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Solutions for managing variability in non-invasive brain stimulation studies
No full textIn the last three decades, a number of non-invasive brain stimulation (NIBS) protocols, capable of assessing and modulating plasticity in the human motor cortex (M1), have been described. For almost as long, NIBS has delivered the tantalising prospect of non-invasive neuromodulation as a therapeutic intervention for neurorehabilitation, psychiatry, chronic pain and other disease states. Apart from modest effects in depression, this early promise has not been realised since the symptomatic improvements produced by NIBS are generally weak. One key factor explaining this lack of clinical translation concerns variability in response to NIBS. Several studies have demonstrated a number of physiological, technical and statistical factors accounting for intra- and inter-subject variability. However, solutions to overcome this problem are still under debate. In the present review, we have provided a detailed description of methodological and technical solutions to control known factors influencing variability. We have also suggested potential strategies to strengthen and stabilize NIBS-induced after-effects. Finally, we propose new possible outcome variables which better reflect intrinsic cortical activity, allowing a more sensitive measurement and valid interpretation of responses to NIBS
Variability in non-invasive brain stimulation studies: reasons and results
Full text linkNon-invasive brain stimulation techniques (NIBS), such as Theta Burst Stimulation (TBS), Paired Associative Stimulation (PAS) and transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), are widely used to probe plasticity in the human motor cortex (M1). Although TBS, PAS and tDCS differ in terms of physiological mechanisms responsible for experimentally-induced cortical plasticity, they all share the ability to elicit long-term potentiation (LTP) and depression (LTD) in M1. However, NIBS techniques are all affected by relevant variability in intra- and inter-subject responses. A growing number of factors contributing to NIBS variability have been recently identified and reported. In this review, we have readdressed the issue of variability in human NIBS studies. We have first briefly discussed the physiological mechanisms responsible for TBS, PAS and tDCS-induced cortical plasticity. Then, we have provided statistical measures of intra- and inter-subject variability, as calculated in previous studies. Finally, we have reported in detail known sources of variability by categorizing them into physiological, technical and statistical factors. Improving knowledge about sources of variability could lead to relevant advances in designing new tailored NIBS protocols in physiological and pathological conditions
Cortical plasticity and motor learning : variability in response to non-invasive brain stimulation and its relation with motor learning = Plasticidad cerebral y aprendizaje: variabilidad inter-e intra-individual en la respuesta a la estimulación cerebral no invasiva y su relación con el aprendizaje motor
No full text[Resumen]El cerebro humano es plástico, tiene la capacidad de producir cambios en su
estructura y función. Los mecanismos principales que explican dichos cambios
a nivel sináptico son la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo
plazo (LTD). Ambos mecanismos pueden ser inducidos mediante la práctica
(procesos de aprendizaje), pero también pueden ser inducidos de manera
artificial a través de estimulación eléctrica tanto en la corteza cerebral como en
el hipocampo. En las últimas décadas se han desarrollado numerosas técnicas
que permiten estimular la corteza cerebral humana de manera segura y no
invasiva. La estimulación magnética transcraneal (TMS) y la estimulación
transcraneal por corriente directa (tDCS) son las dos técnicas más utilizadas.
Numerosos estudios han demostrado que ambas técnicas inducen cambios en
la excitabilidad cortical y, por ende, en la plasticidad (compartiendo
propiedades con el LTP y el LTD inducido en preparaciones corticales). Estos
cambios en la excitabilidad cortical se han utilizado para justificar el uso de
estas técnicas tanto en la mejora de los procesos rehabilitadores de diferentes
poblaciones de pacientes como en la potenciación del aprendizaje en sujetos
sanos. Sin embargo, hay una gran controversia en cuanto al efecto de estas
técnicas a nivel individual, ya que en los últimos años se han publicado
artículos en los que se observa que algunos sujetos no responden como es esperado a la estimulación.
Al ser estas técnicas de estimulación relativamente nuevas, existen todavía
varias cuestiones que no han sido resueltas completamente. En el presente
trabajo tratamos de abordar las siguientes:
1) La gran variabilidad inter-individual que parece existir en la respuesta a
las diferentes técnicas de estimulación.
