודה (פולטות אלקטרודה במקרה של tDCS) עשוי להגביל נרחבת להפעיל יותר תופעות מוקדים על M1, כפי שהוצע על ידי דוגמנות לימודים או כלי תוכנה; באופן דומה, פחות המרחק בין האלקטרודות יכול לתמצת את השדה החשמלי 46,47. עם זאת, focality הפונקציונלי מתקבל על ידי הפעלה ספציפית משימה של סינפסות בפרט 11 או לרשתות אליהן נוספו על ידי שילוב משימה / אימון עם גירוי יכול להיות יותר מכריע 46: מצד אחד, מחקרי הדמיה תפקודי חשפו שינויי הרשת שונה לאחר חד-צדדית מול tDCS הבילטרליים M1, או tDCS לעומת tRNS, בהתאמה 14,15. . מצד שני, ההשפעה נטו של anodal tDCS ו tRNS על התנהגות המנוע, למשל, למידה, נראה דומה: בהתבסס על כמה חקירות עם השוואה ישירה של / מונטאז סוג גירוי, אפשר לטעון עבור השפעות חיוביות על התפקוד המוטורי כל עוד הנגדי M1 אל היד נבדק מוכוון NEBS(במקרה של tDCS עם anodal גירוי 4 - 6). רוב התופעות התנהגותיות החזקות נמצאים בדרך כלל כאשר ביצוע גירוי משימה או הכשרה מתבצע 13 בו זמנית. תוצאות לא עקביות דווחו עבור NEBS ומשימות להחיל ברציפות 1. מצרפי אלקטרודה אחרים כגון tDCS בהבחנה גבוהה שפותח לאחרונה עלולים להגביר גירוי focality 48,49 אך דורשים חקירה בעתיד באשר להשלכות התנהגותיות. מחקרים מבוקרים להערכת השפעות tRNS על שיקום מנוע שבץ ולמידה, כמו גם מחקרים השוואתיים של אסטרטגיות NEBS ברורים באוכלוסיות מטופלים חסרים במידה רבה. מחקרים עתידיים עם NEBS של מערכת התנועה האנושית נחוצים להבנה טובה יותר של הבטחות ואת החסרונות של NEBS ביישומים קליניים.

