הקמת גירוי זרם חילופין טרנס-גולגולתי ואלקטרואנצפלוגרפיה במקביל לרישום פעילות המוח האנושי

Abstract

מקור: Fehér, K. D. et al., הקלטת אלקטרואנצפלוגרפיה במקביל במהלך גירוי זרם חילופין טרנס-גולגולתי (tACS). J. Vis. Exp. (2016)

סרטון זה מדגים את ההגדרה של ניסויים בגירוי זרם חילופין טרנס-גולגולתי (tACS) ואלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) במקביל כדי להעביר אותות חשמליים קצביים למוח תוך כדי רישום פעילות מוחית. ההליך מבטיח בידוד אלקטרודות ומונע גישור ג'ל לגירוי מדויק ואותות EEG נקיים.

Protocol

כל ההליכים הכוללים משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות, הלאומיות והבינלאומיות לרווחת האדם ונבדקו על ידי מועצת הביקורת המוסדית המקומית.

הערה: איור 1 ממחיש מונטאז'ים ואת העיצוב של אלקטרודות גירוי זרם חילופין טרנס-גולגולתי (tACS) וכובע אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG). אנו משתמשים בכובע EEG אלסטי (איור 1D) כדי להחזיק את אלקטרודת ה-tACS שמחוברת לקרקפת.

1. מונטאז'ים

הערה: התוצאות המייצגות מתקבלות ממונטאז'י האלקטרודות הבאים של tACS.

1. מונטאז' 1: הניחו את שתי האלקטרודות על הקרקפת, בקליפת המוח הקדם-מצחית הגבית השמאלית (DLPFC) (אלקטרודה F3) ובקליפת המוח הקודקודית האחורית השמאלית (PPC) (אלקטרודה P3) (איור 1A).
2. מונטאז' 2: הניחו אלקטרודת tACS אחת על הקרקפת ב-DLPFC השמאלי (אלקטרודה F3), והניחו אלקטרודת tACS נוספת על הכתף השמאלית (איור 1B).
3. מונטאז' 3: הניחו אלקטרודת tACS אחת על הקרקפת ב-PPC השמאלי (אלקטרודת P3), והניחו אלקטרודת tACS נוספת על הכתף השמאלית (איור 1C).

