مقالة منهجية

التحفيز المباشر عبر الجمجمة عالي الدقة أثناء النوم

DOI:

10.3791/68911

⸱

ديسمبر 5, 2025

 ,  , 
1Center for Sleep and Cognition, Department of Psychiatry, Beth Israel Deaconess Medical Center, 2Division of Sleep Medicine, Harvard Medical School

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا البروتوكول تحفيز التيار المباشر عبر الجمجمة عالي الدقة أثناء النوم مع مراقبة تخطيط كهربائية الدماغ المتزامن لدراسة العلاقات السببية بين مناطق الدماغ المستهدفة والنوم وكذلك العمليات المرتبطة به.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمكن التحفيز المستمر عبر الجمجمة عالي الدقة (HD-tDCS) من تعديل النشاط العصبي بدقة مكانية عالية أثناء النوم. يقدم هذا البروتوكول منهجية شاملة لتطبيق HD-tDCS باستخدام تكوين قطب حلقي 4 × 1 مع تسجيل تخطيط كهربائي الدماغ عالي الدقة (HD-EEG) لمراقبة بنية النوم وتأثيرات التحفيز. تمكن هذه التقنية من ضبط عدة معلمات بشكل منهجي، حيث ينتج عن كل اختيار معلمة نتائج عصبية فسيولوجية مميزة. يوفر هذا فرصا لاستهداف مناطق دماغية محددة وأنماط اهتزازية مصممة خصيصا لسؤال البحث. يتطلب التنفيذ الناجح لهذا البروتوكول الانتباه لوضع الأقطاب، وإدارة الممانعة، والقدرة على ترتيب النوم في الوقت الحقيقي. تدعو مرونة هذه المنهجية وقدرتها على معالجة العلاقات السببية في فسيولوجيا النوم إلى مجموعة واسعة من التطبيقات من علوم الأعصاب الأساسية إلى التدخلات السريرية القائمة على تحسين النوم. الإطار الموحد والمرن الموضح هنا يؤسس HD-tDCS كمنصة قوية للتحقيقات المنهجية في علم الأعصاب أثناء النوم وكذلك تداعياته السريرية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النوم ضروري لصحة الدماغ والإدراك، وتذبذبات النوم المحددة لها أدوار داعمة واستشفائية رئيسية. توفر القدرة على تعديل هذه التذبذبات فرصا فريدة لتحديد السببية بين النوم ونشاط الدماغ والإدراك. ظهرت تقنيات تعديل الأعصاب المختلفة في السنوات الأخيرة، حيث أظهر التحفيز المستمر عبر الجمجمة (tDCS) واعدا كنهج غير جراحي لتنظيم النشاط العصبي أثناء النوم 1,2,3,4.

يطبق tDCS التقليدي تيارا كهربائيا مباشرا عبر أقطاب كبيرة ذات وسادات، عادة 25-35سم مربع، مما ينتج عنه تحفيز منتشر نسبيا5. تعتمد فعالية وخصوصية tDCS أثناء النوم على عدة معايير رئيسية يمكن التحكم بها بشكل منهجي. يحدد وضع الأقطاب بشكل أساسي أي المناطق القشرية تتلقى التحفيز؛ يمكن للتكوينات الثنائية الجبهية إما تعزيز التذبذبات البطيئة ومغازل النوم 6,7 أو تقليل إجمالي وقت النوم8، حسب المونتاج والقطبية. تظهر شدة التيار (عادة 0.2-2.0 مللي أمبير) تأثيرات تعتمد على الجرعة على كل من حجم الاستجابات العصبية الفسيولوجية وتحمل المشاركين9. تحدد المعايير الزمنية، بما في ذلك مدة التحفيز الكلي، ومدة المنحدر، وبنية البروتوكول (مستمر مقابل متقطع مع فترات تحفيز محددة)، كل من التأثيرات الفورية والآثار اللاحقة؛ على سبيل المثال، يمكن للبروتوكولات المتقطعة ذات الفواصل الخالية من التحفيز أن تعزز استثارة القشرة الحركية مع تقليل التكيف10. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر توقيت التحفيز بالنسبة لبنية النوم على النتائج؛ على سبيل المثال، تحفيز النوم في المرحلة الثانية (N2) يؤثر بشكل أساسي على المغازل والتذبذبات البطيئة 6,7، بينما يؤثر تحفيز حركة العين السريعة (REM) على الوعي الذاتي أثناء الأحلام11. هذا التنوع في النتائج الناتجة عن هذه التفاصيل الدقيقة في اختيار المعلمات يجسد الحساسية الرائعة لبنية النوم - والعمليات ذات الصلة مثل الإدراك - تجاه التعديل العصبي المستهدف.

