Neuroscience

גירוי זרם ישיר טרנס-תברך (tDCS) לשיפור זיכרון

Published: September 18, 2021 doi: 10.3791/62681

Jovana Bjekić¹, Marko Živanović², Saša R. Filipović¹

¹Institute for Medical Research, Human Neuroscience Group, University of Belgrade, ²Faculty of Philosophy, Institute of Psychology, University of Belgrade

Summary

פרוטוקול לשיפור הזיכרון באמצעות גירוי זרם ישיר transcranial (tDCS) מיקוד קליפות המוח הקדם-מצחיות והאחוריות, כמו צמתים קליפת המוח הליבה בתוך רשת היפוקמפו-קליפת המוח, מוצג. הפרוטוקול הוערך היטב במחקרים של משתתפים בריאים והוא חל גם על הזדקנות ומחקר דמנציה.

Abstract

שיפור זיכרון הוא אחד האתגרים הגדולים במדעי המוח הקוגניטיביים ובמדעי המוח. בין טכניקות שונות המשמשות לשיפור הזיכרון, גירוי זרם ישיר transcranial (tDCS) מתגלה ככלי מבטיח במיוחד לשיפור פונקציות הזיכרון באופן לא פולשני. כאן, אנו מציגים פרוטוקול tDCS שניתן ליישם לשיפור הזיכרון במחקרים של משתתפים בריאים, כמו גם בחקר הזדקנות ודמנציה. הפרוטוקול משתמש בזרם אנודלי קבוע חלש כדי לעורר מטרות קליפת המוח בתוך רשת תפקודית קורטיקו-היפוקמפוס העוסקת בתהליכי זיכרון. אלקטרודת המטרה ממוקמת על קליפת המוח הקודקודית האחורית (PPC) או על קליפת המוח הקדם-מצחית הדורסולטרית (DLPFC), ואילו האלקטרודה החוזרת ממוקמת באופן חוץ -cranially (כלומר, על הלחי contralateral). בנוסף, אנו מתארים שיטה מתקדמת יותר של tDCS מתנד, מחקה קצב מוחי טבעי לקידום פונקציות זיכרון תלויות היפוקמפוס, אשר ניתן ליישם באופן מותאם אישית ולא מותאם אישית. אנו מציגים תוצאות המחשה של שיפור אסוציאטיבי וזיכרון עבודה לאחר מפגשי tDCS בודדים (20 דקות) שבהם נעשה שימוש במונטאז'ים האלקטרודה המתוארים בעוצמות הנוכחיות בין 1.5 mA ו 1.8 mA. לבסוף, אנו דנים בצעדים מכריעים בפרוטוקול ובהחלטות מתודולוגיות שיש לקבל בעת תכנון מחקר tDCS על זיכרון.

Introduction

הזיכרון ממלא תפקיד חיוני בתפקוד היומיומי שכן הוא מאפשר לזכור מידע על אנשים ומקומות, להיזכר באירועים קודמים, ללמוד עובדות וכישורים חדשים, כמו גם לקבל החלטות והחלטות. כאן אנו מתמקדים בשני סוגים של זיכרון - זיכרון עבודה (WM) וזיכרון אסוציאטיבי (AM). WM לספק לנו את היכולת לתחזק ולאחסן באופן זמני מידע לעיבוד קוגניטיבי מתמשך¹, בעוד AM מאפשר לנו לזכור פיסות מרובות של ניסיון או מידע הקשורים יחד. לכן, שני סוגים אלה של זיכרון מדגישים כמעט את כל הפעילויות היומיומיות. למרבה הצער, זיכרון הוא אחד הפונקציות הפגיעות ביותר כפי שהוא יורד עם הזדקנות נורמלית, כמו גם בשל מצבים פתולוגיים שונים ותנאים. גם WM וגם AM ירידה בולטת ליקוי קוגניטיבי קל^2,³ ו דמנציה^4,^5, כמו גם בגיל נורמלי^6,⁷. מאז ליקויי זיכרון קשורים עם^{רמת נטל}מחלה גבוהה 8^,⁹ ומשפיעים באופן משמעותי על איכות החיים¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³, יש צורך גובר בגישות חדשניות למניעה וטיפול בירידה בזיכרון.

גירוי זרם ישיר Transcranial (tDCS) הוא כלי מבטיח להתמודדות עם ירידה בזיכרון¹⁴^,¹⁵^,¹⁶ ולקבל הבנה טובה יותר של תפקודי המוח בכלל¹⁷. tDCS היא טכניקה לא פולשנית לגירוי מוחי המשתמשת בזרמים חשמליים חלשים (בדרך כלל בין 1 mA ו 2 mA) כדי לווסת את פעילות המוח על ידי השפעה על עירור הממברנה העצבית. ההשפעות של tDCS תלויות בקוטביות, כך שגירוי אנודלי עולה בעוד cathodal מקטין עירור עצבי. כלומר, tDCS אנודאלי מגביר את הסבירות לפוטנציאל פעולה לירות באמצעות דה-פולאריזציה של ממברנות עצביות, ובכך להקל על פעילות מוחית ספונטנית תחת אנודה¹⁸. יתר על כן, הוא הראה כי ההשפעה של הפעלה מוגברת לא נשאר מקומי אבל נוטה להתפשט לאזורים אחרים הקשורים תפקודית של מערכת העצבים המרכזית. Anodal tDCS צפוי אפוא לקדם פונקציות קוגניטיביות הנשענות על אזורי מוח ממוקדים ואזורי מוח מחוברים תפקודית, בעוד tDCS cathodal צפוי להיות בעל השפעה הפוכה.

ל- tDCS יש מספר יתרונות על פני טכניקות אחרות לגירוי מוחי: (1) tDCS בטוח, כלומר, אינו מהווה סיכונים בריאותיים ואינו מייצר שינויים מבניים או תפקודיים שליליים לטווח קצר או ארוך¹⁹; (2) tDCS מאופיין בסבילות הגבוהה ביותר בין טכניקות גירוי המוח כפי שהוא גורם אי נוחות מינימלית למשתתפים בצורה של עקצוץ מתון ותחושות גירוד תחת האלקטרודות הממריצות²⁰; (3) tDCS חסכוני - המחיר של מכשירי tDCS ויישום נמוך פי עשרה עד מאה מאפשרויות טיפול אחרות, מה שהופך אותו לאטרקטיבי עבור חולים ומערכת בריאות; (4) tDCS קל לשימוש, ולכן יש פוטנציאל גבוה להיות מיושם גם בהגדרות ביתיות, אשר יכול להוביל תאימות גבוהה יותר של חולים ועלות מופחתת עבור צוות רפואי ומתקנים.

האתגרים העיקריים לשימוש tDCS לשיפור זיכרון הם מציאת מונטאז 'אלקטרודה אופטימלי פרוטוקול גירוי שיפיק השפעות אמינות על הזיכרון. כאן אנו משתמשים במונח מונטאז 'אלקטרודה להתייחס לתצורה ולמיקומים של האלקטרודות (כלומר, מיקום המטרה וההפניה (החזרה) אלקטרודה). בשל אופי השדות החשמליים, האלקטרודה הייחוסית (החזרה) אינה נייטרלית - יש לה את הקוטביות שמול אלקטרודה היעד - ולכן יכולה גם לממש השפעות ביולוגיות (נוירומודולטוריות) על הרקמה העצבית הבסיסית. לכן, בחירה זהירה של אלקטרודה הייחוס חיונית למניעת השפעות נוספות לא רצויות של הגירוי.

