Etablissement simultané de stimulation transcrânienne à courant alternatif et d’électroencéphalographie pour l’enregistrement de l’activité cérébrale humaine

Abstract

Source : Fehér, K. D. et. al., Enregistrement par électroencéphalographie simultanée pendant la stimulation transcrânienne à courant alternatif (tACS). J. Vis. Exp. (2016)

Cette vidéo montre la mise en place d’expériences de stimulation transcrânienne simultanée à courant alternatif (tACS) et d’électroencéphalographie (EEG) pour délivrer des signaux électriques rythmiques au cerveau tout en enregistrant l’activité cérébrale. La procédure assure l’isolation des électrodes et empêche le pontage du gel pour une stimulation précise et des signaux EEG propres.

Protocol

Toutes les procédures impliquant des participants humains ont été effectuées conformément aux directives institutionnelles, nationales et internationales en matière de bien-être humain et ont été examinées par le comité d’examen institutionnel local.

REMARQUE : La figure 1 illustre les montages et la conception des électrodes de stimulation transcrânienne à courant alternatif (tACS) et du capuchon d’électroencéphalographie (EEG). Nous utilisons un capuchon EEG élastique (Figure 1D) pour maintenir l’électrode tACS attachée au cuir chevelu.

1. Montages

REMARQUE : Les résultats représentatifs sont obtenus à partir des montages d’électrodes tACS suivants.

1. Montage 1 : Placez les deux électrodes sur le cuir chevelu, au niveau du cortex préfrontal dorsolatéral gauche (DLPFC) (électrode F3) et du cortex pariétal postérieur gauche (PPC) (électrode P3) (Figure 1A).
2. Montage 2 : Placez une électrode tACS sur le cuir chevelu au niveau de l’électrode DLPFC gauche (électrode F3) et placez une autre électrode tACS sur l’épaule gauche (Figure 1B).
3. Montage 3 : Placez une électrode tACS sur le cuir chevelu au niveau du PPC gauche (électrode P3) et placez une autre électrode tACS sur l’épaule gauche (Figure 1C).

2. Préparation des électrodes tACS

1. Si une électrode tACS de référence doit être placée sur l’épaule (Montage 2 et 3), faites-le en premier.
   1. Avant de placer l’électrode d’épaule, préparez la peau avec un gel abrasif pour l’EEG et l’électrocardiographie. À l’aide d’un tampon de gaze, frottez légèrement la peau avec le gel.
   2. Appliquez du gel EEG sur l’électrode tACS et placez l’électrode sur l’épaule.
   3. Fixez l’électrode sur l’épaule avec du ruban adhésif.
2. Mettez le capuchon EEG. Ajustez la position du capuchon selon le système international 10-20 pour le positionnement des électrodes et fixez la mentonnière.
3. Marquez des points pour indiquer où l’électrode tACS sera positionnée sur le cuir chevelu. Utilisez un stylo rouge à base d’eau, d’abord parce que le matériau de couleur du stylo réduit les effets isolants, et deuxièmement, il peut être facilement lavé à l’eau.
4. Si le stylo n’atteint pas le cuir chevelu pour le marquage en raison des trous trop serrés du capuchon EEG pour l’insertion du gel (Figure 1D), utilisez un bâtonnet en bois, comme le manche en bois d’un coton-tige.
   1. Peignez soigneusement la pointe du bâton et utilisez cette pointe pour marquer le cuir chevelu.
   2. Retirez le capuchon EEG et vérifiez si le marquage a réussi. Si nécessaire, remplissez le marquage afin qu’il puisse être facilement repéré plus tard.
5. Effectuez les étapes suivantes (2.5.1-2.5.4) en fonction de la longueur des cheveux du participant. Si le participant a les cheveux courts (jusqu’à environ 10 centimètres), sautez les étapes suivantes (il convient également de noter que certaines coiffures, comme les dreadlocks, rendent impossible l’application d’électrodes tACS). Si le participant a les cheveux plus longs :
   1. Placez l’électrode tACS avec son centre marqué par la tache rouge sur le cuir chevelu. Notez qu’aucun gel EEG ne doit être mis sur l’électrode tACS pour le moment.
   2. Enfilez tous les cheveux à l’intérieur de l’anneau intérieur de l’électrode tACS.
   3. Attachez les cheveux filetés avec des liants de câbles. Faites attention à ce que les cheveux autour de l’électrode tACS ne soient pas liés à celle-ci par les liants de câbles.
   4. Une fois les cheveux liés, retirez l’électrode tACS.
6. Appliquez du gel EEG sur le cuir chevelu de l’électrode tACS.
   1. Avant d’appliquer le gel, connectez les électrodes tACS du cuir chevelu et des épaules au stimulateur, mais n’allumez pas encore le stimulateur. Appliquez une fine couche de gel EEG sur l’électrode tACS. Une application clairsemée de gel est importante.
   2. Replacez délicatement l’électrode tACS sur la tête.
      1. Si le participant a les cheveux plus longs, enfilez les cheveux liés à travers le trou intérieur de l’électrode tACS, sans qu’ils ne touchent le gel EEG sur l’électrode tACS.
      2. Lors de la mise en place de l’électrode tACS, faites très attention à la marque rouge sur le cuir chevelu maintenue au milieu de l’électrode tACS. Une fois que l’électrode tACS a été placée sur le cuir chevelu, sa position ne peut plus être modifiée.
      3. Retirez les liants de câbles des cheveux une fois que l’électrode tACS a été placée.
   3. Allumez le stimulateur et surveillez l’impédance. Tout en exerçant soigneusement une certaine pression sur l’électrode tACS, faites très attention à ce que le point de marquage rouge soit toujours maintenu au milieu de l’électrode tACS.
   4. Soulevez délicatement les bords de l’électrode tACS et appliquez un peu plus de gel EEG sous les cheveux, et non entre l’électrode tACS et les cheveux (Figure 2). Ceci est particulièrement important si le participant a beaucoup de cheveux (voir discussion).
   5. Continuez à exercer une pression sur l’électrode tACS jusqu’à ce que l’impédance soit inférieure à 10 kΩ. Surveillez l’impédance de l’électrode tACS par le stimulateur tACS. Ajoutez soigneusement du gel EEG supplémentaire si nécessaire, mais toujours avec parcimonie.
      REMARQUE : L’impédance de l’électrode tACS surveillée par le stimulateur tACS est mesurée entre les électrodes tACS, ce qui présente l’inconvénient de ne pas fournir d’informations distinctes sur les valeurs d’impédance pour chaque électrode. En fonction du système d’amplification EEG, il peut également être possible de mesurer l’impédance des électrodes tACS à travers celui-ci, puis de pouvoir mesurer l’impédance de chaque électrode séparément.
   6. Faites attention à tout gel s’échappant de l’électrode tACS et retirez l’excès de gel EEG avec un coton-tige.

