Активность-зависимая ТМС – совмещение пространственной и временной информации

Павел Александрович Новиков,Мария Александровна Назарова,Михаил Леонидович Решетников,Ксения Дмитриевна Козлова,Милана Михайловна Макарова,Вадим Валерьевич Никулин

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

Активность-зависимая ТМС – совмещение пространственной и временной информации

П. А. Новиков,

М. А. Назарова,

М. Л. Решетников,

К. Д. Козлова,

М. М. Макарова,

В. В. Никулин

2020-05-28

https://doi.org/10.24108/preprints-3112062

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) является средством модулирующего воздействия на мозг для его изучения в норме и при патологии. Важной проблемой, ограничивающей применение ТМС, является высокая вариативность ее эффектов. Становится очевидным, что эффект ТМС протокола – это не только свойство самого протокола, но следствие взаимодействий ТМС с индивидуальными особенностями нервной системы и ее текущим функциональным состоянием. Необходимо создание ТМС подходов, учитывающих текущее нейрональное состояние – подходов состояние/активность-зависимой ТМС. В работе представлено программное обеспечение, объединяющее возможности нейронавигации и учета текущего функционального состояния при ТМС. Подача стимулов происходит автоматически при выполнении ряда заданных условий (например, начало движения, точное положение индуктора). Задержка запуска ТМС протестирована в эксперименте со стимуляцией по условию начала сокращения мышцы. Разработка технического решения для навигационной активность-зависимой ТМС позволит вывести этот метод стимуляции мозга на новый уровень персонифицированного использования.

Ссылка для цитирования:

Новиков П. А., Назарова М. А., Решетников М. Л., Козлова К. Д., Макарова М. М., Никулин В. В. 2020. Активность-зависимая ТМС – совмещение пространственной и временной информации. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3112062

Список литературы

1. Bittium NeurOne system. Retrieved from https://www.bittium.com/medical/bittium-neurone

2. Edwardson, M. A., Avery, D. H., & Fetz, E. E. (2014). Volitional muscle activity paired with transcranial magnetic stimulation increases corticospinal excitability. Frontiers in Neuroscience, 8(DEC), 442. https://doi.org/10.3389/fnins.2014.00442

3. Fedele, T., Blagovechtchenski, E., Nazarova, M., Iscan, Z., Moiseeva, V., & Nikulin, V. V. (2016). Long-Range Temporal Correlations in the amplitude of alpha oscillations predict and reflect strength of intracortical facilitation: Combined TMS and EEG study. Neuroscience, 331, 109–119. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2016.06.015

4. Iscan, Z., Nazarova, M., Fedele, T., Blagovechtchenski, E., & Nikulin, V. V. (2016). No Title. Frontiers in Human Neuroscience, 10(OCT2016), 504. https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00504

5. Mäki, H., & Ilmoniemi, R. J. (2010). EEG oscillations and magnetically evoked motor potentials reflect motor system excitability in overlapping neuronal populations. Clinical Neurophysiology : Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology, 121(4), 492–501. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2009.11.078

6. Mitina, M., Nikulin, V., Kulikova, S., Ushakov, V., Kartashov, S., Blagoveshchensky, E., … Nazarova, M. (2019). P31-S Variability and interhemispheric asymmetry of the responses to paired-coil TMS of the primary motor cortex. Clinical Neurophysiology, 130(7), e103–e104. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2019.04.569

7. Nazarova, M. A. A., Blagoveschenskiy, E. D. D., Nikulin, V. V. V., & Mitina, M. V. V. (2017). Транскраниальная магнитная стимуляция с электроэнцефалографией: методология, экспериментальные и. Нервно-Мышечные БОЛЕ ЗНИ, 7(4), 20–32. https://doi.org/10.17650/2222-8721-2017-7-4-20-32

8. NeoRec программа для регистрации ЭЭГ. Retrieved from https://mks.ru/product/neorec/

9. Ovadia-Caro, S., Khalil, A. A., Sehm, B., Villringer, A., Nikulin, V. V., & Nazarova, M. (2019). Predicting the response to noninvasive brain stimulation in stroke. Frontiers in Neurology, 10(APR), 1–6. https://doi.org/10.3389/fneur.2019.00302

10. Revill, K. P., Haut, M. W., Belagaje, S. R., Nahab, F., Drake, D., & Buetefisch, C. M. (2020). Hebbian-Type Primary Motor Cortex Stimulation: A Potential Treatment of Impaired Hand Function in Chronic Stroke Patients. Neurorehabilitation and Neural Repair. https://doi.org/10.1177/1545968319899911

11. Ruohonen, J., & Karhu, J. (2010). Navigated transcranial magnetic stimulation. Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology, 40(1), 7–17. https://doi.org/10.1016/j.neucli.2010.01.006

12. Shpektor, A., Nazarova, M., & Feurra, M. (2017). Effects of transcranial alternating current stimulation on the primary motor cortex by online combined approach with transcranial magnetic stimulation. Journal of Visualized Experiments, 2017(127). https://doi.org/10.3791/55839

13. Takemi, M., Masakado, Y., Liu, M., & Ushiba, J. (2013). Event-related desynchronization reflects downregulation of intracortical inhibition in human primary motor cortex. Journal of Neurophysiology, 110(5), 1158–1166. https://doi.org/10.1152/jn.01092.2012

14. Thut, G., Bergmann, T. O., Fröhlich, F., Soekadar, S. R., Brittain, J. S., Valero-Cabré, A., … Herrmann, C. S. (2017, May). Guiding transcranial brain stimulation by EEG/MEG to interact with ongoing brain activity and associated functions: A position paper. Clinical Neurophysiology, Vol. 128, pp. 843–857. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.01.003

15. von Carlowitz-Ghori, K., Bayraktaroglu, Z., Waterstraat, G., Curio, G., & Nikulin, V. V. (2015). Voluntary control of corticomuscular coherence through neurofeedback: a proof-of-principle study in healthy subjects. Neuroscience, 290, 243–254. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2015.01.013

16. Zrenner, B., Gordon, P., Kempf, A., Belardinelli, P., McDermott, E., Soekadar, S., Dahlhaus, F. M. (2019). Alpha-synchronized stimulation of the left DLPFC in depression using real-time EEG-triggered TMS. Brain Stimulation, 12(2), 532. https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.12.753

17. Zrenner, C., Galevska, D., Nieminen, J. O., Baur, D., Stefanou, M. I., & Ziemann, U. (2020). The shaky ground truth of real-time phase estimation. NeuroImage, 214, 116761. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.116761

18. Новиков П.А., Решетников М.Л., Назарова М.А., Грибов Д.А., Никулин В.В. (2020) Нейронавигация TMSphi. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU2020611493. Заявл. 27.12.2019; опубл. 03.02.2020 Бюл. №2, Реестр программ для ЭВМ. – 1 с. [Novikov P.A., Reshetnikov M.L., Nazarova M.A., Gribov D.A., Nikulin V.V. (2020) Neuronavigation TMSphi. Certificate of state registration of a computer program RU2020611493. Appl. 27.12.2019; published 03.02.2020 Bull. №2, Computer program registry – 1 p. (In Russ.)]

19. Репозиторий LabStreamingLayer. Retrieved from https://github.com/sccn/labstreaminglayer

20. Забодаев С.В., Селищев С.В. (2018) Способ оценки латентности передачи данных в системах регистрации биопотенциалов головного мозга. Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2(170):50-55.

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