לא פולשני גירוי מוחי חשמל (NEBS), הממשל של זרמים חשמליים למוח דרך הגולגולת ללא פגע, יכול לשנות את תפקוד המוח וההתנהגות 1 - 3. כדי לייעל את הפוטנציאל הטיפולי של אסטרטגיות NEBS הבנת המנגנונים המובילים להשפעות הנוירופיזיולוגיים והתנהגותיים עדיין יש צורך. תקינה של יישום על פני מעבדות שונות ושקיפות מלאה של נהלי גירוי מספקת את בסיס השוואה של נתונים התומך פרשנות אמינה של תוצאות והערכת המנגנונים המוצעים פעולה. גירוי זרם ישר Transcranial (tDCS) או transcranial לסירוגין גירוי הנוכחית (TACs) שינוי על פי פרמטרים של זרם חשמלי מוחל: tDCS מורכב הזרם חד כיווני מתמיד בין שתי אלקטרודות (האנודה ואת הקתודה) 2 - 6 בעוד TACs משתמש זרם חשמלי משתנה מיושם בכלתדירות 7 ספציפית. גירוי רעש Transcranial אקראית (tRNS) הוא צורה מיוחדת של TACs המשתמשת זרם חשמלי משתנה להחיל בתדרים אקראי (למשל., 100-640 הרץ) וכתוצאה מכך עוצמות גירוי משתנים במהירות הסרת 4,6,7 תופעות הקשורות קוטביות. קוטביות היא רק של הרלוונטיות אם הגדרת הגירוי כולל גירוי אופסט, למשל, ספקטרום רעש אקראי שינוי סביב עוצמת בסיס +1 mA (בדרך כלל לא בשימוש). לצורך המאמר זה, נתמקד עבודה באמצעות tDCS ואפקטי tRNS על המערכת המוטורית, מקרוב כהמשך לפרסום אחרון מהמעבדה שלנו 6. המנגנונים שבבסיס פעולה של tRNS הם אפילו פחות מובנים יותר של tDCS אבל כנראה שונה מן אחרון. באופן תיאורטי, במסגרת המושגית של תהודת סטוכסטיים tRNS מכניסה רעש מושרה-גירוי למערכת עצבית אשר עשוי לספק תועלת עיבוד אותות על ידי שינוי האות לרעש דואר יחס 4,8,9. TRNS עשוי בעיקר להגביר אותות חלשים ובכך יכול לייעל את פעילות מוח ספציפי משימה (רעש אנדוגני 9). Anodal tDCS מגדילה רגישה קליפת מוח שמציין שינוי של קצב הירי העצבי הספונטני 10 או מנוע מוגבר עורר פוטנציאל (MEP) אמפליטודות 2 עם האפקטים להאריך ימי משך הגירוי עבור כמה דקות לכמה שעות. עליות ארוכות טווח יעילות הסינפטית המכונית הגברה לטווח ארוכה הם חשבו לתרום למידה וזיכרון. ואכן, anodal tDCS משפר יעילות הסינפטית של סינפסות התנועה בקליפת המוח מופעל שוב ושוב על ידי קלט סינפטי חלש 11. בהתאם, תפקוד מוטורי שיפור / רכישת מיומנות לעתים קרובות מתגלה רק אם גירוי הוא שיתוף מיושם עם אימון מנוע 11 - 13, גם דבר המצביע על שיתוף הפעלה הסינפטי כתנאי מוקדם של תהליך הפעילות תלויה זה. אף על פי כן, סיבתיות בין עליות גרגישות ortical (עלייה בקצב ירי או משרעת MEP) מחד והיעילות הסינפטי משופרת (LTP או פונקציה התנהגותיות כמו למידה מוטורית) ומצד שני לא הודגמה. NEBS מוחל על הקורטקס המוטורי הראשוני (M1) משכה התעניינות גוברת כמו שיטה יעילה ובטוחה לווסת פונקציה 1 המנוע האנושי. תופעות נוירופיזיולוגיים תוצאת התנהגות יכולות להיות תלויות אסטרטגית הגירוי (למשל, קוטביות tDCS או tRNS), גודל האלקטרודה מונטאז 4 - 6,14,15. מלבד גורמים אנטומיים ופיסיולוגיים נושא-טמון מונטאז האלקטרודה משפיע משמעותי הפצת שדה חשמלית עלול לגרום דפוסים שונים של זרם מתפשטים בתוך הקליפה 16 - 18. בנוסף לעוצמת להחיל הנוכחי בגודל של אלקטרודות קובע את צפיפות זרם נמסר 3. מצרפי אלקטרודה נפוצהמחקרי מערכת המנוע אנושי כוללים (איור 1): 1) anodal tDCS כמו גירוי חד-צדדי M1 עם האנודה ממוקם על M1 ריבית לבין הקתודה ממוקמת על המצח הנגדי; הרעיון הבסיסי של גישה זו היא גברת ביטוי של הרגישות של M1 של עניין 6,13,19 - 22; 2) anodal tDCS כמו גירוי דו צדדי M1 (המכונה גם &quot;bihemispheric&quot; או &quot;כפולה&quot; גירוי) עם האנודה ממוקם על M1 ריבית לבין הקתודה ממוקם על M1 הנגדי 5,6,14,23,24; הרעיון הבסיסי של גישה זו הוא למקסם הטבות גירוי על ידי גברת ביטוי של הרגישות של M1 של עניין תוך downregulating רגיש ב M1 ההפוך (כלומר, אפנון של עיכוב המיספרי בין השניים M1s); 3) עבור tRNS, רק מונטאז גירוי M1 חד-צדדית הנ&quot;ל כבר investigated 4,6; עם רגישות מונטאז זה שיפור ההשפעות של tRNS נמצאו עבור ספקטרום התדרים של 100-640 הרץ 4. הבחירה של אסטרטגית גירוי המוח מונטאז אלקטרודה מייצגת שלב קריטי עבור שימוש יעיל והאמין של NEBS במסגרות קליני או מחקר. הנה שלושה הליכי NEBS מתוארים בפירוט כפי שמוצג במחקרי מערכת מנוע אנושי והיבטי מתודולוגיים מושגית נדונים. חומרים עבור tDCS חד-צדדית או דו-צדדיות tRNS חד-צדדית זהים (איור 2). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig1.jpg" /> איור 1. מצרפי אלקטרודה והכיוון הנוכחי לאסטרטגיות NEBS ברורים. (א) גירוי זרם ישר transcranial חד-צדדית anodal (tDCS), האנודה מתמקדת מעל הקורטקס המוטורי הראשוני של ריבית הקתודה ממוקם מעל tהוא נגדי באזור העל-מסלולית. (ב) גירוי דו צדדי הקורטקס המוטורי, האנודה ואת הקתודה ממוקמים בכל רחבי הקורטקס המוטורי אחד. עמדת האנודה קובע את הקורטקס המוטורי של ריבית עבור tDCS anodal. (ג) גירוי רעש אקראי חד-צדדי transcranial (tRNS), אלקטרודה אחד ממוקם מעל הקורטקס המוטורי ואת האלקטרודה האחר על פני שטח על-מסלולית הנגדי. תזרים הזרם בין האלקטרודות הוא מצוין על ידי חץ השחור. האנודה (+, אדום), קטודה (-, כחול), זרם חילופין (+/-, ירוק). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53367/53367fig1large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="888">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">NEBS device (DC Stimulator plus)</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:197px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Electrode cables</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Conductive-rubber electrodes</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5x5 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Perforated sponge bags</td>
			<td style="width:271px;">Neuroconn</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5x5 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Non-conductive rubber sponge cover</td>
			<td style="width:271px;">Amrex-Zetron</td>
			<td style="width:119px;">FG-02-A103</td>
			<td>Rubber pad 3&#34;*3&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">NaCl isotonic solution&#160;</td>
			<td style="width:271px;">B. Braun Melsungen AG&#160;</td>
			<td style="width:119px;">A1151</td>
			<td>Ecoflac, 0,9%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Cotton crepe bandage</td>
			<td style="width:271px;">Paul Hartmann AG</td>
			<td style="width:119px;">931004</td>
			<td>8x5m, textile elasticity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Adhesive tape (Leukofix)</td>
			<td style="width:271px;">BSN medical</td>
			<td style="width:119px;">02122-00</td>
			<td>2,5cm*5m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Skin preparation paste</td>
			<td style="width:271px;">Weaver</td>
			<td style="width:119px;">10-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Magnetic stimulator</td>
			<td style="width:271px;">Magstim</td>
			<td style="width:119px;">3010-00</td>
			<td>Magstim 200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG conductive paste</td>
			<td style="width:271px;">GE Medical Systems</td>
			<td style="width:119px;">217083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG bipolar electrodes</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">EMG amplifier</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Cable for EMG signal transmission</td>
			<td>e.g., Natus Medical Inc. Viking 4</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Data acquisition unit&#160;</td>
			<td style="width:271px;">Cambridge Electronic Design (CED)</td>
			<td style="width:119px;">MK1401-3</td>
			<td>AD converter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:301px;">Computer for signal recording and offline analysis</td>
			<td style="width:271px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">Signal 4.0.9</td>
			<td style="width:271px;">Cambridge Electronic Design (CED)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:301px;">non-permanent skin marker</td>
			<td style="width:271px;">Edding</td>
			<td style="width:119px;">8020</td>
			<td>1 mm, blue</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive electrical brain stimulation montages for modulation of human motor function

