Summary
Ved administration af transcranial jævnstrøm stimulering (tDCS) er reproducerbar elektrode tilberedning og placering afgørende for en tolereret og effektiv session. Formålet med denne artikel er at demonstrere opdaterede moderne opsætningsprocedurer for administration af tDCS og relaterede transcraniale elektriske stimulerings teknikker, såsom transcranial vekselstrøm stimulering (TAC'er).
Abstract
Transcranial jævnstrøm stimulation (TDCs) er en ikke-invasiv metode til Neuro ved hjælp af lavintensitets direkte elektriske strømme. Denne metode til hjerne stimulation præsenterer flere potentielle fordele i forhold til andre teknikker, da det er ikke-invasiv, omkostningseffektiv, stort set deployerbar, og veltolereret forudsat ordentlig udstyr og protokoller administreres. Selvom tDCS tilsyneladende er let at udføre, er korrekt administration af tDCS-sessionen, især elektrode positionering og klargøring, afgørende for at sikre reproducerbarhed og tolerabilitet. Elektrode positionering og forberedelse trin er traditionelt også den mest tidskrævende og fejl-tilbøjelige. For at imødegå disse udfordringer, moderne tDCS teknikker, ved hjælp af fast-position hovedbeklædning og pre-monterede svamp elektroder, reducere kompleksitet og opsætningstid samtidig sikre, at elektroderne er konsekvent placeret som tilsigtet. Disse moderne tDCS-metoder præsenterer fordele for forskning, klinik, og Remote-overvågede (derhjemme) indstillinger. Denne artikel indeholder en omfattende trin-for-trin-vejledning til administration af en tDCS-session med fast positions hovedbeklædning og formonterede svampe elektroder. Denne vejledning viser tDCS ved hjælp af almindeligt anvendte montager beregnet til motorisk cortex og dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC) stimulation. Som beskrevet automatiserer valg af hoved størrelse og montage specifik hovedbeklædning elektrode positionering. Fuldt samlet præ-mættede snap-elektroder er simpelthen fastgjort til de indstillede position snap-konnektorer på hovedbåndet. Den moderne tDCS-metode vises for at reducere opsætningstid og reducere fejl for både nybegyndere og ekspert operatører. De metoder, der er beskrevet i denne artikel, kan tilpasses forskellige anvendelser af tDCS samt andre former for transcranial elektrisk stimulation (tES) såsom transcranial vekselstrøm stimulering (TAC) og transcranial tilfældig støj stimulering (tRNS ). Men da tES er applikationsspecifik, hvor det er relevant, er enhver metode opskrift tilpasset til at rumme emne, indikation, miljø og resultat specifikke funktioner.
Introduction
Transcranial Direct Current stimulation (TDCs) er en ikke-invasiv hjerne stimulerings teknik, der kan moduere kortikale excitabilitet1,2. Under TDCs flyder en konstant lavintensitets strøm, typisk 1-2 bestemmer (MA), fra en anode elektrode til en katode elektrode, der genererer et svagt elektrisk felt over cortex3,4. Konventionelle tDCS-protokoller anses for tolereret og sikre5. Virkningerne af en session af TDCs kan vare flere minutter efter afslutning af sessionen6 med gentagne sessioner, som giver længere varige ændringer i hjernens funktion7,8. Tolerabilitet profil og potentialet til at producere enten akutte eller langvarige ændringer gør TDCs en kandidat til en række forskellige interventioner og behandlinger9,10,11. Mens der stadig er spørgsmål om den optimale dosis af TDCs12, herunder rollen som intensitet13, polaritet7 og focality3, accepteres vigtigheden af at kontrollere elektrodeplacering for Neuro reproducerbarhed. Desuden understøtter elektrode tilberedning også tolerabilitet og beslægtede bekymringer såsom Blinding-pålidelighed14. Mens tDCS har praktiske fordele i forhold til andre hjerne stimulerings metoder, på grund af dets omkostningseffektivitet, bærbarhed, brugervenlighed og tolerabilitet; ikke desto mindre, den tilsyneladende enkelhed og tilpasningsevne af teknikken ikke undskylder dårlig elektrode forberedelse og placering teknik14.
Den tilsyneladende enkelhed af tDCS har i nogle tilfælde fremmet utilstrækkelig opmærksomhed på korrekt udstyr, forsyninger og operatør uddannelse14. For det første kræves der pålidelig elektrodeplacering for reproducerbarhed. Placeringen af tDCS-elektroder på hovedbunden følger typisk 10-20-systemet, som er en metode, der anvendes til placering og anvendelse af elektroencefalografi (EEG). I den konventionelle TDCs-metode involverer dette tape måling for at etablere elektrodeplacering med flere målinger ved hver session15,16,17. En markør bruges til at mærke Hovedbunds positioner. Der er potentiale for, at denne proces kan resultere i variabilitet i elektrodeplacering (f. eks. hvor pålideligt forskellige operatører positionere målebånd), især under høje gennemløbsforhold – selv om grundig operatør træning og-certificering mindsker variabiliteten. I den konventionelle TDCs-metode trykkes elektroderne manuelt på de målte koordinat-og gummistropper, der påføres på ad hoc-måde18 (f. eks. kan båndenes tæthed ikke være konsistente på tværs af operatører, der påvirker udslyngning af væske fra svampe, tolerabilitet og endda drift i elektrode position19,20). Som med elektrode position, kan denne variation afbøes med eksplicitte protokoller og uddannelse, selv om sådanne detaljer ofte ikke er beskrevet i offentliggjorte rapporter. Under særlige omstændigheder, når pad-elektroden adskilles fra hovedbunden med fløde/Gel uden brug af svamp21, skal der udvises forsigtighed for at forhindre direkte elektrode kontakt, hvilket uvægerligt fører til en forbrænding14. En alternativ mindre almindelig metode til TDCs bruger en elastisk Cap22,23, som afhænger af motiv specifik deformation ikke forvrider elektrode positionen, og risikerer saltspredning og bridging under hætten (ikke synlig for operatøren). Sammenlignet med konventionelle gummi-bånd eller elastisk-Cap baserede teknikker, den moderne tDCS teknik præsenteret her gør den kritiske elektrode forberedelse og positionering trin mere robust og pålidelig.
