Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

تسجيل كهربية المتزامنة خلال الجمجمة التيار المتردد تحفيز (جان التقييم التقني)

Published: January 22, 2016 doi: 10.3791/53527
Automatic Translation
1, 1,2
1Division of Systems Neuroscience of Psychopathology, Translational Research Center, University Hospital of Psychiatry, University of Bern, 2Japan Science and Technology Agency, PRESTO

Introduction

وقد لوحظت ديناميكية الإيقاعي من التيارات الكهربائية خارج الخلية في الدماغ لمدة قرن 1،2. بينما بالنسبة لمعظم من هذا الوقت الراهن تعتبر الضوضاء غير محددة في البيانات، واليوم تعتبر على نطاق واسع للعب دور رئيسي في معالجة المعلومات في الدماغ 3،4،5،6،7،8،9. فهمنا للعلاقة سببية بين ترددات محددة من النشاط في الدماغ متذبذبة والعمليات المعرفية قد شهدت تحسنا في العقد الماضي من خلال تطوير تدخل مختلف النهج لتحوير مباشرة النشاط متذبذبة 8،10. عبر الجمجمة بالتناوب التحفيز الحالي (جان التقييم التقني) هي واحدة مقاربة واعدة مثل لتعديل النشاط الإيقاعي في الدماغ 10. جان التقييم التقني هو أسلوب تحفيز المخ غير الغازية، وهو ما ينطبق الضعيف المتردد (الجيبية) التيارات من فروة الرأس وينظم استثارة القشرة الدماغية بطريقة التردد المحدد 11، 12، </ sup> في 13 و 14 و 15. في حين يجري تقنية واعدة لدراسة دور النشاط الإيقاعي في الدماغ، والآليات العصبية للجان التقييم التقني لا تزال بعيدة المنال. وأفادت العديد من الدراسات آثار جان التقييم التقني على الإدراك الحسي 11،13،16،17،18 والوظائف الحركية 19،20،21،22، فضلا عن الآثار على النظام العالي العمليات المعرفية 23،24،25،26،27، 28 . وقد قدم أدلة العصبي للentrainment الفكرة من التذبذبات الدماغ بعد التحفيز باستخدام EEG 13، 14، 15. هناك حاليا تقارير قليلة من الأدلة العصبي في الإنسان لتأثير جان التقييم التقني خلال التحفيز 12، 13، 22. كما الدماغ هو قوي للغاية لاضطراب خارجي، مثل هذا الدليل عبر الإنترنت أمر بالغ الأهمية لفهم الآثار العصبية المباشرة لجان التقييم التقني.

كهربائيtroencephalography (EEG)، واستولت على النشاط الكهربية في الدماغ لقرار زمنية عالية، هو الاختيار المثالي للدراسة الذاتية والأنشطة العصبية متذبذبة مجرور. الدراسات التي أجريت مؤخرا من قبل Helfrich والزملاء وذكرت الآثار العصبية على الانترنت لجان التقييم التقني، ولكن في نفس الوقت قياس EEG خلال جان التقييم التقني ثبتت صعوبة نظرا لجان التقييم التقني قطعة أثرية بارزة 12، 13. لنجاح التجارب المتزامنة جان التقييم التقني-EEG، وتسجيل بيانات جيدة الجودة EEG هو أحد الجوانب الهامة، والتي هي محور من هذه المادة الحالية، والعمل في الوقت نفسه على طريقة المعالجة التمهيدية لإزالة قطعة أثرية جان التقييم التقني هو أيضا في غاية الأهمية. في مختبرنا، لقد تم تطوير لدينا خط أنابيب المعالجة التمهيدية الخاصة مما يسمح لإزالة القطع الأثرية جان التقييم التقني من البيانات EEG 29. ونحن هنا سوف تصف كيفية بنجاح تسجيل إشارات EEG من منطقة التحفيز، والاعتبارات الفنية الهامة للتسجيل ناجحة.

Protocol

بيان الأخلاق: إجراءات التي تجرى على الإنسان تمت الموافقة من قبل لجنة الأخلاق في كانتون برن (KEK-BE 007/14).

ملاحظة: يوضح الشكل 1 المونتاج، فضلا عن تصميم الأقطاب جان التقييم التقني (انظر أيضا مناقشة)، وغطاء EEG. نستخدم غطاء EEG مصنوعة من مادة مرنة (الشكل 1D) لعقد القطب جان التقييم التقني تعلق على فروة الرأس.

1. التنسيقات

ملاحظة: يتم الحصول على نتائج ممثلة من جان التقييم التقني المونتاج القطب التالية.

  1. مونتاج 1: مكان كل من الأقطاب الكهربائية على فروة الرأس، في الناحية اليسرى في قشرة الفص الجبهي الظهرية الوحشية (DLPFC) (القطب F3) واليسار الخلفي الجداري القشرة (PPC) (P3 القطب) (الشكل 1A).
  2. مونتاج 2: مكان واحد جان التقييم التقني الكهربائي على فروة الرأس في DLPFC الأيسر (F3 القطب)، ووضع القطب آخر جان التقييم التقني على الكتف الأيسر (1B الشكل).
  3. مونتاج3: مكان واحد القطب جان التقييم التقني على فروة الرأس في PPC اليسار (P3 القطب)، ووضع القطب آخر جان التقييم التقني على الكتف الأيسر (الشكل 1C).