לא פולשני גירוי מוחי חשמל (NEBS) משמש כדי לווסת את תפקוד המוח וההתנהגות, הן למטרות מחקר קליני. בפרט, NEBS ניתן ליישם transcranially כמו גם גירוי זרם ישר (tDCS) או גירוי זרם חשמלי משתנה (TACs). סוגי גירוי אלו להפעיל הזמן-, dose- ובמקרה של תופעות קוטביות ספציפית tDCS על תפקוד מוטורי ומיומנות למידה בנבדקים בריאים. בזמן אחרון, tDCS נעשה שימוש כדי להגביר את הטיפול של מוגבלות מוטוריות בחולים עם הפרעות שבץ או תנועה. מאמר זה מספק צעד אחר צעד פרוטוקול למיקוד הקורטקס המוטורי הראשוני עם tDCS וגירוי רעש אקראי transcranial (tRNS), צורה מסוימת של TACs באמצעות זרם חשמלי יחיל באופן אקראי בתוך טווח תדרים מוגדר מראש. ההתקנה של שני מצרפי גירוי שונים מוסברת. בשני מצרפי האלקטרודה הפולטת (האנודה עבור tDCS) מושמת על הקורטקס המוטורי הראשוני של עניין. בשביל שגירוי חד-צדדית הקורטקס המוטורי האלקטרודה קבלת מושם על המצח הנגדי תוך לגירוי הקורטקס המוטורי בין שתי המדינות האלקטרודה קבלת מושם על הקורטקס המוטורי הראשוני ההפוך. היתרונות והחסרונות של כל מונטאז עבור אפנון של רגישות קליפת המוח והתפקוד המוטורי כולל למידה נדונים, וכן הבטיחות, הסבילות והיבטים מסנוור.

