Hochauflösende transkranielle Gleichstromstimulation während des Schlafs

Wir nutzen Neuromodulation während des Schlafs, um die Zusammenhänge zwischen gezielten Hirnregionen und Schlafphysiologie zu untersuchen. Hochauflösende transkranielle Gleichstromstimulation mit gleichzeitiger Elektroenzephalographie fördert die Forschung zur Regulation und Wiederherstellung aus dem Schlaf. Um zu beginnen, sammeln Sie alle notwendigen Ausrüstungen und Materialien für den Eingriff.

Stellen Sie sicher, dass das herkömmliche tDCS-Gerät über eine ausreichende Stromversorgung verfügt, und wechseln Sie bei Bedarf die Batterien. Schalten Sie HD-tDCS- und EEG-Geräte ein und überprüfen Sie den Stromstatus gemäß den Herstellerspezifikationen. Wählen Sie eine passende EEG-Kappe basierend auf dem Kopfumfang des Teilnehmers aus.

Verwenden Sie beidseitige frontale laterale Positionen F3 und F4, um den präfrontalen Kortex anzuvisieren. Als Nächstes geben Sie die Elektrodenpositionen und Stimulationsparameter ein. Setzen Sie die HD-tDCS-Elektroden oder die Elektrodenhalter an die vorgesehenen Positionen der EEG-Kappe ein, drehen Sie die EEG-Kappe auf links und setzen Sie sie auf einen Schaumstoffkopf für besseren Zugang.

Anschließend wird die hochviskose, chloridfreie leitfähige Klebepaste auf die Kappe aufgetragen. Mit einem Zungenspatel wird jede EEG-Elektrode mit Paste bedeckt und auf HD-tDCS-Stimulationselektroden vermiedens. Formen Sie die leitfähige Paste zu kuppelförmigen Strukturen.

Tragen Sie eine kleinere Menge Paste vorne auf der Kopfhaut auf, wo weniger Haare sind, und eine größere Menge am Scheitel und Hinterkopf, wo die Haardichte höher ist. Reinigen Sie nun jede Elektrodenstelle mit einem Alkoholabstrich. Peelen Sie die Stelle mit einem leicht abrasiven Vorbereitungsgel mit einem Wattestäbchen und entfernen Sie anschließend eventuelle Restflüssigkeiten mit einem trockenen Mull.

Zielstellen sind die Stirn und die Mastoide hinter den Ohren für Referenzelektroden. Äußere Canthi in der Nähe der Augen zur Aufzeichnung der Augenbewegungen, Kinn für Elektromyographie-Elektroden und Schlüsselbein für die Masseelektrode. Anschließend füllen Sie jede Elektrode mit einer klebrigen leitfähigen Paste und tragen sie auf die vorbereitete Stelle auf.

Sichern Sie jede Elektrode mit medizinischem Klebeband. Ebenso werden alle Gesichts- und Masse-Referenzelektroden mit Goldbecherelektroden angebracht, die mit klebeleitfähiger Paste gefüllt sind. Für die HD-tDCS-Masseelektrode positionieren Sie die Stimulationselektrode am Schlüsselbein und sichern Sie sie mit Klebeband.

Messen Sie nun den Abstand von der Nasion zum Inion und markieren Sie den Mittelpunkt entlang dieser Linie. Dann misst man den Abstand zwischen dem linken und rechten Präaurikularpunkt und markiert den Mittelpunkt dieser Linie mit einer sichtbaren Linie. Identifizieren Sie den CZ-Standort am Schnittpunkt von Nasion-, Inion- und Präaurikularlinien.

Danach sprüht man das Haar des Teilnehmers leicht mit Wasser mit einer Sprühflasche ein, um die Platzierung der EEG-Kappe zu unterstützen. Drehen Sie die vorbereitete EEG-Kappe um und setzen Sie sie fest auf den Kopf des Teilnehmers, wobei die CZ-Elektrode mit der markierten CZ-Stelle ausgerichtet wird. Sichern Sie die Kappe mit den Kinnriemen für eine bequeme und stabile Passform.

Um jede Elektrodenstelle mit leitfähigem Gel zu füllen, ziehen Sie jede Elektrode leicht nach oben und führen Sie die große, stumpfe Nadel in deren Mitte ein. Wackeln Sie vorsichtig mit der Nadel, um Haare zu verdrängen, und geben Sie etwa 0,5 Milliliter leitfähiges Gel ab. Drücken Sie die Elektrode wieder nach unten, um einen festen Kontakt zwischen Gel, Paste und Kopfhaut herzustellen.