2) La fiabilidad intra-sujeto de las técnicas de estimulación.
3) La relación entre plasticidad cortical y la capacidad de aprendizaje motor En este trabajo demostramos que, efectivamente, existen diferentes
patrones de respuesta a cada uno de los protocolos de facilitación testados. Un
grupo de sujetos responde como se espera (incrementando la excitabilidad
cortical), mientras que otro grupo de sujetos no muestra la respuesta esperada.
Además, el que una persona responda a un protocolo no es indicativo de que
vaya a responder a otro.
En segundo lugar, los resultados nos han mostrado que hay una fiabilidad
intra-sujeto moderada durante la media hora siguiente a la estimulación
transcraneal.
Y en tercer lugar, nuestros datos no muestran relación entre la plasticidad
inducida en el área motora con estimulación transcraneal y la capacidad de
aprendizaje motor. Sin embargo, hemos encontrado una relación entre el
patrón de respuesta a la estimulación y el tiempo de reacción. Nuestros
resultados muestran que el grupo de sujetos que responde como se espera a
determinados protocolos de estimulación, tienen un tiempo de reacción menor
que aquellos del grupo que no responde como es esperado.
Por lo tanto, debido a la gran variabilidad inter-individual en la respuesta a la
estimulación transcraneal no invasiva, junto con la gran cantidad de protocolos
de estimulación y de tareas de aprendizaje motor existentes, parece necesario contemplar todos estos aspectos a la hora de diseñar programas en los que se
utilicen estas técnicas. Es decir, es importante saber qué protocolo y/o qué
tarea de aprendizaje es más adecuada para según qué tipo de terapia y según
qué tipo de sujeto. Además, parece que la fiabilidad intra-sujeto de las técnicas
de estimulación es aceptable, por lo que una vez comprobada la eficacia de
una técnica en un sujeto, podemos esperar que sucesivas sesiones muestren
similares efectos. Futuros estudios deben ser realizados para seguir concretando los
protocolos y parámetros óptimos para cada intervención en la que se utilicen
técnicas de estimulación transcraneal no invasiva.[Abstract]Human brain is plastic, i.e. it has the ability to make changes in its structure and function. The key mechanisms involved in these changes at the synaptic
level are the long-term potentiation (LTP) and the long-term depression (LTD).
LTP and LTD have been induced by practice (learning processes) or artificially
through electrical stimulation in cortical and hippocampal slices. In the last
decades, several techniques have been developed to stimulate the awake
human cerebral cortex safely and non-invasively. The two commonly used
stimulation techniques are transcranial magnetic stimulation (TMS) and
transcranial direct current stimulation (tDCS) produce changes in cortical
excitability, with several properties in common with LTP/LTD in cortical slices.
These changes in cortical excitability have been used to justify the utilization of
these techniques both in rehabilitative processes of different patients
populations and in the potentiation of learning in healthy subjects. However,
there is controversy regarding effects on small groups of subjects and whether
the effects of these techniques are effective or safe for the individual. In the last years some studies suggest that some subjects do not respond as expected to
the stimulation.
As these techniques are very recent, there are some questions that remain
still unresolved. In the present work we wanted to address the following: 1) The huge inter-individual variability in response to the different noninvasive
brain stimulation techniques.
2) The intra-subject reliability of the non-invasive brain stimulation
techniques.
3) The relationship between cortical plasticity and motor learning
capacity.
In this work we demonstrated first, that there are different patterns of
response to each of the facilitative non-invasive brain stimulation protocols
tested. There is a group of subjects that respond as expected (i.e. increasing cortical excitability), whilst there is another group of subject who do not show
this expected response. Furthermore, an expected response to one protocol, do
not imply such response to another protocol.
Second, our results show a fair intra-subject reliability in response to noninvasive
brain stimulation during the half-hour post-stimulation (tested with
tDCS).
And third, we observe no correlation between the plasticity induced in the
motor cortex by non-invasive brain stimulation and the motor learning capacity.