בעת שימוש בפרוטוקול גירוי המונח, אנו מתייחסים לפרמטרים tDCS כגון משך ועוצמת היישום הנוכחי, כמו גם את האופן שבו עוצמת הזרם משתנה לאורך זמן (כלומר, אם העוצמה קבועה לאורך כל הגירוי או שינויים בעקבות צורת גל סינוסואידית עם משרעת ותדירות מסוימים). פרוטוקולי גירוי שונים ניתן ליישם באמצעות אותו מונטאז 'אלקטרודה, ואת אותו פרוטוקול ניתן להשתמש על פני מונטאז'ים שונים.

כדי לייעל את מונטאז' האלקטרודה, אנו בוחנים את אזורי המוח הרלוונטיים לתפקוד וכיצד השדות החשמליים הנגרמים על ידי תנוחות שונות של האלקטרודות ישפיעו על אזורי המוח וכתוצאה מכך על התפקודים הקוגניטיביים. מספר מבנים קליפתיים ותת-קורטיקליים שונים ממלאים תפקיד משמעותי בתפקודי הזיכרון - כולל אזורים בקליפת המוח הקדמית, הטמפורלית והקודקודית. כלומר, WM נתמך על ידי רשת עצבית נרחבת הכוללת את קליפת המוח הקדם-מצחית האחורית (DLPFC) ואת קליפת המוח הקדם-מצחית הגחונית (VLPFC), קליפת המוח הקדמית הקדמית והמשלימה, כמו גם קליפת המוח הקודקודית האחורית (PPC)²¹. עבור זיכרון AM ואפיזודי באופן כללי, מבנים בתוך האונה הטמפורלית המתיילית הם חיוניים²². עם זאת, אזורים אסוציאטיביים של קליפות המוח הקודקודיות, הקדמיות והטמפורליות, כאשר המסלולים המתכנסים שלהם להיפוקמפוס ממלאים גם הם תפקיד משמעותי. בשל מיקומו האנטומי, ההיפוקמפוס לא יכול להיות מגורה ישירות באמצעות tDCS, ולכן השיפור של פונקציות זיכרון תלויות היפוקמפוס נעשה באמצעות מטרות קליפת המוח עם קישוריות תפקודית גבוהה להיפוקמפוס כגון קליפת המוח הקודקודית האחורית. מסיבות אלה, DLPFC ו- PPC משמשים בתדירות הגבוהה ביותר כיעדי גירוי כדי לשפר את הזיכרון. מיקום האלקטרודות יכול להיות מעודן עוד יותר בהתבסס על מידול^{הזרימה הנוכחית 23} ומאומת במחקרים המשלבים tDCS עם טכניקות הדמיה מוחית²⁴.

פרוטוקול הגירוי הרגיל ביותר הוא זרם אנודיאלי קבוע של 1-2 mA שנמשך בין 10-30 דקות. המנגנון המשוער מאחורי פרוטוקול זה הוא כי האלקטרודה עם מטען חיובי יגביר את העירור של רקמת קליפת המוח הבסיסית אשר יגרום ביצועי זיכרון משופרים לאחר מכן. שלא כמו tDCS אנודיאלי קבוע, שבו העוצמה הנוכחית נשארת זהה במהלך כל תקופת הגירוי, בפרוטוקול tDCS מתנדנד עוצמת הזרם משתנה בתדר הנתון סביב ערך מוגדר. לכן, סוג זה של פרוטוקול מווסת לא רק עירור אלא גם entrains תנודות עצביות של אזורי המוח הרלוונטיים. חשוב לציין כי עבור tDCS קבועים ומתנדנדים האלקטרודות שומרות על אותה קוטביות נוכחית למשך כל תקופת הגירוי.

כאן אנו מציגים מונטאז'ים tDCS המתמקדים בצמתים בתוך רשת פרונטו-פרייטו-היפוקמפול כדי לקדם את הזיכרון - הן WM והן AM: באופן ספציפי, שני מונטאז'ים אלקטרודה עם אלקטרודה היעד מעל DLPFC שמאל / ימין או PPC שמאלי / ימני. בנוסף לפרוטוקול tDCS אנו מתארים פרוטוקול tDCS מתנד.

עיצוב לימודים
לפני מתן מדריך מפורט על אופן השימוש tDCS לשיפור הזיכרון, נתאר כמה מאפיינים חיוניים של העיצוב הניסיוני שחשוב לשקול בעת תכנון מחקר tDCS על זיכרון.

בקרת שיימינג
כדי להעריך את ההשפעות של tDCS על זיכרון, המחקר צריך להיות נשלט מזויף. זה מרמז כי באחד התנאים הניסיוניים הפרוטוקול דומה מפגש גירוי אמיתי, אבל לא ניתן טיפול. מפגש מזויף או מזויף זה משמש כנקודת התייחסות להשוות ביצועים בעקבות tDCS אמיתי ולעשות מסקנות על האפקטיביות שלה. בדרך כלל, בפרוטוקול מזויף הזרם מוחל רק לתקופה קצרה - בדרך כלל עד 60 שניות בהתחלה ובסוף גירוי מזויף כמו שיפוע ואחריו רמפה-למטה מיידית (כלומר, דהייה פנימה / עמעום, עד 30 שניות כל אחד) אופנה. בדרך זו מובטח כי משך הגירוי אינו מספיק כדי לייצר השפעות התנהגותיות או פיזיולוגיות. מאז תחושות עור מקומיות / קרקפת הם בדרך כלל הבולטים ביותר בהתחלה ובסוף הגירוי (עקב שינויים בעוצמה הנוכחית), התחושות המושרה בכל הפרוטוקולים הם דומים וקשה להבחין²⁵. בדרך זו, המשתתף הוא עיוור על אם הגירוי הוא אמיתי או לא, וזה חשוב במיוחד בעיצובים בתוך הנושא.

בנוסף לשליטה מזויפת, כדי להעריך את הספציפיות של ההשפעות של פרוטוקולים תנודות, מומלץ להיות מצב שליטה פעיל, מדי. לדוגמה, השליטה הפעילה לפרוטוקול תנודה יכולה להיות גירוי אנודיאלי קבוע באותה^{עוצמה 26}^,²⁷, או גירוי תנודה בתדר שונה, למשל טטה לעומת גמא²⁸.

עיצוב בתוך או בין נושאים.
בעיצוב בתוך הנושאים כל משתתף עובר tDCS אמיתי ומזוייף, בעוד שבעיצוב בין נושאים קבוצה אחת של משתתפים מקבלת אמיתית, והקבוצה השנייה מקבלת tDCS מזויף. היתרון העיקרי של עיצוב בתוך הנושא הוא שליטה טובה יותר של בלבול ספציפי לנושא. כלומר, הבדלים בודדים באנטומיה וביכולות הקוגניטיביות נשלטים בצורה הטובה ביותר כאשר כל משתתף מושווה לעצמו. עם זאת, מכיוון שעיצוב בתוך הנושא צריך להיות מיושם בצורה צולבת (כלומר, מחצית מהמשתתפים מקבלים tDCS אמיתיים בפגישה הראשונה ובזיוף בפגישה השנייה, בעוד החצי השני של המשתתפים מקבלים tDCS ראשון ואמיתי) עיצוב זה לא יכול להיות אופטימלי עבור מחקרים קליניים והכשרה, כמו גם מחקרים מעורבים מספר מפגשי tDCS במשך ימים רצופים, מכיוון שעיצוב מוצלב עלול לגרום לקו בסיסים לא שוויוני בין זרועות מוצלבות. לכן, עיצוב בתוך הנושא מתאים ביותר בעת הערכת השפעות התנהגותיות או פיזיולוגיות של מפגש tDCS יחיד, וכאשר בסיסי בסיס לא שווים אינם נחשבים בעיה עבור השערת המחקר. בתכנון בתוך הנושא הערכת ההשפעות של מפגש tDCS יחיד, זה תרגול טוב לשמור על 7 ימים בין מפגש tDCS אמיתי מזויף כדי למנוע אפקטים carryover (עם זאת כמה מחקרים מציעים אפילו תקופות שטיפה קצרות יותר אינם משפיעים באופן משמעותי על התוצאות²⁹^,³⁰) ולהשתמש בצורות מקבילות של משימות זיכרון בסדר מאוזן כדי למזער את האימון ואת השפעות הלמידה בין הפגישה.

