Estimulación simultánea de la corriente alterna transcraneal y resonancia magnética funcional

El objetivo general de este protocolo experimental es medir los cambios en la actividad dependiente del nivel de oxígeno en sangre inducidos durante la estimulación eléctrica transcraneal. Combinando la estimulación transcraneal de corriente alterna con la resonancia magnética funcional, imagine tiene el potencial de responder a preguntas clave en la neurociencia cognitiva. Una de las principales ventajas de combinar estas técnicas es la posibilidad de medir la función cerebral mientras se manipulan las oscilaciones neuronales de una manera específica de la frecuencia.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el diagnóstico y tratamiento de los trastornos neurológicos asociados a la sincronización anormal. Aunque esta técnica puede proporcionar información sobre la cognición visual humana, también se puede aplicar a otros sistemas, como el motor, el comportamiento y la memoria. Por lo general, las personas nuevas en este método pueden tener dificultades con la complejidad de la configuración que se requiere para garantizar experimentos sincronizados y sin ruido y desencadenantes.

Nos interesamos en el TCS porque lo vimos como una forma de estudiar la causa de todas las oscilaciones de las percepciones conscientes. Nuestra técnica de resonancia magnética es Ilona Pfahlert, con Paule Wunsch como nuestra voluntaria principal. Realizar una evaluación previa de todos los sujetos para detectar cualquier contraindicación para la resonancia magnética, así como para la estimulación transcraneal de corriente alterna.

Cuando el sujeto llegue, describa los detalles del experimento y obtenga el consentimiento informado. Comience usando una cinta métrica para determinar la distancia en la cabeza del sujeto desde el nasion hasta el inion. Y luego de oreja a oreja sobre la parte superior de la cabeza.

Marque la intersección de estas longitudes como la posición C-Z, de acuerdo con el sistema EEG 10-20. Ahora, coloque el gorro de EEG sin electrodos en la cabeza del sujeto con C-Z alineado con la ubicación marcada. A continuación, determine y marque las ubicaciones deseadas para los electrodos utilizando la misma ubicación para todos los sujetos para garantizar la consistencia experimental.

A continuación, con alcohol y almohadillas de algodón, limpie el cabello y la piel alrededor de los puntos marcados en el cuero cabelludo para eliminar los aceites y productos capilares. Luego, extienda el gel sobre los electrodos de goma y presione cada electrodo firmemente en estos lugares, asegurando un contacto completo desde el electrodo hasta el gel conductor en el cuero cabelludo con una impedancia mínima. Utilice un cable LAN blindado y los cables seguros para resonancia magnética para conectar las cajas de filtro al estimulador y a los electrodos de goma.

Luego, encienda el estimulador y pruebe la impedancia. Si no está por debajo de 20 kilo ohmios, presione los electrodos en el cuero cabelludo. O bien, agregue gel de electrodos según sea necesario.

Tenga cuidado de limitar la cobertura de gel de electrodos aproximadamente a la misma superficie que los electrodos y elimine cualquier exceso de gel del área. A continuación, permita que el estimulador emita corriente durante unos segundos para que el sujeto se familiarice con la experiencia sensorial. Pregúnteles sobre la percepción sensorial durante esta prueba, incluso si pueden sentir y soportar cualquier sensación de hormigueo, y la extensión y ubicación de las fosfinas durante la estimulación.

En este punto, deje el cable conectado a los electrodos de goma del sujeto, pero desconecte el estimulador, el cable LAN de repuesto y las cajas de filtro exterior e interior para que el sujeto pueda pasar al escáner. Ahora, conecte la caja de filtro exterior al cable LAN que atraviesa la guía de ondas, dejando la menor cantidad posible de cable fuera de la guía de ondas. A continuación, conecte el cable del estimulador.

También verifique que el estimulador esté conectado a la salida de disparo de la computadora de presentación. Después de asegurarse de que el sujeto esté libre de materiales magnéticos y listo para el experimento de resonancia magnética, llévelo a la sala del escáner. Proporcione tapones para los oídos para proteger los oídos y luego haga que el sujeto se acueste en la cama del escáner.

