Sleep disorders, increasingly prevalent in the general population, induce impairment in daytime functioning and other clinical problems. As changes in cortical excitability have been reported as potential pathophysiological mechanisms underlying sleep disorders, multiple studies have explored clinical effects of modulating cortical excitability through non-invasive brain stimulation in treating sleep disorders. In this study, we critically reviewed clinical studies using non-invasive brain stimulation, particularly transcranial magnetic stimulation (TMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS), for treatment of sleep disorders. Previous studies have reported inconsistent therapeutic effects of TMS and tDCS for various kinds of sleep disorders. Specifically, low-frequency repetitive TMS (rTMS) and cathodal tDCS, both of which exert an inhibitory effect on cortical excitability, have shown inconsistent therapeutic effects for insomnia. On the other hand, high-frequency rTMS and anodal tDCS, both of which facilitate cortical excitability, have improved the symptoms of hypersomnia. In studies of restless legs syndrome, high-frequency rTMS and anodal tDCS induced inconsistent therapeutic effects. Single TMS and rTMS have shown differential therapeutic effects for obstructive sleep apnea. These inconsistent findings indicate that the distinctive characteristics of each non-invasive brain stimulation method and specific pathophysiological mechanisms underlying particular sleep disorders should be considered in an integrated manner for treatment of various sleep disorders. Future studies are needed to provide optimized TMS and tDCS protocols for each sleep disorder, considering distinctive effects of non-invasive brain stimulation and pathophysiology of each sleep disorder.
Tinnitus is a prevalent disorder that has no cure currently. Within the last two decades, neuroscientific research has facilitated a better understanding of the pathophysiological mechanisms that underlie the generation and maintenance of tinnitus, and the brain and nerves have been identified as potential targets for its treatment using non-invasive brain stimulation methods. This article reviews studies on tinnitus patients using transcranial magnetic stimulation, transcranial electrical stimulation, such as transcranial direct current stimulation, alternating current stimulation, transcranial random noise stimulation as well as transcutaneous vagus nerve stimulation and bimodal combined auditory and somatosensory stimulation. Although none of these approaches has demonstrated effects that would justify its use in routine treatment, the studies have provided important insights into tinnitus pathophysiology. Moreover bimodal stimulation, which has only been developed recently, has shown promising results in pilot trials and is a candidate for further development into a valuable treatment procedure.
Tinnitus is a prevalent disorder that has no cure currently. Within the last two decades, neuroscientific research has facilitated a better understanding of the pathophysiological mechanisms that underlie the generation and maintenance of tinnitus, and the brain and nerves have been identified as potential targets for its treatment using non-invasive brain stimulation methods. This article reviews studies on tinnitus patients using transcranial magnetic stimulation, transcranial electrical stimulation, such as transcranial direct current stimulation, alternating current stimulation, transcranial random noise stimulation as well as transcutaneous vagus nerve stimulation and bimodal combined auditory and somatosensory stimulation. Although none of these approaches has demonstrated effects that would justify its use in routine treatment, the studies have provided important insights into tinnitus pathophysiology. Moreover bimodal stimulation, which has only been developed recently, has shown promising results in pilot trials and is a candidate for further development into a valuable treatment procedure.
Based on advances in biotechnology and neuroscience, neuromodulation is poised to gain clinical importance as a treatment modality for psychiatric disorders. In addition to old-established electroconvulsive therapy (ECT), clinicians are expected to understand newer forms of neurostimulation, such as deep brain stimulation (DBS), vagus nerve stimulation (VNS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial alternating current stimulation (tACS). Given the growing interest in non-invasive neuromodulation technologies, clinicians may seek sufficient information about neuromodulation to inform their clinical practice. A growing literature suggests that applications of non-invasive neuromodulation have evidence particularly for indications where treatments are currently insufficient, such as drug-resistant depression. However, positive neuromodulation studies require replication, and the precise interactions among stimulation, antidepressant medication, and psychotherapy are unknown. Further studies of long-term safety and the impact on the developing brain are needed. Non-invasive neuromodulatory devices could enable more individualized treatment. However, do-it-yourself (DIY) stimulation kits require a better understanding of the effects of more frequent patterns of stimulation and raise concerns about clinical supervision, regulation, and reimbursement. Wide spread enthusiasm for therapeutic potential of neuromodulation in clinical practice settings should be mitigated by the fact that there are still research gaps and challenges associated with non-invasive neuromodulatory devices.
Several types of pain occur following spinal cord injury (SCI); however, neuropathic pain (NP) is one of the most intractable. Invasive and non-invasive brain stimulation techniques have been studied in clinical trials to treat chronic NP following SCI. The evidence for invasive stimulation including motor cortex and deep brain stimulation via the use of implanted electrodes to reduce SCI-related NP remains limited, due to the small scale of existing studies. The lower risk of complications associated with non-invasive stimulation, including transcranial direct current stimulation (tDCS) and repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), provide potentially attractive alternative central neuromodulation techniques. Compared to rTMS, tDCS is technically easier to apply, more affordable, available, and potentially feasible for home use. Accordingly, several new studies have investigated the efficacy of tDCS to treat NP after SCI. In this review, articles relating to the mechanisms, clinical efficacy and safety of tDCS on SCI-related NP were searched from inception to December 2019. Six clinical trials, including five randomized placebo-controlled trials and one prospective controlled trial, were included for evidence specific to the efficacy of tDCS for treating SCI-related NP. The mechanisms of action of tDCS are complex and not fully understood. Several factors including stimulation parameters and individual patient characteristics may affect the efficacy of tDCS intervention. Current evidence to support the efficacy of utilizing tDCS for relieving chronic NP after SCI remains limited. Further strong evidence is needed to confirm the efficacy of tDCS intervention for treating SCI-related NP.