כאשר נעשה שימוש בעיצוב בין נושאים, יש להתאים את קבוצת הביקורת בקפידה לביצועים הבסיסיים, כמו גם מאפיינים רלוונטיים אחרים הידועים כרלוונטיים ליעילות tDCS. הקצאה קבוצתית אקראית עשויה להיות לא הגישה הטובה ביותר בגדלים קטנים לדוגמה (לדוגמה, <100) מכיוון שהיא עלולה להוביל להתאמה תת-אופטימלית. בכל מקרה, יש להסביר את הביצועים הבסיסיים בניתוח סטטיסטי.

גודל דגימה.
אחת השאלות הנפוצות היא "כמה משתתפים צריך לזהות אפקטים tDCS". התשובה לשאלה זו תלויה במספר היבטים של המחקר כולל עיצוב ניסיוני, גדלי אפקטים צפויים, סוג של ניתוח סטטיסטי וכו '. גדלי המדגם בניסויי גירוי המוח הם לעתים קרובות קטנים מדי, וההערכה היא כי מחקרים בתחום זה לפספס סביב 50% של תוצאות חיוביות אמיתיות כי הם underpowered³¹. ניתוח הספק מאפשר לקבוע גודל מדגם הולם עבור כל ניסוי ספציפי בהתבסס על עיצוב המחקר וגודל האפקט הצפוי לניתוח סטטיסטי מתוכנן. ניתוח הכוח יכול להתבצע בסביבת R או באמצעות תוכנה מיוחדת בחינם כגון G * Power³², וזה תמיד צריך להתבצע מראש (כלומר, לפני הניסוי). יש להגדיר את צריכת החשמל ב- >.80 (באופן אידיאלי .95) וגודל ההשפעה הצפוי על משימות זיכרון לאחר הפעלת tDCS אחת הוא בדרך כלל בין .15-.20 (η²) כלומר, כהן f 0.42-0.50. לכן, בדרך כלל צריך לרשום 20-30 משתתפים בסך הכל לניסוי בתוך הנושא ו -30-40 משתתפים לכל קבוצה למחקר בין נושאים, כדי להשיג כוח משביע רצון ובכך להפחית את השגיאה מסוג II. עם זאת, גודל המדגם תלוי במספר הגורמים האחרים כולל הניתוח המתוכנן, ורגישות אמצעי ההתנהגות המשמשים. לכן באופן אידיאלי, ניתן היה להפעיל ניסוי ראשוני כדי להבין את גדלי האפקט עבור העיצוב הספציפי ולהשתמש בנתונים אלה כקלט לניתוח צריכת חשמל. עם זאת, חשוב לציין כי הפעלת ניסוי פיילוט על משתתפים מעטים בלבד תוביל להערכות פגומות ולא אמינות של גדלי האפקט. לכן, אם המשאבים מוגבלים עדיף להסתמך על המחקרים הקודמים עם תוצאות דומות, ולנקוט בגישה שמרנית מעט יותר, כלומר על ידי הערכה לגדלי אפקטים קטנים מעט יותר ממה שדווח בספרות.

מדדי תוצאה
כדי להעריך את האפקטיביות של tDCS בזיכרון יש לבחור משימות התנהגותיות נאותות. למעשה, הבחירה של משימת הזיכרון היא אחד ההיבטים המכריעים של עיצוב המחקר, כי היכולת לזהות את אפקט tDCS תלוי ישירות ברגישות של המשימה. האתגר כאן הוא שרוב כלי הערכת הזיכרון הסטנדרטיים או המשימות הנוירופסיכולוגיות הקלאסיות עשויים שלא להיות רגישים מספיק כדי לזהות השפעות tDCS באוכלוסיות ספציפיות. יתר על כן, רוב המשימות הסטנדרטיות אינן זמינות בשתי צורות מקבילות או יותר ולכן לא ניתן להשתמש בהן בעיצובים בתוך נושאים. מסיבה זו, רוב מחקרי הזיכרון tDCS להשתמש במשימות בנייה מותאמת אישית. בעת עיצוב או בחירה של מדד התוצאה יש לוודא שהמשימה היא: (1) מדד מוקד/סלקטיבי של פונקציית הזיכרון של עניין; (2) רגיש (כלומר, כי קנה המידה הוא בסדר מספיק כדי לזהות אפילו שינויים קטנים); (3) מאתגר עבור המשתתפים (כלומר, כי הקושי המשימה מספיק ובכך כדי למנוע השפעות תא); (4) אמין (כלומר, ששגיאת המדידה ממוזערת ככל האפשר). לכן, יש להשתמש בצורות מקבילות לחלוטין של משימות זיכרון מאומתות באופן אמפירי, שיש להן מספר מספיק של ניסויים - הן כדי להבטיח רגישות של המדד והן כדי למקסם את אמינותו. באופן אידיאלי, המשימות צריכות להיבדק מראש על קבוצה שנדגמה מאותה אוכלוסייה כמו משתתפי הניסוי כדי להבטיח שביצועים מקסימליים אינם ניתנים להשגה, וכי לצורות המשימה יש מדדי קושי שווים. לבסוף, עדיף להשתמש במשימות ממוחשבות במידת האפשר כפי שהם מאפשרים משך מבוקר ותזמון מדויק. בדרך זו החוקרים יכולים להבטיח כי כל המשתתפים לעבור הערכת זיכרון בו זמנית ביחס לתזמון הגירוי (במהלך או בעקבות tDCS). משך הזמן של כל פעילות או בלוק פעילות לא צריך להיות ארוך מ 10 דקות, כדי למנוע עייפות ותנודות ברמות תשומת הלב; ההערכה הקוגניטיבית לא צריכה להיות ארוכה מ-90 דקות בסך הכל (כולל משימות במהלך ואחרי tDCS).

Protocol

הליך זה אושר על ידי ועדת האתיקה המוסדית והוא עולה בקנה אחד עם הצהרת הלסינקי והנחיות למחקר אנושי.

1. חומרים

הערה: עבור כל הפעלת tDCS הכינו את החומרים הבאים (איור 1).