כדי לחקור את ההשפעות של NEBS על מערכת המנוע האנושית חשוב לשקול מדדי תוצאה מתאימות. אחד היתרונות של מערכת התנועה הוא הנגישות של ייצוגים קליפת המוח על ידי כלים אלקטרו. מנוע פוטנציאלים מעוררים משמשים לעתים קרובות כאינדיקטור רגישות קליפת המוח המוטורי. לאחר יישום של 9 דקות או יותר של anodal tDCS בצפיפות הנוכחי של 29 מיקרו-אמפר / 2 ס&quot;מ, רגישות קליפת המוח המוטורי הוא גדל במשך 30 דקות לפחות ברוב המכריע של מתנדבים בריאים 19,21,22 (ראה גם איור 3). Cathodal tDCS בעיקר גורם ההפך (רגישות-ופוחת) או אין השפעה 19,22. עם זאת, כפי שפורט לאחרונה 22, ישן שונה כמה בכיוון התגובה, עם כמה נושאים מראים את הכיוון ההפוך של אפקט עבור anodal ו tDCS cathodal. זו צריכה להילקח בחשבון לצורך חישובי גודל מדגםבמחקרים שנערכו NEBS. מעניין לציין, כי שינויים דומים רגישות M1 נמצאו לאחר tDCS חד-הצדדי ודו-צדדי 5,23 והפעילות מוטוריות פשוטה השתפרה באופן דומה ישירות אחרי כל סוג גירוי 5. לכן זה נמצא בהליכי חקירה אם בתקנת למטה נוספת של הרגישות של M1 הנגדי באמצעות מונטאז M1 הבילטרליים מפעילה יתרונות ספציפיים התנהגות מוטורית (ראה להלן). לעומת זאת, המנוחה המדינה fMRI הצביעו שינויים ברשת שונים בקליפת המוח בבירור: tDCS הבילטרליים מודולציה קישוריות תפקודית במנוע ראשוניים ומשניים ובאזורים הקדם חזיתית, תוך tDCS חד-צדדית מודולציה קישוריות תפקודית הפרה-פרונטלי, הקודקודית ואזורי המוח הקטן 34. tRNS עתה פתח לאחרונה ככלי לווסת קליפת המוח רגיש 4. בשל tRNS זרם חילופין מוחל בלי סגולי קוטבי (כל עוד ישלא מקוזז של עוצמת הגירוי). עם זאת, יעילות של tRNS נראית תלויה ספקטרום הרעש מיושם, עם תדרים גבוהים (100-640 הרץ) שהראו השפעות חזקות יותר מאשר תדרים נמוכים (&lt;100 הרץ) 4. כאשר ישירות לעומת tDCS anodal חד-צדדית, עלייה דומה אך מעט לאורך זמן רב יותר של רגישות M1 (נמדד על ידי שינויים משרעת MEP) נמצאה לאחר tRNS חד-צדדית (איור 3). <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53367/53367fig3.jpg" /> איור 3. כמובן זמן של רגישות קליפת המוח המוטורי לאחר אסטרטגיות NEBS שונים. משרעת MEP מוצג כפונקציה של זמן לפני ואחרי 10 דקות של גירוי ישיר transcranial חד-צדדית anodal (tDCS) או רעש גרייה אקראית transcranial (tRNS) להחיל בפריימריז הקורטקס המוטורי בצפיפות הנוכחי של 29 מיקרו-אמפר / 2 ס&quot;מ (1 mA / 35 ס&quot;מ 2). שגיאת ברי indicatדואר סטיית התקן. שים לב tRNS מפעיל השפעות דומות על רגישות התנועה בקליפת המוח לעומת anodal tDCS. תשואות משרעת MEP לרמות הבסיס לאחר כ 50 דקות עבור anodal tDCS ואחרי 90 דקות עבור tRNS. מ Terney et al. (2008) 4 באישורו. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53367/53367fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> למרות ההטרוגניות של עיצובי מחקר, תפיסה משותפת מתחילה להתפתח ממחקרי NEBS לבדיקת השפעות של tDCS ו tRNS על תפקוד מוטורי: NEBS משפיע על ביצועי מנוע או מיומנויות כאשר מיושמים בו זמנית עם / בדיקות אימון. Anodal tDCS ו tRNS מיושמים כמו גירוי חד-צדדי M1 או tDCS anodal מיושם כמו גירוי דו צד M1 במהלך אימון כל הוצגו לשפר רצף מנוע מרומז למידת 4,35 - 38 על Reacti סדרבזמן משימה 39. באופן דומה, tDCS anodal חד-צדדית מיושם במהלך אימון המנוע הוצג להגדיל את שיעור הלמידה פרדיגמה למידה מוטורית מפורשת 40. עם זאת, השפעות של גירוי cathodal על למידה מוטורית סמויה וגלויה נראות שונה: בעוד tDCS cathodal במהלך אימון לא השפיע רצף משמעותי למידה במהלך למידה מוטורית משתמעת 35, נמסר להשפיע מנוע מפורש לשלילה למידת 40. הסיבות לפערים אלה זקוקים לחקירה נוספת. בחקירות קודמות התמקדות מיומנות מוטורית מורכבת יותר למידה לאורך tDCS anodal מספר ימים מיושם כמו גירוי חד-צדדי M1 במהלך אימון מיומנות visuomotor משופרת באופן משמעותי למידה 13,20. מיומנות נקבעה על ידי שינויי דיוק תנועה כפונקציה של מהירות תנועה (כלומר, המהירות-הדיוק-tradeoff). באופן מפתיע, ב השוואה ישירה<html> של מצרפי אלקטרודה וסוגי גירוי, הן חד-צדדיים ודו-צדדי M1 anodal tDCS וחד צדדי tRNS כל המיומנות משפרת את הלמידה על התחקות מילה ואות visuomotor משימה 6 (איור 4 א). לגבי המנגנונים, הוא כרגע לא ידוע אם tDCS ו tRNS לפעול בהתאם לאותה מנגנוני הפעולה. עם זאת, את מהלך הזמן של רווחים מיומנים בתוך מושב שונה בבירור בין tDCS ו tRNS: tDCS חד-הצדדי מופעל השפעות משמעותיות על רווחים מיומנים מייד לאחר הגירוי נכתב. לעומת זאת, tDCS ו tRNS הבילטרליים משופרים לאט רווחים מיומנים במהלך הפגישות (איור 4B). סטייה זו מצביעה על אינטראקציות ספציפיות זמנית בין סוג NEBS ותהליך למידה מוטורית. זה אמור להיות מובא בחשבון בעת ​​בחירת סוגי גירוי לחקירות העתיד של מערכת התנועה בנבדקים בריאים כמו גם בחולים עם הפרעות נוירולוגיות. igure 4 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 53,367 / 53367fig4.jpg &quot;/&gt; שיפור איור 4. מיומנויות מוטוריות בהכשרתו הגדלה ידי אסטרטגיות NEBS שונות. (א) שינויים מיומנים מוטורי במהלך שלושה ימים של אימונים מנועים לכל קבוצת גירוי. מיומנות מגבירה באופן משמעותי לאורך זמן בקבוצת ביקורת הגירוי המזויף והוא augmented עוד יותר על ידי כל אסטרטגית NEBS. (ב) עלילת פיזור מרכיבי משנה של למידה מוטורית. כל קבוצות הגירוי להציג למידה מוטורית הכוללת גדולה משמעותי בהשוואה לקבוצת ביקורת הגירוי מזויפת. רק גירוי זרם ישר חד-צדדי anodal transcranial (tDCS) מגלה תופעות מיידיות טובות יותר על למידה מוטורית -. כלומר, שינויים ראשוניים מיומן לאחר תחילתה של גירוי, לעומת קבוצת ביקורת דמה וגירוי רעש אקראי transcranial (tRNS). DC: M1-SO = tDCS חד-צדדי. DC: M1-M1 = tDCS בין שתי המדינות. RN: M1-SO = tRNS חד-צדדי. * P &lt;0.05, ** p &lt;0.01. ברי שגיאה = סטיית התקן של ממוצע. מ פריצ&#39;ארד et al. (2014) 6 באישורו. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53367/53367fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function at JoVE.com