En anden nøgle procedure i tDCS er samlingen af elektroderne. Konventionelle tDCS-elektroder er multi-del. Disse separate dele, som skal samles omhyggeligt af operatøren, består af metal eller ledende gummi elektroder, som operatøren omvender i en perforeret svamp lomme og mæser med saltvandsopløsning15. Selvom det ikke er komplekst, kræver processen med elektrode montering træning og årvågenhed ved hver session, da en lille fejl som metal/gummi fremspringende fra svampen og kontakt med emnet eller salt væskevolumen kan føre til hudskade14. Den moderne tDCS teknik overvinder disse bekymringer ved brug af præ-monterede præ-mættede elektroder/svampe, som desuden omfatter en pålidelig snap Connector til hovedbeklædning. Forsamlede og præ-mættede elektroder er engangsbrug, afbødende spørgsmål om reproducerbarhed og risiko for kontaminering med genbrugte svampe14,20.
Formålet med denne artikel er at demonstrere moderne setup procedurer for administration af tDCS og relaterede transcraniale elektriske stimulation teknikker, såsom transcranial vekselstrøm stimulation (TAC'er), transcranial løsesum støj stimulation (tRNS)24, og transcranial pulserende nuværende stimulation (tpcs) og dens varianter25. Denne vejledning viser tDCS ved hjælp af almindeligt anvendte montager beregnet til motorisk cortex26 og dorsolaterale præfrontale CORTEX (dlpfc) stimulation27. Den moderne tDCS teknik forklaret her undgår tape måling til bestemmelse af elektrodeplacering, tung kulstof-gummi elektrode indsættelse, kedelig procedure af befugtning elektrode svampe, og brug af gummibånd eller elastiske hætter som hovedbeklædning. Denne proces er optimeret ved hjælp af en specialiseret fast-position hovedbeklædning og en præ-mættet snap Connector elektrode. Den faste hovedbeklædning består af stropper, som er nedlod sig til automatisk placering af TDCs-elektroderne ved standard 10-10 EEG19. Den forudbestemte elektrodeplacering, der leveres af disse stropper, fjerner behovet for omfattende målinger og beregninger, hvilket øger reproducerbarhed, tidseffektivitet og motiv manipulation. Der er kun behov for en engangs tilpasnings måling (bruges til at bestemme den korrekte strop størrelse, der skal anvendes) ved det første besøg. Engangs formonterede svamp elektroder leveres på forhånd gennemblødt i den optimerede volumen af saltvand og med gummi elektroden indsat og fast, hvilket minimerer risikoen for direkte kontakt mellem gummi/metal og hud, samt over/under-iblødsætning. Brug af fast monteret hovedbeklædning og formonterede svampe elektrode (figur 1) mindsker ikke kun i væsentlig grad muligheden for fejl i elektrode på grund af målefejlen, men gør også administrationen af TDCs lettere og mere tidseffektiv. For hver montage er der en specifik hovedbeklædning. Denne artikel vil bruge to montager som eksempler. Den første montage er M1-så i hvilken anoden er placeret over regionen svarende til primær motorisk cortex (M1) og katoden er placeret over den kontralaterale Supra-orbital (SO) region (figur 2A). Den anden montage er den bifrontale montage, hvor anoden er placeret over højre og katoden er placeret over venstre DLPFC (F3/F4, figur 2C). De metoder, der er skitseret her, er ikke begrænset til de førnævnte montages, og kan tilpasses til de andre konfigurationer, hvilket markant reducerer muligheden for elektrode fejl på grund af målefejlen, samtidig med at anvendelsen af tDCS og relaterede tES teknikker mere effektiv. Moderne hovedbeklædning beskrevet her er elektrode montage specifikke (f. eks M1-så, F3/F4) og forskellige hovedbeklædning vil blive brugt til separate elektrode montages. Selv om, den moderne teknik reducerer antallet af trin og gør administrationen af tES teknik effektiv, den nye tilgang kræver stadig uddannelse til at betjene stimulatoren.
Protocol
City College of New York, CUNY institutionel revision Board (IRB) godkendt denne protokol.
1. materialer
- Før tDCS-sessionen skal du sørge for, at alle nødvendige materialer er tilgængelige. Mens nogle materialer vil afhænge af den specifikke protokol af undersøgelsen/behandling, der er grundlæggende elementer, der er generelle på tværs af moderne tDCS applikation som vist her (tabel 1, figur 3).
- Forbered en TDCs-enhed: en batteridrevet TDCs-enhed, der fungerer som en konstant aktuel stimulator med en maksimal effekt i ampere-intervallet. Der kan anvendes en tES-enhed med en tDCS-indstilling (f. eks. Soterix Medical 1x1 tES Device).
- Forbered engangs elektrode med snap svamp (f. eks. Soterix Medical 5x5 cm snap elektroderne).
- Forbered saltopløsning og applikator, der skal anvendes, hvis elektroden bliver dehydreret under sessionen. Da præ-monterede elektroder allerede er gennemblødt med en volumen af saltvandsopløsning forudbestemt til at være tilstrækkelig, en minimal mængde af saltvand, hvis nogen, kan tilsættes. Vær omhyggelig med ikke at overbelaste svampen og undgå lækage og dryp ved gradvist og forsigtigt at tilføje saltvand kun hvis det er nødvendigt.
- Forbered hovedbeklædning med fast stilling. Her anvendes to modeller af snap-headgear (M1-SO og bifrontal).