3. Montage du casque EEG

1. Une fois que l’impédance des électrodes tACS est inférieure au seuil de 10 kΩ, montez à nouveau le capuchon EEG. Mettez le capuchon EEG très doucement et soigneusement, en particulier si le matériau du capuchon EEG est élastique, car il est autrement facile de déplacer la position de l’électrode tACS du cuir chevelu pendant cette étape.
   REMARQUE : Le déplacement de l’électrode tACS étale le gel EEG sous l’électrode tACS et provoque le pont entre le gel EEG et les électrodes EEG. Il est important de ne pas tirer sur un capuchon élastique avec force, car cela pourrait le faire rebondir par la suite, ce qui entraînerait également le déplacement de l’électrode tACS.
2. Fixez la sangle du capuchon EEG.

4. Préparation des électrodes EEG Appliquez un

1. gel EEG de viscosité appropriée (comme discuté en détail dans la discussion) sur les électrodes EEG pour créer un contact entre le cuir chevelu et les électrodes EEG. Commencez par les électrodes EEG de masse et de référence. Ensuite, passez aux électrodes situées à proximité de l’électrode tACS. Passez ensuite aux électrodes restantes (voir Discussion).
2. Pour les électrodes EEG entourant l’électrode tACS, injectez du gel avec la pointe de l’aiguille pointant dans une direction opposée à l’électrode tACS. Appuyez doucement sur les électrodes EEG pendant l’application du gel, afin que le gel ne s’échappe pas sous les électrodes.
3. Utilisez un bâtonnet en bois pour augmenter le contact entre les électrodes EEG et le cuir chevelu, comme illustré sur la figure 3. N’utilisez pas la pointe de l’aiguille à cette fin, car elle grattera le cuir chevelu du participant et n’est pas aussi efficace à cette fin.
   1. Pousse le gel avec le bâton vers le cuir chevelu, et frotte très doucement le cuir chevelu avec le haut du bâton dans un mouvement de rotation. Pour les électrodes situées à proximité de l’électrode tACS, essayez de garder l’angle du bâtonnet orthogonalement par rapport au cuir chevelu, car les mouvements latéraux du bâtonnet étaleront le gel sous l’électrode. Si nécessaire, appliquez un peu plus de gel EEG, puis utilisez le bâton en bois pour améliorer encore l’impédance.
4. Pour éviter le pontage par fuite de gel (Figure 4), soyez économe lors de l’application du gel pour réduire l’impédance des électrodes EEG à proximité immédiate de l’électrode tACS. Au lieu de cela, essayez de réduire l’impédance autant que possible en utilisant uniquement le bâton en bois avant d’envisager d’ajouter plus de gel.
5. Une fois qu’une bonne impédance a été obtenue avec le bâton en bois, insérez soigneusement et abaissez l’aiguille jusqu’à ce que la pointe touche le cuir chevelu. Ensuite, appliquez doucement du gel tout en tirant l’aiguille, aidant ainsi à stabiliser le contact entre l’électrode EEG et le cuir chevelu.
6. Visez des impédances d’électrode EEG inférieures à 5 kΩ pour des données optimales, car cela réduit les interférences sonores et la distorsion du signal.
7. Une fois que les impédances ont été abaissées au niveau approprié, vérifiez si un pont a été créé entre l’électrode tACS et les électrodes EEG environnantes en raison d’une fuite de gel.
   1. Applique une stimulation sinusoïdale brève, avec une intensité d’intérêt expérimental (par exemple, 1 mA crête à crête).
      REMARQUE : En raison des limitations de certains systèmes (voir tableau des matériaux), il n’est pas possible de vérifier le pontage en ligne, mais uniquement en appliquant une stimulation et en vérifiant ensuite si un canal de l’amplificateur EEG devient saturé.
   2. Voyez si un canal est saturé pendant la stimulation.
      REMARQUE : Comme le montrent les résultats représentatifs, le pontage par fuite de gel entre les électrodes tACS et EEG saturera ce canal de l’amplificateur EEG et empêchera l’enregistrement des données de ces électrodes. Une fois qu’un pontage par fuite de gel a été établi, il n’est pas possible de le défaire. La seule option est d’interrompre l’expérience.
8. Vérifiez à nouveau les impédances. Ensuite, commencez l’enregistrement.

Results

Figure 1. Illustration du montage. (A) Montage avec deux électrodes tACS placées sur le cuir chevelu (F3 et P3). (B) Montage avec une électrode tACS placée sur le cuir chevelu (F3) et une électrode tACS de réf...

Materials