From all rTMS protocols at present, the theta burst stimulation (TBS) is considered the most efficient in terms of number of impulses and intensity required during a given stimulation. The aim of this study was to investigate the effects of inhibitory and excitatory TBS protocols on motor cortex excitability when the duration of stimulation was doubled. Fourteen healthy volunteers were tested under four conditions: intermittent theta bust stimulation (iTBS), continuous theta burst stimulation (cTBS), prolonged intermittent theta bust stimulation (ProiTBS) and prolonged continuous theta burst stimulation (ProcTBS). The prolonged paradigms were twice as long as the conventional TBS protocols. Conventional facilitatory iTBS converted into inhibitory when it was applied for twice as long, while the normally inhibitory cTBS became facilitatory when the stimulation duration was doubled. Our results show that TBS-induced plasticity cannot be deliberately enhanced simply by prolonging TBS protocols. Instead, when stimulating too long, after-effects will be reversed. This finding supplements findings at the short end of the stimulation duration range, where it was shown that conventional cTBS is excitatory in the first half and switches to inhibition only after the full length protocol. It is relevant for clinical applications for which an ongoing need for further protocol improvement is imminent.

The perception of visual motion is dependent on a set of occipitotemporal regions which are readily accessible to neuromodulation. Previous studies using paired-pulse Transcranial Magnetic Stimulation (ppTMS) have provided evidence of the capacity of this type of protocols to modulate cognitive processes. To test whether such cortical modulation can be observed in the visual system, particularly during motion perception, ppTMS was applied to the occipital cortex using both scalp-based and meta-analytic targeting coordinates. In this within-subject, sham-controlled study, fifteen subjects completed two sessions in two consecutive weeks. On the first visit, subject-specific resting motor threshold (RMT) was determined and participants performed an adaptive motion discrimination task to determine individual motion sensitivity. During the second visit, subjects performed the same task with three individualized difficulty levels as two TMS pulses were delivered respectively -150 and -50 ms prior to motion stimulus onset at 120% RMT, under the logic that the cumulative inhibitory effect of these two pulses would alter motion sensitivity as measured by the individually calibrated task. The ppTMS was delivered at one of two locations: 3 cm dorsal and 5 cm lateral to inion (scalp-based coordinate), or at the site of peak activation for 'motion' according to the NeuroSynth fMRI database (meta-analytic coordinate). Sham stimulation was delivered on one-third of trials and evenly between the two targets. Analyses showed no significant active-versus-sham effects of ppTMS when stimulation was delivered to the meta-analytic (p = 0.15) or scalp-based coordinates (p = 0.17), which were separated by 29 mm on average. Additionally, there was no was significant interaction between ppTMS at either location and task difficulty level (p = 0.12 and p = 0.33, respectively). These findings fail to support the hypothesis that long-interval ppTMS recruits inhibitory processes in motion-sensitive cortex, but must be considered within the limits of the current design choices.

A widespread observation in the cognitive neuroscience of aging is that older adults show a more bilateral pattern of task-related brain activation. These observations are based on inherently correlational approaches. The current study represents a targeted assessment of the role of bilaterality using repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS).

Mindfulness attitudes, as gentleness, openness, acceptance, curiosity and being non-judgmental have been related to improvement in cognitive and emotional functions, but few studies have focused on its specific contribution. The present study investigated the effect of the mindfulness attitudes on top-down attentional control abilities. Twenty one healthy participants were submitted to two conditions: a Mindfulness induction session where participants practiced focusing on the sensory sensations of breathing while encouraged to incorporate the five mindfulness attitudes and an attentional control session in which participants were repeatedly instructed to merely attend to the breath, without any mindfulness attitude component. Before and after each condition, participants performed two blocks of the oddball task while EEG was recorded. Contrary to our expectations, attentional control assessed through amplitude and latency of the P3b ERP component and oddball task accuracy did not show any changes in any of the conditions. These results suggest that a low dose of mindfulness training in naive individuals, through a focused breath induction, is not enough to improve the allocation of attentional resources towards task-relevant stimuli.

Abstract Despite the widespread use of transcranial magnetic stimulation (TMS) in research and clinical care, the underlying mechanisms-of-actions that mediate modulatory effects remain poorly understood. To fill this gap, we studied dose–response functions of TMS for modulation of visual processing. Our approach combined electroencephalography (EEG) with application of single pulse TMS to visual cortex as participants performed a motion perception task. During participants’ first visit, motion coherence thresholds, 64-channel visual evoked potentials (VEPs), and TMS resting motor thresholds (RMT) were measured. In second and third visits, single pulse TMS was delivered 30 ms before the onset of motion or at the onset latency of the N2 VEP component derived from the first session. TMS was delivered at 0%, 80%, 100%, or 120% of RMT over the site of N2 peak activity, or at 120% over vertex. Behavioral results demonstrated a significant main effect of TMS timing on accuracy, with better performance when TMS was applied at N2-Onset timing versus Pre-Onset, as well as a significant interaction, indicating that 80% intensity produced higher accuracy than other conditions. TMS effects on VEPs showed reduced amplitudes in the 80% Pre-Onset condition, an increase for the 120% N2-Onset condition, and monotonic amplitude scaling with stimulation intensity. The N2 component was not affected by TMS. These findings reveal dose–response relationships between intensity and timing of TMS on visual perception and electrophysiological brain activity, generally indicating greater facilitation at stimulation intensities below RMT.

ABSTRACT Transcranial magnetic stimulation (TMS) has become an important technique in both scientific and clinical practices, and yet our understanding of how the brain responds to TMS is still limited. Concurrent neuroimaging during TMS may bridge this gap, and emerging evidence suggests widespread that modulatory effects of TMS may be best captured through changes in functional connectivity between distributed networks, rather than local changes in cortical activity. However, the relationship between TMS stimulation parameters and evoked changes in functional connectivity is unknown. In this study, 24 healthy volunteers received concurrent TMS-fMRI while performing a dot-motion direction discrimination task. An MR-compatible coil was used to apply trains of three pulses at 10 Hz rTMS over the primary visual cortex (V1) at the onset of the dot stimuli with four levels of stimulation intensity (20%, 40%, 80%, and 120% of resting motor threshold, RMT). Behavioral results demonstrated impairment of motion discrimination at 80% RMT. FMRI results yielded three findings. First, functional connectivity between visual and non-visual areas increased as a function of rTMS intensity. Second, connectivity within the visual network was positively associated with motion accuracy, while the connectivity between visual and non-visual regions was negatively associated with motion accuracy. Lastly, we found that reductions in the similarity between functional and structural connectivity associated with increasing TMS intensity were constrained to the visual network. These findings demonstrate spatially dependent nonlinear effects of TMS intensity on brain functional connectivity that proceed beyond the site of stimulation and influence associated behavior.