- Forbered tilslutningskabler. Den snap-headgear indeholder allerede de nødvendige kabler, som den ene ende konfigureret til at forbinde til stimulation (mandlige banan) og den anden ende konfigureret til at acceptere snap pad (Female snap). Dette kan variere alt efter den valgte faste hovedbeklædning.
- Udarbejde relevante formularer (f. eks. samtykkeformular, præ-og post-spørgeskemaer, screening formularer, dataindsamlings formularer) og andre interventions specifikke materialer, hvor det er relevant.
2. relevante formularer
- Når motivet ankommer, skal du først hilse på motivet og derefter have ham eller hende til at sidde komfortabelt i en oprejst stilling i en stol.
- For forskning forsøg, før undersøgelsen, har emnet give samtykke til at deltage i undersøgelsen. Samtykkeformularen indeholder oplysninger om forskningsprotokollen, risici og fordele ved studiet. Formålet med denne formular er at give relevante oplysninger til forsøgspersonerne, således at de kan træffe et frivilligt valg om at acceptere eller nægte behandling. Den udspringer af juridiske og etiske rettigheder. Et emne skal være opmærksom på, hvad der sker med hans eller hendes krop, og en forskers etiske ansvar for at få deltageren involveret i hans eller hendes fysiske og mentale velbefindende.
- For forskningsforsøg, indsamle et skriftligt samtykke fra deltagerne, før eventuelle undersøgelsesprocedurer udføres. Vis samtykkeformularen til emnet. Et eksperiment kan kun fortsætte, hvis motivet vælger at signere samtykkeformularen.
- Screene emnet i henhold til de inklusions-og udelukkelseskriterier, som er skitseret i undersøgelsens protokol.
- Hvis der ikke er nogen kontraindikationer, og emnet stadig indvilliger i at deltage, skal du bede om at udfylde alle andre nødvendige formularer (dvs. demografi form, relevante præ-spørgeskemaer osv.)
- Hvis emne fuldt ud forstår og samtykker til proceduren for at følge og har udfyldt de nødvendige formularer, gå videre til næste trin.
3. målinger
- Begynd opsætningen ved først at måle motivet på hovedomkredsen for at bestemme den passende størrelse af hovedbeklædning, der skal anvendes. For at måle motivet hoved omkreds, start fra den mest fremtrædende del af panden omkring den bredeste del af bagsiden af hovedet, går over håret og over ørerne. Hovedbånd med fast position kræver betydeligt færre målinger end de konventionelle metoder til elektrodeplacering for tDCS15 og kræver desuden kun måling ved første besøg, når hoved gearet er valgt.
Bemærk: forskellige hovedredskaber kan variere i de størrelser, der tilbydes, samt i omkredsen af mål svarende til hver størrelse. For hovedbeklædning, der anvendes i denne demonstration, er de tilgængelige størrelser små (55.5 cm), medium (55.5 – 58.5 cm), store (58.5 – 62 cm) og ekstra store (62 – 65 cm). - Når motivet sidder komfortabelt i en stol, skal du fortsætte med at målehoved omkredsen for at bestemme den passende størrelse af hovedbåndet.
- Se den specifikke hovedbeklædning manual for at vælge den passende hovedhjuls størrelse (f. eks. lille, medium, stor) baseret på den ønskede elektrode montage og motivet hoved omkreds. For de fleste elektrode montages kan der være forskellig størrelse af hovedbeklædning afhængigt af emne hovedets størrelse.
4. klargøring af huden
- Undersøg huden, hvor elektroden forventes at blive placeret. I denne protokol, Placer elektroderne efter enten M1-så eller den bifrontale montage. Hvis der observeres læsioner, må tDCS ikke administreres.
- Sørg for, at området er fri for tegn på lotion, snavs osv.
- I traditionelle tilgange, hvor genanvendelige elektroder anvendes, inspicere gummi skær og svampe til slid på hver session. Her, i moderne tilgang med engangs elektroder, er dette trin ikke strengt påkrævet. Ikke desto mindre, inspicere nye elektroderne for integritet og mætning.
5. placering af elektrode
- Fjern to præmættede 5 cm x 5 cm snap elektroderne fra deres pakker.
- Fastgør engangs elektroderne på snap-headgearet i henhold til de faste steder på hovedbåndet. Disse placeringer er montage specifikke og baseret på den valgte hovedbeklædning. Den montage, der anvendes, er studie specifik.
- Eventuelt, forsigtigt udsætte hovedbunden ved at afskilning motivet hår med fingre for at sikre, at saltvand siver gennem håret i hovedbunden, forbedre kontakt kvaliteten mellem elektroden og hovedbunden.
- At sikre, at svampen er fastgjort til remmen, placere hovedbeklædning på motivet hoved.
- I M1SO snap-headgear montage med "anodal" stimulation af M1, Placer anoden nær motor cortex og katode over supraorbital området. For nøjagtigt at placere elektroderne på deres udpegede Hovedbunds positioner, skal du først placere den nasion-repræsenterer ring af remmen, der ligger i den nederste del af remmen, over nasion. Nasion er det punkt forreste til hjernen, der ligger mellem panden og næsen. Juster den øverste del af remmen, så den er vinkelret på den nederste del af remmen. Den øverste del af remmen er beregnet til at sidde omtrent over øret, symmetrisk placeret på begge sider af hovedet. Placer derefter den bageste elastiske del af remmen over inion. Anode/katode polariteten kan vendes afhængigt af anvendelsen.
- I bifrontal (F3/F4) snap-headgear montage med "anodal" stimulation af venstre DLPFC, Placer anoden nær den venstre dorsale laterale præfrontale cortex og katoden nær den højre dorsale laterale præ-frontal cortex. Anode/katode polariteten kan vendes afhængigt af anvendelsen.
