(TDCは)は、ますます、脳卒中やうつ病などの神経学的および精神医学的障害の治療において過去10年間使用されてきた神経調節技術です。​​を理解されたままである。H-MRS)を使用することができる。H-MRSが実際によりよい神経伝達物質の濃度を34のTDCの影響を理解するための強力な手段であることを実証した。MR互換刺激)を組み合わせるための完全なプロトコルを記述することを目的とuence。私たちは、一次運動野27,30,31の二国間の刺激から成る脳卒中後の運動機能障害の治療のための偉大な約束を示しているプロトコルの影響を説明します。考慮すべき方法論的要因やプロトコルへの可能な修飾も議論されている。Introductionその活性を調節するために、人間の脳に電気を印加するという考えは古くから研究されてきた。世紀などの著作はてんかん発作1の治療における魚雷電気魚の使用を記載していることが見出されている。それは認知機能および運動反応2に対して調節効果を産生することが示されたように、非侵襲的脳刺激は、科学界で広く関心を受信したことを、最近まではない。経頭蓋磁気刺激(TMS)は広く1980の3から研究されてきたが、それは現在、脳卒中4のように、神経病理広範囲のための実行可能な治療選択肢と見なされているように、経頭蓋直流刺激(TDCの)の最近の関心が高まっているアルコール依存症5、および慢性疼痛6。TDCは、例えば、TMSなどの神経刺激法に比べて多くの利点があり、それは、比較的、安価な無痛であるため、十分にこのようにベッドサイド7で投与することが可能となる、患者によって許容され、ポータブル。実際には、患者のわずかな割合は、刺激8時に軽度のピリピリ感を経験する。この感覚は通常、数秒後に消え9。MA)​​の誘導は、被験者の頭皮上に配置された表面電極を介して皮質に適用することを含む。浸したスポンジに、または直接EEG型ペーストで頭皮上に配置されている。4)電極モンタージュ。基準電極は、通常、眼窩領域の上に配置されている間、標準的なプロトコルでは、「活性」電極は、関心のある領域上に配置される。負に帯電したカソードに向かって正に帯電したアノードから電流が流れる。一次運動野(M1)上のTDCの効果は、陽極刺激はニューロン集団の興奮性を高め、陰極刺激がそれを11減少させる刺激の極性によって決定される。TMSとは異なり、誘導電流は、皮質ニューロンにおける活動電位を生じさせるには不十分である。皮質興奮性の変化は、膜電位の過分極または電流の流れ8,11の方向に応じてニューロンの脱分極の促進のいずれかをもたらす膜ニューロンのしきい値の調節に起因すると考えられている。オフセット後に興奮性の変化の持続時間は最大90分間持続することができます刺激持続時間11,12に応じて、刺激。3によって誘導された電位(MEPの)を誘発を通じてのTDCによって誘発される興奮性の変化を定量することができるので、M1が広く刺激の標的として使用されている。TDCはによって誘導される極性固有の興奮性の変化を測定する可能性を示す初期の研究は、刺激11,12のターゲットとしてM1を使用している。運動技能の統合12におけるその重要性の臨床的集団と健常者の両方を含む研究中のTDCの主要な目標の一つであり続けています。脳は運動14を実行するために両半球の運動領域の間の複雑な相互作用に依存しています。一方の領域が破損している場合には、例えば脳卒中を患った後、インター半球の相互作用が変更される。脳の可塑性に関する研究は、脳の運動野が異なる方法15において、この変更に適応することが示されている。損傷領域の無傷で、周囲の領域は、損傷領域の阻害につながる、overactivedになることができます。半球間阻害と呼ばれるプロセス。16の周囲の領域の両方から来る阻害によって。最近の研究では、不適応な半球間競争18として説明してきた遅いリハビリテーション17に連結されている影響を受けない半球に興奮が増加することが示されている。後に発生した可塑性を理解するストロークは、半球間相互作用19を復元することができます神経調節プロトコールの開発につながる可能性があります。3つの主要なTDCの治療は、脳卒中20,21以下の運動障害を有する患者において提案されている。(TDCの-)で負傷した運動皮質を再活性化することを目指しています。この場合、刺激は直接回収のために必須であると考えられている病変周囲の領域で活性を増加させることを目的とする。実際、研究では、この治療22-26以下の麻痺上側または下肢の改善を示している。第二の治療は、無傷M1を介して一方的な正極のTDCの(c-TDCの)を適用することによってcontralesional半球の過剰活性化を減少させることを目的に開発された。