Stimulation du courant alternatif transcrânien simultané et imagerie par résonance magnétique fonctionnelle

La stimulation du courant alternatif transcrânien (TACS) est un outil prometteur pour une étude non invasive des oscillations cérébrales, bien que ses effets ne soient pas complètement compris. Cet article décrit une configuration sûre et fiable pour l'application de TACS simultanément avec l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ce qui peut augmenter la compréhension de la fonction cérébrale oscillatoire et des effets des TACS.

L’objectif général de ce protocole expérimental est de mesurer les changements dans l’activité dépendante du niveau d’oxygène dans le sang induits lors de la stimulation électrique transcrânienne. La combinaison de la stimulation transcrânienne à courant alternatif avec la résonance magnétique fonctionnelle imagine a le potentiel de répondre à des questions clés en neurosciences cognitives. L’un des principaux avantages de la combinaison de ces techniques est la possibilité de mesurer la fonction cérébrale tout en manipulant les oscillations neurologiques d’une manière spécifique à la fréquence.

Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic et au traitement des troubles neurologiques associés à une synchronisation anormale. Bien que cette technique puisse donner un aperçu de la cognition visuelle humaine, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes, tels que la motricité, le comportement et la mémoire. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode peuvent avoir du mal à s’adapter à la complexité de la configuration nécessaire pour garantir l’absence de bruit et déclencher des expériences synchronisées.

Nous nous sommes intéressés au TCS parce que nous l’avons vu comme un moyen d’étudier la cause de toutes les oscillations vers les perceptions conscientes. Notre technicienne en IRM est Ilona Pfahlert, avec Paule Wunsch comme bénévole sujet. Pré-dépister tous les sujets pour toute contre-indication à l’IRM ainsi qu’à la stimulation transcrânienne à courant alternatif.

À l’arrivée du sujet, décrivez les détails de l’expérience et obtenez un consentement éclairé. Commencez par utiliser un ruban à mesurer pour déterminer la distance sur la tête du sujet entre la nasion et l’inion. Et puis d’une oreille à l’autre sur le dessus de la tête.

Marquez l’intersection de ces longueurs comme la position C-Z, selon le système EEG 10-20. Maintenant, placez le capuchon EEG sans électrodes sur la tête du sujet avec C-Z aligné à l’endroit marqué. Ensuite, déterminez et marquez les emplacements souhaités pour les électrodes en utilisant le même placement pour tous les sujets afin d’assurer la cohérence de l’expérience.

Ensuite, à l’aide d’alcool et de cotons, nettoyez les cheveux et la peau sur et autour des points marqués sur le cuir chevelu pour éliminer les huiles et les produits capillaires. Ensuite, étalez du gel sur les électrodes en caoutchouc et appuyez fermement sur chaque électrode à ces endroits, en assurant un contact complet de l’électrode au gel conducteur, au cuir chevelu avec une impédance minimale. Utilisez un câble LAN blindé et les câbles MR safe pour connecter les boîtiers de filtre au stimulateur et aux électrodes en caoutchouc.

Ensuite, allumez le stimulateur et testez l’impédance. S’il n’est pas inférieur à 20 kilo ohms, appuyez les électrodes sur le cuir chevelu. Ou, ajoutez du gel d’électrode si nécessaire.

Veillez à limiter la couverture du gel d’électrode à peu près à la même surface que les électrodes et à retirer tout excès de gel de la zone. Ensuite, laissez le stimulateur émettre du courant pendant quelques secondes pour familiariser le sujet avec l’expérience sensorielle. Demandez-leur ce qu’ils pensent de la perception sensorielle pendant ce test, y compris s’ils peuvent ressentir et résister à toute sensation de picotement, ainsi que l’étendue et l’emplacement des phosphines pendant la stimulation.

À ce stade, laissez le câble branché sur les électrodes en caoutchouc du sujet, mais débranchez le stimulateur, le câble LAN de rechange et les boîtiers de filtre extérieur et intérieur afin que le sujet puisse se déplacer vers le scanner. Maintenant, connectez le boîtier de filtre extérieur au câble LAN qui traverse le guide d’ondes, en laissant le moins de câble possible à l’extérieur du guide d’ondes. Ensuite, connectez le câble du stimulateur.

Vérifiez également que le stimulateur est connecté à la sortie de déclenchement de l’ordinateur de présentation. Après s’être assuré que le sujet est exempt de matériaux magnétiques et prêt pour l’expérience d’IRM, conduisez-le dans la salle du scanner. Fournissez des bouchons d’oreille pour la protection auditive, puis allongez le sujet sur le lit du scanner.

