Transcrânienne à courant de stimulation et simultanée fonctionnelle imagerie par résonance magnétique

L'objectif général de l'expérience suivante est d'illustrer la mise en œuvre d'une stimulation transcrânienne par courant continu ou TDCS pendant une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle simultanée. Pour évaluer l'effet de la stimulation sur les fonctions cérébrales humaines, la première étape consiste à assembler le matériel nécessaire, comprenant une IRM, des câbles compatibles, des électrodes et des boîtiers de filtrage. Dans un deuxième temps, il faut installer le dispositif de TDCS à l'intérieur et à l'extérieur du scanner.

Ensuite, le participant est examiné et préparé pour la TDCS intra-scanneur. Une fois que le participant a été placé dans le tunnel du scanneur, la stimulation est activée et l'expérience d'IRMf commence. Enfin, les résultats des participants scannés pendant la TDCS sont comparés, selon un plan expérimental intra-sujets, aux résultats obtenus lors d'une session distincte de TDCS factice afin de révéler l'impact de la stimulation sur l'activité cérébrale fonctionnelle.

Le principal avantage de la stimulation transcrânienne directe par rapport aux protocoles purement comportementaux de TS réside dans sa capacité à étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents aux effets de simulation. De plus, par rapport à d'autres techniques d'imagerie cérébrale comme l'EEG-fMRI, elle offre une meilleure résolution spatiale et permet également de vérifier la position de l'électrode sur la dure-mère. L'utilisation combinée de l'IRMf et de la TDCS peut aider à élucider les mécanismes neuronaux associés à l'action de la TDCS dans le cerveau sain, ainsi que dans plusieurs conditions pathologiques différentes telles qu'un accident vasculaire cérébral ou une démence.

Comprendre le fonctionnement de la STDC dans le cerveau pourrait éventuellement améliorer les applications cliniques de cette technique, car un certain nombre d'étapes critiques doivent être exécutées dans le bon ordre et dans des délais précis. Une bonne planification et une familiarisation avec ces étapes sont nécessaires pour une mise en œuvre réussie. Si elle est correctement appliquée, la technique ne présente qu'un risque minimal pour les participants.

Cependant, les chercheurs doivent s'assurer de respecter les lignes directrices établies en matière de sécurité pour l'IRM et la TDCf. Le plan expérimental comprend deux segments d'IRMf réalisés pendant une séquence d'état de repos de cinq minutes T-D-C-S-A et une tâche verbale sémantique explicite de 11 minutes. La stimulation TDCS de 20 minutes commence environ une à deux minutes avant les acquisitions, couvre toute la durée des deux scans fonctionnels, ainsi que les courtes pauses et les instructions entre les scans.

Des examens structuraux supplémentaires sont réalisés après les IRM fonctionnelles au repos et lors de tâches. La session de stimulation factice consiste en 30 secondes de stimulation transcrânienne en courant continu (TDCS) avant l'IRM fonctionnelle au repos, sans TDCS pendant le reste du protocole pour la tâche linguistique. Pour présenter les stimuli, utilisez un logiciel de présentation de stimuli afin de projeter une image visuelle de différentes catégories sémantiques sur un écran à l'intérieur du scanner. La projection est réalisée à l’aide d’un projecteur et d’un système de miroirs relié à l’ordinateur.

Un microphone compatible IRM est utilisé pour la transmission des réponses verbales explicites. Pour configurer l'appareil de stimulation transcrânienne en courant continu (TDCS), programmez-le afin qu'il délivre un courant continu d'un milliampère pendant 20 minutes, et assurez-vous que le stimulateur est suffisamment chargé. Sinon, il pourrait s'éteindre pendant l'expérience. Rassemblez tout le matériel, les câbles et les électrodes nécessaires pour la TDCS, comme décrit dans le protocole écrit.

Dans la salle de contrôle de l'IRM, placez la boîte de filtre extérieure près du tube de filtre RF utilisé pour faire passer les câbles dans la salle du scanner. Notez que la boîte de filtre extérieure est clairement étiquetée. Les boîtes de filtre intérieure et extérieure ne doivent pas être mélangées.

Ensuite, reliez le stimulateur au boîtier extérieur à l'aide du câble du stimulateur. Mesurez la longueur de câble de boîtier nécessaire pour relier les boîtiers de filtre intérieur et extérieur, en prévoyant un câble suffisamment long pour longer les murs de la salle du scanner. Insérez le câble de boîtier dans le tube du filtre RF et connectez-le au boîtier de filtre extérieur situé dans la salle du scanner.

Placer la boîte du filtre interne à l'extrémité arrière du tunnel de l'appareil d'IRM et utiliser du ruban adhésif pour la maintenir en place. Fixer le câble de la boîte aux parois à l’aide de ruban adhésif et le raccorder à la boîte de filtre située à l’intérieur du scanner, en évitant tout croisement ou boucle dans les câbles, car ceux-ci pourraient provoquer un chauffage par radiofréquence. Vérifier soigneusement la présence de contre-indications à l’IRM et à la stimulation transcrânienne à courant direct (TDCS) chez les participants, telles que la présence de stimulateurs cardiaques, d’implants métalliques dans le corps ou de claustrophobie.

Après avoir expliqué la procédure, obtenez un consentement éclairé comme avec les dispositifs TDCS conventionnels afin de préparer la pose des électrodes. Inspectez la peau du participant à la recherche de lésions préexistantes et déplacez les cheveux si nécessaire. Ensuite, nettoyez la peau avec de l'alcool pour améliorer son état.

Après avoir imbibé les pochettes du tampon de solution saline, insérez les électrodes compatibles IRM dans les pochettes à l’aide d’un stylo qui ne laisse pas de traces magnétiques. Marquez d’abord l’intersection de T trois F trois et de F sept C3 sur la tête du sujet, puis marquez le point médian entre F sept et F trois. Marquez maintenant le centre d’une ligne reliant ces deux points et placez l’anode à cet endroit.