- I nogle med langt hår, bede motivet til at binde deres hår tilbage eller Fastgør håret stramt, mens hovedbeklædning er ved at blive placeret. Dette vil give mulighed for en mere konsekvent elektrode opsætning og mindske risikoen for ubehag forårsaget af utilsigtet slæber af motivet hår.
Bemærk: langt hår kan også udgøre en barriere for væske fra elektroden til at mægle til hovedbunden, og kan forsigtigt skiltes under elektroden. - Sørg for, at hovedbåndet er tætsiddende, men ikke ubehageligt stramt. Vælg den korrekte størrelse af hovedbeklædning, der ikke forårsager ubehag for motivet, samtidig med at svamp elektroderne holdes pålideligt til hovedbunden.
- Tilslut det sorte kabel (katode) og det røde kabel (anode) til tES-enheden. Se betjeningsvejledningen for stimulatoren for at fastslå, om stimulatoren er tændt før eller efter tilslutning af placerede elektroder til stimulatoren.
- Mens stimulatoren er aktiv, skal du sørge for, at elektroderne er tilsluttet, når strømmen er påbegyndt.
- For snap-headgear skal du slutte det sorte katode kabel til den tilsvarende input-sorte driver på tDCS-enheden og gentage dette for det røde anode kabel for dets respektive placering på tDCS-enheden. Sørg for, at forbindelsen polaritet er korrekt, da virkningerne af tDCS er polaritet specifikke.
Bemærk: ved brug af en tDCS-enhed er anode elektroden den positive klemme, hvor den positive strøm kommer ind i kroppen, og katode elektroden er negativ terminal, hvor den positive strøm forlader kroppen. Ved brug af en TAC-anordning betragtes anode og katode ikke som positive eller negative, da begge terminaler vil optræde anode og katode alternativt. Traditionelt indikerer rød anode elektroden, og sort eller blå indikerer katode elektroden (Sørg for, at det samme gælder for den enhed, der anvendes).
6. Start tDCS
- Før du starter tDCS-sessionen, skal du sørge for, at motivet er behageligt og vågen.
- Bekræft, at enheden er tændt, at kablerne er korrekt tilsluttet, og at hovedbåndet og elektroden er korrekt placeret. Impedans måleren er en sekundær metode til at sikre god kontakt, men den erstatter ikke behovet for at sikre, at alle protokol trin overholdes.
- Kontroller impedans måleren for at se kontakt kvaliteten. Den enhed, der bruges i denne demonstration, viser impedans oplysninger i realtid. Dette kan være enhedsspecifikt, så Bliv fortrolig med impedans måleren på den anvendte enhed.
- Hvis den samlede kontakt kvalitet i motivet er unormalt lav, kan dette indikere forkert elektrode opsætning, hvilket resulterer i høj impedans. Hvis kontakt kvaliteten fortsat er lav efter justering af hovedbeklædning og/eller velovervejet supplering af saltvand, skal du trykke på "pre-STIM Tickle" (hvis det findes på den enhed, der anvendes) for at opnå en bedre kontakt kvalitet.
- Kontroller, om enheden har nok batteri. Enheder designet til tDCS-forsøg har en let synlig advarsel om lavt batteriniveau-for den enhed, der bruges her direkte over tænd/sluk-kontakten, er der en advarselsindikator for lavt batteriniveau.
- Programmerer TDCs-sessions varigheden, intensiteten eller (hvis det er relevant for den enhed, der bruges) Sham-tilstandsindstilling (ved undersøgelser med blændende af operatorisk med hensyn til Sham vs Real TDCs-tilstand programmeres indstillingen af uafhængigt personale eller forkodet til enheden28). Bemærk, at nogle Stimulatorer anbefales at være tændt, før kontakten mellem elektroderne og huden er lavet.
- Hvis tDCS-sessionen administreres ved hjælp af en tES-enhed, skal du vælge indstillingen tDCS-bølgeform.
- Ved anvendelse af en anden frekvenskurve form end tDCS, såsom TAC'er eller Tpc'er, skal du sørge for, at enheden er korrekt programmeret, herunder bølgeform og frekvens.
- Initiere tDCS ved at trykke på Start -knappen. For at reducere eventuelle negative virkninger, enheder omfatter automatisk strøm rampe op ved indledningen af stimulation, sammen med en automatisk rampe ned i slutningen. I begyndelsen af stimulation, vil emner ofte opfatter en kløe og/eller prikkende fornemmelse under elektroderne, som derefter svinder ud i de fleste tilfælde.
- Da nogle emner kan opleve ubehag i de første par minutter af tDCS, moderat reducere strømmen ved hjælp af Relax -knappen midlertidigt som motivet justeres. Derefter gradvist øge den nuværende tilbage op til det ønskede niveau. Denne funktion kan afhænge af den anvendte enhed og protokol.
- Sørg for, at motivet ikke rører ved enheden, hovedbåndet og/eller elektroderne under stimulerings sessionen. Sørg for, at de nødvendige justeringer af disse kun håndteres af operatøren.
- For nogle forsøgspersoner kan pludselige ændringer i den nuværende intensitet fremkalde svimmelhed eller vertigo samt nethinde phosphiner, hvis strømmen pludseligt øges eller mindskes. For at undgå disse negative fornemmelser, Sørg for at tillade en rampe-up og rampe-ned tid til stimulation. Som tidligere nævnt tilbyder tDCS-enheder en automatisk rampe-up/down-periode. Kontroller enheden for at få specifikke oplysninger.
- Sørg for, at motivet forbliver behageligt og undgår unødvendig bevægelse.
- Hvis elektroderne bliver dehydrerede, som det kan være angivet med et fald i kontakt kvaliteten, skal du bruge en sprøjte til gradvist at tilføje en målt mængde saltvand til elektroderne. Der kan være eksperimentelle planer, hvor tDCS elektroder er placeret på hovedet i god tid inden stimulering sådan, at når stimulation er planlagt til at starte elektroderne har været på hovedet i nogen periode og kan blive dehydreret.