2. הכנת אלקטרודות tACS

1. אם אלקטרודת tACS ייחוס תונח על הכתף (מונטאז' 2 ו-3), עשה זאת תחילה.
   1. לפני הנחת אלקטרודת הכתף, הכינו את העור עם ג'ל שוחק להכנת העור ל-EEG ואלקטרוקרדיוגרפיה. השתמש בפד גזה כדי לשפשף קלות את העור עם הג'ל.
   2. מרחו ג'ל EEG על האלקטרודה tACS והניחו את האלקטרודה על הכתף.
   3. אבטח את האלקטרודה על הכתף בעזרת סרט דבק.
2. שים את מכסה ה-EEG. התאם את מיקום הכובע בהתאם למערכת הבינלאומית 10-20 למיקום האלקטרודות, והדק את רצועת הסנטר.
3. סמן כתמים כדי לציין היכן תמוקם אלקטרודת ה-tACS על הקרקפת. השתמש בעט אדום על בסיס מים, ראשית מכיוון שחומר הצבע של העט מפחית את השפעות הבידוד, ושנית, ניתן לשטוף אותו בקלות במים.
4. אם העט לא מגיע לקרקפת לסימון מאחר שהחורים במכסה ה-EEG להחדרת ג'ל הדוקים מדי (איור 1D), השתמשו במקל עץ, כמו למשל ידית העץ של צמר גפן.
   1. צבע את קצה המקל ביסודיות והשתמש בקצה זה כדי לסמן את הקרקפת.
   2. הסר את מכסה ה-EEG ובדוק אם הסימון הצליח. במידת הצורך, מלא את הסימון כך שניתן יהיה לזהות אותו בקלות מאוחר יותר.
5. בצעו את השלבים הבאים (2.5.1-2.5.4) בהתאם לאורך השיער של המשתתף. אם למשתתף יש שיער קצר (עד כ-10 סנטימטרים), דלג על השלבים הבאים (יש לציין גם שתסרוקות מסוימות, כמו ראסטות, הופכות את היישום של אלקטרודות tACS לבלתי אפשרי). אם למשתתף יש שיער ארוך יותר:
   1. הניחו את אלקטרודת ה-tACS כשמרכזה מסומן על ידי הכתם האדום על הקרקפת. שימו לב שאין לשים ג'ל EEG על אלקטרודת ה-tACS ברגע זה.
   2. השחילו את כל השיער בתוך הטבעת הפנימית של אלקטרודת ה-tACS.
   3. קשרו את השיער המושחל בעזרת קלסרי כבלים. שימו לב לוודא שהשיער סביב אלקטרודת ה-tACS לא ייקשר אליה על ידי קלסרי הכבלים.
   4. לאחר קשירת השיער, הסר את אלקטרודת ה-tACS.
6. מרחו ג'ל EEG על הקרקפת של אלקטרודת ה-tACS.
   1. לפני מריחת הג'ל, חבר את אלקטרודות ה-tACS של הקרקפת והכתף לממריץ, אך אל תפעיל את הממריץ עדיין. מרחו שכבה דקה של ג'ל EEG על האלקטרודה tACS. מריחה דלילה של ג'ל חשובה.
   2. הנח בזהירות את אלקטרודת ה-tACS בחזרה על הראש.
      1. אם למשתתף יש שיער ארוך יותר, השחילו את השיער הקשור לאחור דרך החור הפנימי של אלקטרודת ה-tACS, מבלי שהוא ייגע בג'ל ה-EEG באלקטרודת ה-tACS.
      2. בזמן הנחת האלקטרודה tACS, שימו לב היטב לסימון האדום על הקרקפת שנשמר באמצע האלקטרודה tACS. לאחר שהאלקטרודת tACS הונחה על הקרקפת, ייתכן שהמיקום שלה כבר לא ישתנה.
      3. הסר את קלסרי הכבלים מהשיער לאחר הנחת אלקטרודת ה-tACS.
   3. הפעל את הממריץ ופקח על העכבה. תוך כדי הפעלת לחץ בזהירות על אלקטרודת ה-tACS, שימו לב היטב שנקודת הסימון האדומה נשמרת תמיד באמצע האלקטרודה tACS.
   4. הרימו בזהירות את הקצוות של אלקטרודת ה-tACS ומרחו עוד קצת ג'ל EEG מתחת לשיער, לא בין אלקטרודת ה-tACS לשיער (איור 2). זה חשוב במיוחד אם למשתתף יש הרבה שיער (ראה דיון).
   5. המשך להפעיל לחץ על אלקטרודת ה-tACS עד שהעכבה תהיה יציבה מתחת ל-10 kΩ. עקוב אחר העכבה של אלקטרודת tACS על ידי ממריץ tACS. הוסף בזהירות ג'ל EEG נוסף במידת הצורך, אך תמיד בדלילות.
      הערה: העכבה של אלקטרודת tACS המנוטרת על ידי ממריץ tACS נמדדת בין אלקטרודות tACS, מה שיש לו את החיסרון בכך שהוא לא מספק מידע נפרד על ערך עכבה עבור כל אלקטרודה. בהתאם למערכת מגבר ה-EEG, ייתכן שניתן יהיה גם למדוד את העכבה של אלקטרודות ה-tACS באמצעות זה, ולאחר מכן להיות מסוגל למדוד את העכבה עבור כל אלקטרודה בנפרד.
   6. שימו לב לכל ג'ל שבורח מהאלקטרודת tACS, והסירו עודפי ג'ל EEG בעזרת צמר גפן.

3. הרכבת מכסה ה-EEG

1. לאחר שהעכבה של אלקטרודות ה-tACS מגיעה מתחת לסף של 10 kΩ, הרכיב שוב את מכסה ה-EEG. חבשו את מכסה ה-EEG בעדינות ובזהירות רבה, במיוחד אם החומר של מכסה ה-EEG הוא אלסטי, מכיוון שאחרת קל להזיז את המיקום של אלקטרודת ה-tACS בקרקפת במהלך שלב זה.
   הערה: ההסטה של אלקטרודת ה-tACS מפזרת את ג'ל ה-EEG מתחת לאלקטרודה tACS וגורמת לג'ל ה-EEG לגשר עם אלקטרודות ה-EEG. חשוב לא למשוך מכסה אלסטי בכוח, מכיוון שהדבר עלול לגרום לו להתאושש לאחר מכן, מה שיגרום גם להזזת אלקטרודת ה-tACS.
2. הדק את הרצועה של מכסה ה-EEG.