Positionieren Sie die silber- oder silberchloridzentrierten Ringelektroden in jeden HD-tDCS-Elektrodenhalter, wobei die raue Oberfläche nach unten und die glatte, abgerundete Fläche nach oben zeigt. Fügen Sie mehr hochviskoses leitfähiges Gel über jede eingesetzte Elektrode hinzu, um die Oberfläche vollständig zu bedecken. Verriegeln Sie jede Elektrode mit den mitgelieferten Kondensatoren.

Schalte den Verstärker ein, nachdem du die erforderlichen Kabel angeschlossen hast, und starte die EEG-Aufnahmesoftware am angeschlossenen Computer. Überprüfe die Elektrodenimpedanzen mit der Software. Setzen Sie die Impedanzgrenze auf 25 Kiloohm und streben Sie an, für alle Elektroden Werte unter 10 Kiloohm zu erreichen.

Bitte den Teilnehmer, die Augen für etwa 10 Sekunden zu öffnen und zu schließen. Beobachten Sie das Vorhandensein von Alphawellenaktivität, die typischerweise in hinteren Kanälen stärker ausgeprägt ist als in vorderen. Überwachen Sie die Kopfhaut auf Amplitudenvariationen.

Bitten Sie den Teilnehmer, nach links, rechts, nach oben und unten zu schauen, und dann anzuweisen, die Zähne zusammenzubeißen, während sie die Aufnahmen der Augen- und Kinnelektroden für Bewegungssignale beobachtet. Bitten Sie den Teilnehmer, mehrmals zu blinzeln. Verbinden Sie die Kabel der silber- oder silberchloridzentrierten Ringelektroden mit den entsprechenden Empfängern des 4x1-Adapter-Ausgangskabels. Schalten Sie den Stimulator mit seinem Einschaltknopf ein.

Sobald der Stimulator eingeschaltet ist, stecken Sie das Elektrodenkabel sicher an die Rückseite des Geräts. Stellen Sie die Stimulationsparameter entsprechend dem Studiendesign ein. Konfiguriere die Intensität.

Wählen Sie die Wellenform als Gleichstrom für transkranielle Gleichstrom-Stimulationsprotokolle aus und stellen Sie Dauer und Ramp-Zeiten ein. Wähle entweder aktive Stimulation oder Schein-Modus, wie vom Studienprotokoll vorgeschrieben. Wenn die HD-tDCS-Elektroden eine hohe Impedanz zeigen, führen Sie eine kurze Teststimulation unter der Scheineinstellung durch, um die Konnektivität zu überprüfen.

Starte die Aufnahme und markiere die Zeit in der EEG-Aufnahme, wenn die Lichter ausgeschaltet sind. Überwachen Sie das EEG auf Anzeichen des Einschlafens und spezifische Schlafphasen, um gemäß dem Studienprotokoll die Stimulation auszulösen. Markiere den Beginn der Stimulation in der EEG-Aufzeichnung mit einer klaren Notation.

Sobald die letzte Stimulationsphase vorbei ist, ziehen Sie das Stimulationskabel vom Gerät ab. Markiere die Zeit im EEG, wenn die Lichter eingeschaltet werden. Nachdem der Teilnehmer aus dem Schlaf geweckt wurde, stoppen Sie die EEG-Aufzeichnung über die Softwareoberfläche.

Entfernen Sie vorsichtig die Elektroden des Silber- oder Silberchloridrings von der Kopfhaut des Teilnehmers. Reinigen Sie die benutzten Elektroden mit einem feuchten Papiertuch und lassen Sie sie an der Luft trocknen, bevor Sie sie aufbewahren. Sobald die EEG-Kappe vom Kopf des Teilnehmers entfernt ist, reinigen Sie alle Elektrodenstellen gründlich, um die restlichen leitenden Gele zu entfernen.

Bilaterale frontale laterale HD-tDCS erzeugte eine fokale elektrische Feldverteilung, die die räumliche Präzision hervorhebt, die mit einer 4x1-Ringelektrodenmontage erreicht werden kann. Während der Hochlaufphase wurden saubere EEG-Signale mit minimalen Artefakten beobachtet, was die korrekte Protokollumsetzung mit optimaler Elektrodenvorbereitung bestätigte. HD-tDCS bietet eine verbesserte räumliche Präzision und Fokalzielung im Vergleich zu herkömmlichen tDCS und minimiert Off-Target-Effekte während des Schlafs.

Dies ermöglicht mechanistische Studien der regionsspezifischen Schlafphysiologie und die Entwicklung gezielter Interventionen für neuropsychiatrische Störungen. Zukünftige Forschungen werden adaptive geschlossene Kreisläufe entwickeln und rechnergestützte Modelle für eine verbesserte Zielerfassung verfeinern.