Transcraneal directa Estimulación actual y Resonancia Magnética Funcional simultánea

El objetivo general del siguiente experimento consiste en ilustrar la implementación de la estimulación transcraneal con corriente continua o TDCS durante una imagen funcional simultánea por resonancia magnética. Para evaluar cómo la estimulación afecta las funciones cerebrales humanas, el primer paso implica ensamblar el equipo necesario, que incluye resonancia magnética, cables compatibles, electrodos y cajas de filtros. Como segundo paso, es necesario configurar el equipo de TDCS dentro y fuera del escáner.

A continuación, se realiza el cribado y la preparación del participante para la estimulación transcraneal de corriente directa intraescáner. Después de que el participante ha sido introducido en el orificio del escáner, se activa la estimulación y comienza el experimento de FMRI. Finalmente, los resultados de los participantes escaneados durante la A-T-D-C-S se comparan, en un diseño intra-sujetos, con los resultados obtenidos durante una sesión separada de TDCS simulada para revelar el impacto de la estimulación sobre la actividad cerebral funcional.

La principal ventaja de la estimulación transcraneal directa (ETD) en comparación con los protocolos puramente conductuales de TS es que permite estudiar los mecanismos neuronales subyacentes a los efectos de simulación. Además, en comparación con otras técnicas de neuroimagen como la E-E-G-F-M-R-I, ofrece una mejor resolución espacial y también permite verificar la posición del electrodo en la bóveda craneal. El uso combinado de FMRI y TDCS puede ayudar a desentrañar los mecanismos neuronales asociados a la acción de la TDCS en el cerebro sano, así como en diversas condiciones patológicas como el accidente cerebrovascular o la demencia.

Comprender cómo funciona la ECTD en el cerebro podría, eventualmente, mejorar las aplicaciones clínicas de esta técnica, ya que se deben ejecutar varios pasos críticos en el orden correcto y de manera oportuna. Una buena planificación y familiarización con estos pasos son necesarias para su implementación exitosa. Si se ejecuta adecuadamente, la técnica representa un riesgo mínimo para los participantes.

Sin embargo, los investigadores deben asegurarse de seguir las pautas establecidas de seguridad para RM y TDCF. El diseño experimental consta de dos segmentos de FMRI realizados durante una secuencia de estado de reposo de cinco minutos con T-D-C-S-A y una tarea de generación semántica de palabras en voz alta de 11 minutos. Los 20 minutos de TDCS comienzan aproximadamente uno o dos minutos antes de las adquisiciones, abarcan toda la duración de las dos exploraciones funcionales y también los breves descansos e instrucciones entre escaneos.

Se adquieren escáneres estructurales adicionales tras las resonancias magnéticas funcionales en estado de reposo y durante la tarea. La sesión de estimulación simulada consiste en 30 segundos de estimulación transcraneal de corriente continua (TDCS) antes de la resonancia magnética funcional en estado de reposo, sin aplicación de TDCS durante el resto del protocolo para la tarea de lenguaje. Para presentar los estímulos, utilice un software de presentación que proyecte una imagen visual de diversas categorías semánticas sobre una pantalla ubicada dentro del escáner. La proyección se realiza mediante un proyector y un sistema de espejos conectado al ordenador.

Se utiliza un micrófono compatible con resonancia magnética para la transmisión de respuestas verbales explícitas. Para configurar el dispositivo de estimulación cerebral directa transcraneal (TDCS), programe el equipo para que entregue una corriente continua de un miliamperio durante 20 minutos y asegúrese de que el estimulador esté suficientemente cargado. De lo contrario, podría apagarse durante el experimento. Reúna todo el equipo, cables y electrodos necesarios para la TDCS, tal como se describe en el protocolo escrito.

En la sala de control de RM, coloque la caja del filtro externo cerca del tubo del filtro de RF que se utiliza para pasar los cables a la sala del escáner. Tenga en cuenta que la caja del filtro externo está claramente etiquetada. No deben confundirse la caja del filtro interna y la externa.

A continuación, conecte el estimulador a la caja externa utilizando el cable del estimulador. Mida la longitud del cable de caja necesaria para conectar las cajas de filtro interna y externa, dejando suficiente cable para recorrer las paredes de la sala del escáner. Inserte el cable de caja en el tubo del filtro de RF y conéctelo a la caja de filtro externa en la sala del escáner.

Coloque la caja del filtro interno dentro del extremo trasero del orificio del escáner y utilice cinta adhesiva para mantenerla en su lugar. Sujete el cable de la caja a las paredes con cinta adhesiva y conéctelo a la caja del filtro interna del escáner, evitando cualquier bucle en los cables, ya que estos podrían inducir calentamiento por RF. Revise minuciosamente a los participantes en busca de contraindicaciones para la RM y la ECTr, como marcapasos, metales en el cuerpo y claustrofobia.

Después de explicar el procedimiento, obtenga el consentimiento informado como en los montajes convencionales de TDCS para prepararse para la colocación de los electrodos. Inspeccione la piel del participante en busca de lesiones preexistentes y retire cualquier cabello. Luego limpie la piel con alcohol para mejorar su estado.

Después de empapar los bolsillos de la esponja con solución salina, inserte los electrodos compatibles con resonancia magnética en los bolsillos utilizando un bolígrafo que deje trazas no magnéticas. Primero, marque la intersección de T tres F tres y F siete C3 en la cabeza del sujeto, y luego marque el punto medio entre F siete y F tres. Ahora marque el centro de una línea que conecte esos dos puntos y coloque el ánodo en este punto.