يستخدم tDCS عالي الدقة (HD-tDCS) أقطاب كهربائية أصغر، مثل مونتاج الحلقة 4 × 1 (حوالي 0.95 سم² مقابل 2-35 سم² للأقطاب المطاطية التقليدية)، مما يسمح باستهداف تركيزي أكبر لمناطق الدماغ بدقة مكانية محسنة - تعرف بالقدرة على تركيز التيار الكهربائي داخل هدف معين مع تقليل الانتشار إلى المناطق المجاورة - مقارنة بالأقطاب المطاطية الكبيرة المستخدمة مسبقا12. ينتج HD-tDCS أيضا توزيعا أكثر تحديدا للمجال الكهربائي، ويقتصر التيار الناتج إلى حد كبير على المناطق القشرية مباشرة تحت الأقطاب13. تقلل هذه الخصوصية المكانية المتقدمة من التأثيرات غير المستهدفة وتمهد الطريق لارتباطات وظيفية عالية الدقة بين مواقع التحفيز والنتائج المرصودة14. تسمح هذه الانتقائية باختبار أكثر دقة لفرضيات خاصة بمنطقة الدماغ مع تقليل التأثيرات المربكة الناتجة عن التحفيز غير المقصود للمناطق القشرية المجاورة 5,12,13,14,15. تمكن الدقة المحسنة في HD-tDCS من الاستجواب الميكانيكي لمناطق دماغية محددة وارتباطاتها بجوانب مميزة من فسيولوجيا النوم والإدراك. تتضاعف قدرة التكيف في HD-tDCS عند اقترانها بتسجيلات عصبية فسيولوجية مستمرة، مثل تخطيط كهربائي الدماغ عالي الدقة المستمر (EEG). لذا، فإن منصة ذات هذا الوعد الانتقالي قادرة على تطوير أبحاث علم الأعصاب الأساسية وتطوير التدخلات السريرية لحالات النوم والاضطرابات النفسيةالعصبية 4.

يصف هذا البروتوكول منهجية شاملة لتطبيق HD-tDCS أثناء السكون باستخدام تكوين حلقة 4 × 1 مع تسجيل تخطيط الدماغ الكهربائي لمراقبة بنية النوم وتأثيرات التحفيز. تم تصميم هذا النهج ليكون متعدد الاستخدامات، مما يسمح للباحثين بتخصيص معايير التحفيز لمعالجة مختلف الأسئلة البحثية المتعلقة بعلوم أعصاب النوم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على الدراسة وأجريتها وفقا للإرشادات الأخلاقية لمعهدنا. تم الحصول على موافقة مستنيرة مع شروحات كاملة حول الإجراءات والمخاطر والفوائد من المشاركين في الدراسة.

1. الموانع واعتبارات السلامة

  1. قبل إعداد التجربة، تأكد من أن المشارك لا يملك أي موانع تعارض ل HD-tDCS بناء على إرشادات السلامة الحالية16,17 (الجدول 1).
  2. افحص فروة رأس المشارك جيدا بحثا عن آفات جلدية. تجنب تحفيز المناطق التي بها تلف أو التهاب.
  3. راجع أدوية المشارك، حيث قد تؤثر الأدوية على الجهاز العصبي المركزي تأثيرات التحفيز.
  4. احصل على موافقة مستنيرة مع شرح كامل حول الإجراءات والمخاطر والفوائد.
  5. افحص الأعراض الأساسية16 للكشف عن أعراض موجودة مسبقا قد تخلط مع تأثيرات التحفيز16،17. تشمل هذه: الصداع، انزعاج فروة الرأس، الوخز، الحكة، الإحساس بالحرقان، احمرار الجلد، النعاس، صعوبة في التركيز، وتغيرات المزاج.

2. تجهيز المعدات

ملاحظة: يصف هذا البروتوكول استخدام أجهزة منفصلة ومستقلة لتسجيل HD-tDCS وتخطيط الدماغ (EEG) (الشكل 1). بعض الأنظمة التجارية المتوفرة تدمج قدرات التحفيز والتسجيل داخل جهاز واحد. يجب على مستخدمي هذه الأنظمة المتكاملة مراجعة تعليمات الشركة المصنعة الخاصة.

  1. اجمع جميع المعدات والمواد اللازمة (الجدول 2، الشكل 2، والشكل 3).
  2. تأكد من أن جهاز tDCS التقليدي لديه مصدر طاقة كاف.
    1. شغل كلا الجهازين وتحقق من حالة الطاقة وفقا لمواصفات الشركة المصنعة.
    2. للأجهزة التي تعمل بالبطارية: إذا أضاءت مؤشرات انخفاض البطارية، استبدل البطاريات (للأنظمة القابلة للاستبدال من قبل المستخدم) أو أعد شحن الجهاز (لأنظمة البطاريات المدمجة).
    3. بالنسبة للأجهزة التي يتم التحكم بها بالبرمجيات: تحقق من حالة الطاقة من خلال واجهة التحكم.
    4. بالنسبة للأجهزة التي تعمل بالتيار الرئيسي: تأكد من الاتصال الصحيح بمأخذ الكهرباء مع عزل طبي مناسب.
  3. افحص جميع الأقطاب الكهربائية بحثا عن علامات تآكل أو تلف غير معتاد.
    1. بالنسبة لأقطاب الحلقة المدلدة Ag/AgCl: تحقق من وجود رواسب نواتج التحلل الكهربائي على سطح القطب.
    2. بالنسبة لأقطاب المطاط الكربونية: تحقق من وجود تشققات أو هشاشة أو تآكل غير متساو.
    3. بالنسبة للأقطاب الكهربائية ذات الاستخدام الواحد: تحقق من أنها لم تتجاوز حدود الاستخدام الواحد أو الموصى بها.
    4. استبدل أي أقطاب كهربائية تالفة أو مستخدمة بشكل مفرط وفقا لإرشادات الشركة المصنعة بشأن تردد الاستبدال.
  4. توصيل كابلات أقطاب الحلقة المتوردة Ag/AgCl إلى المستقبلات المطابقة على كابل مخرج 4 × 1.
    1. وصل كابل القطب المركزي بقابس المستقبل المركزي.
    2. وصل الأقطاب المتبقية بالقبعات المحيطة.