השג התקן tDCS - השתמש רק בהתקן tDCS מונחה סוללה או בהתקן tDCS מבודד אופטית המחובר לצינור החשמל. המכשיר צריך לתפקד כממריץ זרם קבוע עם פלט מרבי מוגבל רצוי כמה טווח מיליאמפר. המכשיר חייב להיות אישור רגולטורי לשימוש אנושי.
להשיג אלקטרודות גומי - להשתמש או 5 ס"מ x 5 ס"מ בצורת ריבוע או 25 ס"מ² אלקטרודות עגולות בצורת. אלקטרודות אלה יהיו הצפיפות הנוכחית בין 0.06 mA / ס"מ² ו 0.08 mA / ס"מ² עבור זרמים של 1.5 mA-2 mA, בהתאמה.
הכן כיסי ספוג שמתאימים לאלקטרודות הגומי. אם כיס הספוג גדול מדי זה יגדיל את משטח המגע לעור.
הכן תמיסת מלח (תקן 0.9% NaCl).
הכן אלכוהול (70%).
קבל כובע סיליקון מתכוונן - רצועות ראש ניתן להשתמש גם כן, אולם כובעי סיליקון EEG ניתן להתאים טוב יותר לגודל ולצורת הראש של המשתתפים ולכן הם נוחים יותר למיקום אלקטרודה.
השג סרט מדידה (גמיש; פלסטיק או סרט).
להשיג סמן עור - עפרונות סמן העור או מוצרי איפור שונים (למשל, עיפרון עיניים או עפרון צלליות), מאוחר יותר יכול להיות אפילו יותר נוח כפי שהם נבדקים דרמטולוגית בקלות נשלף.
להשיג רפידות כותנה.
יש להשיג מסרק ולהקות שיער מיני סיליקון חד פעמיות.
להשיג מזרק או פיפטה מפלסטיק.
הכנת גליון פרוטוקול - טופס מילוי לקבלת מידע בסיסי אודות ההפעלה, כלומר מזהה משתתפים, מזהה מחקר, תאריך, שעות, הערות וכו' (ראה נספח לדוגמה).
הכן טבלה עם אמצעי ראש מחושבים מראש כדי לסייע במיקום אלקטרודות.
הערה: כדי להאיץ את התהליך ולהפחית את האפשרות לשגיאות, מומלץ להכין טבלה זו מראש. המדידה מבוססת על מערכת מיקום אלקטרודה EEG 10-20; הערכים המשמשים לחישובים הם מרחקי nasion-inion/שמאל-ימין-פרה-קדם-מפרק (ראה להלן). הטבלה מעניקה 20% ערכים עבור טווח של ערכי מרחק. מצאנו את זה כנוח ביותר להטמיע את הטבלה בגליון הפרוטוקול (נספח).
הכן שאלונים. עבור כל מפגש, לאסוף נתונים על תחושות ותופעות לוואי לפני ואחרי tDCS; תחושות ורמת הנעימות (un) במהלך tDCS; מצב רוח ומצב סובייקטיבי כללי כלומר, רעננות / עייפות.

איור 1:חומרים לניסוי tDCS (ראה טקסט לפרטים). 1) התקן tDCS; 2) אלקטרודות; 3) ספוגים; 4) תמיסת מלח; 5) אלכוהול; 6) כובע סיליקון; 7) סרט מדידה; 8) עיפרון עור; 9) רפידות כותנה; 10) מסרקים וסרטי שיער מסיליקון; 11) מזרק אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

2. תכנות פרוטוקולי גירוי

הערה: השלבים המדויקים בתיכנות פרוטוקול tDCS שונים בין מערכות/התקנים של tDCS. עם זאת, כל התקני tDCS מספקים תכונות בסיסיות - היכולת לייצר זרם קבוע עם עוצמת הגירוי הרצויה, היכולת להשתולל בהדרגה למעלה ולמטה, ושיטה להגדיר את משך הגירוי. הפרוטוקולים המתקדמים יותר כגון tDCS תנודות דורשים התקנים / מערכות המאפשרים פרוטוקולי גירוי שנבנו בהתאמה אישית.

tDCS אנודיאלי קבוע
1. הגדר את פרוטוקול tDCS האנודאלי הקבוע הסטנדרטי (איור 2A) כ: (1) תקופת עמעום של 30 שניות, כאשר העוצמה הנוכחית מועצמת בהדרגה מ- 0 mA לעוצמת היעד (אנו משתמשים בדרך כלל ב- 1.5 mA, אך ניתן להשתמש גם בעוצמות אחרות, בתנאי שהן נשארות בגבולות הבטיחות); (2) תקופת גירוי שבמהלכה מועבר הזרם הקבוע של עוצמת היעד (למשל, 1.5 mA); ותקופת עמעום (3) של 30 שניות כאשר העוצמה הנוכחית יורדת בהדרגה ל- 0 mA.

איור 2: פרוטוקולי tDCS: (א) tDCS אנודיאלי קבוע; (ב) תטא מתנדת tDCS; (3) טתחומי שיימינג. עמעום בתקופה מסומן כתום; תקופת עמעום מסומנת כירוקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Theta מתנד tDCS
1. TTA-תנודה tDCS מספק זרם בעוצמה משתנה אך אינו מחליףקוטביות (איור 2B). לכן, הגדר את צורת הגל שבה הזרם מועבר כדלקמן: (1) תקופת עמעום של 30 שניות, כאשר העוצמה הנוכחית מועצמת בהדרגה מ- 0 mA לעוצמת היעד (למשל, 1.5 mA); (2) תקופת הגירוי של 19 דקות שבהן הזרם מתנדנד סביב עוצמת המטרה בטווח משרעת מוגדר מראש (אנו משתמשים בתנודות של ± 0.5 mA של עוצמת היעד) בתדר נבחר (אנו משתמשים בדרך כלל בתדר 5 הרץ כנציג לקצב הטטה); ותקופת עמעום (3) של 30 שניות כדי להביא את העוצמה הנוכחית ל- 0 mA.
  הערה: פרוטוקול זה יכול להיווצר על ידי כל תוכנת בקרה ניסיונית (למשל, אות CED) ומועבר באמצעות ממשק חכם (למשל, טווח התקנים CED 1401) התואם להתקן tDCS שיש להשתמש בו. כמה מערכות גירוי חשמליות טרנס-קדנציאליות ייעודיות מתקדמות יותר (tES) מלבד tDCS יכולות לספק זרם לסירוגין (tACS) וגירוי רעש אקראי (tRNS) מדי. הם יכולים לשמש גם כדי ליצור את פרוטוקול tDCS מתנד. לדוגמה, ב- StarStim פרוטוקול tDCS מתנד מוגדר כשילוב ליניארי של tDCS (1.5 mA) ו- tACS (±0.5 mA, 5 הרץ). סוג זה של פרוטוקול יכול להיות מותאם אישית במובן זה לא כל המשתתפים מקבלים גירוי תנודה באותו תדר (כלומר, 5 הרץ), אבל כי התדירות מותאמת לתדר הדומיננטי בתוך הלהקה עבור כל אדם (למשל, אדם 1: 5 הרץ, אדם 2: 6 הרץ, אדם 3: 4.5 הרץ, וכו ').

שיים tDCS
1. השתמש בפרוטוקול מזויף עם משך זמן זהה לזה של tDCS קבוע/מתנדנד (איור 2C). כלומר, להגדיר אותו כמו: (1) הראשון לדעוך פנימה / החוצה תקופה שבה הזרם הוא השתולל בהדרגה עד עוצמת היעד (למשל, 1.5 mA) בהדרגה השתולל עד 0 mA במהלך 60 השניות הראשונות (2) 18 דקות של 0 mA, ו (3) את התקופה השנייה לדעוך פנימה / החוצה אשר שוב נמשך 60 שניות.
  הערה: גישה חלופית תהיה להשתמש בעוצמה זרם נמוכה מאוד לאורך כל תקופת הגירוי (20 דקות). סוג זה של פרוטוקול מזויף מתוכנת זהה לגירוי אנודאלי (רק העוצמה הנוכחית מוגדרת (0.1 mA) ומיועדת לייצר תחושות עוריות אך העוצמה היא שבועית מדי כדי לייצר השפעות פיזיולוגיות³³.

