Method Article

建立同步经颅交流电刺激和脑电图记录人脑活动

August 29th, 2025

In This Article

Abstract

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

资料来源:Fehér, K. D. 等人,经颅交流电刺激 (tACS) 期间的并发脑电图记录。J. Vis. Exp.(2016年)

该视频演示了同步经颅交流电刺激 (tACS) 和脑电图 (EEG) 实验的设置,以在记录大脑活动的同时向大脑传递有节奏的电信号。该程序确保电极隔离并防止凝胶桥接,以实现准确刺激和清洁脑电图信号。

Protocol

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

所有涉及人类参与者的程序均已按照机构、国家和国际人类福利准则执行,并已经过当地机构审查委员会的审查。

注意:图 1 说明了经颅交流电刺激 (tACS) 电极和脑电图 (EEG) 帽的蒙太奇和设计。我们使用弹性脑电图帽(图1D)来固定连接到头皮的tACS电极。

1. 蒙太奇

注意:代表性结果是从以下 tACS 电极蒙太奇中获得的。

  1. 蒙太奇1:将两个电极放在头皮上,在左背外侧前额叶皮层(DLPFC)(F3电极)和左后顶叶皮层(PPC)(P3电极)(图1A)。
  2. 蒙太奇2:将一个tACS电极放在左侧DLPFC(F3电极)的头皮上,并将另一个tACS电极放在左肩上(图1B)。
  3. 蒙太奇3:将一个tACS电极放在左侧PPC(P3电极)的头皮上,并将另一个tACS电极放在左肩上(图1C)。

2. tACS 电极的制备

  1. 如果将参考 tACS 电极放置在肩部(蒙太奇 2 和 3),请先执行此作。
    1. 放置肩部电极之前,用用于脑电图和心电图的研磨性皮肤准备凝胶准备皮肤。使用纱布垫用凝胶轻轻擦洗皮肤。
    2. 脑电图凝胶涂抹在 tACS 电极上,并将电极放在肩膀上。
    3. 用胶带将电极固定在肩部。
  2. 戴上脑电图帽。根据国际10-20电极定位系统调整瓶盖位置,并系好下巴带。
  3. 标记点以指示 tACS 电极在头皮上的位置。使用水性红笔,一是因为笔的彩色材质降低了绝缘效果,二是很容易被水冲走。
  4. 如果由于脑电图帽上用于插入凝胶的孔太紧而导致笔无法到达头皮进行标记(1D),请使用木棍,例如棉签的木柄。
      彻底涂上
    1. 棍子的尖端,然后用这个尖端标记头皮。
    2. 取下脑电图帽并检查标记是否成功。如果需要,请填写标记,以便以后可以轻松发现。
  5. 根据
  6. 参与者头发的长度执行以下步骤 (2.5.1-2.5.4)。如果参与者的头发很短(最多约 10 厘米),请跳过以下步骤(还应注意,某些发型,例如辫子,使 tACS 电极无法应用)。如果参与者的头发较长:
    1. 将 tACS 电极放置在头皮上,其中心由红点标记。请注意,此时不应将脑电图凝胶放在tACS电极上。
    2. tACS 电极内圈内的所有毛发穿出
    3. 用电缆活页夹将线出的头发绑起来。注意确保 tACS 电极周围的毛发不会被电缆粘合剂与其粘合
    4. 头发绑定后,取下 tACS 电极。
  7. 脑电图凝胶涂抹在 tACS 电极的头皮上。
    1. 在应用凝胶之前,将头皮和肩部 tACS 电极连接到刺激器,但不要打开刺激器。在 tACS 电极上涂上一层薄薄的脑电图凝胶。少量涂抹凝胶很重要。
    2. 小心地将 tACS 电极放回头部。
      1. 如果参与者的头发较长,请将绑定的头发穿过 tACS 电极的内孔,不要接触 tACS 电极上的脑电图凝胶。
      2. 放置 tACS 电极时,请密切注意头皮上的红色标记保持在 tACS 电极的中间。一旦将 tACS 电极放置在头皮上,其位置就不能再改变。
      3. 放置 tACS 电极后,从头发上取下电缆粘合剂。
    3. 打开
    4. 刺激器并监测阻抗。在小心地对 tACS 电极施加一些压力时,请密切注意红色标记点始终保持在 tACS 电极的中间。
    5. 小心地提起 tACS 电极的边缘,并在头发下方涂抹更多脑电图凝胶,而不是在 tACS 电极和头发之间(图 2)。如果参与者有很多头发,这一点尤其重要(见讨论)。
    6. 继续对 tACS 电极施加压力,直到阻抗稳定低于 10 kΩ。通过 tACS 刺激器监测 tACS 电极的阻抗。如有必要,请小心地添加额外的脑电图凝胶,但始终稀疏。
      注意:tACS刺激器监测的tACS电极的阻抗是在tACS电极之间测量的,其缺点是不能为每个电极提供单独的阻抗值信息。根据脑电图放大器系统的不同,还可以通过它测量 tACS 电极的阻抗,然后能够分别测量每个电极的阻抗。
    7. 注意从 tACS 电极中逸出的任何凝胶,并用棉签去除多余的脑电图凝胶。