2. إعداد جان التقييم التقني أقطاب

  1. إذا كان سيتم وضع القطب جان التقييم التقني إشارة على الكتف (المونتاج 2 و 3)، هل هذا أولا.
    1. قبل وضع القطب الكتف، وإعداد الجلد مع الجلد إعداد جلخ جل للEEG وتخطيط القلب الكهربائي. استخدام الشاش لفرك البشرة بخفة مع الجلد إعداد هلام.
    2. تطبيق EEG الجل على القطب جان التقييم التقني ووضع القطب على الكتف.
    3. تأمين القطب على الكتف مع شريط لاصق.
  2. وضعت على غطاء EEG. ضبط الموقف من الغطاء وفقا للنظام الدولي 10-20 لقطب كهربائي المواقع 30، وربط حزام الذقن للغطاء EEG.
  3. علامة البقع للإشارة حيث سيتم وضع قطب كهربائي جان التقييم التقني على فروة الرأس. استخدام المياهقلم أحمر المستندة، أولا لأن يتم تخفيض آثار العزل من المواد اللون من ركلة جزاء، وثانيا، يمكن غسلها بسهولة بعيدا بالماء.
  4. إذا كان هناك مشكلة مع القلم لا تصل إلى فروة الرأس لوضع العلامات، ويرجع ذلك إلى فتحات في السقف EEG لهلام الإدراج يجري ضيقة جدا (الشكل 1D)، واستخدام عصا خشبية، على سبيل المثال مقبض خشبي من مسحة القطن .
    1. طلاء غيض من عصا بدقة واستخدام هذا غيض بمناسبة فروة الرأس.
    2. إزالة الغطاء EEG ومعرفة ما اذا كان وسم ناجحة. إذا لزم الأمر، وملء في وضع العلامات، بحيث يمكن بسهولة أن رصدت في وقت لاحق.
  5. قم بالخطوات التالية (2.5.1-2.5.4) اعتمادا على طول الشعر المشارك. إذا كان مشارك الشعر القصير (تصل إلى حوالي 10 سم)، تخطى الخطوات التالية (كما تجدر الإشارة إلى أن بعض تسريحات الشعر، مثل تأمين الرهبة، وجعل تطبيق جان التقييم التقني أقطاب مستحيلة). إذا كان مشارك يعد هايص:
    1. وضع القطب جان التقييم التقني مع وسطها والتي تمثلت في بقعة حمراء على فروة الرأس. لاحظ أنه لا يوجد هلام EEG ينبغي أن توضع في القطب جان التقييم التقني في هذه اللحظة.
    2. كاتب الموضوع من كل الشعر داخل الحلبة الداخلية من القطب جان التقييم التقني.
    3. ربط الخيوط من الشعر مع روابط الكابل. إيلاء الاهتمام لأن الشعر حول القطب جان التقييم التقني لا يحصل ملزمة مع القطب جان التقييم التقني من المجلدات كابل.
    4. بعد أن تم ملزمة الشعر، إزالة القطب جان التقييم التقني.
  6. تطبيق EEG هلام إلى القطب جان التقييم التقني فروة الرأس.
    1. قبل تطبيق هلام، وربط فروة الرأس والكتف أقطاب جان التقييم التقني للمشجعا، ولكن لا تتحول على مشجعا حتى الآن. تطبيق طبقة رقيقة من EEG الهلام على القطب جان التقييم التقني. تطبيق متفرق من هلام هو المهم.
    2. وضع بعناية القطب جان التقييم التقني مرة أخرى على الرأس.
      1. إذا كان مشارك الشعر الطويل، والخيط الشعر ملزمة مرة أخرى من خلال ثقب الداخلية من القطب جان التقييم التقني، دون أنuching هلام EEG على القطب جان التقييم التقني.
      2. في حين وضع القطب جان التقييم التقني، وإيلاء اهتمام وثيق للعلامة حمراء على فروة الرأس يتم الاحتفاظ بها في منتصف القطب جان التقييم التقني. مرة واحدة وقد وضعت القطب جان التقييم التقني على فروة الرأس، وربما لم يعد من الممكن تغيير موقفها.
      3. إزالة المجلدات كابل من الشعر مرة واحدة وضعت القطب جان التقييم التقني.
    3. بدوره على التحفيز والتشجيع ورصد مقاومة. في حين وضع بعناية بعض الضغط على القطب جان التقييم التقني، وإيلاء اهتمام وثيق للغاية أن الأحمر بمناسبة بقعة يتم الاحتفاظ دائما في منتصف القطب جان التقييم التقني.
    4. رفع بعناية حواف القطب جان التقييم التقني وتطبيق بعض مزيد من هلام EEG تحت الشعر، وليس بين القطب جان التقييم التقني والشعر (الشكل 2). وهذا أمر مهم خاصة إذا كان مشارك لديه الكثير من الشعر (انظر المناقشة).
    5. مواصلة الضغط على القطب جان التقييم التقني حتى مقاومة غير مستقر دون 10 أوم. مراقبة مقاومة للجان التقييم التقني الكهربائي من قبل جان التقييم التقني stimulator.Carefully إضافة هلام EEG إضافية إذا لزم الأمر، ولكن دائما قليلة.
      ملاحظة: يتم قياس مقاومة من القطب جان التقييم التقني مراقبتها من قبل مشجعا جان التقييم التقني بين الأقطاب جان التقييم التقني، الذي لديه عيب عدم توفير معلومات منفصلة قيمة مقاومة لكل القطب. اعتمادا على نظام مكبر للصوت EEG، قد يكون من الممكن أيضا لقياس مقاومة الأقطاب جان التقييم التقني من خلال هذا، ومن ثم تكون قادرة على قياس مقاومة لكل الكهربائي بشكل منفصل.
    6. إيلاء الاهتمام لأي هلام الهروب من القطب جان التقييم التقني، وإزالة الزائد هلام EEG مع مسحة القطن.

3. تركيب كاب EEG

  1. بعد مقاومة من الأقطاب جان التقييم التقني تصل دون عتبة 10 أوم، تركيب غطاء EEG مرة أخرى. وضعت على غطاء EEG بلطف شديد وبدقة، وخاصة إذا كانت المادة من الغطاء EEG غير مرن، لأنه من السهل على خلاف ذلك لنقل موقف SCALجان التقييم التقني ص الكهربائي خلال هذه الخطوة.
    ملاحظة: إن التحول من القطب جان التقييم التقني ينتشر هلام EEG تحت القطب جان التقييم التقني ويؤدي جل EEG لسد مع الأقطاب EEG. من المهم عدم هدم حد أقصى مرونة مع القوة، لأن هذا قد يؤدي إلى انتعاش بعد ذلك، والذي من شأنه أن يؤدي أيضا في تحريك القطب جان التقييم التقني.
  2. ربط حزام للغطاء EEG.