3. מיקום אלקטרודה (איור 3)

מונטאז' אלקטרודה DLPFC: לגירוי של DLPFC, למקם את המטרה (אנודל) אלקטרודה על F3 (משמאל) או F4 (מימין) של מערכת EEG 10-20 הבינלאומית. מניחים את האלקטרודה החוזרת (cathodal) על הלחי contralateral - כלומר, לחי ימין עבור אנודה F3 ולחי שמאל עבור אנודה F4.
מונטאז' אלקטרודה PPC: לגירוי על PPC, למקם את היעד (אנודל) אלקטרודה על P3 (משמאל) או P4 (מימין) של מערכת EEG 10-20 הבינלאומית. מניחים את האלקטרודה החוזרת (cathodal) על הלחי הנגדית זהה למונטאז ' DLPFC.
מיקום אלקטרודה היעד
1. כדי לאתר F3 על ראש המשתתפים
  1. השתמש בסרט המדידה כדי למדוד את המרחק בין nasion (הנקודה העמוקה ביותר של גשר האף) ו inion (הנקודה הבולטת ביותר של בליטות העורף החיצונית) הולך מעל החלק העליון של הראש. סמן את מרחק אמצע הדרך עם סמן העור בקו דק.
  2. מדוד את המרחק בין האוזניים (השתמש בנקודות preauricular כמו הפניות) הולך על החלק העליון של הראש ולסמן את המרחק באמצע הדרך עם קו דק.
  3. מצא את קודקוד או מיקום מרכזי באמצע הקו, המכונה Cz, בצמתים של שני קווי האמצע. סמן את זה בבירור עם סמן העור.
  4. מדוד שוב את מרחק הניריון- inion, אבל הפעם עובר על Cz, ולשים לב את המרחק כמו מידה A. למדוד שוב את המרחק בין האוזניים, הפעם הולך על Cz, ולשים לב את המרחק כמו מידה B.
  5. חשב 20% מהמרחק A ו- 20% מהמרחק B (או ראה גליון פרוטוקול עבור ערכים מחושבים מראש).
  6. הזז 20% מהמרחק A קדימה מ- Cz לאורך קו הניריון כדי להגיע ל- Fz (חזיתית באמצע) ולסמן את הנקודה.
  7. הזז 20% מהמרחק B שמאלה מ- Cz לאורך הקו הבין-עירוני כדי להגיע ל- C3 (מרכז שמאל) ולסמן את הנקודה.
  8. הזז 20% קדימה טופס C3 (במקביל לקו nasion-inion), ו 20% צורה שמאלה Fz (במקביל לקו הבין-מפרקי), כדי להגיע F3 בצומת. סמן F3 עם סמן העור ומניחים את מרכז האלקטרודה במקום.
2. כדי לאתר F4, בצע את אותו הליך רק בצד ימין של הראש.
3. כדי לאתר P3 על ראש המשתתפים
  1. בצע את השלבים 3.3.1.1-3.3.1.5 כפי שמתואר לעיל (מצא Cz, מרחק הערה A ו- B, לחשב 20%).
  2. הזז 20% מהמרחק A אחורה מ- Cz לאורך ה- nasion-inion כדי להגיע ל- Pz (הקודקוד האמצעי) ולסמן את המקום.
  3. הזז 20% מהמרחק B שמאלה מ- Cz לאורך הקו הבין-עירוני כדי להגיע ל- C3 ולסמן את הנקודה.
  4. נועו 20% אחורה מ-C3 (במקביל לקו הניון), ו-20% שמאלה מ-Pz (במקביל לקו הבין-מפרקי), כדי להגיע ל-P3 בצומת שלהם. סמן P3 עם סמן העור ומניחים את מרכז האלקטרודה במקום.
4. כדי לאתר P4, בצע את אותו הליך רק בצד ימין של הראש.
החזרת מיקום אלקטרודה
1. לאחר אבטחת האלקטרודה היעד עם מכסה סיליקון מתכוונן (ראה צעד אחר צעד הליך), להכניס את אלקטרודה החזרה מתחת לרצועת הסנטר כדי לאבטח את המגע של האלקטרודה עם הלחי contralateral.