interhemispehric相互作用を介して病変周囲の領域で活性を増加させることを目指しています。これらの研究から得られた結果は、モータの改善を示しているfuncti上のc-TDCは4,27-29後。二国間のTDCを使用して影響を受けていないM1オーバーのc-TDCの抑制効果と、負傷したM1のオーバーTDCのの興奮効果を組み合わせることを目指しています。27,30,31後の運動機能の改善を示している。一つの研究は、両方の一方的な方法32に比べて、二国間のTDCを、次の大きな改善を示した。TDCのの生理学的メカニズム脳卒中の治療におけるTDCの使用の増加にもかかわらず、その効果の基礎となる生理学的メカニズムは不明のまま33。生理学的効果のより良い理解は、より良い治療の選択肢の開発に役立つ可能性があり、標準化されたプロトコルにつながる可能性があります。したがって、過分極/脱分極プロセスは完全に長期的影響33,34を説明することはできません。タンパク質合成、イオンチャンネル機能、または受容体活性34,35の変化を含むM1にTDCの根底にある生理学的メカニズムについて提案されている。逆の効果が示されたのに対し、この問題への洞察は、第グルタミン酸N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体拮抗薬、デキストロメトルファン36,37によりM1の興奮に陽極と陰極刺激の影響後の抑制を示す薬理学的研究を介して取得されたNMDA受容体アゴニスト38を使用して。NMDA受容体は、グルタミン酸作動性及びGABA作動性ニューロン39,40の両方によって媒介される、長期増強(LTP)および長期抑圧(LTD)を介して学習および記憶機能に関与すると考えられている。13を誘導することが示されているように、動物研究は、この仮説と一致している。人体実験の文脈において、TDCのような空間的に特異的であることはできず、その効果の作用機構は、シナプス後受容体34に主に起因する。したがって、より直接的に人間の脳に対するTDCの効果を調査する必要がある。H-MRS)は、特定の関心領域内の神経伝達物質の濃度の生体内検出を非侵襲を可能として良好な候補である。41によって検出され得る化学的に特定の共振を生成するという原理に基づいている。ppmの間で共鳴するすべてのプロトンから生成される。取得された神経化学物質は、スペクトル上で表現し、いくつかの明確に区別できるピークを有するそれらの化学シフトの関数としてプロットし、異なる神経化学物質の多くの共振が重なる場所される。41の濃度に比例する。定量化することができる神経化学物質の量は、磁界42,43の強さに依存します。T.など重複信号に関する情報を取得する1つの方法は、スペクトル編集を介して強い共鳴を除去することであるような低い磁場強度で定量化が困難である。このような技術の一つは、γアミノ酪酸(GABA)信号44,45の検出を可能にするMEGA-PRESS配列である。TDCは、C-TDCは、とM1代謝に偽刺激の効果を評価した。彼らは、TDCの次のGABA濃度の有意な減少、およびc-TDCの次のグルタミン酸+グルタミン(GLX)およびGABAの有意な減少を見出した。別の研究では、M1過剰のTDCにより誘導されるGABA濃度の変化量は、運動学習46に関連していたことが報告された。H-MRSを組み合わせる可能性を強調表示します。彼らの行動への影響はよく研究されており、直接の生理学的な結果に関連させることができるので、また、このような、M1オーバーのTDCおよびc-TDCのような臨床プロトコルの使用に便利です。MRIシステムを用いて、健康な参加者において明らかにされる。BihemisphericのTDCは、一方的な陰極または陽極TDCの片側性の運動野34の上に塗布された以前のMRS研究でデータを対比するために提示される。H-MRSを実行シーメンス3、TスキャナでNeuroConn刺激による刺激のために具体的に説明する。Fonctionnelleとモントリオール大学の研究と地域倫理委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言で述べたように倫理規範に準拠して行われた。すべての被験者は、MRI互換性のために慎重なスクリーニング以下の書面によるインフォームドコンセントを与え、財政的に参加が補償された。TDCの素材すべての必要な材料は、(リストについては図1を参照)の実験を開始する前に利用可能であることを確認します。注:異なる電極サイズがTDCのために用意されています。この研究では、2つの5×7センチメートルゴム電極が使用される。他のサイズは、刺激の面積と刺激48の所望focalityに応じて選択することができる。