4. إعداد EEG أقطاب

  1. تطبيق هلام EEG من اللزوجة المناسبة (كما هو مبين بالتفصيل في المناقشة) إلى الأقطاب EEG لإنشاء اتصال بين فروة الرأس والأقطاب الكهربائية EEG. تبدأ مع الأقطاب EEG الأرض والمرجعية. ثم انتقل إلى أقطاب تقع في وسط منطقة القطب جان التقييم التقني. ثم الاستمرار في الأقطاب المتبقية (انظر مناقشة).
  2. لأقطاب EEG المحيطة القطب جان التقييم التقني، حقن هلام، حيث يشير طرف الإبرة في اتجاه بعيدا عن القطب جان التقييم التقني. دفع برفق إلى أسفل EEأقطاب G أثناء تطبيق هلام، بحيث هلام لا يفلت من تحت الأقطاب.
  3. استخدام عصا خشبية لزيادة الاتصال بين الأقطاب EEG وفروة الرأس، كما هو موضح في الشكل (3). لا تستخدم طرف الإبرة لهذا الغرض، لأنها سوف تتخلص من فروة الرأس المشاركين، وغير وعلاوة على ذلك ليس كما فعالة لهذا الغرض.
    1. دفع إلى أسفل الجل مع العصا نحو فروة الرأس، وفرك بلطف شديد على فروة الرأس مع الجزء العلوي من العصا مع حركة الدورية. محاولة للحفاظ على زاوية عصا متعامد على فروة الرأس لأقطاب يقع في المنطقة القريبة من القطب جان التقييم التقني، والحركات الجانبي من العصا وانتشرت الجل تحت القطب. إذا لزم الأمر، وتطبيق بعض مزيد من هلام EEG، ومن ثم استخدام عصا خشبية لزيادة تحسين مقاومة.
  4. لتجنب سد عبر تسريب هلام (الشكل 4)، يكون مقتصد مع تطبيق هلام لخفض مقاومة من الأقطاب الكهربائية EEG فيعلى مقربة من القطب جان التقييم التقني. بدلا من ذلك، في محاولة لخفض مقاومة أكبر قدر ممكن فقط باستخدام عصا خشبية، قبل النظر في إضافة المزيد من هلام.
  5. مرة واحدة تم تحقيقه مقاومة جيدة مع عصا خشبية، إدراج بعناية واسقاط الإبرة حتى غيض من إبرة تلامس فروة الرأس، ثم تطبيق بلطف جل في حين سحب الإبرة بها، مما يساعد على تحقيق الاستقرار في الاتصال بين القطب EEG و فروة الرأس.
  6. تهدف لEEG ممانعات الكهربائي أقل من 5 أوم للبيانات المثلى، لأن هذا يقلل من تدخل الضوضاء وتشويه الإشارات.
  7. مرة واحدة وقد تم خفض ممانعات إلى المستوى المناسب، واختبار ما إذا كان قد تم إنشاء أي جسر بين القطب جان التقييم التقني والمناطق المحيطة بها الأقطاب الكهربائية EEG بسبب تسرب هلام.
    1. تطبيق التحفيز الجيبية وجيزة، مع شدة مصالح التجريبية (على سبيل المثال، 1 أمبير الذروة إلى الذروة).
      ملاحظة: نظرا لمحدودية بعض الأنظمة (انظر الجدول المواد)، فمن نبعد التمديد ممكن للتحقق من سد على الانترنت، ولكن فقط من خلال تطبيق التحفيز ومن ثم التحقق ما إذا كان أي قناة من مكبر للصوت EEG يصبح مشبعة.
    2. معرفة ما إذا كان مشبعا أي قناة في حين تحفيز.
      ملاحظة: سوف وكما يتضح من نتائج ممثل، سد عبر تسريب هلام بين جان التقييم التقني وEEG أقطاب يؤدي إلى تشبع هذه القناة من مكبر للصوت EEG ويستبعد تسجيل البيانات من هذه الأقطاب. فمن غير الممكن التراجع عن سد عبر تسريب هلام بمجرد إنشائها. الخيار الوحيد هو أن يقطع التجربة.
  8. الاختيار ممانعات مرة أخرى. ثم بدء التسجيل.

Representative Results

يتم عرض أمثلة جان التقييم التقني-EEG المتزامنة فاشلة وناجحة القياسات التي تم الحصول عليها من تسجيلين مختلفة (الشكل 5). وضعت اثنين جان التقييم التقني أقطاب كهربائية على فروة الرأس (F3 وP3 الأقطاب) وكثافة المجموع بحيث كان 0.9 مللي أمبير (الذروة إلى الذروة). في المثال الأول، تم ردمها القطب F3 EEG مع القطب جان التقييم التقني أمامي عبر هلام (لاحظ أنه عندما ذكر "سد" خلال النقاش أدناه، ونحن دلالة على تشكيل اتصال المباشر EEG هلام خلق اتصال بين جان التقييم التقني وEEG أقطاب). وسد على الفور التشبع لم يتم تسجيل قناة F3 وإشارات EEG خلال جان التقييم التقني (الشكل 5A). في المثال الثاني، سجلت إشارات EEG بنجاح بينما TACS تطبيق (الشكل 5B).

تقييم التوزيع المكاني للحجم القطع الأثرية جان التقييم التقني، وتم حساب حجم قطعة أثرية جان التقييم التقني أثناء تسجيل ناجحة تم الحصول عليها من ثلاثة مواضيع. تم تطبيق جان التقييم التقني إما إلى DLPFC (القطب F3) أو PPC (P3 القطب). وكانت كثافة جان التقييم التقني 0،9 مللي أمبير (الذروة إلى الذروة) لوحظ. وهو أن حجم الذروة إلى الذروة من القطع الأثرية جان التقييم التقني ارتبط عكسيا مع المسافة بين EEG وجان التقييم التقني الكهربائي (الشكل 6A و 6B). وبالإضافة إلى ذلك، فإن موقف القطب إشارة EEG فيما يتعلق القطب جان التقييم التقني أيضا أثرت على التوزيع المكاني للحجم القطع الأثرية جان التقييم التقني عبر القنوات EEG (الشكل 6A و 6B). حجم قطعة أثرية جان التقييم التقني يتراوح من 10 بالسيارات في الأقطاب الكهربائية EEG أبعد من موقع التحفيز، في حين أن حجم يمكن أن تصل إلى 100 فولت في القطب EEG في منتصف القطب جان التقييم التقني. العلاقة بين شدة التيار من جان التقييم التقني وحجم القطع الأثرية في المنطقة المجاورة للتم فحص جان التقييم التقني الكهربائي أيضا (الشكل 7). انها عرضت العلاقات الخطية ومشبعة مجموعة من الجهد تسجيل عندما كانت شدة التيار جان التقييم التقني أكثر من 1.6 مللي أمبير.