איור 3: ערכת מיקום אלקטרודה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

4. הליך שלב אחר שלב

לפני הפעלת tDCS
1. בדוק אם כל משתתף עומד בקריטריוני ההכללה כהגדרתם באישור אתי למחקר (ראה נספח לקריטריוני ההכללה/אי הכללה הנפוצים ביותר).
2. בקשו מהמשתתף למלא את גיליון המידע של המשתתפים (כולל כל המידע הרלוונטי כגון גיל, מין, צריכת ניקוטין/אלכוהול וכו'^34).
3. פעל בהתאם להנחיות האתיות של ועדת הבדיקה המוסדית, ובקש מהמשתתף לחתום על הסכמה מדעת. השתמש בהזדמנות זו כדי להסביר את ההיבטים הבסיסיים של ההליך שהם יעברו ולענות על כל שאלה שעשויה להיות למשתתפים.
4. בהתאם לעיצוב המחקר, בצע הערכה קוגניטיבית בסיסית (זיכרון ו/או פונקציות קוגניטיביות אחרות).
tDCS להגדיר וגירוי
1. הושיבו את המשתתף בנוחות בכיסא.
2. בקש מהמשתתף למלא את רשימת הפעולות לביצוע של תחושות טרום-tDCS ולדווח על המצב הכללי (כלומר, מצב הרוח הנוכחי; רעננות/עייפות - ניתן להעריך אותם כפריט יחיד מסוג Likert או באמצעות שאלונים סטנדרטיים כגון סולם אינטרוספקטיביות של מצב רוח קצר³⁵).
3. נקוט באמצעי ראש באמצעות סרט מדידה.
4. לאיתור DLPFC או PPC בצע את ההליך המתואר לעיל (מיקום אלקטרודה). רשום את האמצעים בגיליון הפרוטוקול עבור כל משתתף. אלה יכולים לשמש כדי לבדוק נגד בעת לקיחת מדידות בפגישות הבאות.
5. כדי להגביר את המוליכות, הרחיקו את שיער המשתתף מאתר הגירוי (השתמשו במסרק ובהקות שיער למשתתפים עם שיער ארוך).
6. בדוק סימנים של נזק לעור במקום גירוי. יש להימנע ממיצוב אלקטרודות על עור פגום.
7. נקו את פני העור שבהם יונחו אלקטרודות באמצעות רפידות כותנה ספוגות באלכוהול להסרת שומן, לכלוך וכו' ותנו לו להתייבש (השתמשו במוצר להסרת איפור אם למשתתף יש איפור כבד על הלחי).
8. שים את מכסה הסיליקון על ראשו של המשתתף ואבטח אותו עם פס המנטר. אל תעשה את הכובע הדוק (זה ייעשה מאוחר יותר).
9. משרים את כיסי הספוג בתמיסת מלח ומכניסים לתוכם את האלקטרודות. הספוגים צריכים להיות לחים אך לא נוטפים; בדרך כלל 10-15 מ"ל של תמיסת מלח לכל ספוג מספיק. אם הספוגים יבשים מדי זה יגרום להתנגדות גבוהה ויביא מוליכות לקויה, אפילו לאבד את הקשר המעגלי.
  הערה: לרוב התקני tDCS יש את מחווני ההתנגדות; עם זאת, יש לבדוק מדי פעם את הספוגים לקבלת לחות. מצד שני, אם הספוגים רטובים יתר על המידה זה יכול לגרום לזרם לנוע על פני הראש במהלך גירוי. מומלץ לקבל ספוגים רטוב בינוני ולהשתמש מזרק כדי להוסיף תמיסת מלח יותר במהלך הניסוי אם הספוגים הופכים יבשים מדי.
10. שים את אלקטרודה הספוג מתחת לרצועות הסיליקון ומיקום מרכז האלקטרודה היעד על מיקום הראש המסומן. שים את האלקטרודה החוזרת על הלחי הנגדית. השתמשו ברצועות הסיליקון כדי להתאים את המכסה לגודל הראש ולצורה של המשתתף. המכסה צריך להיות הדוק כך האלקטרודות לא יכול לזוז, אבל עדיין נוח עבור המשתתף.
11. הפעל את הממריץ, בחר והפעל פרוטוקול tDCS מוגדר מראש (גירוי אנודיאלי פעיל או זיוף).
12. בקש מהמשתתף להירגע ולתת לו לדווח איך הם מרגישים במהלך הדקות הראשונות של גירוי (1-3 דקות). הסבר כי התחושות לאט לאט לדעוך כפי שהם מתרגלים לזה או כאשר הם מתחילים למקד את תשומת הלב שלהם על פעילות אחרת.
13. כדי למנוע פעילויות לא מובנות שיכולות להפריע להשפעות הגירוי, השתמש במעורבות קוגניטיבית קלה במהלך tDCS. לדוגמה, המשתתפים יכולים לבצע ניסויים בפועל של משימות קוגניטיביות או לעסוק במשחקי זיכרון קל במהלך גירוי (החל לאחר 3-5 דקות של גירוי). סוג זה של מעורבות קוגניטיבית במהלך גירוי יש פוטנציאל לקדם אפקטים tDCS יעזור למשתתפים לשמור את המוח את תחושות העור הנגרמות tDCS.
14. בקש מהמשתתף לדווח כיצד הוא מרגיש מספר פעמים במהלך גירוי (למשל, לדווח על רמת אי הנעימות בסולם של 10 נקודות כל 5 דקות של גירוי, 1 - נעדר לחלוטין, 10 - אינטנסיבי מאוד). רמות גבוהות יותר של אי נעימות (>6) ניתן היה לצפות במהלך תקופות דהייה בדעיכה אצל חלק מהמשתתפים. אם רמת אי הנעימות נשארת גבוהה לאחר 5 דקות לבטל את הגירוי.
15. לאחר שחלפה הפעלת הפרוטוקול המוגדרת מראש, כבה את הממריץ.
16. הסר את אלקטרודות הספוג תחילה, ולאחר מכן להסיר את מכסה הסיליקון.
17. בקש מהמשתתף למלא את רשימת הפעולות לביצוע של תחושות לאחר tDCS ולדווח על תופעות לוואי שטרם פורטו.
18. לנקות את העור על המקומות שבהם הוא היה מסומן ולבדוק את העור לכל שינוי. אם יש תגובת עור (למשל, vasodilation מקומי כלומר, אדמומיות העור על הלחי), לפקח כפי שהוא דועך כפי שהוא בדרך כלל תגובה חולפת אצל משתתפים עם עור רגיש, צריך להיעלם בתוך 10-15 דקות.
הערכת זיכרון
1. כדי לתקנן את ההערכה בין המשתתפים, השתמש בכלי הערכה ממוחשבים, כלומר במשימות זיכרון עם ניקוד אוטומטי. ניתן למצוא כאן מספר משימות WM (למשל, משימה מילולית ומרחבית של 3 גב) ומשימות AM (למידה זוגית מילולית; אחזור רמז של מילה פנים, מיקום אובייקט וכו') https://osf.io/f28ak/?view_only=f8d5e8dd71d24127b3668ac3d8769408
2. כדי להעריך את הספציפיות של השפעות tDCS על הזיכרון מומלץ לכלול משימות בקרה כלומר, משימות הקשה על תפקוד קוגניטיבי או מוטורי אחר.
סיום הפגישה/מחקר הניסיוני
1. לאחר הפגישה הניסיונית (האחרונה) במחקר, בקשו מהמשתתף לנסות לנחש את המפגשים שבהם הם קיבלו גירוי אמיתי ומפוי. שים לב לכל התגובות וראה אם הפרופורציות שהושגו גבוהות מההסתברות במקרה. אם לא, העיוורון הצליח. אם המשתתפים הצליחו להבדיל אמיתי מגירוי מזויף לנתח את הנתונים עבור אלה שניחשו נכון ואלה שלא לבדוק אם מסנוור לא מוצלח השפיע על ההשפעות tDCS.
2. בהתאם להנחיות האתיות, תחקרו את המשתתפים בפירוט לאחר השלמת מעורבותם.
לאחר הפגישה הניסיונית
1. לשטוף את הספוגים עם מים זורמים וסבון, כך תמיסת מלח הוא שטף לחלוטין. תן את הספוגים להתייבש לחלוטין לפני לשים אותם משם.
2. השתמש במים חמים ואלכוהול כדי לנקות את כל החומרים לשימוש חוזר כולל מסרק, כובע סיליקון וסרט מדידה.
3. רשמו הערות על כל האירועים החריגים, הבלתי צפויים או הלא מתוכננים שהיו עלולים לקרות במהלך הפגישה - כולל תקלות בציוד, הערות רלוונטיות של המשתתף, הפרעות וכו '.

Representative Results

הפרוטוקול המתואר שימש בהצלחה כדי לשפר את ביצועי הזיכרון במספר מחקרים במעבדה שלנו. עם זאת, פרוטוקולים דומים שימשו גם במעבדות מחקר אחרות (למשל, ראה³⁶^,³⁷).

כשמדובר בזיכרון עבודה, התוצאות שלנו הראו כי 20 דקות של tDCS חזיתי ימני (מיקום F4; זרם קבוע של 1.8 mA) משופר WM מילולי, בעוד אותו פרוטוקול גירוי להחיל על קליפת המוח הקודקודית השמאלית (מיקום P3) הביא לביצועים מרחביים טובים יותר WM. לעומת זאת, לא נמצאו השפעות משמעותיות כאשר אותו פרוטוקול גירוי הוחל על קליפות המוח הקדמיות השמאליות (F3) והקודקוד הימני (P4). איור 4 מציג את התוצאות הייצוגיות של מידול השדה החשמלי שנוצר על ידי tDCS וכן את מדדי הביצועים הבאים בעקבות tDCS פעיל ומפומבי בהתבסס על הנתונים המדווחים ב- Živanović et al., 2021³⁸.