3. غطاء تخطيط الدماغ وتحضير الأقطاب HD-tDCS (الشكل 2 والشكل 3)

  1. اختر الحجم المناسب لغطاء تخطيط الدماغ للمشارك بناء على محيط الرأس. راجع دليل الشركة المصنعة لاختيار حجم غطاء EEG.
  2. تحديد تكوين قطبية الأقطاب HD-tDCS بناء على أهداف الدراسة. لتحفيز الأنودال، يعمل القطب المركزي كأنود (موجب) بينما تعمل الأقطاب المحيطة ككاثودات (سالبة). لتحفيز الكاثود، يعمل القطب المركزي ككاتود (سالب) مع الأقطاب المحيطة كأنودات (موجبة). تشمل الأماكن الشائعة (والأهداف المتوقعة في الدماغ):
    1. استخدم وضعية الجانب الأمامي الجانبي (F3/F4) لاستهداف القشرة الجبهيةالأمامية 6.
    2. استخدم الوضع المركزي (Cz) لاستهداف المناطق الحسيةالحركية 18.
    3. استخدم وضعية القذالة (أوز) لاستهداف القشرة البصرية19.
    4. استخدم القشرة الجدارية (P3/P4) لاستهداف قشرات الارتباط20.
    5. اختياري) استخدم النمذجة الحقلية الحاسوبية لعرض وتحسين توزيع التيار ( الشكل 4):
      1. احصل على التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي للمشارك إذا كان متوفرا، أو استخدم نموذج رأس قياسي.
      2. استخدم برامج النمذجة الميدانية (مثل SIMNIBS، ROAST، أو أدوات خاصة بالشركة المصنعة مثل HD-Explore) لمحاكاة تدفق التيار 21,22.
      3. مواقع الأقطاب المدخلة ومعاملات التحفيز (شدة التيار، القطبية).
      4. تقييم توزيع الحقل المتوقع لضمان استهداف كاف للمنطقة المقصودة.
      5. قم بضبط مواقع الأقطاب حسب الحاجة لتحسين تعدد الحقل وشدة الهدف على الهدف.
  3. قم بإزالة أقطاب تسجيل EEG في موقع التحفيز المختار من غطاء EEG. يسمح ذلك لأقطاب تحفيز HD-tDCS بالاحتفاظ بهذه المواقع بحيث يكون لها اتصال مباشر مع فروة الرأس من خلال نفس الفتحات في الغطاء. لا يمكن لأقطاب EEG المحمولة تسجيل بيانات ذات معنى من هذه المواقع أثناء التحفيز بسبب التشبع الناتج عن تيار التحفيز.
  4. أدخل أقطاب HD-tDCS أو حوامل الأقطاب في الغطاء (الشكل 2).
    ملاحظة: بعض أنظمة HD-tDCS تستخدم أقطاب كهربائية تدرج مباشرة في الغطاء بدون حوامل منفصلة. اتبع تعليمات الشركة المصنعة المحددة.
    1. بالنسبة للأنظمة التي تحتوي على حوامل أقطاب: ضع الحوامل وثبتها بحيث يواجه الجانب الذي يحتوي على غطاء الدماغ الخارجي للقبعة، والجانب المقابل (بدون غطاء) يواجه داخل غطاء التخطيط، بحيث يلامس فروة رأس المشارك.
    2. بالنسبة للأنظمة التي تحتوي على أقطاب إدخال مباشرة: اتبع إرشادات الشركة المصنعة لتوجيه الأقطاب بشكل صحيح وآلية تثبيت.
  5. تطبيق معجون لاصق موصل (عالي اللزوجة، خال من الكلوريد؛ عجينة Ten-20) لتحضير غطاء تخطيط الدماغ، كما توصي الشركة المصنعة.
    1. اعكس غطاء تخطيط الدماغ من الداخل وضعه على رأس رغوة.
    2. قم بتسطيح أي تجاعيد في قماش القبعة.
    3. باستخدام مثبط اللسان، غط أقطاب تخطيط الدماغ بالمعجون. لا تستخدم المعجون على أقطاب تحفيز HD-tDCS.
    4. شكل المعجون على شكل قبب. ضع كمية أقل من المعجون في الأمام حيث يوجد شعر أقل وأكثر عند التاج وخلف الرأس.
    5. تجنب وضع كمية كبيرة من المعجون على كل موقع قطب كهربائي ووضع المعجون على القماش، لأن التسرب الزائد قد يسبب الجسر.