Bemærk: elektroder designet til tDCS, såsom snap elektroder er blevet udviklet af producenten til at opretholde mætning i løbet af en tDCS session (f. eks, snesevis af minutter). Dog kan visse miljøer (såsom usædvanlig tør atmosfære af aircondition) accelererede elektrode dehydrering. Snap elektroder er præ-mættede, så behovet for yderligere saltvand minimeres.- For at undgå saltvand dryp på grund af tyngdekraften, sikre gradueret anvendelse til den øverste kant af svampe.
- For at minimere dehydrering skal du undgå omfattende lang tid mellem TDCs-opsætningen og start af TDCs, eller hvis det ikke kan undgås (en lang opgave, der udføres efter hovedbeklædning-applikationen, men før TDCs-applikationen), skal du tilføje Kontroller for at bekræfte svamp mætning og impedans.
- Undgå at røre ved elektroderne under stimulation. Hvis tilsætning af saltvand ikke forbedrer kontakt kvaliteten, skal du bekræfte hudens fornemmelse fra motivet. Alle forsøg og enheder vil have udtrykkeligt specifikke kriterier for enhver hovedbeklædning eller elektrode justerings trin før eller under tDCS, herunder når stimulation afbrydes baseret på impedans og/eller motiv fornemmelse.
- Ved afslutningen af stimulerings sessionen, vil enheden rampe ned fra behandlings intensiteten til 0 mA. Lad ikke motivet fjerne hovedbeklædning selv. Fjern ikke hovedbeklædning, før enheden indikerer, at stimuleringen er afsluttet med en strøm på nul. Som de nuværende ramper ned, nogle emner kan rapportere øget fornemmelser såsom snurren. Disse mindre fornemmelser stopper efter den aktuelle intensitet vender tilbage til nul.
- Når enheden er færdig med at ramping ned, og strømmen er nul, skal du slukke for enheden.
7. efter proceduren
- Fjern hovedbeklædning lastet med elektroderne fra motivet hovedbund.
- Frakobl snap elektroderne fra remmen. Kassér snap elektroderne (da de er engangsbrug).
- Undersøg huden under elektroderne. Mild til moderat rødme forventes under TDCs5,11,29, det meste af det blot fra Tryk30.
- Indgive et spørgeskema om utilsigtede hændelser for at vurdere mulige bivirkninger. Uønskede hændelser spørgeskemaer kan omfatte eventuelle bivirkninger, der typisk er forbundet med tDCS, såsom snurren, kløe og brændende fornemmelser, hovedpine og ubehag. Eksempler på et sådant spørgeskema findes i Brunoni et al. (2011)31.
- Selvom tDCS er overveje sikker, når du følger standardprotokoller5, udføre en bivirkning overvågning procedure under udviklingen af en undersøgelse protokol. Især hos nogle patientpopulationer kan der forekomme alvorlige bivirkninger, som ikke er relateret til tDCS. Overvågningsprocedurer for utilsigtede hændelser omfatter en fremgangsmåder, der skal følges, hvis emnet rapporterer uventede eller alvorlige bivirkninger under eller efter sessionen. Følg procedurerne for overvågning af utilsigtede hændelser nøje og omhyggeligt.
Representative Results
De moderne tDCS-metoder, der er beskrevet i vejledningen, forventes at forenkle tDCS-opsætningen og dermed reducere forberedelsestid og samtidig øge pålideligheden. Opsætnings tiderne blev målt ved hjælp af de traditionelle og moderne tDCS-metoder. Særskilt overvejelse blev givet for eksperter vs. novicer for hver metode (n = 8). Hver nybegynder eller ekspert operatør gennemførte opsætningen fem gange. For tDCS traditionelle metode gennemgik både eksperter og nybegyndere forberedelses anvisninger15samt yderligere anvisninger før de første setup-forsøg. For den moderne tDCS-metode gennemgik både eksperter og nybegyndere en tidligere version af denne vejledning. I alle tilfælde fik operatørerne lov til at stille observatører spørgsmål og instruktioner efter behov, hvilket ville blive indregnet i opsætningstid. Observatører ikke på anden måde give feedback. Pålideligheden blev scoret af observatøren efter hvert forsøg på en 1-3 skala som: (1) dårlig opsætning med væsentlig fejl i elektrodeplacering (> 5 cm) og/eller signifikant ujævn elektrode kontakt med huden (> 50% af svamp overflade ikke at kontakte huden), og/eller andre væsentlige fejl; (2) moderat eller lille fejl i elektrodeplacering (3-5 cm) og/eller moderat ujævn elektrode kontakt med huden (30-50% af svamp overfladen ikke at kontakte huden), og/eller andre mindre fejl; (3) ingen tydelig fejl i elektrodeplacering eller signifikant ujævn elektrode kontakt med huden, og ingen andre væsentlige fejl.
Traditionel metode
Den traditionelle metode kræver målinger for M1-så position før hver applikation ved hjælp af målings protokollen baseret på 10 – 20 EEG system. Svampe er nødvendige for at blive samlet og mættet. De uerfarne operatører fik en instruktionsmanual med anvisninger til måling af 10 – 20 EEG-systemet, som de kunne læse før retssagen. Denne brugsanvisning blev holdt under forsøgene for reference. Både Expert og novice afsluttede 5 setup forsøg, herunder de nødvendige hoved-målinger i hvert forsøg. De individuelle tidspunkter, der blev taget for hvert setup-forsøg, blev registreret (figur 4). Den gennemsnitlige opsætningstid, som eksperten har taget, var 7,93 minutter (± 2,30). Den gennemsnitlige opsætningstid, som begynderbrugeren har taget, var 10,47 minutter (± 3,36). Nybegyndere var generelt ude af stand til at opnå en fejlfri setup selv på 5. Eksperter foretog sjældne installationsfejl.