デバイスが充電またはプラグイン·デュすることができないので、DC-刺激装置の電池が充電されていることを確認してくださいと、定期的にそれらを充電する安全上の理由のためにリングの刺激。刺激のための条件の2章計画デバイスに付属の説明書に従って、TDCはデバイスの電源をオンにします。二つの異なる刺激モード(アクティブおよび偽)のためのTDCのデバイスを事前に設定してください。いくつかのデバイスが事前に設定されたモードを持っていないので、刺激を開始する前に、適切な偽パラメータを選択します。設定をロードすることによって、パラメータのセットを事前に定義する。ボタン3を押して、ディスプレイ上の2行目にカーソルを移動します。「負荷設定が「ディスプレイ上に表示されるまでボタン2または4を押してください。ボタン3を押してください。ボタン2または4を押して、設定値(A、B、CまたはD)の文字を選択する。ディスプレイは自動的に「パラメータ」オプションが表示されます。1.ボタンで上向きにカーソルを移動します。4〜15秒に期間を調整します。注:持続時間中フェードを変更することができます。4〜15秒に期間を調整します。注:持続時間中フェードを変更することができます。​​行目に移動し、デバイス上で利用可能な最小期間に期間を調整するためのボタン2と4を押して、ボタン3を押してください。注:これは、アクティブな刺激に似ピリピリ感を誘発する。設定の変更を保存するにはボタンを同時に1と3を押してください。プリプログラムアクティブ刺激パラメータ。)に期間をプログラムします。プリプログラムのテスト刺激パラメータ。するために、偽刺激の設定の場合と同じ指示に従ったが45秒の持続時間をプログラムします。注:テスト刺激は、実験の前にインピーダンスの測定に使用される。擬似-RANdomly参加者に刺激の条件を割り当てます。1)二国間:盲目の実験のための3つの条件のそれぞれに番号を割り当て陽極右、陰極左。2)二国間:陽極、陰極右左。3)偽:陽極、右、左の陰極。3.参加同意し手順の参加者に通知し、同意書に署名する。歴史、および任意のアルコール消費前日。TDCのほとんどの報告副作用の参加者に知らせる:軽度のうずきを。電極の下のかゆみの光感覚。通常のMR禁忌および副作用の参加者に通知します。図4b)参加者の頭の上に次のようなランドマークを見つけること10/20国際的なシステムを使用してください。両眼の間のレベルでの鼻の橋の上に位置して明確なうつエリアとしてナジオンを探します。頭蓋骨の下部に位置する後頭骨の最も顕著な投影としてイニオンを探します。それぞれの耳の近くに耳介前点の位置を確認します。それは頬骨ノッチ上記のインデントです。後述のように測定値に基づいて、C3とC4の位置を確認します。頭部の正中線に沿ってナジオンとイニオン間の距離を測定するために巻き尺を使用して、距離のウィットの50%で印を作るhaの非常任水力マーカー。2耳介前点間の距離を測定し、前のマークに沿った距離の50%で非常任水力マーカーでマークを作るために巻き尺を使用してください。この点はCzを(頂点)に対応している。Czをから、耳介前点の間に作成された線に沿って、総距離の20%に相当する非常任水力マーカーで、二点、各側に1つをマーク。図4b)に対応している。注:そのようなTMSまたはニューロなどの他の方法もまたM1をローカライズするために使用することができる。電極の配置5.刺激される対象地域から離れてできるだけ多くの髪を移動します。対象地域をきれいに綿綿棒で脳波型ピーリングゲルを適用します。電極接点を強化するためにパッドを準備中70%イソプロピルアルコールおよび軽石と対象地域を清掃してください。寛大に脳波型導電ペーストで電極全体をカバーしています。ペーストが表面全体厚さ約5mmであることを確認してください。全体ゴム領域はペーストで覆われていることを確認します。軽く食塩水で電極上のターゲット領域と、導電性ペーストを濡らす。図4bに示すように、電極を置き、しっかりと対象地域の上に電極を押してください。電極の最適な安定性を確保するために、参加者の頭の周りにゴムバンドを配置します。参加者は、スキャンセッション中に痛みや不快感を経験しないような方法でそれを調整してください。リードは潜在的な火傷を避けるために、皮膚に接触しないことを確認してください。電極ケーブルと抵抗の適切な機能を検証するためにマルチメータを使用してください。TDCはデバイスの電源を入れ、テスト刺激の設定をロードします。メインメニューから「システム」オプションを選択し、ボタン2または4を押してください。「負荷設定が「ディスプレイ上に表示されるまでボタン3.ボタンを押し2または4を押して、ディスプレイ上の2行目にカーソルを移動します。