4. إعداد المشاركين

  1. اجلس المشارك بشكل مريح على كرسي.
  2. طبق الأقطاب المرجعية للوجه والأرضي باستخدام معجون موصل لاصق باستخدام أقطاب كوب ذهبية. ثبت الأقطاب الكهربائية بشريط طبي القياس.
    1. نظف المواقع بمسحة كحولية، وقشر بجل تحضير خفيف الكاشط (مثل Nuprep) على مسحة قطنية (مثل عود قطن)، وأزل جميع السوائل باستخدام مربع شاش جاف. تتبع مواقع الأقطاب متطلبات مونتاج متعدد النوم القياسية لتحديد مراحل النوم وفقا لمعيار الأكاديمية الأمريكية لطب النوم (AASM)23 وتشمل:
      المرجع (الجبهة); تعمل كأقطاب مرجعية
      A1/A2 (خشانة، عظم خلف الأذنين)؛ تعمل كأقطاب مرجعية.
      LOC/ROC (الكانثي الخارجي الأيمن واليسرى بالقرب من العينين، اليمين مرفوع، اليسار منخفض); سجل حركات العين.
      EMG (اثنان على الذقن); سجل قوة العضلات لتمييز مراحل النوم.
      الأرض (عظمة الترقوة/عظمة الترقوة)؛ يثبت المضخم ويقلل من ضوضاء الوضع المشترك.
    2. املأ الأقطاب بمعجون لاصق موصل وطبقها على الموقع مع تجنب تعريض المعجون في ظهر القطب.
    3. بالنسبة لقطب العودة HD-tDCS، ضع قطب التحفيز المناسب على عظمة الترقوة وثبته بشريط لاصق. ضع محلول ملحي أو جل حسب مواصفات الشركة المصنعة.
  3. حدد وحدد النقطة المركزية لوضع غطاء تخطيط الدماغ الكهربائي.
    1. أولا، حدد موقع الرأس (Cz).
      1. قس المسافة من الحافة (نقطة التقاء الجبهة مع عظام الأنف) إلى النقطة الأبرز في عظم القذالي. حدد نقطة منتصف الطريق بخط رفيع.
      2. قس المسافة بين النقطتين الأمامية للأذن اليمنى واليسرى. حدد نقطة منتصف الطريق بخط رفيع.
      3. تقع Cz عند تقاطع هذين الخطوط. رش الشعر بالماء بخفة باستخدام زجاجة رش ( الشكل 3) لتسهيل وضع غطاء تخطيط الدماغ الكهربائي.
  4. قلب غطاء تخطيط الدماغ المحضر بإحكام وراحة على رأس المشارك، مستهدفا قطب Cz مع موقع Cz. ثبت غطاء تخطيط الدماغ على رأس المشارك باستخدام أحزمة الذقن.
  5. باستخدام حقنة، املأ مواقع الأقطاب بجل موصل (مثل الهلام الإلكتروني).
    1. اسحب القطب قليلا وأدخل رأس الإبرة ذو الطرف العريض الكبير في مركز القطب. حركي الإبرة بلطف لتحريك الشعر بعيدا وطبقي جل موصل (~0.5 مل). ادفع القطب بلطف للأسفل لضمان اتصال قوي بين الجل والمعجون الموصل اللاصق وفروة الرأس.
    2. تجنب نشر الجل خارج محيط موقع القطب لمنع تحويل التيار.
    3. ضع جل موصل أكثر على التاج ومؤخرة الرأس لتعويض كثافة الشعر الأعلى.
    4. اضغط كل قطب كهربائي على فروة الرأس.
  6. ضع أقطاب الحلقة المتوردة Ag/AgCl في كل حامل قطب HD-tDCS ( الشكل 2، اللوحة اليمنى).
    1. ضع السطح الخشن للأسفل والسطح الأملس المستدير للأعلى.
    2. خفض قطب الحلقة حتى يستقر على قاعدة الحامل.
    3. أضف المزيد من الجل الموصل عالي اللزوجة (مثل HD-gel) لتغطية القطب.
    4. استخدم الأغطية المرفقة لتثبيت الأقطاب في مكانها.

