Published July 16, 2021 | Version v1
Publication Open

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) of posterolateral cerebellum and prefrontal cortex for fNIRS-driven cerebellar tES

Creators

  • 1. Post Graduate Institute of Medical Education and Research
  • 2. University at Buffalo, State University of New York
  • 3. Indian Institute of Technology Gandhinagar

Description

Abstract Abstract —Cerebellar transcranial direct current stimulation (ctDCS) has been shown to facilitate standing balance in stroke survivors where a good general linear model fit was found in the latent space between the mean lobular ctDCS electric field strength with the oxy-hemoglobin concentrations (HbO) from functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) and log10-transformed electroencephalogram (EEG) bandpower at the prefrontal cortex (PFC) and the sensorimotor cortex in the responders. Recent works have also found that the infra-slow activity (0.01–0.10 Hz) and delta band (0.5–4 Hz) activity propagated in opposite directions between the cerebellum and cerebral cortex. Therefore, in this study, we tested the feasibility of fNIRS of cerebellum and PFC where infra-slow (0.01–0.10 Hz) PFC HbO activity was used to drive (phase amplitude coupling) 4Hz cerebellar transcranial alternating current stimulation (ctACS) at right lobules VI-CrusI/II-VIIb. We found that 2mA ctDCS evoked similar HbO response across cerebellum and PFC brain regions (a=0.01); however, 2mA ctACS evoked HbO across brain regions that was statistically different (a=0.01). Clinical Relevance —We showed the feasibility of fNIRS of cerebellum and PFC, and fNIRS-driven ctACS at 4Hz that may facilitate cognitive function via the frontoparietal network in cerebellar cognitive affective/Schmahmann syndrome.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة - ثبت أن التحفيز المباشر للتيار عبر الجمجمة (ctDCS) يسهل التوازن الدائم في الناجين من السكتة الدماغية حيث تم العثور على توافق نموذجي عام جيد في المساحة الكامنة بين قوة المجال الكهربائي لـ ctDCS الفصيصية مع تركيزات الأكسجين والهيموغلوبين (HbO) من التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء (fNIRS) وقوة نطاق مخطط كهربية الدماغ المحول log10 (EEG) في قشرة الفص الجبهي (PFC) والقشرة الحسية الحركية في المستجيبين. كما وجدت الأعمال الحديثة أن النشاط البطيء (0.01–0.10 هرتز) ونشاط نطاق دلتا (0.5–4 هرتز) ينتشران في اتجاهين متعاكسين بين المخيخ والقشرة الدماغية. لذلك، في هذه الدراسة، اختبرنا جدوى fNIRS للمخيخ و PFC حيث تم استخدام نشاط HbO تحت البطيء (0.01-0.10 هرتز) PFC لدفع (اقتران سعة الطور) 4 هرتز تحفيز التيار المتردد عبر المخيخ (ctACS) في الفصيصات اليمنى VI - CrusI/II - VIIb. وجدنا أن 2mA ctDCS أثارت استجابة مماثلة لـ HbO عبر مناطق المخيخ و PFC في الدماغ (a=0.01 )؛ ومع ذلك، 2mA ctACS أثارت HbO عبر مناطق الدماغ التي كانت مختلفة إحصائيًا (a=0.01). الملاءمة السريرية - أظهرنا جدوى fNIRS من المخيخ و PFC، و ctACS يحركها fNIRS في 4Hz التي قد تسهل الوظيفة المعرفية عبر الشبكة الجبهية الجدارية في المخيخ المعرفي العاطفي/متلازمة شماهمان.

Translated Description (French)

Résumé Résumé - Il a été démontré que la stimulation par courant continu transcrânien cérébelleux (ctDCS) facilite l'équilibre stationnaire chez les survivants d'AVC où un bon ajustement du modèle linéaire général a été trouvé dans l'espace latent entre l'intensité moyenne du champ électrique lobulaire ctDCS et les concentrations d'oxy-hémoglobine (HbO) de la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) et la puissance de bande de l'électroencéphalogramme transformé en log10 (EEG) au niveau du cortex préfrontal (PFC) et du cortex sensorimoteur chez les répondeurs. Des travaux récents ont également montré que l'activité infra-lente (0,01-0,10 Hz) et l'activité de la bande delta (0,5-4 Hz) se propageaient dans des directions opposées entre le cervelet et le cortex cérébral. Par conséquent, dans cette étude, nous avons testé la faisabilité du fNIRS du cervelet et du PFC où l'activité infra-lente (0,01-0,10 Hz) du PFC HbO a été utilisée pour entraîner (couplage d'amplitude de phase) une stimulation en courant alternatif transcrânien cérébelleux (ctACS) de 4 Hz au niveau des lobules droits VI-CrusI/II-VIIb. Nous avons constaté que 2mA ctDCS évoquait une réponse similaire à l'HbO dans les régions cérébrales du cervelet et des PFC (a =0,01) ; cependant, 2mA ctACS évoquait une HbO dans les régions cérébrales qui était statistiquement différente (a =0,01). Pertinence clinique - Nous avons montré la faisabilité du fNIRS du cervelet et de la PFC, et du ctACS dirigé par le fNIRS à 4 Hz qui peut faciliter la fonction cognitive via le réseau frontopariétal dans le syndrome cognitif affectif/de Schmahmann cérébelleux.