However, we found a relationship between the pattern of response to some
non-invasive brain stimulation protocols and the reaction time, i.e. the group of
subjects who respond as expected to the stimulation is faster than those
subjects in the group with a non-expected response.
Therefore, due to the huge inter-individual variability in response to noninvasive
brain stimulation, and the large amount of stimulation protocols and
motor learning task, it seems very important to take into account all of this for
the design of programs involving stimulation. So, is important to know which
protocol and/or motor task are more suitable depending on the therapy and
depending on the subject. Furthermore, as the intra-individual reliability of
stimulation seems to be fair, once a technique is successfully probe in a
subject, is expected similar success in successive sessions. Future studies are needed to further establish the optimal protocols and parameters for each intervention in which non-invasive brain stimulation is involved[Resumo] O cerebro humano é plástico, ten a capacidade de producir modificacións na
súa estructura e na súa función. Os principais mecanismos que explican estas
modificacións a nivel sináptico son a potenciación a longo prazo (LTP) e a
depresión a longo prazo (LTD). Ambos mecanismos poden ser inducidos
mediante a práctica (procesos de aprendizaxe), mais tamén poden ser
inducidos de maneira artificial a través de estimulación eléctrica tanto na
corteza cerebral coma no hipocampo. Nas últimas décadas véñense
desenvolvendo numerosas técnicas que permiten estimular o córtex humano
de maneira segura e non invasiva. A estimulación magnética transcraniana
(TMS) e máis a estimulación transcraniana por corrente directa (tDCS) son as
dúas técnicas máis empregadas. Numerosos estudios demostraron que
ámbalas dúas técnicas inducen modificacións na excitabilidade cortical e, polo
tanto, na plasticidade (compartindo propiedades co LTP e mailo LTD inducido
en preparacións corticais). Estas modificacións na excitabilidade cortical
utilízanse para xustificar o uso destas técnicas tanto nos procesos
rehabilitadores de diferentes poboacións de doentes coma na potenciación do
aprendizaxe en suxeitos saudables. Porén, existe unha grande controversia en
relación ó efecto destas técnicas a nivel individual, xa que nos últimos anos
publicáronse artigos nos que se observa que algúns suxeitos non responden
como é de esperar á estimulación.
Debido a que estas técnicas son relativamente novas, aínda existen varias
cuestións sen resposta. No presente traballo preténdense abordar as
seguintes:
1) A grande variabilidade inter-individual que parece existir na resposta ás
diferentes técnicas de estimulación.
2) A fiabilidade intra-suxeito das técnicas de estimulación.
3) A relación entre plasticidade cortical e a capacidade de aprendizaxe
motora.
Neste traballo demostramos que, efectivamente, existen diferentes padróns
de resposta a cada un dos protocolos de facilitación testados. Un grupo de suxeitos responde como é de esperar (incrementando a excitabilidade cortical),
namentres que outro grupo de suxeitos non amosa a resposta esperada.
Ademais, que unha persoa responda a un protocolo non é indicativo de que
responda a outro.
En segundo lugar, os resultados amosaron unha fiabilidade intra-suxeito
moderada durante a media hora seguinte á estimulación transcraniana.
E, en terceiro lugar, os nosos datos non amosan relación entre a
plasticidade inducida na zona con estimulación transcraniana e a capacidade
de aprendizaxe motora. Porén, encontramos unha relación entre o padrón de
resposta á estimulación transcraniana e o tempo de reacción. Os nosos
resultados amosan que o grupo de suxeitos que responde como é de esperar a
determinados protocolos de estimulación, teñen un tempo de reacción menor
que aqueles do grupo que non responde como é de esperar.
Por tanto, debido á grande variabilidade inter-individual na resposta á
estimulación transcraniana non invasiva, xunto coa grande cantidade de
protocolo de estimulación e de tarefas de aprendizaxe motora existentes,
semella necesario contemplar todos estes aspectos á hora de deseñar
programas nos que se empreguen estas técnicas. É dicir, é importante saber o
protocolos e/ou a tarefa de aprendizaxe máis adecuada para segundo o tipo de
terapia e segundo o tipo de suxeito. Ademáis, semella que a fiabilidade intrasuxeito das técnicas de estimulación é aceptable, por tanto, unha vez
comprobada a eficacia dunha técnica nun suxeito, é de esperar que sucesivas
sesións amosen efectos similares.