Ensuite, placer la cathode au-dessus de la position sus-orbitaire droite et fixer les deux électrodes à l’aide d’un élastique. Après un dernier contrôle de sécurité à l’extérieur du scanner, guider le participant à l’intérieur de la salle du scanner, puis s’approcher du scanner pour connecter le câble des électrodes à la boîte de filtres intérieure. Ensuite, allumer le stimulateur et vérifier l’impédance, par exemple en appuyant simultanément sur les boutons en haut à droite et en bas à gauche du stimulateur.

Les impédances sont généralement plus élevées pendant cette procédure par rapport aux protocoles T DS S standards en raison de la résistance accrue de la longueur des câbles et des boîtiers de filtre, il est donc essentiel de tester les impédances avant le début du balayage. Si les limites d'impédance sont atteintes, le stimulateur s'arrête automatiquement dans ce cas. Les solutions possibles incluent de s'assurer que les électrodes sont en contact avec le cuir chevelu, de nettoyer la peau, ainsi que d'appliquer davantage de solution saline sur les éponges.

Placer le participant sur la table du scanner. S'assurer que les électrodes sont toujours en position correcte. Ensuite, introduire le câble des électrodes par la partie inférieure gauche de la bobine d'antenne et fixer le câble afin qu'il ne puisse pas s'accrocher à la table.

Pendant le déplacement du portique, fermez ensuite la bobine de tête et remettez le bouton d'urgence au participant. Ensuite, faites glisser le participant dans le scanner.

Ensuite, prenez le câble d'électrode à l'extrémité arrière du scanner et reliez-le à la boîte de filtre intérieure, puis quittez la pièce. Utilisez l'interphone du scanner pour informer le participant du début de la séance d'acquisition. Démarrez la numérisation anatomique localisatrice à l'aide de la console de scan après la fin de la période d'acquisition.

Examinez la numérisation de localisation à la recherche d'artéfacts à haute fréquence en double-cliquant sur la numérisation de localisation et en ajustant le contraste en maintenant le bouton droit de la souris enfoncé tout en déplaçant la souris vers la gauche et la droite. Utilisez l'interphone du scanner pour informer le sujet que la stimulation va commencer et qu'il ou elle pourrait ressentir une sensation de picotement sur le cuir chevelu pendant un court instant. Répétez ensuite les instructions pour la première acquisition fonctionnelle.

Pour l'acquisition de l'état de repos, demandez au participant de garder les yeux fermés pendant toute la durée de l'acquisition de cinq minutes. Demandez-lui également de bouger le moins possible et de ne penser à rien de particulier. Vérifiez également que le projecteur est éteint manuellement.

Démarrer la TDCS environ une à deux minutes avant le début de l'acquisition fonctionnelle au repos. Utiliser la console du scanner pour charger la séquence d'état de repos. Double-cliquer sur la séquence d'état de repos pour ouvrir le champ de vision et ajuster la position afin de couvrir l'ensemble du cerveau et d'aligner approximativement celui-ci sur la commissure antéro-postérieure.

Démarrer maintenant le premier balayage. Surveiller l'impédance tout au long de l'expérience à l'aide d'un deuxième chercheur lors de l'exécution d'études en double aveugle, pendant que la séquence d'état de repos est en cours. Charger la deuxième séquence d'imagerie fonctionnelle, qui correspond à la tâche linguistique, et ajuster le champ de vision comme précédemment à l'aide de la console de l'appareil d'imagerie afin de réduire le temps nécessaire entre les balayages.

À la fin de la séquence d'état de repos, allumez le projecteur pour permettre l'affichage visuel des stimuli expérimentaux pendant la tâche linguistique. Double-cliquez sur l'icône du logiciel de présentation et chargez le paradigme linguistique. Utilisez l'interphone du scanner pour répéter les instructions relatives au paradigme IRMf associé à la tâche, puis commencez la tâche à la fin de la stimulation et de l'expérience d'IRMf.

Poursuivez avec les examens structuraux prévus. À la fin de l'expérience, débranchez le câble des électrodes de la boîte de filtres intérieure avant de déplacer le participant hors de l'ouverture du scanner. Ensuite, retirez la bobine cranienne et demandez au participant de s'asseoir et d'enlever soigneusement les électrodes.

Des études IRMf lors d'une tâche de génération de mots sémantiques ont montré une activité réduite dans la partie ventrale du gyrus frontal inférieur chez les adultes jeunes et âgés ayant reçu une CDS-T-A par rapport à la même tâche réalisée par les mêmes sujets lors d'une stimulation factice. Aucune différence significative n'a été observée dans le gyrus frontal inférieur dorsal gauche ni en IRMf. L'analyse de l'état de repos effectuée pendant la CDS-T-A, comparée à une analyse de l'état de repos réalisée chez les mêmes 18 participants lors d'une séance distincte de CDS transcrânienne factice, illustre les régions cérébrales présentant une connectivité accrue pendant la CDS-T-A, indiquées en rouge, et les régions présentant une connectivité réduite, indiquées en bleu.

Dans le futur, cette nouvelle technique pourrait être utilisée chez des populations cliniques afin d'améliorer l'efficacité des interventions existantes ou de développer de nouveaux protocoles fondés sur des bases scientifiques. Pour approfondir notre compréhension des effets sous-jacents de la CS TT, cette technique pourrait être complétée par d'autres méthodes telles que la ST TT EEG, afin d'exploiter la résolution temporelle supérieure de ces techniques. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension des exigences techniques, de la mise en œuvre et des considérations de sécurité liées à l'utilisation combinée de la TDCS et de l'IRM.