5. إعداد نظام HD-EEG

  1. جهز البرنامج المناسب لجهاز التسجيل.
  2. إذا كان هناك صندوق رأس عالي الكثافة (أو أجهزة مشابهة) متورط، تأكد من توصيل جميع الأقطاب الكهربائية بالمضخمات المناسبة. قد تتضمن هذه المرحلة استخدام كابل موصل ألياف ضوئية، وقد توجد اختلافات في إعداد جهاز التسجيل.
  3. لا تقم بتوصيل أقطاب التحفيز في هذه المرحلة.
  4. شغل المضخم وشغل برنامج تسجيل تخطيط الدماغ الكهربائي.
    1. بعد إنشاء ملف دراسة جديد، اختر خيار الملف الشخصي المناسب لمونتاج عالي الكثافة.
    2. تحقق من الوجهة لتخزين الملفات والفلاتر المناسبة للمونتاج.
  5. تحقق من المعاوزات.
    1. اضبط حد الممانعة إلى 25 كيلو أوم واستهدف ممانعات أقل من 10 كيلو أوم.
    2. بالنسبة للأقطاب ذات الممانعة العالية، يرجى النظر في التعديلات التالية:
      1. إذا كانت جميع الأقطاب مرتفعة أو معظمها، تحقق مما إذا كانت جميع الأقطاب الكهربائية متصلة بشكل صحيح. افحص القطب المرجعي وإذا لزم الأمر، أعد تركيب الأقطاب المرجعية.
      2. إذا كانت جميع أو معظمها منخفضة بشكل غير معتاد، تحقق من أن الأرض متصلة.
      3. إذا كان نصفه أحمر تماما، تحقق من إحكام الغطاء والمضخم.
      4. إذا كان القطب الكهربائي الفردي مرتفعا، اضغط على القطب للأسفل على القطب. إذا بقيت المعاوقة عالية، أضف المزيد من الجل الموصل مع المحقنة، أو كشط فروة الرأس بلطف بطرف الحقنة لقطب فروة الرأس، أو أعد تركيب القطب الوجهي. إذا استمرت المشكلة أو تم اكتشاف مقاومة زائدة، تحقق من الاتصال بين المكثف والموصل والمضخم.
  6. ابدأ تسجيل تخطيط الدماغ (EEG).
  7. قم بإجراء معايرة حيوية.
    1. اطلب من المشارك فتح وإغلاق عينيه لمدة ~10 ثوان. راقب نشاط ألفا لدى معظم المشاركين. توقع سعات أكبر في القنوات الخلفية مقارنة بالقنوات الأمامية. راقب التغيرات في السعة عبر فروة الرأس.
    2. اطلب من المشارك أن ينظر إلى اليسار واليمين والأعلى، والأسفل. بعد ذلك، اطلب من المشارك أن يشد أسنانه. راقب الحركات في تسجيلات أقطاب العين والذقن.
    3. اطلب من المشارك أن يرمش عدة مرات.
      ملاحظة: يجب أن تظهر تشوهات الوميض كانحرافات كبيرة في الأقطاب الأمامية (مثل Fp1، Fp2)، لأنها الأقرب إلى العينين. قد تظهر الأقطاب الأقطبية بعيدا عن العينين انحرافات أصغر.
    4. أضف معايرة حيوية إضافية حسب بروتوكول الدراسة (مثل التنفس، حركة الأطراف، إلخ).

6. إعداد منشط HD-tDCS

  1. جهز أقطاب التحفيز HD-tDCS والمحفز. وصل الأقطاب الكهربائية بالمحفز فقط بعد الانتهاء من التالي أولا.
    1. تأكد من توصيل المحفز بمقبس كهرباء، أو أن البطاريات مشحونة بالكامل ومركبة بشكل صحيح.
    2. شغل المنشط.
  2. بعد تشغيل الجهاز، قم بتوصيل كابل القطب في الجزء الخلفي من الجهاز.
    ملاحظة: عدم تشغيل الجهاز قبل التوصيل قد يؤدي إلى صدمة خفيفة. قد يكون من الضروري وجود كابل طويل أو خاص بطلب كهربائي حتى يمكن تحفيز التحفيز من غرفة التحكم أو خارج مكان النوم لتقليل احتمالية اضطراب نوم المشارك.
  3. حدد معايير التحفيز بناء على تصميم الدراسة. تشمل الإعدادات الشدة، وشكل الموجة (سيكون DC لبروتوكولات tDCS)، والمدة، وأوقات الارتفاع.
    ملاحظة: تختلف هذه المعايير حسب الهدف المقصود والفسيولوجيا داخل الدماغ. معظم الأجهزة تحتوي أيضا على إعدادات لفصل بروتوكولات التحفيز والوهم. في هذه المرحلة، يجب ضبط التوزيع الحالي لمونتاج التحفيز. في تكوين نموذجي 4×1، يستقبل القطب المركزي 100٪ من شدة التيار المبرمج، بينما يتم توزيع هذا التيار على أربعة أقطاب عودة (25٪ لكل منها).
  4. اضبط التحفيز النشط أو وضع الوهم حسب بروتوكول الدراسة. إذا كانت الدراسة تتضمن تعمي، فهناك خطوات مناسبة لمنع المشاركين أو الباحثين من معرفة النمط المستخدم. بعض المنشطات تحتوي على وظائف تحفيز/وهمية مدمجة للمساعدة في ذلك.
  5. إذا أظهرت أقطاب HD-tDCS مقاومة عالية (مثل أكثر من 600 كيلو أوم)، قم بإجراء تحفيز اختبار قصير (5-10 ثوان عند شدة مبرمجة) تحت إعداد SHAM لفحص الاتصال. من الأفضل أن تكمل ذلك قبل أن ينام المشارك.
    1. تحت إعداد SHAM ، قم بتوصيل النبض. توقع أن تنخفض المعاوقة بمقدار 3-5 ثوان بعد توصيل النبضة. بمجرد تأكيد تقليل المعاوقة، أوقف التحفيز فورا (يجب ألا تتجاوز مدة الاختبار الكلية 10 ثوان).
    2. أضف المزيد من الجل الموصل عالي اللزوجة و/أو تحقق من التوصيلات حتى تنخفض المعاوقة إلى أقل من 20-25 كيلو أوم عند تطبيق نبضة وهمية.