ボタンを押して、予めプログラムされたテスト設定(A、B、CまたはD)の文字を選択し、ボタンを押して2または4。自動的に「パラメータ」オプションが表示され、表示1.ボタンで上向きにカーソルを移動します。最初の行に、表示2.ボタンを押して「刺激を?」と表示されます異なる事前にプログラムされたパラメータを持つ。刺激を開始するためにボタン1を押してください。ディスプレイは、インピーダンスレベルを表示し、自動的にそれが20以上kΩのに達した場合に停止します。インピーダンス·レベルが20kΩの上にある場合は、内箱から電極ワイヤを外し、電極の配置を確認するためにスキャン部屋を出る。テスト刺激をやり直します。impedanのとき良好なレベルCEは達し、テスト刺激が終わったとき、内箱から電極を抜いている。TDCのセットアップ図5に示すように、TDCの装置とスキャナ制御室の外箱を置く。注:TDCはデバイスおよび外箱には、互換性のある磁石環境に取られるべきではない、MRではありません。TDCはデバイスに外箱·ワイヤを接続し、その後、外箱に長い箱ケーブルを差し込みます。MRI室にスキャナ制御室からのTDCボックスのケーブルを実行します。MRIスキャナの背面に向かって、MRI室の壁に沿って、よじれたり、ループを避け、できるだけまっすぐこのケーブルを実行してください。図5に示すように、その安定性を確保するために、ケーブル上で複数のMR互換土嚢を置く。図5)、MRI室に内箱を持参し、その中に長い箱ケーブルを差し込みます。MRIスキャンのPreparationいない既にそこでのTDC試験の場合には、MRI室に入室するために、参加者に依頼し、耳栓に置くこと。MRIテーブルのコイル領域の下に薄いクッションを置く。テーブルの上に横に参加して下さい。必要に応じて快適さと毛布のために参加者の足の下にクッションを置く。セキュリティ目的のために参加者にアラームボタンを与えます。MRI室で参加者にスキャナ制御室からの情報の伝達を可能にするために、両方の耳の上の別々のヘッドフォンを置く。頭部コイルが配置される領域(コイルが配置されるテーブルの上部にできるだけ近い頭頂部)の下で可能な限り高い位置参加者の頭部。TDCはデバイス会社によって推奨されているように、参加者の頭部の右側に沿って電極線を入れてください。参加者の頭の周り32チャンネル受信専用コイルを配置します。介して電極ケーブルを実行します。(内蔵スキャナ機能)赤色位置決めレーザーを使用して可能な限りまっすぐとして位置参加者の頭。手が触れないように確認しながら、快適な位置に腕や足を移動するために、参加者に依頼してください。全体セッション中に静止画として可能な限り滞在する参加者を思い出させるようにしてください。参加者の準備ができたら、スキャナの背面に電極線に到達するために中心線を越えてテーブルを移動させる。コイルの背面の右側電極ケーブルを安定させるために医療用テープを使用する。TDCのインナーボックスにスキャナの内側に位置する電極ワイヤを接続します。最大限の安定性のために、その上に土嚢をスキャナの右側に内箱を置きます。その最終的な位置に戻し、テーブルを移動します。TDCの維持がオンになり、電極全体のMRIセッションの外箱に差し込む。H-MRSセッション頭部の適切な位置決めを確認するために、全体的な動きを確認するために、セッション終了時に取得される第ローカライザに比較するために必要な画像を取得するローカライザシーケンスを実行する。I:900ミリ秒、176スライス、オリエンテーション:矢状;取得時間:4分12秒)。分光ボリュームの関心(VOI)の可視化のためのより適切な面における画像のマルチプランナー再構成を行う。RAW画像(矢状向き)を参照します。「並列範囲の作成」ウィンドウから「軸2X2」を選択します。平行線の位置を調整して、軸方向に直交ビューを作成するために[保存]をクリックします。「並列範囲の作成」ウィンドウから「冠状2X2」を選択します。平行線の位置を調整し、冠状直交ビューを作成するために「保存」をクリックしてください。3方向スライス上Yousryに基づいて左M1および共同研究者」49解剖学的目印を探します。線幅のスキャン(21秒)を取得。この線幅のスキャンからの信号の実部に水の線幅を測定するために分光カードを選択します。ブラウザから線幅の生データをロードします。線幅測定プロトコル(プロトコル·メニューを:プロトコルを選択)をロード。スキャナソフトウェアの対話型ポスト処理ツールを用いて位相を調整します。位相補正セクションを選択し、カーソルでベースラインの位相を調整します。50シーケンス3回実行。線幅スキャンと線幅測定(ステップ9.5)を繰り返します。