4. הכנת אלקטרודות EEG

1. מרחו ג'ל EEG בעל צמיגות מתאימה (כפי שנדון בפירוט בדיון) על אלקטרודות ה-EEG כדי ליצור מגע בין הקרקפת לאלקטרודות ה-EEG. התחל עם אלקטרודות ה-EEG של הקרקע והייחוס. לאחר מכן, המשך לאלקטרודות הממוקמות בקרבת האלקטרודה tACS. לאחר מכן המשך לאלקטרודות הנותרות (ראה דיון).
2. עבור אלקטרודות EEG המקיפות את אלקטרודת ה-tACS, הזרקו ג'ל כשקצה המחט מצביע לכיוון הרחק מהאלקטרודת tACS. דחף בעדינות כלפי מטה את אלקטרודות ה- EEG תוך כדי מריחת ג'ל, כך שהג'ל לא יברח מתחת לאלקטרודות.
3. השתמשו במקל עץ כדי להגביר את המגע בין אלקטרודות ה-EEG והקרקפת, כפי שמוצג באיור 3. אל תשתמש בקצה המחט למטרה זו, מכיוון שהוא יגרד את הקרקפת של המשתתף, ויתרה מכך אינו יעיל למטרה זו.
   1. דחפו את הג'ל כלפי מטה עם המקל לכיוון הקרקפת, ושפשפו בעדינות רבה את הקרקפת עם החלק העליון של המקל בתנועה סיבובית. עבור אלקטרודות הממוקמות בסמיכות לאלקטרודה tACS, נסו לשמור על זווית המקל בצורה אורתוגונלית לקרקפת, מכיוון שתנועות הצידה של המקל יפזרו את הג'ל מתחת לאלקטרודה. במידת הצורך, מרחו עוד קצת ג'ל EEG ולאחר מכן השתמשו במקל העץ כדי לשפר עוד יותר את העכבה.
4. כדי להימנע מגישור באמצעות ג'ל דולף (איור 4), היו חסכנים בעת מריחת הג'ל כדי להוריד את העכבה של אלקטרודות ה-EEG בסביבה הקרובה של אלקטרודת ה-tACS. במקום זאת, נסה להוריד את העכבה ככל האפשר באמצעות מקל העץ בלבד לפני שתשקול להוסיף עוד ג'ל.
5. לאחר שהושגה עכבה טובה עם מקל העץ, הכנס בזהירות והוריד את המחט עד שהקצה נוגע בקרקפת. לאחר מכן, מרחו בעדינות ג'ל תוך משיכת המחט החוצה, ובכך עזרו לייצב את המגע בין אלקטרודת ה-EEG לקרקפת.
6. כוונו לעכבות אלקטרודות EEG מתחת ל-5 kΩ עבור נתונים אופטימליים, מכיוון שהדבר מפחית הפרעות רעש ועיוות אותות.
7. לאחר הורדת העכבות לרמה המתאימה, בדוק אם נוצר גשר בין אלקטרודת ה-tACS לאלקטרודות ה-EEG שמסביב עקב דליפת ג'ל.
   1. הפעל גירוי סינוסואידלי קצר, בעוצמה של עניין ניסיוני (למשל, 1 mA שיא לשיא).
      הערה: בשל מגבלות של מערכות מסוימות (ראה טבלת חומרים), לא ניתן לבדוק אם יש גישור מקוון, אלא רק באמצעות הפעלת גירוי ולאחר מכן בדיקה אם ערוץ כלשהו של מגבר ה-EEG הופך לרווי.
   2. בדוק אם ערוץ כלשהו רווי בזמן הגירוי.
      הערה: כפי שניתן לראות מהתוצאות המייצגות, גישור באמצעות ג'ל דולף בין אלקטרודות tACS ו-EEG ירווה ערוץ זה של מגבר ה-EEG וישלול הקלטת נתונים מהאלקטרודות הללו. לאחר שנוצר גישור באמצעות ג'ל דולף, לא ניתן לבטל אותו. האפשרות היחידה היא להפסיק את הניסוי.
8. בדוק שוב את העכבות. לאחר מכן התחל להקליט.

Results

איור 1. איור של מונטאז'. (A) מונטאז' עם שתי אלקטרודות tACS שמונחות על הקרקפת (F3 ו-P3). (B) מונטאז' עם אלקטרודת tACS אחת שמונחת על הקרקפת (F3) ואלקטרודת tACS ייחוס אחת שמונחת על הכתף המקבילה. (C) מונטאז' עם א...

Materials