Establecimiento de estimulación transcraneal concurrente con corriente alterna y electroencefalografía para registrar la actividad cerebral humana

Abstract

Fuente: Fehér, K. D. et. al., Registro de electroencefalografía concurrente durante la estimulación transcraneal de corriente alterna (tACS). J. Vis. Exp. (2016)

Este video demuestra la configuración de experimentos simultáneos de estimulación transcraneal de corriente alterna (tACS) y electroencefalografía (EEG) para enviar señales eléctricas rítmicas al cerebro mientras se registra la actividad cerebral. El procedimiento garantiza el aislamiento de los electrodos y evita que el gel se forme puentes para una estimulación precisa y señales de EEG limpias.

Protocol

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las pautas institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

NOTA: La Figura 1 ilustra los montajes y el diseño de los electrodos de estimulación transcraneal de corriente alterna (tACS) y la tapa de electroencefalografía (EEG). Usamos un gorro de EEG elástico (Figura 1D) para sujetar el electrodo tACS conectado al cuero cabelludo.

1. Montajes

NOTA: Los resultados representativos se obtienen de los siguientes montajes de electrodos tACS.

1. Montaje 1: Coloque ambos electrodos en el cuero cabelludo, en la corteza prefrontal dorsolateral izquierda (DLPFC) (electrodo F3) y la corteza parietal posterior izquierda (PPC) (electrodo P3) (Figura 1A).
2. Montaje 2: Coloque un electrodo tACS en el cuero cabelludo en el DLPFC izquierdo (electrodo F3) y coloque otro electrodo tACS en el hombro izquierdo (Figura 1B).
3. Montaje 3: Coloque un electrodo tACS en el cuero cabelludo en el PPC izquierdo (electrodo P3) y coloque otro electrodo tACS en el hombro izquierdo (Figura 1C).

2. Preparación de electrodos tACS

1. Si se va a colocar un electrodo tACS de referencia en el hombro (Montaje 2 y 3), hágalo primero.
   1. Antes de colocar el electrodo del hombro, prepare la piel con un gel abrasivo para preparar la piel para el EEG y la electrocardiografía. Use una gasa para frotar la piel ligeramente con el gel.
   2. Aplique gel de EEG en el electrodo tACS y coloque el electrodo en el hombro.
   3. Asegure el electrodo en el hombro con cinta adhesiva.
2. Póngase el gorro de EEG. Ajuste la posición de la tapa de acuerdo con el sistema internacional 10-20 para el posicionamiento de los electrodos y abroche la correa de la barbilla.
3. Marque los puntos para indicar dónde se colocará el electrodo tACS en el cuero cabelludo. Use un bolígrafo rojo a base de agua, primero porque el material de color del bolígrafo reduce los efectos aislantes y, segundo, se puede lavar fácilmente con agua.
4. Si el bolígrafo no llega al cuero cabelludo para marcar debido a que los orificios en la tapa de EEG para la inserción del gel están demasiado apretados (Figura 1D), use un palo de madera, como el mango de madera de un hisopo de algodón.
   1. Pinta bien la punta del palo y usa esta punta para marcar el cuero cabelludo.
   2. Retire el gorro de EEG y verifique si la marca fue exitosa. Si es necesario, rellene la marca para que se pueda ver fácilmente más tarde.
5. Realice los siguientes pasos (2.5.1-2.5.4) dependiendo de la longitud del cabello del participante. Si el participante tiene el pelo corto (hasta unos 10 centímetros), omita los siguientes pasos (también debe tenerse en cuenta que ciertos peinados, como las rastas, imposibilitan la aplicación de electrodos tACS). Si el participante tiene el cabello más largo:
   1. Coloque el electrodo tACS con su centro marcado por la mancha roja en el cuero cabelludo. Tenga en cuenta que no se debe colocar gel de EEG en el electrodo tACS en este momento.
   2. Enhebre todo el cabello dentro del anillo interior del electrodo tACS.
   3. Ata el cabello roscado con encuadernadores. Preste atención para asegurarse de que el pelo alrededor del electrodo tACS no se atasque con él con los encuadernadores de cables.
   4. Después de que el cabello se haya unido, retire el electrodo tACS.
6. Aplique gel de EEG en el cuero cabelludo del electrodo tACS.
   1. Antes de aplicar el gel, conecte los electrodos tACS del cuero cabelludo y del hombro al estimulador, pero no encienda el estimulador todavía. Aplique una capa delgada de gel de EEG sobre el electrodo tACS. Es importante una aplicación escasa de gel.
   2. Vuelva a colocar con cuidado el electrodo tACS en la cabeza.
      1. Si el participante tiene el cabello más largo, vuelva a pasar el cabello atado a través del orificio interior del electrodo tACS, sin que toque el gel de EEG en el electrodo tACS.
      2. Mientras coloca el electrodo tACS, preste mucha atención a la marca roja en el cuero cabelludo que se mantiene en el medio del electrodo tACS. Una vez que se ha colocado el electrodo tACS en el cuero cabelludo, es posible que ya no se cambie su posición.
      3. Retire los encuadernadores de cables del cabello una vez que se haya colocado el electrodo tACS.
   3. Encienda el estimulador y controle la impedancia. Mientras ejerce con cuidado un poco de presión sobre el electrodo tACS, preste mucha atención a que el punto de marcado rojo siempre se mantenga en el medio del electrodo tACS.
   4. Levante con cuidado los bordes del electrodo tACS y aplique un poco más de gel de EEG debajo del cabello, no entre el electrodo tACS y el cabello (Figura 2). Esto es especialmente importante si el participante tiene mucho cabello (ver discusión).
   5. Continúe ejerciendo presión sobre el electrodo tACS hasta que la impedancia sea estable por debajo de 10 kΩ. Monitoree la impedancia del electrodo tACS mediante el estimulador tACS. Agregue con cuidado gel de EEG adicional si es necesario, pero siempre con poca frecuencia.
      NOTA: La impedancia del electrodo tACS monitoreado por el estimulador tACS se mide entre los electrodos tACS, lo que tiene el inconveniente de no proporcionar información separada del valor de impedancia para cada electrodo. Dependiendo del sistema amplificador de EEG, también podría ser posible medir la impedancia de los electrodos tACS a través de esto, y luego poder medir la impedancia de cada electrodo por separado.
   6. Preste atención a cualquier gel que se escape del electrodo tACS y elimine el exceso de gel de EEG con un hisopo de algodón.