最終的な水線幅に注意してください。ppmのデルタ測定と、MEGA水抑制することなく、MEGA-PRESSシーケンスを用いて水の参照を取得します。(:42秒の取得時間)の代わりに64の4の代謝産物スキャンの単一のブロックを取得します。TDCの手順TDCは刺激が開始され、スキャナが全体の刺激のためにサイレントになることを参加者に通知します。2以前にPROGのいずれかを選択します。条件に応じてパラメータを突っ込んだと刺激を開始します。刺激の20分の間のインピーダンスと電圧を追跡する。刺激が終わると、後のTDCのMRSセッションが開始されていることを参加者に通知する。TDCのデバイスの電源を切らないでください。ON」、インターリーブド))2での代謝物を取得する異なる時間は、ポストのTDCを指しています。プリTDCのセッションと同じように、同じパラメータを用いて水基準スキャンを取得する。ローカライザー·シーケンスとのセッションを終了します。視覚的に頭部の動きの指標としてスキャンセッションの開始時と終了時に取得されたローカライザ画像を比較する。視聴カードにアクセスし、ブラウザのメニューに移動します。第一及び第二の地元を選択デシリアライザRAW画像。視聴カード内の画像を読み込むと、両方の画像を比較。サーバーを介して、DICOM形式でデータをエクスポートします。ppmの間のTCRとTCHO信号を使用して個別に格納されているのFIDの周波数と位相を調整します。これを行うには、セッションの平均スペクトルに、個々のフーリエ変換のFID(スペクトル)の周波数と位相に合わせてソフトウェアのlsqnonlinを関数を使用します。注:これは、サイト固有のアプローチであり、必ずしもデータの品質には影響しませんデータをインポートし、分析するための他の方法である。OFF」スペクトルについて。デフォルトのシミュレーションやベースラインのモデリングを非アクティブにします。3の線幅とスペクトルを除外します。35%未満のCramer-Raoの下界(CRLB)で定量した分析代謝物(GABA、GLX、TCR、のtnaA)に含める。注:CRLBは、代謝物の定量の推定誤差を提供する。50%が信頼できないとLCModelマニュアルによる推奨されるカットオフである。結果を解釈する際に、フィールド内の多くの標準として35パーセントよりも低いCRLBを使用してきた。CRLBは留意すべきである。EDIT」スペクトル、およびのtnaAから「DIFF」スペクトル、TCRからGABAおよびGLX数量化を得る、DIFF「TCRオーバー比率のような目的の異なる代謝物の濃度エクスプレスGABAおよびGLXのために、分子と分母のために使用される異なる基本セットを説明するために、次のグループ平均の補正係数によって比率を掛ける(のtnaAから。注:注:GABAおよびGLX濃度も、水やNAAの信号を用いて定量することができる。すべてのMRS措置が取られたM1における手の表現にありますVOIの位置を示している。図6Dに、3Dビジュアライゼーションは、推定一次運動野を介して頭皮上に配置されたTDC電極の明確な表現を示す。OFF」と違い、M1で取得された(「DIFF」)スペクトル図。MMならびにNAAに対応するピークが明瞭に見ることができる。単一の参加者3つの異なる条件に対するMRS取得事前のTDCとポストTDCの間の変化の割合を示す。後のTDCのセッションからの結果は、経時的変化の進化を説明するために二つの時間点に分かれている。GLXのための変化の割合を示す。シャム刺激のために、GLX濃度が顕著な変調を表示しません。二国間STIMU用設置と1(左陽極、陰極右)、再びGLXの顕著な変調が観察されない。経時的な濃度の調節は、偽刺激で観察されるものと逆である。最後に、二国間の刺激2(左陰極、陽極右)に関しては、同様のパターンが偽刺激になく、刺激後の第二の時点におけるGLX濃度の顕著な増強が観察される。図8bは、刺激の状態に関連してGABAの濃度変化の割合を示す。偽刺激のために、GABAの濃度が顕著な変調を表示しません。わずかな減少は、両時点で観察された。偽刺激後のGABAの変調はGLXのためのより重要である、。対照的に、GABA濃度の顕著な増加は、両側刺激1(左アノード、カソード右)後の第二時点で見られる。変更の最後に、同様のパターン偽刺激に二国間の刺激2(左陰極、陽極右)が観察される。図9は、2つの異なる参加者から得られたスペクトルを示す。図9aは、許容可能な脂質シグナルとの良好な品質のスペクトルを示している。図9bは、目視検査後に除外した大規模な脂質シグナルを有するスペクトルを示す。図10は、5ミリメートル、参加者の移動、次の注目ボクセルの位置の変位を示している。