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

לא פולשני גירוי המוח חשמלי יכול לווסת פונקציה והתנהגות קליפת מוח, היא למטרות מחקר קליניות. פרוטוקול זה מתאר גישות גירוי שונים במוח אפנון של מערכת התנועה האנושית.

מצרפי גירוי מוחי חשמל לא פולשני אפנון של תפקוד האדם מוטורי

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

non-invasive-electrical-brain-stimulation-montages-for-modulation

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K Views.  Albert Ludwigs University Freiburg.  לא פולשני גירוי המוח חשמלי יכול לווסת פונקציה והתנהגות קליפת מוח, היא למטרות מחקר קליניות. פרוטוקול זה מתאר גישות גירוי שונים במוח אפנון של מערכת התנועה האנושית. 

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

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Recent studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal human walking. Part of this evidence encompasses studies, including our previous work, demonstrating that gait kinematics and limb coordination during treadmill walking can be inferred from the scalp electroencephalogram (EEG) with reasonably high decoding accuracies. These results provide impetus for development of non-invasive brain-machine-interface (BMI) systems for use in restoration and/or augmentation of gait- a primary goal of rehabilitation research. To date, studies examining EEG decoding of activity during gait have been limited to treadmill walking in a controlled environment. However, to be practically viable a BMI system must be applicable for use in everyday locomotor tasks such as over ground walking and turning. Here, we present a novel protocol for non-invasive collection of brain activity (EEG), muscle activity (electromyography (EMG)), and whole-body kinematic data (head, torso, and limb trajectories) during both treadmill and over ground walking tasks. By collecting these data in the uncontrolled environment insight can be gained regarding the feasibility of decoding unconstrained gait and surface EMG from scalp EEG.

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Development of an effective brain-machine-interface (BMI) system for restoration and rehabilitation of bipedal locomotion requires accurate decoding of user's intent. Here we present a novel experimental protocol and data collection technique for simultaneous non-invasive acquisition of neural activity, muscle activity, and whole-body kinematics during various locomotion tasks and conditions.

Electroencephalography סימולטני קרקפת (EEG), (EMG), והקלטת אינרציה מגזרי כל גוף לMulti-מודאלית עצבית פענוח

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

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.

מגרה את השפתיים מוטור קורטקס עם גירוי מגנטי Transcranial

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

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.