Moderne metode
De moderne metoder kræver, at hovedomkredsen af hvert motiv måles én gang for at bestemme den passende størrelse af hovedbeklædning, der skal anvendes (S: 55.5 cm, M: 55.5 – 58.5 cm, L: 58.5 – 62 cm, XL: 62 – 65 cm). Svampe var præ-samlet og præ-mættet. De individuelle tidspunkter, der blev taget for hvert setup-forsøg, blev registreret (figur 4). Den gennemsnitlige opsætningstid, som eksperten har taget, var 1,23 minutter (± 0,37). Den gennemsnitlige opsætningstid, som begynderbrugeren har taget, var 2,53 minutter (± 0,48). Novicer blev generelt opnået en fejlfri setup af 5 sessioner og eventuelle fejl var mindre. Eksperter har ikke foretaget nogen installationsfejl. Den moderne tDCS-tilgang øger driftssikkerheden, samtidig med at opsætningstid for stimulation mindskes.
Positions fejl
Den moderne tDCS-metode muliggør elektrodeplacering med sammenlignelig præcision til en ekspert operatør, som måler traditionel EEG 10-10 position. For eksempel, for M1-s0 ved hjælp af en passende designet rem, den gennemsnitlige positions fejl er 1,5 mm, hvilket er betydeligt mindre end elektrode størrelse (5 cm x 5 cm) og ikke en relevant fejl for understøtter hjernen nuværende flow19. For operatør eller selv anvendelse er den moderne tDCS-metode yderst pålidelig.
Deployerings
Den moderne tDCS-metode kan være en del af et tele sundhedsprogram for kronisk syge patienter med flere symptomer, herunder palliativ pleje. Til M1-SO montage blev den replirebare elektrodeplacering opnået. Der var ingen problemer med patienternes træning, protokol tilslutning eller tolerabilitet26. For den bifrontale montage repliklable og tolerabel stimulation blev opnået hos både patienter med multipel sklerose og Parkinsons sygdom32, bekræfter pålidelig placering blev opnået selv for selv anvendelse i med motoriske underskud.
Enhver absolut eller relativ kontraindikation vil forblive den samme på tværs af traditionelle og moderne metoder. Protokoller fundet effektiv med den traditionelle metode ville gælde for den moderne, selv om den moderne metode ville øge robusthed s og reproducerbarhed især i hjemmet eller høj gennemløb brug.
Figur 1: hovedbeklædning med fast stilling og formonterede svampe elektroderne. (A) nogle faste hovedbeklædning omfatter allerede de nødvendige kabler med præmonterede svampe, der er konstrueret til fastgørelse. (B) Dette tal angiver hoved gearets opsætningsproces ved at fastgøre elektroderne solidt på plads på hoved remmen. C) formonterede elektroder er allerede gennemblødt i saltvandsopløsning. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: M1-så montage og Bifrontal montage. (A, B) I M1-SO montage opsætningen anbringes anoden over den region, der svarer til primær motorisk cortex (M1), og katoden placeres over den kontralaterale Supra-orbital (SO) region. (A) er sidevisningen og (B) er den forreste visning. (C, D) I den bifrontale montage opsætning, er anodal elektroden placeret over højre og katodal elektroden er placeret over den venstre dorsolaterale præfrontale cortex. (C) er sidevisningen og (D) er den forreste visning. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: elementer, der generelt er til stede i alle tDCS-sessioner. Mens nogle materialer vil afhænge af målet for studiet/behandlingen, er nedenstående punkter afgørende for tDCS-sessionen, der er beskrevet i denne vejledning. Disse elementer omfatter: 1) en tDCS-enhed, 2) engangs-snap svamp elektroder, 3) saltvandsopløsning, 4) en fast-position hovedbeklædning (den ene nedenfor omfatter de nødvendige tilslutningskabler), og 5) en sprøjte til saltvand ansøgning om nødvendigt. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: opsætningstider og præstations scorer for nybegyndere og eksperter, som anvender både moderne og traditionel tDCS-metode. Ekspert og uerfarne operatører gennemførte M1-SO montage opsætningen fem gange ved hjælp af den traditionelle tDCS-Opsætningsmetode og den moderne Opsætningsmetode. Den traditionelle Opsætningsmetode består i at tage målinger for M1-s0-positionen ved hjælp af 10-20 EEG-systemet og derefter placere elektroderne på målplaceringen. For tDCS ' traditionelle og moderne metode gennemgik både eksperter og nybegyndere forberedelses vejledninger samt yderligere instruktioner før de første setup-forsøg. Den moderne tDCS-Opsætningsmetode reducerer opstillingstiden og forbedrer ydeevnen for både erfarne og uerfarne personer, fordi den fjerner det tidskrævende trin i 10-20 EEG-målingerne for M1-s0 montage. Ved brug af den moderne tDCS-metode (panel B2 og D2) var den gennemsnitlige opsætningstid, som eksperterne og novicer tog, 1,23 minutter (± 0,37) og 2,53 minutter (± 0,48) hhv. Ved brug af den traditionelle tDCS-metode (panel B1 og D1) var den gennemsnitlige opsætningstid, som eksperterne og novicer tog, 7,93 minutter (± 2,30) og 10,47 minutter (± 3,36) hhv. Efter hvert forsøg med elektrode opsætning blev ydeevnen målt på en 1-3 skala med 3 scoret som fejlfri setup og 1 scoret som dårlig opsætning. Forestillingen var højere for den moderne tDCS-metode for både eksperter og nybegyndere. For den traditionelle tDCS-metode var den gennemsnitlige præstation af eksperter og nybegyndere henholdsvis 2,75 (± 0,25) og 1,5 (± 0,25) (panel A1 og C1). For den moderne tDCS-metode var den gennemsnitlige præstation af eksperter og nybegyndere henholdsvis 3 (± 0) og 2,75 (± 0,3) (panel A2 og C2). Fejllinjer viser standardafvigelse. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Klassisk metode | Opdateret metode | Fordelen ved den opdaterede metode | |
| Måling af elektrode positionering | Flere tape målinger ved hver session. | Enkelt tape foranstaltning kun ved første session. | Reduceret tid og øget pålidelighed i elektrode positionering. |
| Fremstilling af elektrode | Flere trin, herunder samling og mætning. | Ingen forberedelse (præ-mættet). Indeholder snap Connector. | Nedsat tid og øget pålidelighed ved elektrode klargøring. |
| Hoved-gear | Gummibånd med flere tilslutninger. | Enkelt hoved-gear med faste snap stik positioner. | Reduceret tid og øget pålidelighed i elektrode positionering. |
Tabel 1: sammenfatning af den klassiske TDCs-metode og den moderne TDCs-metode. Med hensyn til elektrode position, elektrode tilberedning og hovedbeklædning, tilbyder de moderne tDCS-teknikker fremskridt i at reducere tid og øge pålideligheden.
