高分辨率经颅直流电刺激激活目标脑区

摘要

来源：Chen, W., et al．利用3D数字化仪进行高分辨率经颅直流电刺激的刺激位点确定．J. Vis. Exp. （2019）

本视频演示了通过使用10–10系统精确定位电极、利用3D数字化仪映射其位置，并施加刺激以调控特定脑区神经元活动，从而实施高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）的操作流程。

方案

所有涉及人类参与者的操作均按照机构、国家和国际关于人类福祉的指南进行，并已通过当地机构审查委员会的审核。

1. 刺激
   1. 确保受试者无高精度经颅直流电刺激（HD-tDCS，high-definition transcranial direct current stimulation）的禁忌证（例如，有神经系统或精神疾病史），并在研究开始前（包括HD-tDCS刺激）已签署书面知情同意书。
   2. 确保设备安装所需的所有材料均已备齐（图1）。安装设备，简要说明如下：
      1. 安装电池并检查其是否已充电。
      2. 连接常规tDCS设备与4x1刺激适配器。
      3. 将五个Ag/AgCl烧结环形电极的导线连接至4x1适配器输出电缆上对应的接收端口。
      4. 检查所有材料是否正确连接。
   3. 测量受试者头部尺寸，并将帽套戴在头上。
      1. 将五个塑料HD外壳嵌入泳帽中。
      2. 定位受试者的Cz、Fpz和Oz点（中央零中线、前额极零中线和枕部零中线），调整帽套参考点以与国际10-10头皮定位系统对齐。帽套就位后，确保其不再移动。
      3. 使用三维（3D）数字化仪采集被刺激脑区的位置数据，并根据生成的数据进行相应调整。
   4. 通过塑料外壳开口处，用塑料注射器末端小心分开毛发，暴露头皮，然后在暴露的头皮表面涂抹导电凝胶。
   5. 设置tDCS设备参数：质量值、刺激持续时间、刺激强度及实验条件设定。
      1. 打开4x1多通道刺激适配器。
      2. 确保默认设置为SCAN模式，该模式通过依次扫描电极，在显示屏上逐个显示各电极的阻抗值，此处阻抗值称为“质量值”。质量值低于1.5表示质量足够良好，本例中数值均低于1。
         注意：若阻抗值超过规定阈值，应打开高阻抗电极对应的塑料外壳盖，调整毛发与电极位置，以达到理想阻抗值。
      3. 当所有电极阻抗值均符合要求后，按下“MODE SELECT”按钮，将模式由“SCAN”切换至“PASS”。
      4. 按下“POLARITY”按钮，选择中心阳极或中心阴极。默认设置为“CENTRAL ANODE”（中心阳极）。
      5. 调节常规tDCS设备上的参数，包括刺激持续时间（分钟）、刺激强度（mA）及假刺激条件设定。本例中，阳极激活刺激强度为1.5 mA，刺激持续20分钟。随后，推动“RELAX”拉杆至满电流状态。
      6. 所有设置完成后，启动刺激。按下“START”按钮，直流电流将逐步上升至目标强度，计时器将显示剩余时间。
         注意：部分受试者在电流上升期间可能感到不适。此时可短暂下拉“RELAX”拉杆，适度降低电流数秒，待受试者感觉舒适后，再逐步将推杆推回至满电流状态。

结果

图1：刺激所需的材料。 这些材料包括一台经颅直流电刺激（tDCS）设备、一个4x1多通道刺激适配器、四节9 V电池、五个Ag/AgCl氯化银环形电极、五个高密度塑料外壳及其对应的盖帽、导电凝胶、一支注射器、一把标准卷尺和一顶泳帽。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
1X1 低强度经颅直流电刺激器	Soterix Medical	1300A
三维 Polhemus-Patriot 数字化仪	POLHEMUS	1A0453-001	PATRIOT 系统组件
4X1 多通道刺激接口	Soterix Medical	4X1-C3
Dell 台式计算机	Dell	CRFC4J2	用于运行三维数字化仪应用程序的主控计算机