Translated Description (Spanish)

Resumen Resumen - Se ha demostrado que la estimulación de corriente continua transcraneal cerebelosa (ctDCS) facilita el equilibrio de pie en sobrevivientes de accidente cerebrovascular donde se encontró un buen ajuste del modelo lineal general en el espacio latente entre la intensidad media del campo eléctrico de ctDCS lobular con las concentraciones de oxihemoglobina (HbO) de la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) y la potencia de banda del electroencefalograma transformado con log10 (EEG) en la corteza prefrontal (PFC) y la corteza sensoriomotora en los respondedores. Trabajos recientes también han encontrado que la actividad infralenta (0.01–0.10 Hz) y la actividad de la banda delta (0.5–4 Hz) se propagaron en direcciones opuestas entre el cerebelo y la corteza cerebral. Por lo tanto, en este estudio, probamos la viabilidad de fNIRS de cerebelo y PFC donde se utilizó la actividad de HbO de PFC infra-lenta (0.01–0.10 Hz) para impulsar (acoplamiento de amplitud de fase) la estimulación de corriente alterna transcraneal cerebelosa de 4 Hz (ctACS) en los lóbulos derechos VI-CrusI/II-VIIb. Encontramos que 2mA ctDCS evocó una respuesta de HbO similar en las regiones cerebrales del cerebelo y PFC (a =0.01); sin embargo, 2mA ctACS evocó HbO en las regiones cerebrales que fue estadísticamente diferente (a =0.01). Relevancia clínica: mostramos la viabilidad de fNIRS del cerebelo y PFC, y ctACS impulsado por fNIRS a 4 Hz que puede facilitar la función cognitiva a través de la red frontoparietal en el síndrome afectivo cognitivo cerebeloso/de Schmahmann.

Files

latest.pdf.pdf

Files (482.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:50725314582d89cefcee1c38bc43266a
482.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء (fNIRS) للمخيخ الخلفي الوحشي وقشرة الفص الجبهي لـ tES المخيخي الذي يحركه fNIRS
Translated title (French)
Spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) du cervelet postéro-latéral et du cortex préfrontal pour les SEP cérébelleuses dirigées par fNIRS
Translated title (Spanish)
Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) del cerebelo posterolateral y la corteza prefrontal para tES cerebeloso impulsado por fNIRS

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3186469162
DOI
10.21203/rs.3.rs-725723/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4319233944 (Other)
https://openalex.org/W3155939199 (Other)
https://openalex.org/W2619774825 (Other)
https://openalex.org/W2605730891 (Other)
https://openalex.org/W2584839845 (Other)
https://openalex.org/W2529983273 (Other)
https://openalex.org/W2329820015 (Other)
https://openalex.org/W2136694183 (Other)
https://openalex.org/W1969913560 (Other)
https://openalex.org/W1537006084 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1906317191
  • https://openalex.org/W2007322385
  • https://openalex.org/W2067456724
  • https://openalex.org/W2079890482
  • https://openalex.org/W2092890379
  • https://openalex.org/W2153254791
  • https://openalex.org/W2438677128
  • https://openalex.org/W2792924962
  • https://openalex.org/W2796292575
  • https://openalex.org/W2804314165
  • https://openalex.org/W2898208307
  • https://openalex.org/W2938964657
  • https://openalex.org/W2942162549
  • https://openalex.org/W2951963925
  • https://openalex.org/W2982906577
  • https://openalex.org/W2994623943
  • https://openalex.org/W3110272231
  • https://openalex.org/W3112248855
  • https://openalex.org/W3125885705
  • https://openalex.org/W3135803848
  • https://openalex.org/W4233994114
  • https://openalex.org/W4254529032