الشكل 1
الشكل 1. توضيحات من المونتاج. (A) المونتاج مع اثنين جان التقييم التقني أقطاب توضع على فروة الرأس (F3 وP3). (B) المونتاج واحدة جان التقييم التقني الكهربائي توضع على فروة الرأس (F3) واحدة جان التقييم التقني إشارة القطب توضع على الكتف المماثل. (C) المونتاج واحدة جان التقييم التقني الكهربائي توضع على فروة الرأس (P3) واحدة جان التقييم التقني إشارة القطب توضع على الكتف المماثل. (D) هو غطاء EEG مرن يحمل القطب جان التقييم التقني فروة الرأس في مكان تحت الغطاء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. التطبيق الصحيح للهلام EEG إضافية تحت القطب جان التقييم التقني. هلام EEG إضافية ليتم تطبيقها في إطار القطب جان التقييم التقني لتحسين تجانس الاتصال على فروة الرأس. ينبغي تطبيق هلام إضافية بين الشعر وفروة الرأس (السهم الأزرق)، وليس بين القطب جان التقييم التقني والشعر، وتحسين الاتصال. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. تحسين توصيل الأقطاب الكهربائية EEG لفروة الرأس. (A) تطبيق هلام EEG إلى الأقطاب EEG باستخدام حقنة. استخدام رالملكية الفكرية من الإبرة إلى فرشاة الشعر بعيدا تحت القطب EEG، ثم تضاف بعناية واسقاط الإبرة حتى غيض من إبرة تلامس فروة الرأس. تطبيق هلام حين سحب الإبرة خارج، لإنشاء اتصال بين فروة الرأس والقطب EEG. (B) استخدام عصا خشبية (على سبيل المثال، مقبض خشبي من مسحة القطن أو ما شابه ذلك) لزيادة تحسين الاتصال بين الأقطاب EEG وفروة الرأس. دفع إلى أسفل الجل مع العصا نحو فروة الرأس، وفرك بلطف شديد على فروة الرأس مع الجزء العلوي من العصا مع حركة الدورية. محاولة للحفاظ على زاوية عصا متعامد على فروة الرأس لأقطاب يقع في المنطقة القريبة من القطب جان التقييم التقني، والحركات الجانبي من العصا وانتشرت الجل تحت القطب. إذا لزم الأمر، وتطبيق بعض مزيد من هلام EEG، ومن ثم استخدام عصا خشبية لزيادة تحسين مقاومة. لأقطاب يقع في المنطقة القريبة من القطب جان التقييم التقني من المهم أيضا أن يكون حذرا مع تطبيق المزيد من هلام FOص غرض تحسين الاتصال. حاول بدلا من ذلك تحسين الاتصال قدر الإمكان باستخدام عصا خشبية. وأخيرا، تم إحراز مقاومة مرة واحدة جيدة مع عصا خشبية، وإضافة بعض هلام إضافية لتحقيق الاستقرار في الاتصال بين القطب EEG وفروة الرأس. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الرقم 4. مثال على تسرب هلام EEG خلق اتصال مباشر بين جان التقييم التقني والأقطاب الكهربائية EEG. تسرب EEG هلام، مما يخلق اتصال مباشر بين جان التقييم التقني والقطب EEG، لوحظ. سد مثل هذا بين جان التقييم التقني والأقطاب الكهربائية EEG يمكن أن تنشأ مثلا عن طريق إضافة كميات زائدة من EEG هلام تحت القطب جان التقييم التقني أو القطب EEG في محيط القطب جان التقييم التقني،أو من قبل جان التقييم التقني الكهربائي يتم نقل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5. جان التقييم التقني التشبع مكبر للصوت EEG من خلال سد عبر هلام. البيانات الخام من تسجيلين مختلفة، المشار إليه CPZ، أثناء المونتاج مع جان التقييم التقني فروة الرأس أقطاب كهربية وضعت في DLPFC (F3 الكهربائي) وPCC (P3 القطب). (A) مشبعة والإشارات المسجلة في القطب F3 بسبب سد عبر تسريب EEG هلام بين القطب F3 EEG والقطب جان التقييم التقني. يتم تسجيل (B) إشارات بنجاح من جميع الأقطاب. حجم قطعة أثرية جان التقييم التقني في القطب F3 يتجاوز أكثر من 50 بالسيارات. الرجاء انقر هنا لعرضنسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6. حجم القطع الأثرية جان التقييم التقني عبر قنوات EEG. المقادير الذروة إلى الذروة من جان التقييم التقني التحف متوسط ​​في ثلاث مواد (بالسيارات). البيانات هي البيانات الخام، المشار إليه CPZ. (A) حجم القطع الأثرية جان التقييم التقني أثناء المونتاج واحدة جان التقييم التقني فروة الرأس القطب وضعت في DLPFC الأيسر (F3 الكهربائي) والقطب جان التقييم التقني أخرى وضعت على الكتف الأيسر (المونتاج 2، الشكل 1B). (B) حجم القطع الأثرية جان التقييم التقني أثناء المونتاج واحدة جان التقييم التقني الكهربائي وضعت على PPC اليسرى (P3 الكهربائي) والقطب جان التقييم التقني أخرى وضعت على الكتف الأيسر (المونتاج 3، الشكل 1C). مواقع قناة (C) EEG. الحمراء: قناة ضمن موقع التحفيز، الزرقاء: القنوات في مقربة من موقع التحفيز، المرجع (الأسود الغامق)المرجع القطب (CPZ). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. حجم قطعة أثرية جان التقييم التقني يرتبط خطيا مع شدة التحفيز. حجم الذروة إلى الذروة من القطع الأثرية جان التقييم التقني (بالسيارات) من موضوع واحد في قناة F3. تم تطبيق شدة 0،5-2 مللي أمبير في الخطوات من 0.1 مللي أمبير. البيانات هي البيانات الخام، المشار إليه CPZ. المونتاج واحدة جان التقييم التقني فروة الرأس القطب وضعت في DLPFC الأيسر (F3 الكهربائي) والقطب جان التقييم التقني أخرى وضعت على الكتف الأيسر (المونتاج 2، الشكل 1B). تظهر البيانات وجود علاقة خطية بين كثافة مثالية من التحفيز التطبيقية وضخامة جان التقييم التقني قطعة أثرية، في نطاق شدة 0،5-1،6 أمبير. تم تعيين دقة الجهد إلى 150 فولت، ولكن actuaوكان مجموعة ل اكتساب القصوى 161.6 بالسيارات بعدها تم المشبعة الإشارة. يمثل خط متقطع على مدى القصوى من الجهد. مع شدة التحفيز من 1.7 مللي أمبير والعالي، عندما كانت الناجمة المقادير قطعة أثرية أكثر من 161.6 بالسيارات، وتشبع قناة F3. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

