2011年5月23日
经颅直接电流刺激(TDCS)是一个既定的技术,调节大脑皮层的兴奋性 1,2。它已被用来作为一个在神经科学的调查工具,由于其皮层可塑性强,操作简便,安全的个人资料的影响。一个领域,TDCS已经呈现出令人鼓舞的结果是疼痛缓解 3-5。
本视频的目的是演示使用初级运动皮层刺激管理 TDCS 会话的技术。举个例子。这是通过首先测量受试者的头部并标记刺激部位来实现的。
该程序的第二步是使用适合您实验的尺寸和类型准备电极。该程序的第三步是将电极正确放置在选定的刺激部位。最后一步是确定电极接触、刺激的极性,并设置刺激设备设置,例如强度和持续时间。
不同的电极蒙太奇可以改变 TDCS 的效果,例如,皮质兴奋性是增加还是减少,取决于刺激、极性以及其他刺激参数。TDCS 的主要优点是,与其他脑刺激方法(如经颅磁刺激)以及更具侵入性的脑刺激方法(如深部脑刺激)相比,这种方法是 TDCS 无创、安全、不昂贵且易于进行。此外,TDCS 还有一个重要特征,因为它会诱导神经元脑压的变化,因此它会导致神经元放电的增加或减少。
该技术的应用扩展到各种形式的慢性疼痛的治疗。没有确凿的证据表明调节运动皮层的 ex 稳定性可以缓解疼痛,尽管 TDCS 在应用于其他皮层区域(包括背侧外侧前额叶皮层)时提供了对慢性疼痛神经治疗机制的见解。这项技术还可以改善神经精神疾病,如抑郁症和认知功能障碍。
一般来说,刚接触这项技术的人会很挣扎,因为没有关于设置 TDCS 蒙太奇和刺激设置的严格指导方针。因此,该技术的视觉演示对于临床研究的标准化实践至关重要。该协议确保所有需要的材料都可用。
TDCS 设备应由电池供电并进行恒流控制,最大输出为几毫安。在某些设备中,可以使用电源插座为电池充电,为设备供电是不合适的,因为故障设备可能会提供高强度的电流。在没有警告的情况下,用于 TDCS 的电极通常是导电的。
橡胶电极封闭在浸有电解质液的穿孔海绵中。如果使用可重复使用的橡胶电极,请务必在使用前检查这些电极是否磨损。建议使用不太粗糙的穿孔海绵袋,因为它们最能吸收电解质溶液并提供均匀的皮肤接触,同时缓冲皮肤免受电化学和 pH 值的影响。
将氯化钠溶液的浓度范围改变为 15 至 140。还建议使用毫摩尔来确保患者的舒适度,同时最大限度地减少刺激电压,需要卷尺来定位刺激、位置和弹性或橡胶头带。要放置电极,重要的是要确保带子是由非导电材料制成的,这样如果它们在受试者到达时弄湿,它们在椅子上舒适地受伤或受伤,它们不会增加导电面积。
要开始测量电极放置,将通过测量头皮上的距离来找到刺激位置,通常使用 EEG 10 20 系统的惯例。根据您的实验方法选择刺激部位,以定位顶点。首先,测量鼻腔之间的距离,鼻腔是前额和鼻子之间鼻骨交界处的点,鼻腔是枕骨最突出的点。
使用蒙皮标记标记这些位置之间的中间点。接下来,测量耳前点之间的距离。确保将卷尺放在标记的 nasion 和 inion 中点上,并沿这条耳线标记该点的中间点,两个标记点的交点就是顶点。
要定位初级运动皮层或 M1,计算耳距离的 20%,并沿耳线测量距顶点的这个距离,该点应对应于 C3 或 C 四个脑电图位置。这是本视频中将要刺激的位置。要定位背侧外侧前额叶皮层,请从 M1 位置向前测量 5 厘米。
这应该对应于此处所示的 F 3 或 F 4 EEG 位置。当使用传统的 TDCS 电极时,这种确定刺激部位的方法就足够了。对于更局灶性的 TDCS,可能需要其他皮质定位方法,例如神经导航。
在放置电极之前,在探头下方将弹性或橡胶头支架放在受试者的头部周围。这将有助于固定电极并减少刺激过程中的运动。接下来,用盐水溶液浸透每一面来准备海绵。
对于 35 厘米见方的海绵,每侧大约 6 毫升的溶液就足够了。现在,在准备放置电极的区域之前,检查将放置电极的皮肤是否有刺激迹象。如果有任何可见的病变,请勿在该区域应用 TDCS 以增加电导。
将头发从电极部位移开,清洁皮肤表面并使其干燥。接下来,将电极电缆连接到设备。确保连接极性正确,因为 TDCS 的影响具有高度的极性特异性。
这一点至关重要,因为在 TDCS 和电刺激的背景下。一般来说,阳极是正电流流入体内的正极端子,而阴极是正电流流出体外的负极端子。现在将每个电极的连接器线针牢固地插入橡胶插入物的开口中。
然后将橡胶嵌件完全滑入海绵垫中,确保将阳极和阴极放置在正确的位置。现在放置海绵袋,将阴极电极固定在弹性头带下方。在这里,海绵被放置在眶上区域。