7. بروتوكول مراقبة النوم والتحفيز

  1. جهز بيئة النوم.
    1. قلل من الضوء المحيط والضوضاء.
    2. تأكد من راحة المشارك المبلغ عنها.
    3. قدم للمشارك سدادات أذن.
    4. حدد الوقت في تسجيل تخطيط الدماغ عندما تطفئ الأضواء.
  2. راقب تخطيط الدماغ الكهربائي للكشف عن بداية النوم والمراحل المحددة لبدء بروتوكول التحفيز بناء على تصميم الدراسة. يجب أن تأخذ القرارات المتعلقة ببروتوكول التحفيز ونقطة انطلاقه في الاعتبار مدت/استمرارية التحفيز (أي المستمر مقابل المتقطع) بالإضافة إلى البنية الفسيولوجية/النوم المستهدفة.
  3. ضع علامة على بداية التحفيز في تسجيل تخطيط الدماغ بملاحظة مناسبة.
  4. إذا استيقظ المشارك أثناء التحفيز:
    1. أوقف المحفز.
    2. حدد نقطة الزمن بتدوين مناسب على تسجيل تخطيط الدماغ الكهربائي.
    3. راقب عودة المشارك إلى مرحلة النوم المهتمة وفقا لتصميم الدراسة وبروتوكول التحفيز.
    4. استأنف بروتوكول التحفيز حسب الحاجة. إذا تم استخدام تصميم تحفيز متقطع، يعتبر عادة أن فترة التحفيز المنتهية قد انتهت، ويكون التحفيز التالي هو التالي في الجدول (مثلا، إذا تم إلغاء التحفيز #3، يبدأ البروتوكول مع التحفيز #4 بمجرد استئنافه).
    5. أكمل بروتوكول التحفيز.
      1. بعد انتهاء فترة التحفيز النهائية، افصل سلك التحفيز (الذي يربط أقطاب HD-tDCS) عن المحفز قبل إيقاف المحفز.
        ملاحظة: مرة أخرى، عدم فصل الجهاز قبل إيقاف الجهاز قد يؤدي إلى صدمة طفيفة، مما قد يوقظ المشارك.
      2. اسمح للمشارك بالاستمرار في النوم (حسب الاقتضاء)، دون إزعاج، حسب تصميم الدراسة.

8. إكمال الجلسة وإزالة المعدات

  1. أيقظ المشارك في الوقت المناسب.
    1. سجل الوقت في تسجيل تخطيط الدماغ عندما يتم تشغيل الأضواء.
    2. أيقظ المشارك بلطف.
  2. أوقف تسجيل تخطيط الدماغ الكهربائي.
  3. افصل المعدات.
    1. قم بإزالة الأغطية من حوامل الأقطاب HD-tDCS.
    2. قم بإزالة أقطاب حلقات Ag/AgCl برفق، باستخدام أداة غير حادة إذا لزم الأمر لتجنب سحب الكابلات.
    3. نظف الأقطاب الكهربائية بمنشفة ورقية مبللة وجففها للتخزين.
  4. أزل غطاء تخطيط الدماغ ونظف مواقع الأقطاب لإزالة الجل.
  5. قدم للمشاركين منتجات تنظيف لإزالة الجل من شعرهم وبشرتهم.
  6. تقييم تقييم الأحداث السلبية بعد التحفيز (مشابه للفحص في الخطوة 1.5). شدة الوثائق (مثل خفيفة، متوسطة، أو شديدة) والعلاقة المحتملة بالتحفيز لمقارنة الردود على الفحص الأساسي.
    ملاحظة: معظم الآثار السلبية لمتلازمة HD-tDCS خفيفة ومؤقتة، وعادة ما تختفي خلال ساعات بعد التحفيز16,17. إذا لم يكن هذا هو الحال، يجب تفعيل بروتوكولات المؤسسات للإبلاغ عن الأحداث السلبية الخطيرة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عندما يتم تنفيذ البروتوكول بشكل صحيح، ينتج HD-tDCS أثناء النوم تغييرات قابلة للقياس وقابلة للتكرار في بنية النوم وفسيولوجيا النوم، تختلف بشكل منهجي مع معايير التحفيز المختارة. التوزيع البؤري الناتج عن التحفيز الجبهي الجانبي الثنائي في الشكل 4-المونتاج الممكن الأول يجسد الدقة المكانية لأقطاب حلقية 4 × 1. يتم تأكيد تنفيذ البروتوكول الناجح من خلال عدة مؤشرات رئيسية. التحضير الأمثل للأقطاب يعطي قيم مقاومة أقل من 25 كيلو أوم لجميع...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر هذا البروتوكول إطارا منهجيا موحدا ومرنا لتوصيل HD-tDCS أثناء النوم مع مراقبة EEG متزامنة. تكمن القوة الأساسية لهذه التقنية في تعديل الأعصاب البؤري والتحكم بالمعلمات وقدرتها على مراقبة تأثيراتها العصبية الفسيولوجية مباشرة. وهذا يسمح بإجراء اختبارات للسببية بين النشاط الدماغي المستهدف والعمليات المرتبطة بالنوم.