איור 4: (A) השפעות של tDCS אנודלי קבוע של PPC שמאלי (מונטאז' לחי P3-contralateral) על ביצועי זיכרון עבודה מרחבי (משימה מרחבית של 3 גב); (ב) השפעות של tDCS אנודיאלי קבוע של DLPFC ימני (F4-contralateral הלחי מונטאז') על ביצועי WM מילוליים (משימה מילולית 3 גב). האיור מציג סימולציה של שדות חשמליים המושרים על-ידי tDCS, חלוקה לרמות של ניסויי הפעילויות וביצועי הנבדקים בתוך המצב הפעיל והמשוש (הערכים ממורכזים בסדר ההפעלה כדי להסביר איזון נגדי כלומר, ערכים חיוביים מצביעים על ביצועים מעל הממוצע, בעוד שערכים שליליים מציינים מתחת לביצועים הממוצעים בהפעלה). הסימולציה של שדות חשמליים מקומיים המיוצרים על ידי האלקטרודה שהוקמה מתבצעת באמצעות ארגז הכלים של COMETS2 MATLAB ⁴¹. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

ההשפעות של tDCS הקודקודי על זיכרון אסוציאטיבי היו עקביות וחזקות. כלומר, בסדרה של ניסויים בתוך הנושא הראינו כי 20 דקות של tDCS על PPC שמאלי (מיקום P3; זרם קבוע של 1.5 mA) משפר את הזיכרון עבור שיוכים מילה פנים²⁷^,³⁹^,⁴⁰. איור 5 מציג פעילות ותוצאות מייצגות. בנוסף, נצפו אפקטים דומים במשימת AM להערכת השיוכים של מיקום האובייקט כאשר PPC הימני (מיקום P4) מגורה באמצעות אותו פרוטוקול tDCS קבוע⁴⁰.

איור 5: השפעות של tDCS אנודלי קבוע של PPC שמאלי (מונטאז' לחי P3-contralateral) על ביצועי זיכרון אסוציאטיבי (A)משימת זוגות מילים בפנים; (B) השפעות של tDCS אנודלי קבוע של PPC שמאלי (מונטאז'P3-contralateral הלחי) על ביצועי זיכרון אסוציאטיבי (שיעור של מילים שנזכרו כראוי על פי סימן). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

הפרוטוקולים המתקדמים יותר כגון tta-תנודות tDCS נחקרו פחות בהרחבה, אולם המחקר על ידי לאנג ועמיתיו^26, כמו גם מחקר שנערך לאחרונה במעבדה שלנו²⁷ הראה שיפור לפנים מילה AM בעקבות פרוטוקול tDCS תנודה בהשוואה לזיוף. איור האנימציה מראה סימולציה של השדה החשמלי המושרה על ידי tta תנודות tDCS מעל PPC שמאלי.

וידאו 1. אנא לחץ כאן כדי להוריד וידאו זה.

תוספתן. נא לחץ כאן כדי להוריד קבצים אלה.

Discussion

התוצאה של מחקר tDCS על זיכרון תלויה במספר הגורמים, וחלקם למשל, הומוגניות / הטרוגניות של המדגם, כוח סטטיסטי מספיק, הקושי של משימות הזיכרון והמוטיבציה של המשתתפים נדונו בעבר (ראה בריהיל, 2014). מספר מאמרים מצוינים על שיטת tDCS, כמו גם הדרכות כלליות יותר על היישום של tDCS ללמוד פונקציות קוגניטיביות זמינים וניתן ליישם היטב גם את מחקר הזיכרון (ראה^17,⁴³^,⁴⁴^,⁴⁵^,⁴⁶^,⁴⁷). כאן נתמקד בהיבטים של הפרוטוקול אשר, על סמך הניסיון שלנו, רלוונטיים אך לעתים קרובות מתעלמים מהם או לא נדונים בפירוט מספיק במקום אחר.

מיקום האלקטרודה החוזרת. חשוב לזכור כי האלקטרודה החוזרת אינה פסיבית אלא מסוף קוטביות שלילית (כלומר, קתודה). לכן, זה יכול לגרום השפעות פיזיולוגיות כי הם מול אלקטרודה היעד. יתר על כן, הזרימה הנוכחית, תלויה במיקום של ההחזר ככל שזה תלוי אלקטרודה היעד. יתר על כן, מאז הזרם זורם לאורך הנתיב של ההתנגדות לפחות, אם אנודה וקתודה ממוקמים קרוב מדי זה לזה, הזרם עשוי לזרום רק על פני העור ו / או דרך הנוזל השדרתי בין האלקטרודות, ובכך להשאיר את הרקמה קליפת המוח לא מושפעת. מסיבות אלה, הבחירה הקפדנית של אלקטרודה החזרה רלוונטית כמו המיקום של אלקטרודה היעד. יש ראיות מטא-אנליטיות המצביעות על כך cathodes מחוץ לתחכון נוטים יותר לייצר אפקטים משמעותיים⁴⁸. מיקום האלקטרודה החוזרת על הלחי הנגדית לשיפור הזיכרון התבסס על מידול הזרימה הנוכחית ונבחר כדי למנוע השפעות מבלבלות פוטנציאליות של יצירת קוטביות שלילית על אזורי מוח שאינם רלוונטיים לתפקוד. המיקום של אלקטרודה לחזור על הלחי contralateral שימש בהצלחה במחקרים קודמים WM (ראה^36,^37,³⁸^,⁴⁹, כמו גם במחקרים AM²⁷^,³⁹^,⁴⁰), והוא הודגש כבחירה טובה עבור מונטאז'ים tDCS שמטרתם לווסת פונקציות קוגניטיביות אחרות, כמו גם⁴⁵.

מסנוור. בניסויים עיוורים יחידים, כדי להבטיח סנוורון של המשתתף, המיקום של הממריץ ו / או תצוגת ניטור צריך להיות מחוץ לטווח הראייה של המשתתף. זה חשוב במיוחד בעת שימוש ממריצים כי יש אורות המציינים מתי היחידה היא על ו / או אספקת זרם. עבור עיצובים כפולים סמיות (כאשר הן המשתתף והן הנסיין אינם מודעים לפרוטוקול המנוהל), יש להשתמש באפשרות כפולת סמיות, או אפשרות דומה הזמינה עבור מכשיר נתון. אם אפשרות כזו אינה זמינה, התרגול הטוב הוא לעבור הליך של שני ניסויים. כלומר, נסיין אחד מגיע רק כדי להפעיל את פרוטוקול הגירוי, בעוד הנסיין השני שמנהל את המשתתף באמצעות הניסוי, כולל משימת הזיכרון הבאה ומנתח את הנתונים, עוזב את החדר ממש לפני ובמהלך הגירוי. על פי סטנדרטים מתודולוגיים, ניסויים כפולי סמיות עדיפים על עיצובים עיוורים יחידים מכיוון שהם מפחיתים את ההטיה או את ההשפעות "הנסיין". זה רלוונטי מאוד בעת ביצוע ניסויים קליניים ו/או באמצעות הערכות מבוססות ראיון של תפקודים קוגניטיביים. עם זאת, מסנוור של הנסיין הוא פחות בעיה כאשר המשתתפים הם בעלי מוטיבציה גבוהה כדי למקסם את הביצועים שלהם (וזה בעיקר המקרה בהערכת זיכרון או שיפור קוגניטיבי בכלל), וכאשר המשימה מנוהלת, כמו גם ציון אוטומטי (כלומר, כאשר הנסיין יש מעט מאוד התערבות בשלב ההערכה).