3. Montaje del gorro de EEG

1. Después de que la impedancia de los electrodos tACS alcance por debajo del umbral de 10 kΩ, vuelva a montar el gorro de EEG. Póngase el gorro de EEG con mucho cuidado y suavidad, especialmente si el material del gorro de EEG es elástico, ya que de lo contrario es fácil mover la posición del electrodo tACS del cuero cabelludo durante este paso.
   NOTA: El desplazamiento del electrodo tACS extiende el gel de EEG debajo del electrodo tACS y hace que el gel de EEG se conecte con los electrodos de EEG. Es importante no tirar hacia abajo de una tapa elástica con fuerza, ya que esto puede hacer que rebote después, lo que también resultaría en mover el electrodo tACS.
2. Abroche la correa del gorro de EEG.

4. Preparación de electrodos de EEG

1. Aplique gel de EEG de viscosidad adecuada (como se discutió en detalle en la discusión) a los electrodos de EEG para crear contacto entre el cuero cabelludo y los electrodos de EEG. Comience con los electrodos de EEG de tierra y referencia. Luego, proceda a los electrodos ubicados cerca del electrodo tACS. Luego continúe con los electrodos restantes (consulte Discusión).
2. Para los electrodos de EEG que rodean el electrodo tACS, inyecte gel con la punta de la aguja apuntando en una dirección alejada del electrodo tACS. Empuje suavemente hacia abajo los electrodos de EEG mientras aplica el gel, para que el gel no se escape por debajo de los electrodos.
3. Use un palo de madera para aumentar el contacto entre los electrodos de EEG y el cuero cabelludo, como se ilustra en la Figura 3. No use la punta de la aguja para este propósito, ya que raspará el cuero cabelludo del participante y, además, no es tan efectiva para este propósito.
   1. Empuje hacia abajo el gel con la barra hacia el cuero cabelludo y frote muy suavemente el cuero cabelludo con la parte superior de la barra con un movimiento giratorio. Para los electrodos ubicados cerca del electrodo tACS, trate de mantener el ángulo de la varilla ortogonalmente con el cuero cabelludo, ya que los movimientos laterales de la varilla extenderán el gel debajo del electrodo. Si es necesario, aplique un poco más de gel de EEG y luego use el palo de madera para mejorar aún más la impedancia.
4. Para evitar la formación de puentes a través de fugas de gel (Figura 4), sea ahorrativo al aplicar el gel para reducir la impedancia de los electrodos de EEG en las inmediaciones del electrodo tACS. En su lugar, intente reducir la impedancia tanto como sea posible usando solo el palo de madera antes de considerar agregar más gel.
5. Una vez que se haya logrado una buena impedancia con el palo de madera, inserte con cuidado y baje la aguja hasta que la punta toque el cuero cabelludo. Luego, aplique suavemente el gel mientras saca la aguja, lo que ayuda a estabilizar el contacto entre el electrodo de EEG y el cuero cabelludo.
6. Apunte a impedancias de electrodos de EEG por debajo de 5 kΩ para obtener datos óptimos, ya que esto reduce la interferencia de ruido y la distorsión de la señal.
7. Una vez que las impedancias se hayan reducido al nivel adecuado, pruebe si se ha creado un puente entre el electrodo tACS y los electrodos de EEG circundantes debido a una fuga de gel.
   1. Aplicar una estimulación sinusoidal breve, con una intensidad de interés experimental (por ejemplo, 1 mA pico a pico).
      NOTA: Debido a las limitaciones de algunos sistemas (ver tabla de materiales), no es posible verificar el puente en línea, sino solo aplicando estimulación y luego verificando si algún canal del amplificador de EEG se satura.
   2. Vea si algún canal está saturado mientras estimula.
      NOTA: Como se desprende de los resultados representativos, el puente a través de una fuga de gel entre los electrodos tACS y EEG saturará este canal del amplificador de EEG y descartará el registro de datos de estos electrodos. Una vez que se ha establecido un puente a través de gel con fugas, no es posible deshacerlo. La única opción es interrumpir el experimento.
8. Verifique las impedancias una vez más. Luego comience a grabar.

Results

Figura 1. Ilustración de montaje. (A) Montaje con dos electrodos tACS colocados en el cuero cabelludo (F3 y P3). (B) Montaje con un electrodo tACS colocado en el cuero cabelludo (F3) y un electrodo tACS de referencia co...

Materials