Discussion
Siden 2000 har der været en eksponentiel stigning i hastigheden (antallet af publicerede forsøg) og bredden (anvendelsesområde og indikationer) for TDCs5,11,33. De moderne tDCS protokoller illustreret her potentielt yderligere understøtter adoption i humane forsøg, især af stigende størrelse og steder (f. eks, pivotale forsøg), og i sidste ende i behandling9 som disse moderne TDCs teknikker er enkle og normalisere kritiske setup trin. Da elektrode tilberedning og position bestemmer tDCS-dosis12, understøtter reproducerbare forsøg metoder til at sikre, at de kan gentages. Den moderne teknik, der er beskrevet her, forventes at være fordelagtig på tværs af inklusions kriteriet, men kan give særlige fordele i gruppe, hvor konventionelle teknikker viser sig udfordrende som følge af Hovedbunds-/hårforhold, opførsel eller i høj-hele (multi-Center forsøg) og Remote indstillinger34,35. Den moderne teknik, ved at give en mere sikker fiksering af elektroderne (f. eks sammenlignet med ad hoc elastiske stropper i den konventionelle teknik) ville forbedre kombination med adjungct adfærdsmæssige terapier såsom Mirror Therapy36,37,38, visuelle billeder ogVirtual Reality39,40,41, eller Fysioterapi34, 42,43 , 44af45.
tDCS betragtes som en sikker og bekvem form for ikke-invasiv hjerne stimulation5,11. Ikke desto mindre er det stadig vigtigt at sikre, at stimuleringen udføres efter bedste praksis14. Alle tDCS-operatører er uddannet og certificeret. Der oprettes en detaljeret undersøgelses specifik protokol, som skitserer eventuelle yderligere nødvendige materialer, den anvendte elektrode montage, eventuelle opgaver, hvis relevant, vigtig sikkerhedsprocedure, der skal følges før, under og efter stimuleringen, samt studie specifikke inklusions-og udelukkelseskriterier. Nogle udelukkelseskriterier kan omfatte metalliske hoved-og/eller nakke tatoveringer, metalliske implantater i hoved og/eller nakke, blandt andet – men disse er ikke absolutte (f. eks. i forsøgspersoner med epilepsi, implantat og akutte kranie defekter)4. Mange aspekter af en tDCS undersøgelsesprotokoller, såsom nogle materialer, elektrodeplacering, varighed, blandt andre procedurer, er specifikke for undersøgelsens design. Ved ændring af protokollen til at passe studie-specifikke behov, sikre, at disse ændringer er acceptable for både forsøgspersoner og forsker5,11.
En moderne tDCS-metode er beskrevet i denne vejledning. Denne moderne tDCS applikationsteknik er betydeligt enklere end den konventionelle metode, og det er både hurtigere og mindre tilbøjelige til at fejl.
Disclosures
City University of New York har patenter på hjerne stimulation, hvor Marom Bikson er en opfinder. Marom Bikson er medstifter af Soterix Medical Inc.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af NIH (tilskud 1R01NS101362-01, 1R01MH111896-01, 1R01NS095123-01, 1R01MH109289-01, 1K01AG050707).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1x1 transcranial electrical stimulation | Soterix Medical Inc. | 2001tE | The tDCS setting was used on the tES device |
| Dlpfc-1 headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M | Dlpfc-1 (size: adult - medium) |
| M1-SO headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESM-S-M | M1-SO (size: adult - medium) |
| Saline solution | Soterix Medical Inc. | 1300S_5 | |
| Snap sponge electrodes 5x5 cm | Soterix Medical Inc. | SNAPpad 1300-5x5S | Single-use only |
| Syringe | Soterix Medical Inc. | 1300SR_5 | Syringe for saline application |
References
- Brunoni, A. R., et al. Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): challenges and future directions. Brain Stimulation. 5 (3), 175-195 (2012).
- Villamar, M. F., Santos Portilla, A., Fregni, F., Zafonte, R. Noninvasive brain stimulation to modulate neuroplasticity in traumatic brain injury. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 15 (4), 326-338 (2012).
- Datta, A., et al. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2 (4), 201-207 (2009).
- Huang, Y., et al. Measurements and models of electric fields in the in vivo human brain during transcranial electric stimulation. eLife. 6, (2017).
- Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimulation. 9 (5), 641-661 (2016).
- Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology. 527, Pt 3 633-639 (2000).
- Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology. 595 (4), 1273-1288 (2017).
- Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated noninvasive brain stimulation. Brain Stimulation. 6 (3), 424-432 (2013).
- Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).
- Buch, E. R., et al. Effects of tDCS on motor learning and memory formation: A consensus and critical position paper. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (4), 589-603 (2017).
- Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (9), 1774-1809 (2017).