Brain stimulation technology that administers electrical and magnetic stimulation to a brain has shown a significant level of possibility for treating a wide range of various neurological and psychiatric disorders. Depending on its nature, the technology is defined either as invasive or non-invasive, and deep brain stimulation (DBS) is one of the most well-known invasive brain stimulation technologies. Currently categorized as grade 4 medical device in accordance with Guideline On Medical Devices And Their Grades, a Notification of Ministry of Food and Drug Safety (MFDS), the DBS has been used as a stable treatment for several diseases. At the same time, the DBS technology has recently achieved substantial advancement, encouraging active discussions for its use from various perspectives. On the contrary, debates over legal regulation related to the use of DBS has relatively been smaller in numbers. In this context, this article aims to 1) introduce the DBS technology and its safety in setting out the tone; 2) touch upon major legal issues that would potentially rise from its use for four different purposes of treatment, clinical study, areas of non-standard treatment where no other methods are available, and enhancement; and finally 3) highlight disputes concerning common emerging issues observed in the aforementioned four purposes from the viewpoint of legal responsibility and liability of using the DBS, which are benefit-risk assessment, physicians' duty of information, patients' capacity to consent, control for device, and insurance coverage.
Neurostimulation approaches have been developed and explored to modulate neuroplastic changes of cortical function in human brain. As one of the most primary noninvasive tools, transcranial direct current stimulation (tDCS) was extensively studied in the field of neuroscience. The alternation of cortical neurons depending on the polarity of the tDCS has been used for improving cognitive processing including working memory, learning, and language in normal individuals, as well as in patients with neurological or psychiatric diseases. In addition, tDCS has great advantages: it is a non-invasive, painless, safe, and cost-effective approach to enhance brain function in normal subjects and patients with neurological disorders. Numerous previous studies have confirmed the efficacy of tDCS. However, tDCS has not been considered for clinical applications and research in the field of physical therapy. Therefore, this review will focus on the general principles of tDCS and its related application parameters, and provide consideration of motor behavioral research and clinical applications in physical therapy.
Objectives : This study aimed to investigate the general effects of low-frequency electrical stimulation of the ankle joint acupuncture points(BL62 and KI6) on the brain waves of elderly women as a pilot study to figure out the possibility of candidate non-invasive and non-chemical stimulation method for the enhancing the brain function. Methods : A randomized, controlled, double-blinded clinical trial was performed in 31 healthy women(mean age, 54.5 years) within a treatment duration of 12 sessions. In the experimental group, low-frequency electrical stimulation was applied using the maximum range of the individual insensible strength(mean current, $0.04{\mu}A$). The control group received sham stimulation. The background electroencephalographic activity was measured before and after the12 sessions. Results : After 12 sessions of stimulation, the relative power of the alpha wave increased(32 of 32 channels: significant difference in 11 channels, p<0.05); the theta(30 of 32 channels: significant difference in 10 channels, p<0.05), beta(31 of 32 channels), and gamma(30 of 32 channels: significant difference in 7 channels, p<0.05) powers were also decreased compared with the sham group. Conclusions : Electrical stimulation on the ankle joint acupuncture points(BL62 and KI6) seemed to stabilize the elderly women brain by inducing the alpha power and reducing beta, theta, and gamma powers. These results provide insight into the action mechanism of the stimulation and can assist the future developement of a non-invasive and non-chemical treatment technique for stressor related cognitive problems.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.8
no.2
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pp.205-211
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2010
In this study, a Magnetic stimulation Pulse Train control technique is introduced and applied to Flyback converter operating in discontinuous conduction mode. In contrast to the conventional pulse width modulation control scheme, the principal idea of a Magnetic stimulation Pulse Train is to achieve output voltage regulation using high and low power pulses. The proposed technique is applicable to any converter operating in discontinuous conduction. However, this work mainly focuses on Flyback topology. In this paper, the main mathematical concept of the new control algorithm is introduced and simulations as well as experimental results are presented.
Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool used to study aspects of human brain physiology, including motor function and the pathophysiology of various brain disorders. A brief electric current passed through a magnetic coil produces a high-intensity magnetic field, which can excite or inhibit the cerebral cortex. Although various brain regions can be evaluated by TMS, most studies have focused on the motor cortex where motor evoked potentials (MEPs) are produced. Single-pulse and paired-pulse TMS can be used to measure the excitability of the motor cortex via various parameters, while repetitive TMS induces cortical plasticity via long-term potentiation or long-term depression-like mechanisms. Therefore, TMS is useful in the evaluation of physiological mechanisms of various neurological diseases, including movement disorders and epilepsy. In addition, it has diagnostic utility in spinal cord diseases, amyotrophic lateral sclerosis and demyelinating diseases. The therapeutic effects of repetitive TMS on stroke, Parkinson disease and focal hand dystonia are limited since the duration and clinical benefits seem to be temporary. New TMS techniques, which may improve clinical utility, are being developed to enhance clinical utilities in various neurological diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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