TMS Intensity and Focality Correlation with Coil Orientation at Three Non-Motor Regions
Creators
- 1. Universidad Nacional de La Plata
- 2. Hospital Universitario Virgen del Rocío
- 3. Instituto de Biomedicina de Sevilla
- 4. Universidad de Sevilla
- 5. Centro Científico Tecnológico - La Plata
- 6. Biomedical Research Networking Center on Neurodegenerative Diseases
Description
Objective: The aim of this study is to define the best transcranial magnetic stimulation (TMS) coil orientations for three clinically relevant brain areas (pre-supplementary motor area, inferior frontal gyrus, and posterior parietal cortex) by means of simulations in 12 realistic head models of current density. Methods: We computed the current densities generated by TMS in our three volumes of interest (VOI) that were delineated based on published atlases. We then analyzed the maximum intensity and spatial focality for the normal and absolute components of the current density considering different percentile thresholds. Lastly, we correlated these results with the different anatomical properties of our VOIs. Results: Overall, the spatial focality of the current density for the three VOIs varied depending on the coil's orientation. There was major interindividual variability, and there was therefore no specific orientation that produced the best focality for all subjects. Further analysis showed that the differences in individual brain anatomy were related to the amount of focality achieved. In general, a larger percentage of sulci resulted in larger spatial focality. Moreover, larger normal current density intensity was achieved when positioning the coil axis perpendicular to the predominant orientations of the gyri of each 's VOI. Conclusion: For a rough approximation, better coil orientations can be based on the individual's specific brain morphology at the VOI. Moreover, TMS computational models should be employed to obtain better coil orientations in non-motor regions of interest. Significance: Finding better coil orientations in non-motor regions is a challenge in TMS and seeks to reduce interindividual variability. Our individualized TMS simulation pipeline leads to lesser interindividual variability in the focality, likely enhancing the efficacy of the stimulation and reducing the risk of stimulating adjacent, nontargeted areas. @font-face {font-family:Helvetica; panose-1:0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:auto; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:-536870145 1342208091 0 0 415 0;}@font-face {font-family:"Cambria Math"; panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:roman; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:-536870145 1107305727 0 0 415 0;}@font-face {font-family:Calibri; panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:swiss; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:-1610611985 1073750139 0 0 159 0;}@font-face {font-family:Times; panose-1:0 0 5 0 0 0 0 2 0 0; mso-font-alt:Times; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:auto; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:-536870145 1342185562 0 0 415 0;}p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; margin-top:0cm; margin-right:0cm; margin-bottom:8.0pt; margin-left:0cm; line-height:107%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri",sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:Calibri; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-fareast-language:EN-US;}.MsoChpDefault {mso-style-type:export-only; mso-default-props:yes; font-size:11.0pt; mso-ansi-font-size:11.0pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri",sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:Calibri; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-fareast-language:EN-US;}.MsoPapDefault {mso-style-type:export-only; margin-bottom:8.0pt; line-height:107%;}div.WordSection1 {page:WordSection1;}