פעילות במהלך tDCS. מחברי מאמרי tDCS מדווחים לעתים רחוקות על מה שהמשתתפים עשו במהלך גירוי. כאשר הפעילות אינה מדווחת זה בדרך כלל משתמע כי המשתתפים הונחו לשבת בנוחות ולהירגע. עם זאת, היעדר פעילות מובנית מייצג את מקור ה"רעש " הבלתי נשלט בניסויים. כלומר, 20 דקות זה זמן רב למדי, ולכן חלק מהמשתתפים עשויים לנצל את הזמן כדי להירגע (עם אפשרות אפילו להירדם) בעוד שאחרים עשויים להתמקד בתחושות tDCS או להתחיל להרהר או לחשוב יתר על המידה על כמה נושאים שאינם קשורים TDCS. ישנן ראיות המצביעות על כך שפעילות רלוונטית לתפקוד אך לא מעייף המבוצעת במהלך tDCS יש פוטנציאל לקדם אפקטים tDCS⁵⁰. מסיבות אלה, בניסויים שלנו, המשתתפים מבצעים ניסויים בפועל של משימות הזיכרון שישמשו כאמצעי תוצאה או כמשימות זיכרון דומות. ניסויי תרגול הם בחירה טובה מכיוון שהם מפעילים את אותן רשתות עצביות כמו פונקציית היעד אך הם קלים יותר ולכן אינם מתסכלים או מעייפים עבור המשתתפים. חוץ מזה, ביצוע ניסויים בפועל במהלך גירוי הוא חסכוני במובן זה מקצר את זמן הבדיקה בעקבות tDCS, אשר מגיע כיתרון במיוחד כאשר עיצוב המחקר כולל משימות מרובות שיש להשלים לאחר tDCS. עם זאת, ניסויי התרגול הם בדרך כלל הרבה יותר קצר מ 20 דקות, ולכן פעילות חלופית צריך להיות מוצג מדי. למטרה זו, השתמשנו במשחקי זיכרון נפוצים⁴⁰, כי לשמור על המשתתפים ממוקדים, לעזור להם להעביר את הזמן ולשמור את המוח את התחושות המושרה tDCS ולהפוך אותם בסך הכל יותר נוח בסביבת הבדיקה. כמה דברים שיש לזכור בעת בחירת משימת הזיכרון שיש לבצע במהלך tDCS הם כי המשימה לא צריכה להיות קשה אבל גם לא משעמם (משימות הסתגלות להגדיר על 80% הצלחה שיעור טוב בהקשר זה); המשימה לא צריכה ללדת את החומר שעלול להפריע להערכת הזיכרון הבאה (לדוגמה, בעת הערכת זיכרון עבור פרצופים ומילים, ניתן להשתמש בזוגות תמונות/צורות מופשטים). נושא חשוב נוסף הוא משך "תקופת ההרגלה", כלומר כמה זמן לאחר תחילת הגירוי המשתתפים צריכים להתחיל לבצע את "פעילות הסחת הדעת". ישנם הבדלים בודדים בעוצמת התחושה ובזמני ההרגלה, אך רוב המשתתפים יהיו מוכנים להתחיל את הפעילות לאחר 3-5 דקות של גירוי.

תחושות עוריות. חלק מהמשתתפים עשויים להיות רגישים יותר להשפעות tDCS עוריות, ובכך מדווחים על רמות גבוהות של אי נוחות, אם כי זה לא קורה לעתים קרובות מאוד. חשוב ליידע את המשתתפים על תחושות פוטנציאליות שהם עלולים לחוות לפני הניסוי. אם מישהו מפחד מההליך, לעתים קרובות אנו נותנים למשתתפים "להרגיש" את הזרם על ידם לפני שהם מניחים את הספוגים על ראשם. המשתתפים צריכים להיות במעקב רציף וביקשו לספק משוב על רמת הנוחות והתחושות שלהם במרווחי זמן קבועים. אם המשתתף מדווח על רמה מוגברת של אי נוחות, תמיד להציע לבטל את הניסוי. זה חיוני כי המשתתפים מודעים כי הגירוי ניתן לעצור בכל עת אם הם שואלים. אם המשתתף מחליט להפסיק את הגירוי, יש לדחות לאט את הזרם (ביטול פתאומי של פרוטוקול הגירוי עלול לגרום לתחושות חזקות עוד יותר). לעתים קרובות מומלץ כי במקרה של תחושות לא נעימות העוצמה הנוכחית יורדת באופן זמני לרמה הנוחה הגבוהה ביותר, עד שהמשתתף מסתגל, ולאחר מכן חוזר בהדרגה לעוצמת המטרה. זה נראה כמו חלופה מתאימה לעצירת פרוטוקול הגירוי, במיוחד אם tDCS משמש בסביבה קלינית. עם זאת, כאשר tDCS משמש למטרות המחקר, ובמיוחד בדגימות קטנות יחסית, חיוני כי כל המשתתפים לעבור את אותו הליך. לכן, עצירת הניסוי עדיפה להוריד את עוצמת הגירוי עבור חלק מהמשתתפים במשך זמן מה.

דיווח על מתודולוגיית tDCS וניטור אחר בלבול פוטנציאלי. תחום המחקר tDCS הוא הטרוגני מאוד לגבי שיטות ואמצעים, ולכן חשוב לדווח בבירור על כל ההיבטים של הליך tDCS, כולל הליך עיוור והערכה; מיקום הראש של המטרה, כמו גם את המיקום של אלקטרודה החזרה; הגודל והצורה של האלקטרודות; סוג של חומר ניצוח בשימוש (מלוחים או ג'ל); העוצמה הנוכחית (mA) וצפיפות (mA / ס"מ²) כמו גם את משך תקופת fade-in/ out; רמות העכבה אם נמדדות; משך הגירוי (כולל תקופת הדהייה/היציאה); התיאור המפורט של הפעילויות המשתתפים היו מעורבים במהלך הגירוי; התזמון ומשך המשימות הקוגניטיביות לאחר הגירוי (כולל הפסקות, אם בכלל). סוג זה של מידע מאפשר סטנדרטיזציה וניתוח שיטתי של המחקרים שפורסמו (ראה סקירה אחרונה למשל⁵¹). ההיבטים המדווחים לעתים רחוקות הם ההשפעה של משתנים פוטנציאליים ממתנים/מבלבלים כגון זמן היום של מפגש tDCS, רמת עייפות / מצב רוח שדווחו על ידי המשתתפים, הצלחה של מסנוור (כלומר, אמונות על סוג הגירוי שהם מקבלים), סדר הפעלות ניסיוניות בעיצובים בתוך הנושא וכו '. רוב משתנים אלה דווחו כדי לווסת את ההשפעות של tDCS, אבל ההשפעה שלהם נשאר understudied ודווח באופן לא עקבי. לכן, מחקרי tDCS צריכים להבטיח לאסוף ולדווח על כל משתנים שעלולים להיות מבלבלים; לפרטים על שיטות עבודה טובות ראו טבלאות 10A , 10B, 11 מאת אנטל ועמיתיה³⁴.

יישום הפרוטוקול המתואר עבור tDCS אנודיאלי או בסטנדרט שלו או, אפילו יותר, בצורתו המתקדמת (כלומר, tDCS מאופנן מתנד) מספק ממוצע לא רק לשיפור פונקציות זיכרון (ושימוש פוטנציאלי באוכלוסיות קליניות), אלא גם מאפשר לחקור את הנוירוביולוגיה של הרשתות העצביות התפקודיות שמאחורי פונקציות אלה.

Disclosures

למחברים אין אינטרסים סותרים לחשוף

Acknowledgments

מחקר זה נתמך על ידי קרן המדע של הרפובליקה של סרביה, PROMIS, מענק מס '#6058808, MEMORYST

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adjustable silicone cap
Alcohol
Comb
Cotton pads
Measuring tape
Rubber electrodes
Saline solution
Single-use mini silicon hair bands
Skin marker
Sponge pockets
Syringe
tDCS device