موصوفة التجارب الإجراءات لإعداد بالتزامن جان التقييم التقني-EEG هنا. ننتقل الآن إلى مناقشة الاعتبارات لإعداد التسجيلات جان التقييم التقني-EEG، اثنان منها الاعتبارات الأولى هي حيوية لنجاح التسجيلات المتزامنة جان التقييم التقني-EEG.

تجنب جان التقييم التقني-EEG القطب سد عبر هلام

ومن الأهمية بمكان تجنب سد بين EEG وجان التقييم التقني الأقطاب من خلال تسرب هلام EEG، كما سد على الفور التشبع القناة كل من مكبر للصوت EEG. لهذا السبب اللزوجة من هلام EEG معلمة حاسمة لنجاح تسجيل جان التقييم التقني-EEG. أبدا استخدام الجل السائل EEG، كسائل المخاطر هلام EEG يهرب خارجا من القطب جان التقييم التقني والجسر مع الأقطاب الكهربائية EEG المجاورة. وفي الوقت نفسه، هلام EEG لزج جدا لديه عيب في اختراق الشعر والتشحيم الجلد لتقليل مقاومة. لأقطاب EEG على مقربة من القطب جان التقييم التقني، يمكن لالجل أكثر لزوجة بالبريد المستخدمة، كما يمكن للمرء أن استخدام عصا خشبية لخفض مقاومة. لجان التقييم التقني والأقطاب الكهربائية EEG المتبقية، واستخدام أقل لزوجة قليلا (وإن كان لا يزال لا السائل) هلام EEG. هذا النوع من هلام يتطلب جهدا أقل لممانعات أقل. كما أنه من الصعب أن تتخلص تحت القطب جان التقييم التقني، فمن الأفضل لاستخدام هلام أقل قليلا لزج هنا.

التعامل مع جان التقييم التقني المقادير قطعة أثرية

والمسألة الثانية هي للتعامل مع حجم كبير من القطع الأثرية جان التقييم التقني، بدءا من 10 بالسيارات في EEG أقطاب بعيدة عن مجال التحفيز، إلى أكثر من 100 بالسيارات في موقع التحفيز خلال كثافة التحفيز الحالية من 0.9 مللي أمبير (الشكل 6) ويوضح الشكل (7) وعلاقة خطية بين كثافة التحفيز (0،5-2،0 أمبير الذروة إلى الذروة) وحجم الناتج من القطع الأثرية في موقع التحفيز (قناة F3). والإجراء الأول هو الحفاظ على مقاومة منخفضة من على حد سواء EEG وجان التقييم التقني الأقطاب. غير كافالاتصال بين القطب جان التقييم التقني وفروة الرأس يخلق سعة أكبر من القطع الأثرية جان التقييم التقني في البيانات EEG، وبالإضافة إلى ذلك يطبق أن التيار الالكتروني تميل إلى أن تكون امتجانس. ثانيا، يحتاج المرء للنظر في مستوى قرار من المحول A / D للنظام EEG. A 24 بت محول / D يمكن أن تغطي نظريا مجموعة من 1.68 V مع 0.1 μV / بت القرار. في المقابل، فإن 16 بت محول / D مع قرار 0.1 μV / بت تغطي مجموعة من الجهد 6.5 فولت - منخفض جدا لتغطية مجموعة من القطع الأثرية جان التقييم التقني (الشكل 6). وبالتالي يحتاج قرار تسجيل الجهد الى الانخفاض. من أجل تغطية المقادير قطعة أثرية تصل إلى 100 فولت في موقع التحفيز مع نظام 16 بت، فإن قرار تسجيل الجهد تحتاج نظريا أن يكون خفضت إلى فوق 1.53 μV / بت. دراسات في الواقع بالتزامن الأخيرة جان التقييم التقني-EEG مع نظام 16 بت لا يمكن تسجيل إشارات EEG من محيط موقع التحفيز بسبب تشبع AMPL ifier حتى عندما تم تخفيض القرار إلى 0.5 μV / بت 12،13.

اعتبارات للحد من مقاومة القطب

السبب لتبدأ العمل لأول مرة على ممانعات من الأقطاب الكهربائية EEG تقع في وسط أو بالقرب من القطب جان التقييم التقني، هو أن هذه الأقطاب الكهربائية EEG تتطلب بعض المرضى وعمل دقيق لتجنب سد. من خلال البدء مع هذه الأقطاب، وهناك وقت للانتظار حتى تمت زيارتها هلام التطبيقية بعض الوقت لتليين فروة الرأس، قبل النظر في تطبيق المزيد من هلام EEG إذا لزم الأمر. وينبغي تطبيق هلام إضافي تحت القطب TACS مرة واحدة وقد تم وضعها على فروة الرأس، لا سيما إذا كان مشارك لديه الكثير من الشعر. والسبب ليس فقط للحد من مقاومة - لا يمكن أن يتحقق مقاومة جيدة دون هذه الخطوة - ولكن لتحقيق اتصال موحدة مع فروة الرأس في جميع أنحاء سطح القطب جان التقييم التقني.