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الهدف: الهدف من هذه الدراسة هو تحديد أفضل اتجاهات لفائف التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لثلاث مناطق دماغية ذات صلة سريريًا (المنطقة الحركية قبل التكميلية، والتلفيف الجبهي السفلي، والقشرة الجدارية الخلفية) عن طريق المحاكاة في 12 نموذج رأس واقعي للكثافة الحالية. الطرق: قمنا بحساب الكثافة الحالية الناتجة عن TMS في مجلداتنا الثلاثة ذات الأهمية (VOI) التي تم تحديدها بناءً على الأطالس المنشورة. ثم قمنا بتحليل الحد الأقصى للكثافة والبؤرة المكانية للمكونات الطبيعية والمطلقة لكثافة التيار مع الأخذ في الاعتبار عتبات النسب المئوية المختلفة. أخيرًا، ربطنا هذه النتائج بالخصائص التشريحية المختلفة لـ VOIs الخاصة بنا. النتائج: بشكل عام، اختلفت البؤرة المكانية لكثافة التيار لـ VOIs الثلاثة اعتمادًا على اتجاه الملف. كان هناك تباين كبير بين الأفراد، وبالتالي لم يكن هناك توجه محدد أنتج أفضل بؤرة لجميع الموضوعات. أظهر المزيد من التحليل أن الاختلافات في تشريح الدماغ الفردي كانت مرتبطة بمقدار التركيز الذي تم تحقيقه. بشكل عام، أدت نسبة أكبر من التلم إلى بؤرة مكانية أكبر. علاوة على ذلك، تم تحقيق كثافة أكبر لكثافة التيار الطبيعي عند وضع محور الملف عموديًا على الاتجاهات السائدة للتلفيفات الخاصة بكل VOI. الاستنتاج: للحصول على تقريب تقريبي، يمكن أن تستند توجهات الملف الأفضل إلى مورفولوجيا الدماغ المحددة للفرد في VOI. علاوة على ذلك، يجب استخدام النماذج الحسابية لنظام إدارة الترجمة للحصول على اتجاهات ملف أفضل في المناطق غير الحركية محل الاهتمام. الأهمية: يمثل العثور على اتجاهات لفائف أفضل في المناطق غير الحركية تحديًا في TMS ويسعى إلى تقليل التباين بين الأفراد. يؤدي خط أنابيب محاكاة TMS الفردي الخاص بنا إلى تباين أقل بين الأفراد في التركيز، مما يعزز على الأرجح فعالية التحفيز ويقلل من خطر تحفيز المناطق المجاورة غير المستهدفة. @font - face {font - family:Helvetica; panose -1: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; mso - font - charset: 0; mso - generic - font - family: auto; mso - font - pitch:variable; mso - font - signature: -536870145 1342208091 0 0 415 0 ;}@ font - face {font - family:"Cambria Math "؛ panose -1:2 4 4 5 3 4 6 3 2 4; mso - font - charset:0; mso - generic - font - family:roman; mso - font - pitch:variable; mso - font - signature: - mso - font - signature: -536870145 1107305727 0 015 0 0 ;}@ font - family: Calibriose -1; panose:2 2 5 2 2 2 2 4 4 3 2 4; mso - font - charset:0; mso - generic - font - family:swiss; mso - font - pitch:variable; mso - font - signature: -1610611985 1073750139 0 0 159 0; }@ font - family {font - family: times; panose -1: 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; mso - font - alt: times; mso - font - charset: 0; mso - generic - font - family: auto; mso - font - pitch: variable; mso - font - signature: -536870145 1342185562 0 0 415 0;} p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso - style - unhide: no; mso - style - qformat: yes; mso - style - parent: ""; margin - top: 0cm; margin - right: 0cm; margin - bottom - bottom: 8.0pt; margin - leftcm; 0 سطر الطول: 107%; mso - tagination - orphan: fontize: fontize: fontily - fontize: califily - fontifi; mso - fant - fanti - fontri; mascily - fontri: mso - fonti - fonti - fonti - fant; mso - fonti - fant: mso - fanti - fonti - fonti - fanti: mso - fonti - fanti - fanti - fanti: mso - fonti - fonti - fant: mso - fant: mso - fontare: mso - fonti: mso - fonti - fonti - fonti - fonti - fonti - fanti - fonti - fant: mso - fonti - fant: mso - fonti - fant: mso - fonti - fant; mso - fareast - theme - font: minor - latin; mso - hansi - font - family:Calibri; mso - hansi - theme - font: minor - latin; mso - bidi - font: minor - bidi; mso - fareast - language: en - US;} .MsoChpDefault {mso - style - type: export - only; mso - default - props: yes; font - size: 11.0pt; mso - font - size: 11.0pt; mso - bidi - font - size: 11.0pt; font - family:" Calibri ", sans - serif; mso -ascii - font - family: Calibri; mso -ascii - theme - font - font - font: minor - latin; mso - fast - font - family: Calibri; mso - fast - theme - font - font: minor; mso - font - font - font - font - font: minor; mso - fast - font - font - font - font - font: minor; mso - font - font - font - font - family:Calibri; mso - font - font - font - font - fant; mso - fant - font - font - font - font - font - font; matin - font - font - font - font: calibri; mso - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font: calibri; matsi; mso - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font; mont - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - fant; mont - font - font - fant; mso - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font - font; mso - font - font - font - font - font -Translated Description (French)