- Peterchev, A. V., et al. Fundamentals of transcranial electric and magnetic stimulation dose: definition, selection, and reporting practices. Brain Stimulation. 5 (4), 435-453 (2012).
- Esmaeilpour, Z., et al. Incomplete evidence that increasing current intensity of tDCS boosts outcomes. Brain Stimulation. 11 (2), 310-321 (2018).
- Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related noninvasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
- DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), e2744 (2011).
- Meinzer, M., et al. Transcranial direct current stimulation and simultaneous functional magnetic resonance imaging. Journal of Visualized Experiments. (86), e51730 (2014).
- Pope, P. A. Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum. Journal of Visualized Experiments. (96), e52302 (2015).
- Rabau, S., et al. Comparison of the Long-Term Effect of Positioning the Cathode in tDCS in Tinnitus Patients. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 217 (2017).
- Knotkova, H., et al. Automatic M1-SO Montage Headgear for Transcranial Direct Current Stimulation (TDCS) Suitable for Home and High-Throughput In-Clinic Applications. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. , (2018).
- Woods, A. J., Bryant, V., Sacchetti, D., Gervits, F., Hamilton, R. Effects of Electrode Drift in Transcranial Direct Current Stimulation. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 10 (1), 1 (2017).
- Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). Journal of Visualized Experiments. (107), e53527 (2016).
- Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation. Journal of Visualized Experiments. (76), e50426 (2013).
- Carvalho, F., et al. Home-Based Transcranial Direct Current Stimulation Device Development: An Updated Protocol Used at Home in Healthy Subjects and Fibromyalgia Patients. Journal of Visualized Experiments. (137), e57614 (2018).
- Terney, D., Chaieb, L., Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 28 (52), 14147-14155 (2008).
- Guleyupoglu, B., Schestatsky, P., Edwards, D., Fregni, F., Bikson, M. Classification of methods in transcranial electrical stimulation (tES) and evolving strategy from historical approaches to contemporary innovations. Journal of Neuroscience Methods. 219 (2), 297-311 (2013).
- Riggs, A., et al. At-Home Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) With Telehealth Support for Symptom Control in Chronically-Ill Patients With Multiple Symptoms. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, 93 (2018).
- Shaw, M. T., et al. Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability. Journal of Visualized Experiments. (128), e56211 (2017).
- Brunoni, A. R., et al. The Escitalopram versus Electric Current Therapy for Treating Depression Clinical Study (ELECT-TDCS): rationale and study design of a non-inferiority, triple-arm, placebo-controlled clinical trial. Sao Paulo Medical Journal. 133 (3), 252-263 (2015).
- Aparício, L. V. M., et al. A Systematic Review on the Acceptability and Tolerability of Transcranial Direct Current Stimulation Treatment in Neuropsychiatry Trials. Brain Stimulation. 9 (5), 671-681 (2016).
- Ezquerro, F., et al. The Influence of Skin Redness on Blinding in Transcranial Direct Current Stimulation Studies: A Crossover Trial. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 20 (3), 248-255 (2017).
- Brunoni, A. R., et al. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (8), 1133-1145 (2011).
- Shaw, M., et al. Proceedings #13. Updated Safety and Tolerability of Remotely-Supervised Transcranial Direct Current Stimulation (RS-tDCS). Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 10 (4), 60-61 (2017).
- Grossman, P., et al. transcranial Direct Current Stimulation Studies Open Database (tDCS-OD). bioRxiv. , 369215 (2018).
- Dobbs, B., et al. Generalizing remotely supervised transcranial direct current stimulation (tDCS): feasibility and benefit in Parkinson's disease. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 15 (1), 11 (2018).
- Charvet, L., et al. Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation Increases the Benefit of At-Home Cognitive Training in Multiple Sclerosis. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 21 (4), 383-389 (2018).
- von Rein, E., et al. Improving motor performance without training: the effect of combining mirror visual feedback with transcranial direct current stimulation. Journal of Neurophysiology. 113 (7), 2383-2389 (2015).
- Cho, H. S., Cha, H. G. Effect of mirror therapy with tDCS on functional recovery of the upper extremity of stroke patients. Journal of Physical Therapy Science. 27 (4), 1045-1047 (2015).
- Beaulé, V., et al. Modulation of physiological mirror activity with transcranial direct current stimulation over dorsal premotor cortex. The European Journal of Neuroscience. 44 (9), 2730-2734 (2016).
- Fuentes, M. A., et al. Combined Transcranial Direct Current Stimulation and Virtual Reality-Based Paradigm for Upper Limb Rehabilitation in Individuals with Restricted Movements. A Feasibility Study with a Chronic Stroke Survivor with Severe Hemiparesis. Journal of Medical Systems. 42 (5), 87 (2018).
- Jax, S. A., Rosa-Leyra, D. L., Coslett, H. B. Enhancing the mirror illusion with transcranial direct current stimulation. Neuropsychologia. 71, 46-51 (2015).
- Santos, T. E. G., et al. Manipulation of Human Verticality Using High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation. Frontiers in Neurology. 9, 825 (2018).
- Halko, M. A., et al. Neuroplastic changes following rehabilitative training correlate with regional electrical field induced with tDCS. NeuroImage. 57 (3), 885-891 (2011).
- D'Agata, F., et al. Cognitive and Neurophysiological Effects of Noninvasive Brain Stimulation in Stroke Patients after Motor Rehabilitation. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 10, 135 (2016).
- Doppelmayr, M., Pixa, N. H., Steinberg, F. Cerebellar, but not Motor or Parietal, High-Density Anodal Transcranial Direct Current Stimulation Facilitates Motor Adaptation. Journal of the International Neuropsychological Society: JINS. 22 (9), 928-936 (2016).
- Bowling, N. C., Banissy, M. J. Modulating vicarious tactile perception with transcranial electrical current stimulation. The European Journal of Neuroscience. 46 (8), 2355-2364 (2017).