التصميم والمونتاج الاعتبارات

ntent "> ويوضح الشكل 1 المونتاج من الأقطاب جان التقييم التقني. وصفت تصميم على شكل دونات لجان التقييم التقني فروة الرأس القطب / الأقطاب وجان التقييم التقني الكتف مستطيلة الكهربائي. ويتيح هذا الشكل من القطب جان التقييم التقني فروة الرأس للإلكترود EEG لتوضع في وسط منطقة حفز. ميزة واحدة من دونات على شكل التصميم هو أنه يسمح لتسجيل إشارة من منطقة حفز. ثانيا، كما أنه يجعل من السهل للحفاظ على موقف القطب جان التقييم التقني دون تغيير. واعتمادا على الموقع من التحفيز، أن بعض شكل آخر من القطب جان التقييم التقني أن يكون أكثر مناسبة. A جان التقييم التقني مستطيلة الشكل القطب هو أكثر ملاءمة عند تسجيل من موقع في بين الأقطاب الكهربائية EEG.

وينبغي أن يكون حذر من أن شكل وموضع القطب جان التقييم التقني ليس نفس المنطقة فعليا حفز، ولكن قد يكون تحول 31 قليلا. عند اتخاذ قرار موقف الأقطاب جان التقييم التقني، نمذجة و الحاليةمنخفض إلى تقدير أفضل وضع من الأقطاب الكهربائية لاستهداف المنطقة من اهتمام ودائما ينصح بشدة.

الإعداد الحالي هو مناسبة لتعديل النشاط الإيقاعي في الشبكات واسعة النطاق. ويمكن تحقيق المزيد من التحفيز التنسيق في عدة طرق 13، 32، 33، 34. لأول مرة، والحد من حجم القطب جان التقييم التقني. وقد أظهرت NITSCHE وزملاؤه أن 3.5 سم 2 القطب يمكن أن تعدل استثارة القشرة الحركية مع tDCS 32. والنهج الثاني هو استغلال تكوين عالية الوضوح 13،33،34، حيث تحيط احدة القطب التحفيز من قبل أربعة أقطاب المرجعية. ميزة أخرى لتكوين عالية الوضوح هي أن كثافة من الأقطاب الكهربائية EEG يمكن زيادة، لأن أقطاب المطاط التقليدية تحد من مساحة لوضع الأقطاب الكهربائية EEG وأربعة وستين الأقطاب الكهربائية EEG من غير الممكن تنفيذها في الإعداد الحالي. في حين عشرالتعديلات جنوب شرقي لأعلى خصوصية مكانية تتطلب إجراءات الإعداد مختلفة، والاعتبارات التقنية الموصوفة هنا لا تزال سارية.

في هذا البروتوكول ووضع الأقطاب جان التقييم التقني وفقا للنظام الدولي 10-20 لEEG القطب المواقع 30. سوف الأمثل Whileindividual من موقع التحفيز يكون بديلا، فإنه قد يشكل مشكلة للمقارنة عندما متفاوتة الموقع التحفيز بين الأفراد في التجربة، كما يختلف الموقع التحفيز فيما يتعلق مواقع تسجيل EEG. الاستخدام المشترك تجلى مؤخرا من الدماغ المغناطيسي (MEG) وجان التقييم التقني، من خلال Neuling وزملاؤه 35، قد التغلب على هذه المشكلة وجان التقييم التقني المشاكل المتعلقة قطعة أثرية، وأساليب التصفية المكانية مع MEG تكوين الشعاع يسمح لتقدير حجم نشاط الدماغ مستقلة عن موقع جان التقييم التقني.

وفيما يتعلق المونتاج، ووصف اثنان من المونتاج أحادي هنا، أي مع extracephaliج موقع القطب المرجعية (1B الشكل و1C)، والمونتاج أحادي القطب واحد، أي مع كل من الأقطاب الكهربائية الموجودة على فروة الرأس (الشكل 1A) (انظر المزيد من التصنيفات من المونتاج الكهربائي بواسطة الناصري وآخرون. 36). وميزة استخدام المونتاج القطب هو تجنب التحفيز رأسي إضافي من لا مصلحة للدراسة. الشغل الشاغل عند اختيار المونتاج القطب هو تدفق التيار على الرغم من الهياكل تحت القشرية بما في ذلك الدماغ، مع المخاطر المحتملة لتحوير وظائف الدماغ الحيوية. وقد أكد كل من موضع الكتف extracephalic والمماثل من القطب إشارة لا لتعديل وظائف الدماغ ل1 مللي أمبير كثافة tDCS 37،38 (على سبيل المثال، وتقلب معدل ضربات القلب ومعدل التنفس وضغط الدم). كما المونتاج القطب يمكن أن يكون لها مزايا واضحة اعتمادا على التصميم التجريبي، هناك حاجة لاختبار شاملالتأثير على وظائف الدماغ الحيوية خلال شدة التحفيز العالي والمونتاج أحادي مختلفة، فضلا عن مقارنة بين تأثير tDCS وجان التقييم التقني.

لاحظ أن التكوين عالية الوضوح هو حل آخر لتجنب مشكلة المونتاج القطبين من التحفيز رأسي إضافية من أي اهتمام. تكوين عالية الوضوح مع واحدة القطب التحفيز محاط بأربعة أقطاب المرجعية يؤدي إلى كثافة التيار عالية في ظل القطب مركز ومنخفضة الكثافة الحالية في إطار الأقطاب المحيطة الأربعة. كما أثر التحفيز يعتمد على كثافة التيار، وهذا يعني تعديل أحادي الاتجاه تحت القطب مركز لتكوين عالية الوضوح، وعلى النقيض من تعديل ثنائي الاتجاه لتكوين اثنين الكهربائي 39.