Objectif : L'objectif de cette étude est de définir les meilleures orientations de bobines de stimulation magnétique transcrânienne (SMT) pour trois zones cérébrales cliniquement pertinentes (zone motrice pré-supplémentaire, gyrus frontal inférieur et cortex pariétal postérieur) au moyen de simulations dans 12 modèles de tête réalistes de densité de courant. Méthodes : Nous avons calculé les densités de courant générées par TMS dans nos trois volumes d'intérêt (VOI) qui ont été délimités en fonction des atlas publiés. Nous avons ensuite analysé l'intensité maximale et la focalité spatiale pour les composantes normales et absolues de la densité de courant en considérant différents seuils de percentile. Enfin, nous avons corrélé ces résultats avec les différentes propriétés anatomiques de nos Voi. Résultats : Globalement, la focalité spatiale de la densité de courant pour les trois Voi variait en fonction de l'orientation de la bobine. Il y avait une grande variabilité interindividuelle, et il n'y avait donc pas d'orientation spécifique qui produisait la meilleure focalité pour tous les sujets. Une analyse plus approfondie a montré que les différences dans l'anatomie cérébrale individuelle étaient liées à la quantité de focalité atteinte. En général, un pourcentage plus élevé de sillons a entraîné une plus grande focalité spatiale. De plus, une plus grande intensité de densité de courant normale a été obtenue lors du positionnement de l'axe de la bobine perpendiculaire aux orientations prédominantes des gyri de chaque VOI. Conclusion : Pour une approximation approximative, de meilleures orientations de la bobine peuvent être basées sur la morphologie cérébrale spécifique de l'individu au niveau de la VOI. De plus, des modèles de calcul TMS devraient être utilisés pour obtenir de meilleures orientations de bobine dans les régions d'intérêt non motrices. Importance : Trouver de meilleures orientations de bobine dans les régions non motrices est un défi dans le TMS et cherche à réduire la variabilité interindividuelle. Notre pipeline de simulation TMS individualisé conduit à une moindre variabilité interindividuelle de la focalité, augmentant probablement l'efficacité de la stimulation et réduisant le risque de stimuler les zones adjacentes non ciblées. @font-face {font-family :Helvetica ; panose-1:0 0 0 0 0 0 0 0 0 ; mso-font-charset :0 ; mso-generic-font-family :auto ; mso-font-pitch :variable ; mso-font-signature : -536870145 1342208091 0 0 415 0 ;}@font-face {font-family :"Cambria Math" ; panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4 ; mso-font-charset :0 ; mso-generic-font-family :roman ; mso-font-pitch :variable ; mso-font-signature : -536870145 1107305727 0 0 415 0 ;}@font-face {font-family :Calibri ; panose-1:2 15 5 2 2 4 3 2 4 ; mso-font-charset :0 ; mso-generic-font-family :swiss ; mso-font-pitch :variable ; mso-font-signature : -1610611985 1073750139 0 0 159 0 ;}@font-face {font-family :Times ; panose-1:0 0 5 0 0 0 2 0 0 ; mso-font-alt :Times ; mso-font-charset : 0 ; mso-generic-font-family : auto ; mso-font-pitch : variable ; mso-font-signature : -536870145 1342185562 0 0 415 0 ;} p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-unhide : no ; mso-style-qformat : yes ; mso-style-parent : "" ; margin-top :0cm ; margin-right : 0cm ; margin-bottom : 8.0pt ; margin-left : 0cm ; line-height : 107% ; m-pagination : widow-orphan ; font-size : 11.0pt ; font-family : "Calriib", sans-serifer ; mso-sci-asi-font-family ; Calriso-assime-font-family : ; mso-fareast-theme-font :minor-latin ; mso-hansi-font-family :Calibri ; mso-hansi-theme-font :minor-latin ; mso-bidi-font-family :"Times New Roman" ; mso-bidi-theme-font : minor-bidi ; mso-fareast-language :EN-US ;} .MsoChpDefault {mso-style-type : export-only ; mso-default-props :yes ; font-size : 11.0pt ; mso-ansi-font-size : 11.0pt ; mso-bidi-font-size : 11.0pt ; font-family :"Calibri",sans-serif ; mso-ascii-font-family :Calibri ; mso-ascii-theme-font :minor-latin ; mso-fareast-font-family :Calibri ; mso-fareast-theme-font :minor-latin ; mso-hansi-font-family :Calibri ; mso-hansi-theme-font-font :minor-latin ; mso-bidi-font-family :"New Roman Times" ; mso-bidi-theme-font : minor-bidi-font ; mso-fast-fast-family : en-US-Papault : {mso-deftyle-font-font-font-font : 8.0pt ; mso-font-font-font-font-family : mso-hansi-font-font-font-family : export-font-family : Calibri ; sans-serif ; mso-hansi-font-font-font-font-font-family : page : WordSection : {1}}Translated Description (Spanish)