3. 安装脑电图帽

  1. 当 tACS 电极的阻抗达到 10 kΩ 的阈值以下后,再次安装脑电图帽。非常轻柔和小心地戴上脑电图帽,特别是如果脑电图帽的材料是有弹性的,因为在此步骤中很容易移动头皮 tACS 电极的位置。
    注意:tACS 电极的移动使脑电图凝胶在 tACS 电极下方展开,并导致脑电图凝胶与脑电图电极桥接。重要的是不要用力拉下弹性盖,因为这可能会导致其随后反弹,这也会导致 tACS 电极移动。
  2. 系好脑电图帽的带子。

4. 脑电图电极的制备

  1. 适当粘度的脑电图凝胶(如讨论中详细讨论)涂抹在脑电图电极上,以在头皮和脑电图电极之间建立接触。从接地和参考脑电图电极开始。然后,继续使用位于 tACS 电极附近的电极。然后继续使用剩余的电极(参见讨论)。
  2. 对于 tACS 电极周围的脑电图电极,注射凝胶时针尖指向远离 tACS 电极的方向。涂抹凝胶时轻轻向下推脑电图电极,以免凝胶从电极下方逸出。
  3. 使用木棍增加脑电图电极与头皮之间的接触,如图 3 所示。不要为此目的使用针尖,因为它会刮伤参与者的头皮,而且对此目的也没有那么有效。
    1. 用棍子向下推凝胶朝向头皮,然后用棍子的顶部以旋转动作轻轻地摩擦头皮。对于位于 tACS 电极附近的电极,尽量保持棒的角度与头皮正交,因为棒的侧向运动会使凝胶在电极下方展开。如果需要,再涂一些脑电凝胶,然后使用木棍进一步提高阻抗。
  4. 为避免通过泄漏的凝胶进行桥接(图 4),在应用凝胶时要节俭,以降低紧邻 tACS 电极的脑电图电极的阻抗。相反,在考虑添加更多凝胶之前,尝试仅使用木棍尽可能降低阻抗。
  5. 一旦
  6. 用木棍达到良好的阻抗,小心地插入并放下针头,直到针尖接触头皮。然后,在拔出针头的同时轻轻涂抹凝胶,从而有助于稳定脑电图电极与头皮之间的接触。
  7. 以脑电图电极阻抗低于 5 kΩ 以获得最佳数据,因为这可以减少噪声干扰和信号失真。
  8. 一旦阻抗降低到适当的水平,测试是否由于凝胶泄漏而在 tACS 电极和周围的脑电图电极之间建立了桥接。
    1. 应用短暂的正弦刺激,强度与实验感兴趣(例如,1 mA 峰峰值)。
      注意:由于某些系统的限制(参见 材料表),无法在线检查桥接,而只能通过施加刺激,然后检查脑电图放大器的任何通道是否变得饱和。
    2. 查看刺激时是否有任何通道饱和。
      注意:从代表性结果中可以明显看出,通过tACS和EEG电极之间的泄漏凝胶桥接将使EEG放大器的该通道饱和,并排除来自这些电极的记录数据。一旦通过泄漏凝胶建立桥接,就无法撤消它。唯一的选择是中断实验。
  9. 再次检查阻抗。然后开始录制。

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
figure-results-1

图 1.蒙太奇插图。(A)将两个tACS电极放置在头皮上的蒙太奇(F3和P3)。(B) 蒙太奇,将一个 tACS 电极放置在头皮 (F3) 上,将一个参考 tACS 电极放置在同侧肩部。(C) 蒙太奇,将一个 tACS 电极放置在头皮 (P3) 上,将一个参考 tACS 电极放置在同侧肩部。(D)弹性脑电图帽将头皮tACS电极固定在帽下。

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
用于 tACS 的刺激器:Eldith DC-Stimulator plusNeuroConn GmbH,德国 对于远程输入,请务必订购启用此功能的型号
发送触发器的模拟输出板:静态和波形模拟输出板,型号 NI PCI-6723美国 National Instruments 13 位,32 通道。
Matlab 和数据采集工具箱MathWorks, Inc.,美国 MATLAB 可用的"数据采集工具箱"提供了控制数据采集硬件的功能,例如由多家制造商生产的模拟输出板。
脑电图系统:eegosports,带 32 通道护波器 脑电图帽ANT neuro,荷兰
tACS 电极NeuroConn GmbH,德国305090-05 305050材料:导电橡胶电极。头皮电极尺寸:外径:60 毫米,内径:25 毫米(零件# 305090-05)从原始尺寸 Ø 75 毫米切割而成肩部电极尺寸:50 x 50 毫米(零件# 305050)
脑电图凝胶Inselspital,伯尔尼,瑞士电极膏,含有研磨剂(即浮石),可擦洗皮肤,改善电极与皮肤的接触。
用于脑电图和心电图的磨料皮肤准备凝胶:NuprepWeaver and Company,美国
棉签,木柄Salzmann MEDICO,瑞士 尺寸:150 x 1.5 毫米;木柄 Ø 2.2 mm
胶带:LeukofixBNS medical GmbH,德国04.107.12
用于

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transcranial Alternating Current StimulationElectroencephalography RecordingEEG Gel ApplicationElectrode Isolation TechniqueGel Bridging PreventionImpedance Monitoring MethodEEG Cap MountingScalp Electrode ContactSimultaneous tACS EEGBrain Activity Recording

Related Articles