גירוי מגנטי Transcranial לחקירת קשרים סיבתיים מוח התנהגותי וכמובן זמנם

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

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

הגדרה רב-תכליתית ללימוד אדם בקרת מנוע באמצעות גירוי מגנטי Transcranial, Electromyography, לכידת תנועה, ומציאות וירטואלית

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

גישה חדשנית ניסויית ואנליטית למולטימודליות עצביות פענוח כוונות במהלך אינטראקציה חברתית באופן חופשי על-מתנהג תינוקות אנושיים

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

Conscious and Non-conscious Representations of Emotional Faces in Asperger's Syndrome

Several neuroimaging studies have suggested that the low spatial frequency content in an emotional face mainly activates the amygdala, pulvinar, and superior colliculus especially with fearful faces1-3. These regions constitute the limbic structure in non-conscious perception of emotions and modulate cortical activity either directly or indirectly2. In contrast, the conscious representation of emotions is more pronounced in the anterior cingulate, prefrontal cortex, and somatosensory cortex for directing voluntary attention to details in faces3,4. Asperger&#39;s syndrome (AS)5,6 represents an atypical mental disturbance that affects sensory, affective and communicative abilities, without interfering with normal linguistic skills and intellectual ability. Several studies have found that functional deficits in the neural circuitry important for facial emotion recognition can partly explain social communication failure in patients with AS7-9. In order to clarify the interplay between conscious and non-conscious representations of emotional faces in AS, an EEG experimental protocol is designed with two tasks involving emotionality evaluation of either photograph or line-drawing faces. A pilot study is introduced for selecting face stimuli that minimize the differences in reaction times and scores assigned to facial emotions between the pretested patients with AS and IQ/gender-matched healthy controls. Information from the pretested patients was used to develop the scoring system used for the emotionality evaluation. Research into facial emotions and visual stimuli with different spatial frequency contents has reached discrepant findings depending on the demographic characteristics of participants and task demands2. The experimental protocol is intended to clarify deficits in patients with AS in processing emotional faces when compared with healthy controls by controlling for factors unrelated to recognition of facial emotions, such as task difficulty, IQ and gender.

An EEG experimental protocol is designed to clarify the interplay between conscious and non-conscious representations of emotional faces in patients with Asperger&#39;s syndrome. The technique suggests that patients with Asperger&#39;s syndrome have deficits in non-conscious representation of emotional faces, but have comparable performance in conscious representation with healthy controls.

ייצוגים מודעים ללא מודע פנים רגשית תסמונת אספרגר

Several neuroimaging studies have suggested that the low spatial frequency content in an emotional face mainly activates the amygdala, pulvinar, and ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. However, studying human locomotor learning can be challenging. During infancy and childhood, the neuromuscular system is quite immature, and it is unlikely that locomotor learning during early stages of development is governed by the same mechanisms as in adulthood. By the time humans reach maturity, they are so proficient at walking that it is difficult to come up with a sufficiently novel task to study de novo locomotor learning. The split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed, enables the study of both short- (i.e., immediate) and long-term (i.e., over minutes-days; a form of motor learning) gait modifications in response to a novel change in the walking environment. Individuals can easily be screened for previous exposure to the split-belt treadmill, thus ensuring that all experimental participants have no (or equivalent) prior experience. This paper describes a typical split-belt treadmill adaptation protocol that incorporates testing methods to quantify locomotor learning and generalization of this learning to other walking contexts. A discussion of important considerations for designing split-belt treadmill experiments follows, including factors like treadmill belt speeds, rest breaks, and distractors. Additionally, potential but understudied confounding variables (e.g., arm movements, prior experience) are considered in the discussion.

We describe a protocol for investigating human locomotor adaptation using the split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed. We specifically focus on a paradigm designed to test the generalization of adapted locomotor patterns to different walking contexts (e.g., gait speeds, walking environments).