Objetivo: El objetivo de este estudio es definir las mejores orientaciones de las bobinas de estimulación magnética transcraneal (EMT) para tres áreas cerebrales clínicamente relevantes (área motora presuplementaria, giro frontal inferior y corteza parietal posterior) mediante simulaciones en 12 modelos realistas de densidad de corriente en la cabeza. Métodos: Calculamos las densidades de corriente generadas por TMS en nuestros tres volúmenes de interés (VOI) que se delinearon en función de los atlas publicados. Luego analizamos la intensidad máxima y la focalidad espacial para los componentes normales y absolutos de la densidad de corriente considerando diferentes umbrales de percentiles. Por último, correlacionamos estos resultados con las diferentes propiedades anatómicas de nuestros voi. Resultados: En general, la focalidad espacial de la densidad de corriente para los tres voi varió en función de la orientación de la bobina. Hubo una gran variabilidad interindividual y, por lo tanto, no hubo una orientación específica que produjera la mejor focalidad para todos los sujetos. Un análisis adicional mostró que las diferencias en la anatomía cerebral individual estaban relacionadas con la cantidad de focalidad lograda. En general, un mayor porcentaje de surcos dio como resultado una mayor focalidad espacial. Además, se logró una mayor intensidad de densidad de corriente normal al colocar el eje de la bobina perpendicular a las orientaciones predominantes de los giros de cada VOI. Conclusión: Para una aproximación aproximada, se pueden basar mejores orientaciones de la bobina en la morfología cerebral específica del individuo en el VOI. Además, se deben emplear modelos computacionales de TMS para obtener mejores orientaciones de la bobina en regiones de interés no motoras. Importancia: Encontrar mejores orientaciones de la bobina en regiones no motoras es un desafío en TMS y busca reducir la variabilidad interindividual. Nuestra canalización de simulación de TMS individualizada conduce a una menor variabilidad interindividual en la focalidad, lo que probablemente mejora la eficacia de la estimulación y reduce el riesgo de estimular áreas adyacentes no específicas. @font-face {font-family:Helvetica; panose-1:0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family: auto; mso-font-pitch: variable; mso-font-signature: -536870145 1342208091 0 0 415 0;}@font-face {font-family:"Cambria Math"; panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:roman; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature: -536870145 1107305727 0 0 0 415 0;}@font-face {font-family:Calibri; panose-1:2 15 5 2 2 4 3 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:swiss; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature: -1610611985 1073750139 0 0 159 0;}@font-face {font-family:Times; panose-1:0 0 5 0 0 0 0 0 2 0 0; mso-font-alt:Times; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:auto; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature: -536870145 1342185562 0 0 415 0;}p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; margin-top:0cm; margin-right:0cm; margin-bottom: 8.0pt; margin-left:0cm; line-height:107%; mso-pagination: widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri", sansifer; mso-asci-fi-font: Caly-fibry-fibri-; mso-fontatin-lont: minor-fontare: mso-family-fibri: Cali:; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font: minor-bidi; mso-fareast-language: EN-US;}.MsoChpDefault {mso-style-type: export-only; mso-default-props: yes; font-size: 11.0pt; mso-ansi-font-size: 11.0pt; mso-bidi-font-size: 11.0pt; font-family: "Calibri",sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-font-family: Calibri; mso-hansi-font-family: menor-latin; mso-hansi-font-family: Calibri; mso-hansi-theme-font-font: minor-latin; mso-bidi-font-font-family: "New Roman"; m-bidi-theme-font: minor-bidi-language:EN-US}.Files
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Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ارتباط كثافة وتركيز TMS بتوجيه الملف في ثلاث مناطق غير حركية
- Translated title (French)
- Corrélation de l'intensité et de la focalité du TMS avec l'orientation de la bobine dans trois régions non motrices
- Translated title (Spanish)
- Correlación de intensidad y focalidad de TMS con la orientación de la bobina en tres regiones no motoras
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3197016149
- DOI
- 10.36227/techrxiv.15023409.v1
References
- https://openalex.org/W1513715143
- https://openalex.org/W1689439035
- https://openalex.org/W1980309682
- https://openalex.org/W1982336813
- https://openalex.org/W1986990180
- https://openalex.org/W1997953898
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