البصري تصور وميض الناجمة عن جان التقييم التقني هو العامل المحدد الحاسم لكثافة التحفيز عند وضع تاCS الكهربائي في الفص الجبهي، ويرجع ذلك إلى تحفيز الشبكية التي كتبها جان التقييم التقني. على وجه الخصوص، جان التقييم التقني في تردد الموجات بيتا يستحث الخفقان البصرية حتى في كثافة منخفضة للجان التقييم التقني 11. في تجربتنا 0.9 مللي أمبير (الذروة إلى الذروة) تحفيز على DLPFC (F3 القطب) في 6 هرتز هو مستوى كثافة مناسبة لتقليل الإحساس الخفقان البصرية.

اعتمادا على تصميم التجربة، قد يكون من الضروري للسيطرة على مشجعا مع جهاز خارجي (إذا هذه هي وظيفة متاحة للمشجعا المستخدمة). نستخدم الموجي متن الناتج التناظرية للسيطرة على التحفيز والتشجيع وإرسال المشغلات مكبر للصوت EEG (انظر المزيد من الأجهزة والبرمجيات المواصفات في جدول المواد). في حالة مشجعا التي كانت هنا (انظر جدول المواد)، ومستوى الضجيج الناتج الحالي مع جهاز التحكم عن بعد هو أعلى من ذلك مع واجهة مشجعا المضمنة. بالتالي خيار للتحكم عن بعد وينبغي اختيار مشجعاإلا إذا كان ذلك مطلوبا من قبل التصميم التجريبي.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها تشبع قنوات EEG

لقد أظهرنا أن سد بين جان التقييم التقني والأقطاب الكهربائية EEG عبر تسريب النتائج هلام EEG في تشبع القناة كل من مكبر للصوت EEG وتستبعد تسجيل البيانات من هذه الأقطاب الكهربائية (الشكل 5A). هناك أسباب أخرى لتشبع قناة EEG. سبب واحد يمكن أن يكون هذا المكسب من مكبر للصوت ضيق جدا، ولم يتم تعديل قرار تسجيل الجهد وفقا لذلك. في هذه الحالة يحتاج إلى قرار تسجيل الجهد الى الانخفاض لتغطية مجموعة من حجم قطعة أثرية جان التقييم التقني. وهناك سبب آخر هو أن الموقع تسجيل هو قريب جدا من موقع التحفيز. في هذه الحالة، قد حتى قرار تسجيل الجهد الخشنة جدا لا تزال لا تغطي مجموعة من القطع الأثرية. يجب أن يكون موجودا تسجيل بعيدا من موقع التحفيز.

الموالية الحاليtocol يصور شامل الإعدادات والاعتبارات الفنية لالمتزامنة التجارب جان التقييم التقني-EEG. مع طرق لإزالة قطعة أثرية جان التقييم التقني والبروتوكولات لتسجيل نوعية جيدة خلال جان التقييم التقني، وجان التقييم التقني أن يكون حقا وسيلة واعدة tofurther فهمنا من أبرز ملامح نشاط الدماغ، وديناميات الإيقاعية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Stimulator for tACS: Eldith DC-Stimulator plus NeuroConn GmbH, Germany For remote input, be sure to order a model with this feature enabled
Analog Output board for sending triggers: Static and Waveform Analog Output board, model NI PCI-6723 National Instruments, USA 13-bit, 32 channels.
Matlab and data acquisition toolbox The MathWorks, Inc., USA The 'Data acquisition toolbox' available for MATLAB provides functions to control data acquisition hardware such as an analog output board, produced by several manufacturers.
EEG system: eegosports, with a 32 channel waveguard EEG cap ANT neuro, Netherlands
tACS electrodes NeuroConn GmbH, Germany 305090-05       305050 Materials: conductive-rubber electrodes.
Dimensions of scalp electrodes: Outer Ø: 60 mm, Inner Ø:25 mm (Part# 305090-05) Cut from the original size Ø 75mm
Dimensions of shoulder electrode:
50 x 50 mm (Part# 305050)
EEG gel Inselspital, Bern, Switzerland Electrode paste, containing abrasives (i.e. pumice) which scrub the skin, improving the electrode-to-skin contact.
Abrasive skin preparing gel for EEG and electrocardiography: Nuprep Weaver and Company, USA
Cotton swabs, wooden handle Salzmann MEDICO, Switzerland Dimensions:
150 x 1.5 mm; wooden handle Ø 2.2 mm
Adhesive tape: Leukofix BNS medical GmbH, Germany  04.107.12