באמצעות ההליכון פיצול-חגורה כדי להעריך הכללה של עיבוד גינקולוגיות אנושי

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with numerous cardiometabolic health consequences. These changes are likely to increase the risk of developing chronic secondary conditions and impact the quality of life in persons with SCI. Surface neuromuscular electrical stimulation evoked resistance training (NMES-RT) was developed as a strategy to attenuate the process of skeletal muscle atrophy, decrease ectopic adiposity, improve insulin sensitivity and enhance mitochondrial capacity. However, NMES-RT is limited to only a single muscle group. Involving multiple muscle groups of the lower extremities may maximize the health benefits of training. Functional electrical stimulation-lower extremity cycling (FES-LEC) allows for the activation of 6 muscle groups, which is likely to evoke greater metabolic and cardiovascular adaptation. Appropriate knowledge of the stimulation parameters is key to maximizing the outcomes of electrical stimulation training in persons with SCI. Adopting strategies for long-term use of NMES-RT and FES-LEC during rehabilitation may maintain the integrity of the musculoskeletal system, a pre-requisite for clinical trials aiming to restore walking after injury. The current manuscript presents a combined protocol using NMES-RT prior to FES-LEC. We hypothesize that muscles conditioned for 12 weeks prior to cycling will be capable of generating greater power, cycle against higher resistance and result in greater adaptation in persons with SCI.

Spinal cord injury is a traumatic medical condition that may result in elevated risks of chronic secondary metabolic disorders. Here, we presented a protocol using surface neuromuscular electrical stimulation-resistance training in conjunction with functional electrical stimulation-lower extremities cycling as a strategy to ameliorate several of these medical problems.

פרדיגמות של הגפיים התחתון גירוי חשמלי אימון לאחר פגיעה בחוט השדרה

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are needed for clinical diagnosis of impairment, and to measure outcomes of proprioceptive training. The purpose of this simple, non-invasive method is to temporarily knockdown upper limb proprioception in healthy adults, to an extent that would be useful in the development and testing of upper limb proprioception measures. Knockdown models have two main advantages over studying humans with impaired proprioception: participant availability and the ability to control the extent of impairment across participants. Current published methods of temporary proprioception knockdown of the upper limb, such as ischemic nerve blocks and cryotherapy, are invasive, impractical, or uncomfortable for the participant. Here, vibration over the ulnar groove was used to reduce upper limb proprioception. High frequency vibration may reduce proprioceptive acuity by inhibiting pacinian corpuscle-induced input. The effect of vibration used in this protocol was confirmed using two quantitative measures. This method was simple to administer, comfortable for participants, and practical.

The goal of this protocol is to demonstrate a practical method to temporarily interfere with proprioception in the upper limb of healthy humans.

שיטה לא פולשנית פשוטה עבור זמני נוקאאוט של הגפיים העליונות קינסטזיה

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper understanding of the neurobiological causes underlying the decision-making problems. A cost-benefit based T-maze task is used for measuring decision making in which rodents choose between a high reward arm (HRA) and a low reward arm (LRA). There are two paradigms of the T-maze decision-making task, one in which the cost is a time delay and the other in which it is physical effort. Both paradigms require a tedious and labor-intensive management of experimental animals, multiple doors, pellet reward, and arm choice recordings. In the current work, we invented an apparatus based on traditional T-maze with full automation for pellet delivery, door management and choice recordings. This automated setup can be used for the evaluation of both delay- and effort-based decision making in rodents. With the protocol described here, our lab investigated the decision-making phenotypes of multiple genetically modified mice. In the representative data, we showed that the mice with ablated medial habenular showed aversions of both delay and effort and tended to choose the immediate and effortless reward. This protocol helps to decrease the variability caused by experimenter intervention and to enhance experiment efficiency. In addition, chronic silicon probe or microelectrode recording, fiber-optic imaging and/or manipulation of neural activity can be easily applied during the decision-making task using the setup described here.

This article introduces an automated T-maze apparatus that we invented, and a protocol based on this apparatus for analyzing delay-based decision making and effort-based decision making in free moving rodents.

T-maze אוטומטית המבוסס על המנגנון ופרוטוקול לניתוח עיכוב מאמץ מבוססות החלטות בחולדות העברה חינם

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...