Posez le câble de l’électrode à plat dans une position qui permettra au sujet de s’allonger pendant toute la durée de l’expérience, puis placez des oreillers autour et sous sa tête. Placez également un oreiller sous les jambes du sujet pour plus de confort et pour réduire les mouvements. Fournir une boule d’alarme ainsi qu’un bouton de réponse sécurisée IRM positionné de telle sorte qu’un mouvement minimal est nécessaire pour appuyer sur un bouton.

Maintenant, fixez la bobine de tête avec un miroir attaché afin que le sujet voie l’écran de projection dans la bonne orientation. Ensuite, fixez temporairement l’extrémité libre du câble d’électrode entre les électrodes en caoutchouc et la bobine de tête afin qu’elle ne s’accroche pas lorsque le lit se déplace. Mettez le lit du scanner en position.

Ensuite, à partir de l’extrémité arrière de l’alésage du scanner, connectez le câble d’électrode des électrodes en caoutchouc au boîtier de filtre intérieur qui se connecte au câble LAN. Pour éviter tout mouvement excessif pendant les numérisations, fixez les câbles et le boîtier de filtre le long de la balustrade du lit du scanner à droite de l’alésage avec du ruban adhésif et des sacs de verre. Ensuite, placez l’écran du projecteur dans l’extrémité arrière de l’alésage du scanner.

Enfin, testez à nouveau l’impédance du stimulateur pour vous assurer que toutes les connexions de câbles sont correctement effectuées avant de commencer l’expérience. Commencez par vérifier que l’ordinateur de présentation enregistre lorsque le sujet appuie sur les boutons de réponse. Ensuite, acquérez une image anatomique pondérée T1 haute résolution avec une résolution isotrope d’un millimètre.

Une fois l’acquisition effectuée, ajustez les niveaux de contraste et de fenêtrage de cette image sur les extrêmes bas et élevés pour détecter visuellement le bruit qui peut résulter de la configuration du stimulateur. Poursuivez cette surveillance pendant l’acquisition de l’imagerie fonctionnelle. Maintenant, démarrez l’expérience sur l’ordinateur de présentation afin qu’elle commence par le déclencheur du scanner, et démarrez le stimulateur pour attendre le déclencheur de sortie de cet ordinateur.

À ce stade, commencez l’acquisition de FMRI. Laissez le stimulateur allumé et connecté tout au long de l’expérience FMRI pour éviter les différences dans le rapport signal temporel sur bruit entre les conditions d’activation et d’arrêt du stimulateur. Surveillez également l’affichage du stimulateur pour garantir que le courant est envoyé aux moments souhaités tout au long des cycles expérimentaux.

Une fois le balayage terminé, débranchez le boîtier de filtre intérieur du câble relié aux électrodes en caoutchouc. Une fois que le sujet est sorti du scanner, retirez les électrodes, laissant le sujet libre de se laver les cheveux. Cette figure montre les résultats de l’essai des effets de l’intensité du courant de 16 hertz CZOZTACS sur le signal gras lors de la fixation transversale centrale.

Les moyennes du signal liées à l’événement pour les groupes statistiquement significatifs sont présentées, avec un effet croissant sur le signal avec l’augmentation de l’intensité du courant. Ici, nous voyons des cartes de score T spécifiques à l’intensité actuelle illustrant la spécificité régionale des effets ainsi que des effets croissants sur l’activité audacieuse avec une force actuelle accrue. Cette figure montre des résultats représentatifs testant la dépendance en fréquence des effets TACS au cours d’une tâche de perception visuelle.

Ce schéma illustre le calendrier de l’expérience avec présentation visuelle et périodes TACS entre les blocs de fixation transversale centrale. Les cartes d’interaction de l’effet de la condition et de la fréquence TACS, et les tests post-hoc en grappes montrent des effets spécifiques à la fréquence dans le cortex pariétal, avec une diminution de 10 hertz du TACS et une augmentation du signal de 60 hertz. Ces cartes de score T montrent des effets spécifiques du TACS de 60 hertz s’étendant au-delà du cortex pariétal pour inclure certaines régions occipitales et frontales.

Une fois maîtrisée, cette expérience peut être réalisée en aussi peu que deux heures, selon la durée de la conception de l’expérience. Lors de cette procédure, il est particulièrement important de s’assurer que le stimulateur est correctement synchronisé avec le temps d’acquisition de l’IRM. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer des expériences combinées TACS FMRI.