Coloque el cable del electrodo plano en una posición que sea cómoda para que el sujeto se acueste durante la duración del experimento, y luego coloque almohadas alrededor y debajo de su cabeza. Además, coloque una almohada debajo de las piernas del sujeto para mayor comodidad y para reducir el movimiento. Proporcione una bola de alarma, así como una caja de botones de respuesta segura para resonancia magnética colocada de tal manera que se requiera un movimiento mínimo para presionar un botón.

Ahora, asegure la bobina de la cabeza con un espejo adjunto de manera que el sujeto vea la pantalla de proyección en la orientación correcta. Luego, asegure temporalmente el extremo libre del cable del electrodo de los electrodos de goma a la bobina principal de modo que no se enganche cuando la cama se mueva. Mueva la base del escáner a su posición.

Luego, desde el extremo posterior del orificio del escáner, conecte el cable de electrodos de los electrodos de goma a la caja de filtro interna que se conecta al cable LAN. Para evitar el movimiento excesivo durante las exploraciones, asegure los cables y la caja del filtro a lo largo de la barandilla del lecho del escáner a la derecha del orificio con cinta adhesiva y bolsas de arena. A continuación, coloque la pantalla del proyector en el extremo posterior del orificio del escáner.

Por último, vuelva a probar la impedancia del estimulador para asegurarse de que todas las conexiones de los cables están correctamente realizadas antes de comenzar el experimento. Comience por probar que la computadora de presentación registra cuando el sujeto presiona los botones de respuesta. A continuación, adquiera una imagen anatómica ponderada T1 de alta resolución con una resolución isotrópica de un milímetro.

Una vez adquirido, ajuste los niveles de contraste y ventana de esta imagen a los extremos bajos y altos para detectar visualmente el ruido que pueda resultar de la configuración del estimulador. Continúe con este monitoreo durante la adquisición de imágenes funcionales. Ahora, inicie el experimento en el equipo de presentación para que comience con el disparador del escáner e inicie el estimulador para esperar el disparador de salida de este equipo.

En este punto, inicie la adquisición de FMRI. Deje el estimulador encendido y conectado durante todo el experimento FMRI para evitar diferencias en la relación entre la señal temporal y el ruido entre las condiciones de encendido y apagado del estimulador. Además, monitoree la pantalla del estimulador para garantizar que la corriente se envíe en los momentos deseados a lo largo de las ejecuciones experimentales.

Una vez finalizado el escaneo, desconecte la caja del filtro interior del cable conectado a los electrodos de goma. Una vez que el sujeto esté fuera del escáner, retire los electrodos, dejando al sujeto libre para lavarse el cabello. Esta figura muestra los resultados de las pruebas de los efectos de la intensidad de corriente de CZOZTACS de 16 hercios en la señal en negrita durante la fijación cruzada central.

Se muestran los promedios relacionados con eventos de la señal para clústeres estadísticamente significativos, con un efecto creciente en la señal con una mayor intensidad de corriente. Aquí, vemos mapas de puntuación T específicos de la fuerza actual que ilustran la especificidad regional de los efectos, así como el aumento de los efectos sobre la actividad audaz con el aumento de la fuerza actual. Esta figura muestra resultados representativos que prueban la dependencia de la frecuencia de los efectos TACS durante una tarea de percepción visual.

Este esquema ilustra el tiempo del experimento con la presentación visual y los períodos TACS entre bloques de fijación cruzada central. Los mapas de interacción de la condición y el efecto de la frecuencia del TACS, así como las pruebas post-hoc de conglomerados, muestran efectos específicos de la frecuencia en la corteza parietal, con una disminución del TACS de 10 hercios y un aumento de la señal de 60 hercios. Estos mapas de puntuación T muestran los efectos específicos de los TACS de 60 hercios que se extienden más allá de la corteza parietal para incluir algunas regiones occipitales y frontales.

Una vez dominado, este experimento se puede realizar en tan solo dos horas, dependiendo de la duración del diseño del experimento. Al intentar este procedimiento, es especialmente importante asegurarse de que el estimulador esté correctamente sincronizado con el tiempo de adquisición de la resonancia magnética. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar experimentos combinados de TACS FMRI.