注意在此过程中不要将过多的液体从海绵喷到头皮上,因为这会在刺激过程中将电流分散到头皮上。接下来,根据所需的电极蒙太奇将第二个弹性头 strapp 连接到第一个。在这里,将展示对初级运动皮层的刺激,因此将固定阳极电极的海绵放置在第二个弹性头下方。
系在 M1 位置上。确保海绵不会过度潮湿,但足够湿润,以便与电极有良好的接触。打开 TDCS 设备。
使用您的系统测量总电阻,即电极和体电阻之和。如果整体电阻异常高,则可能表明电极设置不当。理想情况下,阻抗应低于 5 kΩ。
调整刺激设置,包括强度、时间,以及您的设备(如果适用)。假条件。设置在这里,在实验开始前使用 2.0 毫安的 20 毫安刺激 20 分钟的可靠疼痛治疗设置,确保受试者感到舒适,并指示他或她在 TDCS 期间保持放松和清醒。
这将避免干扰,因为与目标区域无关的密集认知努力,以及通过长时间的肌肉收缩激活运动皮层已被证明可以改变 TDCS 的效果。现在,通过按下启动按钮启动 TDCS 以减少任何不利影响。首先在刺激开始时增加电流。
大多数对象会感觉到轻微的瘙痒感,然后在大多数情况下会消失。一些受试者在最初的 TDCS 期间可能会感到不适。在这种情况下,电流可能会暂时适度降低,例如,随着受试者的调整,电流可能会逐渐增加 50%,恢复到所需的水平。
确保拍摄对象保持舒适,并确保在刺激过程中注意海绵运动和脱水。如果需要,使用注射器或移液管添加更多溶液。在整个实验过程中,当实验完成时,电流也应斜坡关闭。
值得注意的是,即使在停止 current 后,大多数对象通常仍会继续感觉到一些局部感觉。告诉你的拍摄对象这并不罕见。最后,取下电极和带子,并回答受试者可能提出的任何最终问题,然后进行适当的设置。
TDCS 设备应指示在主动 TDCS 刺激期间有电流流动,或者在运行假刺激程序时设备应显示假模式。值得注意的是,即使设备指示电流正在流经系统,电流也可能通过皮肤分流。为避免这种情况,建议电极之间有足够的距离。
根据建模研究,我们建议在使用 5 x 7 厘米的电极时至少为 8 厘米。通常,阳极刺激导致大脑兴奋性增加,而催化刺激导致皮质兴奋性降低。针对初级运动皮层的试验揭示了这方面的有力证据。
电极尺寸的变化会导致焦点效应的变化。随着电极直径的减小,可以实现更局部的刺激。另一方面,通过增加电极尺寸,可以使电极功能无效,疗程持续时间为 20 分钟或更长时间,并且连续几天多次治疗,TDCS 的后遗症持续时间更长。
这方面的一个例子是疼痛综合征的治疗。一个重要的点是参比电极的位置。如果选择了额外的头部位置,研究者应注意电流分布,因为参比电极可能会取代感应电流的峰值并改变 TDCS 的效果。
一旦掌握了这项技术的设置,如果执行得当,可以在 15 分钟内完成。在尝试此程序时,重要的是要通过增加和减少电流来记住患者的安全,并确保电缆正确连接到设备。这项技术为多个领域的研究人员在该程序之后直接调节疼痛及其对大脑和功能系统的影响铺平了道路。
可以执行其他方法,如经颅熨烫电流模拟和 TDCS 的其他方法,以回答有关大脑可塑性和皮层功能的其他问题。观看此视频后,您应该对如何设置不同的 TDCS 蒙太奇、海绵大小、位置和刺激设置有基本的了解。确定哪些大脑区域被电流激活。
不要忘记,使用电流工作可能很危险,因此您应该始终检查设备,检查它是否正常工作。而且由于 TDCS 是一项新技术,您应该始终询问刺激期间和刺激后的不良反应。最常见的不良反应是烧灼感、带状疱疹和电极区域下方的瘙痒。
本文讨论了经颅直流电刺激(tDCS)技术在调节皮层兴奋性方面的应用,特别是在缓解疼痛方面的用途。视频展示了实施tDCS的操作流程,强调了该技术的非侵入性特点及其在慢性疼痛治疗中的应用。
经颅直流电刺激(tDCS)提供了一种无创且可扩展的方法,用于调节皮层兴奋性,对早期神经治疗发现和机制性风险降低具有直接意义。标准化的电极放置和刺激构型选择对于获得可重复的结果至关重要,有助于提高靶点验证和转化研究的可预测性。该技术使企业研发团队能够探究与疼痛及神经精神疾病相关的神经通路,为基于风险评估的研发组合决策提供依据。
经颅直流电刺激(tDCS)的电极定位与蒙太奇方案选择可融入从基础发现到临床前研究的连续进程中,架起假设验证、检测方法开发以及神经治疗学转化研究之间的桥梁。