يتطلب التنفيذ الناجح والموثوق ل HD-tDCS أثناء السكون الانتباه إلى معايير معينة. الدقة المكانية المتوقعة من أقطاب حلقية 4 × 1 تتطلب حساسية متزايدة - ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر بكل امتنان منشأة منسق البحوث السريرية في مركز بيث إسرائيل ديكونيس الطبي (RRID:SCR_027579) على دعمهم القيم لهذا العمل، بما في ذلك مساحة بحثية مخصصة وبنية تحتية. ونشكر أيضا المركز على دعمه السخي الذي مكن من نشر هذه المخطوطة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
أقطاب الحلقة المدلدة Ag/AgClسوتيركس ميديكالHD-1AGE-12 لإعداد التحفيز
مسحات الكحولNANAلإعداد تخطيط الدماغ
سدادات الأذن  NANAلمساعدتك المشارك على النوم  
EC2ناتوسCR-003لإعداد تخطيط الدماغ
غطاء تسجيل تخطيط الدماغ (مع أقطاب كهربائية متصلة)ناتوس21114لإعداد تخطيط الدماغ
الهلام الكهربائيإلكترو-كاب إنترناشونال، إنك. E11لإعداد تخطيط الدماغ
مربعات الشاش NANAلإعداد تخطيط الدماغ
أقطاب الكوب الذهبية  ناتوسF-E5GH-48لجمع تخطيط العينيات الكهربائية (EOG) وتخطيط العضلات الكهربائية (EMG)
نظام HD-EEG مع قدرة 64 قناة ناتوسمضخم تخطيط الدماغ للدماغلإعداد تخطيط الدماغ
HD-gel سوتيركس ميديكالHD-1GELلإعداد التحفيز
حوامل الأقطاب HD-tDCSسوتيركس ميديكالHD-1A.2 لإعداد التحفيز
محول تحفيز HD-tDCSمحول تحفيز متعدد القنوات من Soterix Medical 4x1الطراز 4X1-C3A لإعداد التحفيز
نظام تحفيز HD-tDCS  سوتيريكس ميديكال M×؛ نظام التحفيز عبر الجمجمة N HDالطراز 9002 لإعداد التحفيز
نموذج الرأس لتثبيت وتحضير الجل على غطاء تسجيل تخطيط الدماغ (إذا لزم الأمر)لإعداد تخطيط الدماغ
نوبريبويفر وشركاه10-30لإعداد تخطيط الدماغ
أعواد قطنأعواد قطنhttps://www.qtips.com/لإعداد تخطيط الدماغ
المقصNANAلإعداد تخطيط الدماغ
كابل وكابل موصل متخصص  سوتيركس ميديكالCUS_MxN_CBL لأقطاب التحفيز
زجاجة رش (وكوب) بالماءNANAلإعداد تخطيط الدماغ
شريطNANAلإعداد تخطيط الدماغ
حقنة سعة عشرة سم³ مع طرف غير حاد عيار 16NANAلإعداد تخطيط الدماغ الكهربائي/التحفيز
عشرة-عشرونويفر وشركاه10-20-8لإعداد تخطيط الدماغ
مثبط اللسانNANAلإعداد تخطيط الدماغ
المناشفNANAلإعداد تخطيط الدماغ