Luego coloque el cátodo sobre la posición supraorbital derecha y fije ambos electrodos con una banda elástica. Después de una verificación final de seguridad fuera del escáner, guíe al participante al interior de la sala del escáner y acérquese al escáner para conectar el cable del electrodo a la caja de filtros interna. A continuación, encienda el estimulador y compruebe la impedancia, por ejemplo, presionando simultáneamente el botón superior derecho e inferior izquierdo del estimulador.

Las impedancias suelen ser más altas durante este procedimiento en comparación con los protocolos estándar de TDS S debido a la mayor resistencia de la longitud del cable y de las cajas de filtro, por lo que es fundamental probar las impedancias antes de comenzar la exploración. Si se alcanzan los límites de impedancia, el estimulador se detiene automáticamente cuando esto ocurre. Las posibles soluciones incluyen asegurarse de que los electrodos tengan contacto con el cuero cabelludo, limpiar la piel y aplicar más solución salina en las esponjas.

Coloque al participante en la camilla del escáner. Asegúrese de que los electrodos sigan estando en la posición correcta. Luego, pase el cable del electrodo a través de la parte inferior izquierda de la bobina de cabeza y asegure el cable para garantizar que no se enganche con la camilla.

Mientras se mueve la góndola, cierre la bobina de cabeza después de eso y entrege el botón de emergencia al participante. A continuación, deslice al participante dentro del escáner.

A continuación, tome el cable del electrodo desde el extremo trasero del escáner y conéctelo a la caja del filtro interno, luego salga de la habitación. Utilice el intercomunicador del escáner para informar al participante sobre el inicio de la sesión de escaneo. Inicie el escaneo localizador estructural mediante la consola de escaneo después del final del período de adquisición.

Inspeccione la exploración localizadora en busca de artefactos de alta frecuencia haciendo doble clic en la exploración localizadora y ajustando el contraste manteniendo presionado el botón derecho del ratón mientras mueve el ratón hacia la izquierda y la derecha. Utilice el intercomunicador del escáner para comunicarle al sujeto que comenzará la estimulación y que podría sentir una sensación de hormigueo en el cuero cabelludo durante un breve período. Luego repita las instrucciones para la primera exploración funcional.

Para la exploración del estado de reposo, indique al participante que mantenga los ojos cerrados durante toda la duración de la exploración de cinco minutos. Que se mueva lo menos posible y que no piense en nada en particular. Asimismo, asegúrese de que el proyector esté apagado manualmente.

Comience la estimulación cerebral transcraneal de corriente directa (TDCS) aproximadamente uno o dos minutos antes del inicio de la adquisición funcional en estado de reposo. Utilice la consola del escáner para cargar la secuencia de estado de reposo. Haga doble clic en la secuencia de estado de reposo para abrir el campo de visión y ajuste la posición para cubrir todo el cerebro y alinearlo aproximadamente con la comisura anterior-posterior.

Ahora, inicie el primer escaneo. Monitoree la impedancia durante todo el experimento utilizando un segundo investigador al realizar estudios doble ciego mientras se ejecuta la secuencia de estado de reposo. Cargue la segunda secuencia de imágenes funcionales, que es la tarea de lenguaje, y ajuste el campo de visión como antes, utilizando la consola del escáner para reducir el tiempo necesario entre escaneos.

Después del final de la secuencia de estado de reposo, encienda el proyector para permitir la presentación visual de los estímulos experimentales durante la tarea de lenguaje. Haga doble clic en el icono del software de presentación y cargue el paradigma de lenguaje. Utilice el intercomunicador del escáner para repetir las instrucciones del paradigma de FMRI relacionado con la tarea e inicie la tarea al final de la estimulación y del experimento de FMRI.

Continúe con las exploraciones estructurales planificadas. Al final del experimento, desconecte el cable del electrodo de la caja del filtro interno antes de mover al participante fuera del orificio del escáner. Luego retire la bobina de la cabeza y pida al participante que se siente y retire cuidadosamente los electrodos.

Los estudios de IRMF durante una tarea de generación de palabras semánticas mostraron una actividad reducida en la porción ventral del giro frontal inferior tanto en adultos jóvenes como mayores que recibieron A-T-D-C-S en comparación con cuando los mismos sujetos fueron escaneados durante la estimulación simulada. No se encontraron diferencias significativas en el giro frontal inferior dorsal izquierdo ni en la IRMF. La adquisición de estado de reposo realizada durante A-T-D-C-S en comparación con una adquisición de estado de reposo obtenida en los mismos 18 participantes durante una sesión separada de TDCS simulada ilustra regiones cerebrales que muestran una conectividad aumentada durante A-T-D-C-S, indicadas en rojo, y regiones que muestran una conectividad reducida, indicadas en azul.

En el futuro, esta nueva técnica podría utilizarse en poblaciones clínicas para aumentar la eficacia de las intervenciones existentes o para desarrollar nuevos protocolos basados científicamente. Para profundizar en el conocimiento de los efectos subyacentes de TT CS, esta técnica podría complementarse con otras técnicas como EEG TT S, con el fin de aprovechar la resolución temporal superior de estas últimas. Tras ver este video, debería tener una buena comprensión de los requisitos técnicos, la implementación y las consideraciones de seguridad del uso combinado de TDCS y MRI.