Futuros estudios deben ser realizados para seguir concretando os
protocolos e parámetros óptimos para cada intervención na que sexan
empregadas as técnicas de estimulación transcraniana non invasiva
Paradoxical facilitation after depotentiation protocol can precede dyskinesia onset in early Parkinson’s disease
Full text linkLoss of dopamine, a key modulator of synaptic signalling, and subsequent pulsatile non-physiological levodopa replacement is believed to underlie altered neuroplasticity in Parkinson’s disease (PD). Animal models suggest that maladaptive plasticity (e.g. deficient depotentiation at corticostriatal synapses) is key in the development of levodopa-induced dyskinesia (LID), a common complication following levodopa replacement in PD. Human studies using transcranial magnetic stimulation protocols have shown similar depotentiation deficit in patients with LID. We hypothesized that subtle depotentiation deficits should precede LID if these deficits are mechanistically linked to LID onset. Moreover, patients on pulsatile levodopa-based therapy may show these changes earlier than those treated with levodopa-sparing strategies. We recruited 22 early non-dyskinetic PD patients (</p
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Cortical plasticity and motor learning : variability in response to non-invasive brain stimulation and its relation with motor learning
No full textResumen basado en el de la publicaciónPrograma de doctorado en Deporte, Educación Física y Ocio SaludableTítulo, resumen y conclusiones también en españolEn las últimas décadas del siglo XX y principios del siglo XXI se han desarrollado numerosas técnicas que permiten estimular la corteza cerebral humana de manera segura y no invasiva. La estimulación magnética transcraneal (TMS) y la estimulación transcraneal por corriente directa (tDCS) son las dos técnicas más utilizadas. Numerosos estudios han demostrado que ambas técnicas inducen cambios en la excitabilidad cortical y, por ende, en la plasticidad (compartiendo propiedades con el LTP y el LTD inducido en preparaciones corticales). Sin embargo, hay una gran controversia en cuanto al efecto de estas técnicas a nivel individual, pues al ser relativamente nuevas, existen todavía varias cuestiones que no han sido resueltas completamente. Se abordan las siguientes: 1) la gran variabilidad inter-individual que parece existir en la respuesta a las diferentes técnicas de estimulación; 2) la fiabilidad intra-sujeto de las técnicas de estimulación; 3) la relación entre plasticidad cortical y la capacidad de aprendizaje motor. Se demuestra que, existen diferentes patrones de respuesta a cada uno de los protocolos de facilitación testados. Un grupo de sujetos responde como se espera (incrementando la excitabilidad cortical), mientras que otro grupo de sujetos no muestra la respuesta esperada. Además, el que una persona responda a un protocolo no es indicativo de que vaya a responder a otro. En segundo lugar, los resultados muestran que hay una fiabilidad intra-sujeto moderada durante la media hora siguiente a la estimulación transcraneal. Y en tercer lugar, los datos no muestran relación entre la plasticidad inducida en el área motora con estimulación transcraneal y la capacidad de aprendizaje motor. Sin embargo, se ha encontrado una relación entre el patrón de respuesta a la estimulación y el tiempo de reacción. Los resultados muestran que el grupo de sujetos que responde como se espera a determinados protocolos de estimulación, tienen un tiempo de reacción menor que aquellos del grupo que no responde como es esperado. Por lo tanto, es importante saber qué protocolo y/o qué tarea de aprendizaje es más adecuada para según qué tipo de terapia y según qué tipo de sujeto. Además, parece que la fiabilidad intra-sujeto de las técnicas de estimulación es aceptable, por lo que una vez comprobada la eficacia de una técnica en un sujeto, se puede esperar que sucesivas sesiones muestren similares efectos. Futuros estudios deben ser realizados para seguir concretando los protocolos y parámetros óptimos para cada intervención en la que se utilicen técnicas de estimulación transcraneal no invasiva.ES
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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