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
  2. Fehér, K. D., et al. Shaping the slow waves of sleep: a systematic and integrative review of sleep slow wave modulation in humans using non-invasive brain stimulation. Sleep Med Rev. 58 (1), 101438(2021).
  3. Krone, L. B., Fehér, K. D., Rivero, T., Omlin, X. Brain stimulation techniques as novel treatment options for insomnia: a systematic review. J Sleep Res. 32 (6), e13927(2023).
  4. Krone, L. B., Song, S. H., Jaramillo, V., Violante, I. R. The future of non-invasive brain stimulation in sleep medicine. J Sleep Res. 34 (5), e70071(2025).
  5. Datta, A., Bansal, V., Diaz, J., Patel, J., Reato, D., Bikson, M. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  6. Marshall, L., Helgadóttir, H., Mölle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  7. Ladenbauer, J., et al. Brain stimulation during an afternoon nap boosts slow oscillatory activity and memory consolidation in older adults. Neuroimage. 142 (1), 311-323 (2016).
  8. Frase, L., et al. Modulation of total sleep time by transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuropsychopharmacology. 41 (10), 2577-2586 (2016).
  9. Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. J Physiol. 595 (4), 1273-1288 (2017).
  10. Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation. Brain Stimul. 6 (3), 424-432 (2013).
  11. 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).
  12. Edwards, D., Cortes, M., Datta, A., Minhas, P., Wassermann, E. M., Bikson, M. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high-definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  13. Datta, A., Truong, D., Minhas, P., Parra, L. C., Bikson, M. Inter-individual variation during transcranial direct current stimulation and normalization of dose using MRI-derived computational models. Front Psychiatry. 3, 91(2012).
  14. 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).
  15. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4×1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. J Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  16. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  17. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: evidence based update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
  18. Marshall, L., Mölle, M., Siebner, H. R., Born, J. Bifrontal transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neurosci. 6, 23(2005).
  19. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527 (3), 633-639 (2000).
  20. Mendes, A. J., et al. Modulation of the cognitive event-related potential P3 by transcranial direct current stimulation: systematic review and meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 132, 894-907 (2022).
  21. da Silva, R., de, M. F., et al. Transcranial direct current stimulation in obsessive-compulsive disorder: an update in electric field modeling and investigations for optimal electrode montage. Expert Rev Neurother. 19 (10), 1025-1035 (2019).
  22. Farnell Sharp, A., Witney, A. Optimising electrode montages in conventional transcranial direct current stimulation and high-definition transcranial direct current stimulation of the cerebellum for pain modulation. Brain Sci. 15 (4), 344(2025).
  23. Troester, M., et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. , American Academy of Sleep Medicine. Darien, IL. (2023).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? safety, sensations and secondary induced effects. Clin Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Khorrampanah, M., Seyedarabi, H., Daneshvar, S., Farhoudi, M. Optimization of montages and electric currents in tDCS. Comput Biol Med. 125, 103998(2020).
  26. Im, C., Lee, J., Kim, D., Jun, S. C., Seo, H. Seeking optimal montage for single-pair transcranial direct current stimulation using Bayesian optimization and Hyperband-A feasibility study. Neuromodulation. 28 (1), 86-94 (2025).
  27. Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
  28. Khanmohammadi, R., Inanlu, M., Manesh, V. R. Region-specific cognitive effects of HD-tDCS in older adults: M1, DLPFC, and cerebellum. Behav Brain Res. 486 (1), 115571(2025).
  29. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. A. Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591 (7), 1987-2000 (2013).
  30. Lerner, O., Friedman, J., Frenkel-Toledo, S. The effect of high-definition transcranial direct current stimulation intensity on motor performance in healthy adults: a randomized controlled trial. J Neuroeng Rehabil. 18 (1), 103(2021).
  31. Effects of electrode configurations and injected current intensity on the electrical field of transcranial direct current stimulation: a simulation study. Mackenbach, C., Tian, R., Yang, Y. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2020, 3517-3520 (2020).
  32. Evans, C., Zich, C., Lee, J. S. A., Ward, N., Bestmann, S. Inter-individual variability in current direction for common tDCS montages. Neuroimage. 260, 119501(2022).
  33. Klaus, J., Schutter, D. J. L. G. Electrode montage-dependent intracranial variability in electric fields induced by cerebellar transcranial direct current stimulation. Sci Rep. 11 (1), 22183(2021).
  34. Laakso, I., Tanaka, S., Koyama, S., De Santis, V., Hirata, A. Inter-subject variability in electric fields of motor cortical tDCS. Brain Stimul. 8 (5), 906-913 (2015).
  35. Saita, M., Ikenaka, T., Matsushima, Y. Isolation and characterization of -D-mannosidase from soy bean. J Biochem. 70 (5), 827-833 (1971).
  36. Noury, N., Hipp, J. F., Siegel, M. Physiological processes non-linearly affect electrophysiological recordings during transcranial electric stimulation. Neuroimage. 140, 99-109 (2016).
  37. Kasten, F. H., Herrmann, C. S. Recovering brain dynamics during concurrent tACS-M/EEG: an overview of analysis approaches and their methodological and interpretational pitfalls. Brain Topogr. 32 (6), 1013-1019 (2019).
  38. Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent electroencephalography recording during transcranial alternating current stimulation (tACS). J Vis Exp. (107), e53527(2016).
  39. 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).
  40. Lafon, B., et al. Low frequency transcranial electrical stimulation does not entrain sleep rhythms measured by human intracranial recordings. Nat Commun. 8 (1), 1199(2017).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

4x1

مقالات ذات صلة