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Berger, P. D. H. On the electroencephalogram of humans. Arch Psychiatr Nervenkr. 87 (1), 527-570 (1929).
  2. Finger, S. Origins of Neuroscience: A History of Explorations Into Brain Function. , Oxford University Press. New York. (2001).
  3. Engel, A. K., Fries, P., Singer, W. Dynamic predictions: oscillations and synchrony in top-down processing. Nat Rev Neurosci. 2 (10), 704-716 (2001).
  4. Varela, F., Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J. The brainweb: phase synchronization and large-scale integration. Nat Rev Neurosci. 2 (4), 229-239 (2001).
  5. Fries, P. A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence. Trends Cogn Sci. 9 (10), 474-480 (2005).
  6. Canolty, R. T., Knight, R. T. The functional role of cross-frequency coupling. Trends Cogn Sci. 14 (11), 506-515 (2010).
  7. Fell, J., Axmacher, N. The role of phase synchronization in memory processes. Nat Rev Neurosci. 12 (2), 105-118 (2011).
  8. Thut, G., Miniussi, C., Gross, J. The functional importance of rhythmic activity in the brain. Curr Biol. 22 (16), R658-R663 (2012).
  9. Buzsáki, G., Draguhn, A. Neuronal oscillations in cortical networks. Science. 304 (5679), 1926-1929 (2004).
  10. Paulus, W. Transcranial electrical stimulation (tES - tDCS; tRNS, tACS) methods. Neuropsychol Rehabil. 21 (5), 602-617 (2011).
  11. Kanai, R., Chaieb, L., Antal, A., Walsh, V., Paulus, W. Frequency-dependent electrical stimulation of the visual cortex. Curr Biol. 18 (23), 1839-1843 (2008).
  12. Helfrich, R. F., Schneider, T. R., Rach, S., Trautmann-Lengsfeld, S. A., Engel, A. K., Herrmann, C. S. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  13. Helfrich, R. F., et al. Selective modulation of interhemispheric functional connectivity by HD-tACS shapes perception. PLoS Biol. 12 (12), e1002031 (2014).
  14. Zaehle, T., Rach, S., Herrmann, C. S. Transcranial alternating current stimulation enhances individual alpha activity in human EEG. PloS One. 5 (11), e13766 (2010).
  15. Neuling, T., Rach, S., Herrmann, C. S. Orchestrating neuronal networks: sustained after-effects of transcranial alternating current stimulation depend upon brain states. Front Hum Neurosci. 7, 161 (2013).
  16. Feurra, M., Paulus, W., Walsh, V., Kanai, R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2, 13 (2011).
  17. Laczò, B., Antal, A., Niebergall, R., Treue, S., Paulus, W. Transcranial alternating stimulation in a high gamma frequency range applied over V1 improves contrast perception but does not modulate spatial attention. Brain Stimul. 5 (4), 484-491 (2012).
  18. Strüber, D., Rach, S., Trautmann-Lengsfeld, S. A., Engel, A. K., Herrmann, C. S. Antiphasic 40 Hz oscillatory current stimulation affects bistable motion perception. Brain Topogr. 27 (1), 158-171 (2014).
  19. Joundi, R. A., Jenkinson, N., Brittain, J. -S., Aziz, T. Z., Brown, P. Driving oscillatory activity in the human cortex enhances motor performance. Curr Biol. 22 (5), 403-407 (2012).
  20. Wach, C., Krause, V., Moliadze, V., Paulus, W., Schnitzler, A., Pollok, B. Effects of 10 Hz and 20 Hz transcranial alternating current stimulation (tACS) on motor functions and motor cortical excitability. Behav Brain Res. 241, 1-6 (2013).
  21. Wach, C., Krause, V., Moliadze, V., Paulus, W., Schnitzler, A., Pollok, B. The effect of 10 Hz transcranial alternating current stimulation (tACS) on corticomuscular coherence. Front Hum Neurosci. 7, 511 (2013).
  22. Pogosyan, A., Gaynor, L. D., Eusebio, A., Brown, P. Boosting cortical activity at Beta-band frequencies slows movement in humans. Curr Biol. 19 (19), 1637-1641 (2009).
  23. Santarnecchi, E., et al. Frequency-dependent enhancement of fluid intelligence induced by transcranial oscillatory potentials. Curr Biol. 23 (15), 1449-1453 (2013).
  24. Polanìa, R., Nitsche, M. A., Korman, C., Batsikadze, G., Paulus, W. The importance of timing in segregated theta phase-coupling for cognitive performance. Curr Biol. 22 (14), 1314-1318 (2012).
  25. Jaušovec, N., Jaušovec, K. Increasing working memory capacity with theta transcranial alternating current stimulation (tACS). Biol Psychol. 96, 42-47 (2014).
  26. Jaušovec, N., Jaušovec, K., Pahor, A. The influence of theta transcranial alternating current stimulation (tACS) on working memory storage and processing functions. Acta Psychol (Amst). 146, 1-6 (2014).
  27. Sela, T., Kilim, A., Lavidor, M. Transcranial alternating current stimulation increases risk-taking behavior in the balloon analog risk task. Front Neurosci. 6, 22 (2012).
  28. Voss, U., et al. Induction of self awareness in dreams through frontal low current stimulation of gamma activity. Nat Neurosci. 17 (6), 810-812 (2014).
  29. Morishima, Y., Fehér, K. D. A method for removing tACS artifacts from EEG data. Program No. 303.05. Neuroscience 2014 Abstracts. , Society for Neuroscience. Washington, D.C. Online (2014).
  30. Jasper, H. H. The ten twenty electrode system of the international federation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 10, 371-375 (1958).
  31. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. J Neural Eng. 8 (4), 046011 (2011).
  32. Nitsche, M. A., et al. Shaping the effects of transcranial direct current stimulation of the human motor cortex. J Neurophysiol. 97 (4), 3109-3117 (2007).
  33. Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., Dasilva, A. F., Fregni, F. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309 (2013).
  34. Datta, A., Bansal, V., Diaz, J., Patel, J., Reato, D., Bikson, M. Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  35. Neuling, T., Ruhnau, P., Fuscà, M., Demarchi, G., Herrmann, C. S., Weisz, N. Friends, not foes: Magnetoencephalography as a tool to uncover brain dynamics during transcranial alternating current stimulation. Neuroimage. 118, 406-413 (2015).
  36. Nasseri, P., Nitsche, M. A., Ekhtiari, H. A framework for categorizing electrode montages in transcranial direct current stimulation. Front Hum Neurosci. 9, 54 (2015).
  37. Vandermeeren, Y., Jamart, J., Ossemann, M. Effect of tDCS with an extracephalic reference electrode on cardio-respiratory and autonomic functions. BMC Neurosci. 11, 38 (2010).
  38. Santarnecchi, E., et al. Time Course of Corticospinal Excitability and Autonomic Function Interplay during and Following Monopolar tDCS. Front Psychiatry. 5, 86 (2014).
  39. Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis. J Neural Eng. 5 (2), 163-174 (2008).

Tags

السلوك، العدد 107، علم الأعصاب، عبر الجمجمة بالتناوب التحفيز الحالي، كهربية، التذبذبات العصبية، تذبذبي entrainment الفكرة، وتحفيز الدماغ غير الغازية
تسجيل كهربية المتزامنة خلال الجمجمة التيار المتردد تحفيز (جان التقييم التقني)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fehér, K. D., Morishima, Y.… More

Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). J. Vis. Exp. (107), e53527, doi:10.3791/53527 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter