מאמר שיטה

גירוי זרם ישיר טרנס-גולגולתי ממוקד ממוקד הניתן במהלך הדמיית תהודה מגנטית תפקודית

DOI:

10.3791/67155

⸱

15 בנובמבר 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, University Medicine Greifswald, 2Department of Psychology, University Medicine Greifswald, 3Berlin School of Mind and Brain, Humboldt Universität zu Berlin, 4Neurocomputation and Neuroimaging Unit, Freie Universität Berlin, 5Wilhelm-Wundt-Institute for Psychology, Cognitive and Biological Psychology, Leipzig University, 6Lise Meitner Research Group Cognition and Plasticity, Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, 7Lifespan Developmental Neuroscience, Faculty of Psychology, Technische Universität Dresden, 8Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop, Technische Universität Dresden, 9Department of Psychology and Neurosciences, Leibniz Research Centre for Working Environment and Human Factors, 10German Centre for Mental Health (DZPG), 11Clinic of Psychiatry and Psychotherapy, Protestant Hospital of Bethel Foundation, University Hospital OWL, Bielefeld University, 12Danish Research Centre for Magnetic Resonance, Centre for Functional and Diagnostic Imaging and Research, Copenhagen University Hospital Amager and Hvidovre, 13Department of Health Technology, Technical University of Denmark, 14Department of Neurology and Center for Translational Neuro- and Behavioral Sciences (C-TNBS), Essen University Hospital, 15Department of Psychology, University of Kent, 16Kent Medway Medical School, 17Institute of Biomedical Engineering and Informatics, Technische Universität Ilmenau, 18German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE Site Greifswald)

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מתאר את השיטה של מיקום אלקטרודות נוירו-ניווטיות עבור גירוי זרם ישיר טרנס-גולגולתי (tDCS) הניתן במהלך דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI).

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גירוי זרם ישיר תוך גולגולתי (tDCS) היא טכניקה לא פולשנית לגירוי מוחי המאפשרת אפנון של ההתרגשות והפלסטיות של המוח האנושי. מערכי tDCS מוקדיים משתמשים בסידורי אלקטרודות ספציפיים כדי להגביל את זרימת הזרם לאזורי מוח מוגבלים. עם זאת, היעילות של tDCS מוקד יכולה להיפגע על ידי טעויות מיקום אלקטרודות על הקרקפת, וכתוצאה מכך הפחתה משמעותית של המינון הנוכחי מגיע לאזורי היעד במוח עבור tDCS. מיקום אלקטרודות מונחה על ידי ניווט עצבי המבוסס על האנטומיה של הראש והמוח של הפרט הנגזר מנתוני דימות תהודה מגנטית מבנית (MRI) עשוי להתאים לשיפור דיוק המיקום.

פרוטוקול זה מתאר את השיטה של מיקום אלקטרודות נוירו-ניווטיות עבור מערך tDCS מוקדי, המתאים למתן בו-זמני במהלך MRI תפקודי (fMRI). אנו גם מכמתים את הדיוק של מיקום האלקטרודות וחוקרים את סחף האלקטרודות בניסוי tDCS-fMRI מקביל. צעדים קריטיים כוללים אופטימיזציה של מיקומי אלקטרודות המבוססים על מודלים נוכחיים המתחשבים באנטומיה של הראש והמוח של הפרט, יישום מיקום אלקטרודות נוירונוויטציה על הקרקפת, ומתן tDCS אופטימלי וממוקד במהלך fMRI.

הדיוק האזורי של מיקום האלקטרודות מכומת באמצעות הנורמה האוקלידית (L2 Norm) כדי לקבוע סטיות בפועל ממיקום האלקטרודות המיועדות במהלך מחקר tDCS-fMRI מקביל. כל תזוזה אפשרית של אלקטרודות (סחף) במהלך הניסוי נחקרת על ידי השוואת מיקומי אלקטרודות בפועל לפני ואחרי רכישת fMRI. בנוסף, אנו משווים ישירות את דיוק המיקום של tDCS עצבי לזה שהושג על ידי גישת מיקוד מבוססת קרקפת (מערכת 10-20 אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG). ניתוחים אלה הדגימו דיוק מיקום מעולה עבור ניווט עצבי בהשוואה למיקום אלקטרודות מבוסס קרקפת וסחף אלקטרודות זניח על פני תקופת סריקה של 20 דקות.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גירוי זרם ישיר תוך גולגולתי (tDCS) היא טכניקה לא פולשנית לגירוי מוחי המאפשרת שינוי של קוגניציה ותפקודי מוח פיזיולוגיים בהקשרים ניסיוניים וקליניים 1,2,3. מתן חריף של tDCS יכול לגרום לשינויים חולפים ברגישות העצבית, כאשר תופעות הלוואי נמשכות בין דקות לשעות לאחר הגירוי 4,5. הזרם המופעל אינו משרה פוטנציאלי פעולה אלא מעביר באופן זמני את פוטנציאל קרום המנוחה של תא העצב לכיוון דה-פולריזציה או היפרפולריזציה, וכתוצאה מכך עוררות עצבית מוגברת או מופחתת ברמה המקרוסקופית באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים 4,5,6. יתר על כן, בנוגע להשפעות הפלסטיות הסינפטית של tDCS, מחקרים בבעלי חיים ובבני אדם הראו כי tDCS גורם להגברה ארוכת טווח ולדיכאון (LTP ו- LTD) תהליכים דמויי 4,5.

במערכת המוטורית, אפנון של פוטנציאלים מעוררים מוטוריים (MEPs) מאפשר הערכה ישירה של ההשפעות הנוירופיזיולוגיות של tDCS על עוררות קליפת המוח המקומית7. עם זאת, גישה זו אינה יכולה לכמת את ההשפעות העצביות של tDCS על תפקודים קוגניטיביים מסדר גבוה יותר הנתמכים על ידי רשתות מוח תפקודיות בקנה מידה גדול8. ההשפעות על רשתות המוח יכולות להיחקר על ידי שילוב tDCS עם טכניקות הדמיה תפקודית מודרניות 9,10. מבין אלה, דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) הפך לגישה הנפוצה ביותר מכיוון שהוא מספק רזולוציה מרחבית מצוינת וזמנית מספקת כדי לחשוף את המנגנונים העצביים שבאמצעותם tDCS משפיע על פעילות המוח המקומית באתר הגירוי וברשתות עצביות בקנה מידה גדול 11,12,13,14.

עד כה, מחקרי fMRI-tDCS משולבים השתמשו בעיקר במה שמכונה מערכי tDCS קונבנציונליים, המשתמשים באלקטרודות גומי גדולות יחסית בין 25 ל-35 ס"מ2 (5 x 5 ס"מ2 ו-5 x 7 ס"מ2) המוחדרות לכיסי ספוג ספוגי מלח15,16. מערכים אלה מקרינים את הזרם בין שתי אלקטרודות המחוברות בדרך כלל מעל (א) אזור מטרה במוח עבור tDCS ו-(ב) אלקטרודה חוזרת מעל אזורים במוח שאינם מטרה או אזורים חוץ-גולגולתיים (למשל, הכתף). התוצאה היא זרימת זרם נרחבת ברחבי המוח, המשפיעה על אזורים שאינם אזור המטרה, ובכך מסבכת הנחות סיבתיות ופרשנויות לגבי המקור העצבי של השפעות tDCS17.

מיקוד מרחבי מדויק יותר יכול להיות מושג על ידי tDCS18 מוקד. מערכים אלה משתמשים במערכים של אלקטרודות קטנות יותר המסודרות בסמיכות זו לזו או באמצעות קתודה בצורת טבעת הממוקמת סביב אנודה מרכזית כדי להגביל את זרימת הזרם לאזור המטרה18,19. סימולציות מחשב של זרימת זרם חשמלי מצביעות על כך ש-tDCS ממוקד יכול לגרום לדיוק מרחבי גבוה יותר של זרימת הזרם לאזור המטרה מאשר מונטאז'ים קונבנציונליים20. יתר על כן, מחקרים התנהגותיים הדגימו אפנון התנהגותי אזורי וספציפי למשימה באמצעות הגדרות מוקדיות 19,21,22. עם זאת, רק מחקרים מעטים השתמשו ב-tDCS ממוקד במהלך fMRI. מחקרים אלה הצליחו לבסס את ההיתכנות של גישה זו וסיפקו את הראיות הראשונות לאפנון עצבי ספציפי לאזור19,23.

עם זאת, בגלל העברת זרם מדויקת מבחינה אזורית, הגדרות tDCS מוקדיות עשויות להיות רגישות יותר לשגיאות מיקום אלקטרודות על הקרקפת מאשר מונטאז'ים קונבנציונליים. לדוגמה, Seo et al. הראו כי שגיאות מיקום של 5 מ"מ במערך קליפת המוח המוטורית המוקדית הפחיתו את שיא הקיטוב הסומטי בידית היד בשיעור של עד 87%24. יתר על כן, מחקר מידול חישובי שנערך לאחרונה הראה כי תזוזת אלקטרודות ממיקומים ייעודיים למוקד בהשוואה למערכים קונבנציונליים הביאה להפחתת מינון נוכחית משמעותית באזורי היעד עבור tDCS, בטווח שבין 26% ל -43% 25%. לפיכך, נקבע כי מחקרים עתידיים צריכים לכלול באופן שגרתי שיטות מתאימות לשיפור מיקום האלקטרודות ולאימות מיקום האלקטרודות לפני ואחרי fMRI5.

במחקר הנוכחי, אנו מתארים את השיטה של מיקום אלקטרודות נוירו-ניווטיות עבור מערך מוקד 3 x 1 tDCS חדשני תואם fMRI (כלומר, שלוש קתודות בודדות המסודרות במעגל סביב אנודה מרכזית אחת), אשר נמצאת כעת בשימוש בקונסורציום מחקר משותף במימון הקרן הגרמנית למדע (יחידת המחקר DFG 5429, https://www.memoslap.de). המאגד חוקר השפעות התנהגותיות ועצביות של tDCS ממוקד על למידה וזיכרון ומנבא תגובת גירוי בארבעה תחומים תפקודיים (כלומר, תפקודים חזותיים-מרחביים, שפה, מוטוריים וניהוליים). נתוני MRI משוקללי T1 ו-T2 מבניים של משתתפי המחקר נרכשים במהלך סריקה בסיסית. נתונים אלה משמשים להדמיות זרימת זרם אינדיבידואליות26 כדי לקבוע את מיקומי הקרקפת של אלקטרודות הממקסמות את זרימת הזרם לאזור היעד בקרב משתתפי מחקר בודדים. לדוגמה, פרוטוקול זה יתאר מיקוד נוירו-ניווטי של מיקומי אלקטרודות שנקבעו בנפרד המרוכזים מעל קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית (rDLPFC) אצל משתתף אחד.

סעיף התוצאות המייצגות מבוסס על נתוני הדמיה מבנית שנרכשו לפני ואחרי tDCS-fMRI במקביל בשלושה תת-פרויקטים של יחידת המחקר. מחקרים אלה התמקדו בקליפת המוח העורפית-טמפורלית הימנית (rOTC), בקליפת המוח הרקתית-קודקודית השמאלית (lTPC) וב-rDLPFC. הנתונים נרכשו במחלקה לנוירולוגיה של האוניברסיטה לרפואה גרייפסוואלד. באמצעות נתונים אלה, שאפנו להשיג שתי מטרות עיקריות: (1) לכמת את הדיוק המרחבי של מיקום אלקטרודות נוירונווט על ידי השוואת מיקומי אלקטרודות "מיועדים" לעומת מיקומים "ממשיים" שנקבעו אמפירית25, ו-(2) לחקור את מידת תזוזת האלקטרודות במהלך מפגשי fMRI (כלומר, סחף אלקטרודות). גורמים אלה חיוניים לשיפור הדיוק והאמינות של השפעות tDCS במחקרי tDCS-fMRI מקבילים27. בנוסף, דיוק המיקוד של tDCS מנווט עצבי מושווה לזה של גישה מבוססת קרקפת באמצעות נתונים ממחקר tDCS-fMRI קודם בקבוצה25 שלנו.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל ההליכים הניסיוניים המוצגים בפרוטוקול זה נבדקו ואושרו על ידי ועדת האתיקה של האוניברסיטה לרפואה גרייפסוואלד. כל המשתתפים נתנו הסכמה מדעת לפני הכללת המחקר והעניקו אישור לפרסם את הנתונים שלהם באופן אנונימי.

1. סינון התוויות נגד ושיקולים כלליים

  1. לפני ההרשמה למחקר, סנן בקפידה את המשתתפים עבור MRI28 ו- tDCS29 התוויות נגד (למשל, קוצבי לב, קלסטרופוביה, היסטוריה של התקפים, מיגרנה, מחלות עור בקרקפת [למשל, פסוריאזיס / אקזמה]) באמצעות שאלונים מתאימים.
  2. להסביר למשתתפים את מטרות המחקר ואת כל ההליכים המתוכננים ולקבל הסכמה מדעת בכתב בהתאם לדרישות המקומיות.
  3. בצע נהלים כלליים לשיפור הדיווח והשחזור של ניסויי tDCS-fMRI בו-זמניים ובדוק תוצרי הדמיה פוטנציאליים המושרים על ידי ציוד הזרם ו/או tDCS כפי שהומלץ על-ידי רשימת התיוג של ContES30.
  4. השתמש בשיטות מתאימות כדי להעריך את עיוורון המשתתפים והחוקר 31,32 ואת ההשפעות השליליות האפשריות של tDCS29.

2. סריקת MRI בסיסית ומידול זרם אישי

  1. לאחר השלמת בדיקות הבטיחות (כלומר, הוצאת חפצי מתכת מהמשתתף, כגון מטבעות, שרשראות, פירסינג וכו'), יש להנחות את המשתתף לחדר הסורק ולמקם אותו בנוחות על שולחן בדיקת ה-MRI. חבר את החלק העליון של סליל הראש והזז את המשתתף בתוך הבור של סורק ה- MRI בהתאם למפרט היצרן.
    הערה: השתמשנו בסורק 3T המצויד בסליל ראש / צוואר 64 ערוצים.
  2. רשום את המשתתף החדש באמצעות ממשק הסורק על ידי לחיצה על תפריט ראשי | בחינה | רישום מטופל ומילוי השדות הנדרשים. עבור אל Program Choice ואסוף ובחר את פרוטוקול ההדמיה המתוכנן. לחץ על כיוון המטופל ובחר את הראש תחילה, אפשרות מיקום שכיבה . מהתפריט הנפתח אזור בדיקה ורוחביות , בחר מוח ולאחר מכן לחץ על בדיקה כדי להגיע לתפריט הבדיקה.
  3. פעלו בהתאם להוראות שעל המסך של פרוטוקול הסריקה המוגדר מראש (כגון התאמת שדה הראייה וכו') כדי לקבל רצפי MRI משוקללים מסוג T1 ו-T2. אינטראקציה עם המשתתף באמצעות מערכת התקשורת המתמחים סורק במידת הצורך.
    הערה: תמונות משוקללות T1 ו- T2 נדרשות למידול נוכחי מותאם אישית. התמונה המשוקללת T1 נדרשת גם לניווט עצבי כדי לזהות את המיקומים המתוכננים והאופטימליים של אלקטרודות על הקרקפת של המשתתפים.
  4. השתמש בסקריפט ב- https://github.com/memoslap/Greifswald ובנתוני הדמיה מבנית שנרכשו במהלך סריקת MRI הבסיסית כדי לבצע מידול זרם אינדיבידואלי (למשל, באמצעות SimNIBS26). בצע את השלבים בקובץ Readme.md כדי להחיל את שיטת האלמנטים הסופיים ואת רשתות הראש הטטרהדרליות האינדיבידואליות שנוצרו מהתמונות המשוקללות T1 ו- T2 המבניות של המשתתף (http://simnibs.org)26,33,34 כלי CHARM35 לשחזור ראש כדי לקבוע את שיא השדה החשמלי כדי לקבוע מיקומי מטרה ממוטבים למיקום אלקטרודות tDCS מעל rDLPFC. ראו איור 1 כדוגמה לתוצאות ההליך המשמש לפרוטוקול זה.
    הערה: שיטות חלופיות לזיהוי קואורדינטות קרקפת עבור מיקוד ניווט עצבי אפשריות ותלויות בהליכים ספציפיים למחקר.

3. ניווט עצבי

  1. שלבי הכנה
    1. הפעל את מחשב הבקרה Neuronavigation ואת מערכת המעקב.
    2. שלבי הרכבה: הרכיבו את כל הציוד הדרוש לניווט עצבי (איור 2; לסקירה כללית של מערך הניווט העצבי, ראו איור משלים S1). הציוד באיור 2 מורכב מ-(1) עוקב נושאים, (2) מברג, (3) מוט משושה, (4) משקפי מגן ו-(5) מצביע. בצע את ההוראות הבאות כדי להשלים את ההרכבה.
      1. שחררו את הבורג מתחת למעקב הנושא בעזרת המברג.
      2. הכנס את הצד הארוך יותר של מוט המשושה לתוך האגוז המורכב על עוקב הנושא והדק את הבורג.
      3. שחררו את הבורג בצד שמאל של משקפי המגן (כאשר משקפי המגן ממוקמים כאילו מסתכלים דרכם).
      4. הכנס את הצד הנגדי של מוט המשושה לתוך האגוז המותקן בצד שמאל של משקפי המגן והדק את בורג משקפי המגן.
        הערה: יש לך אפשרות להתקין את מעקב הנושא בצד שמאל או ימין של משקפי המגן. בחירה זו תלויה באזור היעד ביחס למיקום המצלמה של מערכת הניווט העצבי (שחייבת לזהות את המצביע ואת עוקב הנושא) ביחס למיקום המשתתף. בדוגמה הנוכחית, הגשש מחובר בצד שמאל כך שהאדם המבצע את המעקב אינו עומד בין הגשש למצלמה.
    3. העבר את T1-משוקלל מבני (למשל, כקובץ Neuroimaging Informatics Technology Initiative (NIfTI) של המשתתף המתאים שהתקבל בשלב 2.3. למחשב הבקרה של מערכת הניווט העצבי.
    4. פתח את תוכנת הניווט העצבי ובחר פרויקט ריק חדש.
    5. טען את התמונה המשוקללת T1 של המשתתף ושמור את הפרוייקט על-ידי בחירה באפשרות שמור פרוייקט.
    6. כדי ליזום את שחזור ראש 3D, עבור אל סעיף שחזורים בחלון הראשי של היישום. לחץ על חדש... | עור, שיפתח חלון נוסף. לשחזר את העור על ידי לחיצה על הכפתור המתאים. יש לכוונן את סף העור/האוויר אם נצפים עיוותים בשחזור הראש.
      הערה: מומלץ לבדוק אם כל הראש משוחזר כראוי. שחזור טוב של האף והאוזניים חשוב כדי לזהות את ציוני הדרך המתוארים בשלב הבא.
    7. הגדר חמישה ציוני דרך: נזיון, נחיריים שמאליים וימניים, ובורות פראוריקולריים שמאליים וימניים (LPA ו- RPA). אלה נדרשים לרשום את המשתתף בסעיף ציוני דרך בחלון הראשי של האפליקציה (לפרטים, ראה תרשים משלים S2).
    8. הגדר את מיקום האלקטרודה עבור rDLPFC במקטע מטרות על ידי הכנסת קואורדינטות x, y ו- z של מיקום האנודה (שסופקו על ידי סימולציות זרימת זרם אינדיבידואליות המתוארות בשלב 2.4), לחץ על הוסף חדש והקלד אנודה כשם מיקום האלקטרודה. חזור על ההליך עבור שלוש האלקטרודות החוזרות.
  2. זיהוי עצבי של מיקומי אלקטרודות
    1. מקם את המשתתף בנוחות על כיסא מול מצלמת המעקב. בקש ממנו להרכיב את משקפי המגן עם מעקב הנושא מחובר.
    2. הנחו את המשתתפים לא לגעת במשקפי המגן במהלך כל הליך הניווט העצבי. זה חיוני לרישום מדויק של ציוני הדרך ותיקוף של מיקומי האלקטרודות.
    3. עבור אל הכרטיסיה הפעלות ומהפינה הימנית, בחר הפעלה מקוונת מהתפריט הנפתח חדש . בחרו בכרטיסייה Polaris ואמתו את הניראות של מעקב אחר נושא הצילום והמצביע על-ידי העברתם לשדה הראייה של המצלמה. שני ההתקנים מזוהים כהלכה כאשר הצלבים האדומים המתאימים משתנים לסימני הביקורת הירוקים בחלונית Tools (בצד שמאל של חלון היישום).
    4. בחר את המקטע רישום כדי לרשום את חמשת ציוני הדרך המוגדרים מראש. מצא את נקודת הציון המתאימה על ידי הצבת המצביע בניצב לראש המשתתף כאשר החיישנים מצביעים על המצלמה. לאחר מכן, לחץ על דוושת הרגל של מערכת הניווט העצבי כדי לאשר את המיקום. ודא שסימן ביקורת ירוק מוצג לפני השם של כל ציון דרך.
    5. נווט אל מקטע האימות ואמת את ציוני הדרך על ידי הצבת קצה המצביע על ציוני הדרך הרשומים ובדוק את שני מדדי המרחק; האינדקס הראשון מציג את המרחק בין הכוונת (קצה מצביע וירטואלי) לבין ציון הדרך הרשום, האינדקס השני מציג את המרחק בין הכוונת לבין העור המשוחזר.
      הערה: בעת שימוש בפרמטרי ברירת המחדל של מערכת הניווט העצבי, מדדים מתחת ל-5 מ"מ מצביעים על דיוק מספיק כדי לעבור את שלב האימות. זה מקובל בהקשרים ניסיוניים רבים. עם זאת, בגלל הגדרת המוקד הממוטבת המשמשת בפרוטוקול זה, אימות האלקטרודות מתקבל רק אם הסטייה מהקואורדינטות המיועדות קטנה מ-1 מ"מ (ראה איור 3).
    6. העבירו את המצביע מעל הקרקפת של המשתתפים ובדקו את הכוונת של הקרקפת המשוחזרת על צג הניווט העצבי. אם הכוונת נשארת מיושרת עם הקרקפת המשוחזרת מבלי לחדור אליה או ליצור רווח מעליה, מקובל, אם כי לא מומלץ, לדלג על השלב הבא.
    7. דגמו נקודות נוספות סביב מיקומי נקודות קיצון, כולל המיקום השמאלי ביותר, הימני ביותר, העליון ביותר, האחורי ביותר והמיקום הקדמי ביותר. לשם כך, לחצו על הלחצן 'הוסף' בחלונית 'ציוני דרך ממקדים' לכל מיקום. לאחר מכן, מקם את המצביע על משטח המטרה של הראש, ודא שקצה המצביע נוגע בעדינות בקרקפת, ולחץ על הדוושה כדי לרשום את המיקום. חזור על תהליך זה עד שהמרחק בין הכוונת לעור המשוחזר נמוך ככל האפשר.
      הערה: מערכות ניווט עצבי שונות עשויות להשתמש במינוח שונה כדי להתייחס לתהליך זה (למשל, רישום פני השטח).
    8. בחר באזור Perform והזז את המצביע למיקום המשוער של DLPFC כדי למצוא את מיקום האנודה המרכזית (בהתבסס על הקואורדינטות המופיעות באיור 1D). תוך כדי הזזת המצביע, התבונן במסך בו-זמנית. סמן את מיקומי האלקטרודות כאשר קצה המצביע מיושר עם מרכז הכוונת הירוקה על המסך.
    9. הרחיקו את שיער המתאמן מהאזור המתאים בקרקפת וסמנו את המיקומים בטוש/עט לעור
      10. . חזרו על התהליך עבור המיקומים של שלוש הקתודה (ראו איור 1D).
    10. יש למרוח כמות קטנה של קרם הרדמה מקומי במיקומים המיועדים של האלקטרודות כדי להפחית את התחושות הפיזיות על הקרקפת במהלך tDCS-fMRI.
      הערה: יש להקפיד על מעבר של 20 דקות לפחות בין מריחת הקרם להתחלת השימוש ב-tDCS.

4. tDCS-fMRI

  1. הכנה ל-tDCS-fMRI במקביל
    1. הכן מוקד 3 x 1 tDCS עם מגרה זרם ישר רב ערוצי (DC).
    2. השתמש בממריץ DCהרב-ערוצי 36 במצב רגיל (ללא סוללה). הכנס את תקע החשמל של הסטימולטור לאותו מפצל חשמל כמו הסורק לקבלת יחס אות לרעש משופר והפחתת תוצרי הדמיה (ראה גם הערות ממפרטי היצרן).
    3. ודאו שכל החומרים הדרושים הקשורים לגירוי זמינים ונקיים (איור 4). יש להקפיד במיוחד שאלקטרודות הגומי ותבניות התלת-ממד לא יכילו כל הדבקה ממפגשי ניסוי קודמים.
      הערה: ההתקנה המשמשת בפרויקט זה משתמשת באלקטרודות ותיבות סינון מותאמות אישית שפותחו בשיתוף פעולה עם יצרן ממריץ DC כדי לעמוד בדרישות הספציפיות של יחידת המחקר (ראה איור 4A). עם זאת, ניתן להשתמש גם ברכיבים תואמי MRI סטנדרטיים.
      1. השתמשו בכלי עזר למילוי אלקטרודות (תרמופלסטי) המודפס בתלת-ממד כדי לתקנן את היישום של משחת אלקטרודות מוליכה לפני חיבור האלקטרודות לקרקפת (איור 4A (9),B).
      2. השתמשו בספייסר (תרמופלסטי) מודפס בתלת-ממד כדי למקם את האלקטרודות על הקרקפת ולוודא שהמרחקים בין האנודה לקתודה נשמרים במהלך מפגשי fMRI-tDCS (איור 4A (10),C).
        הערה: ניתן לגשת לתבניות המותאמות אישית בתלת-ממד באמצעות הקישור הבא: https://github.com/memoslap/Material
    4. כדי להגדיר את מגרה DC, חבר את ממריץ DC לתיבה החיצונית (באמצעות כבל התיבה החיצונית ומתאם). חבר את כבל הקופסה הפנימית לתיבה הפנימית והחיצונית (ראה איור 4).
    5. יש למרוח 1 מ"מ של הדבקה מוליכה באופן שווה על פני כל האלקטרודות של מערך focus-tDCS 3x1. השתמש בעזר מילוי האלקטרודה כדי לתקנן את עובי ההדבקה. מכסים רק את פני השטח של האלקטרודה עם הדבק ולהסיר כל הדבק נוסף.
    6. הפעל את ממריץ DC ואת מחשב הלוח (בסדר הנתון). לחץ פעמיים על סמל DC-Stimulator MC בשולחן העבודה. בחר את רצף הגירוי הדרוש בתפריט הנפתח של הגדרת הרצף שנבחר . לחץ על כפתור כיול המגרה כדי לכייל את הממריץ ללא עומס חשמלי (כלומר, המשתתף אינו מחובר למגרה).
      זהירות: אם המשתתף מחובר למגרה בזמן הכיול, הזרם החשמלי עלול לגרום לתחושות כואבות.
    7. מקם את המשתתף בנוחות ליד מגרה DC מחוץ לחדר סורק MRI.
    8. קבע את החלק הרחב ביותר של ראש המשתתף, מהמצח (ממש מעל הגבות) ועד עצם העורפית בחלק האחורי של הראש, כדי לבחור את הגודל האופטימלי של כובע EEG כדי לשמור על האלקטרודות במקומן במהלך מפגש tDCS-fMRI.
    9. הניחו את האלקטרודות בספייסר כדי להבטיח ריווח שווה של הקתודה סביב האנודה המרכזית וחברו את האלקטרודות מעל מיקומי הקרקפת המזוהים והמסומנים.
    10. השתמש במכסה EEG בגודל אופטימלי ללא תוספות פלסטיק כדי לשמור על האלקטרודות במקומן במהלך tDCS-fMRI.
      הערה: ודא שהאלקטרודות אינן נעקרות ממקומן בזמן שהמכסה מונח במקומו.
    11. חבר את מוליכי כבלי האלקטרודות לקופסה הפנימית של מגרה DC כדי לבצע בדיקת עכבה. בחר את רצף הגירוי הדרוש בתפריט הנפתח של הגדרת הרצף שנבחר . התחל את בדיקת העכבה על ידי לחיצה על לחצן בדיקת העכבה במגרה DC. ודא שמצב MR מסומן.
    12. בצע את בדיקת העכבה על ידי לחיצה על הלחצן המתאים בממשק הגירוי; אם העכבה היא ≤25 kΩ, עבור לשלב הבא (4.1.13). אם העכבה גבוהה יותר עבור אלקטרודה כלשהי, לחצו ברכות את האלקטרודות לקרקפת, הדקו את המכסה ואפשרו לעיסה המוליכה להתחמם. במידת הצורך, יש למרוח הדבק נוסף.
    13. נתק את התיבה הפנימית מהקופסה החיצונית והכנס את התיבה החיצונית למדריך הגל של הסורק.
    14. יש להנחות את המשתתף לחדר הסורק תוך אחיזה בקופסה הפנימית וכבלי האלקטרודות המחוברים.
      הערה: בכל עת, יש להקפיד מאוד שלא יהיה מתח על הכבלים, מה שעלול לגרום לתזוזה של האלקטרודות.
    15. בקשו מהמשתתפים לשבת על שולחן בדיקת ה-MRI ולחבר מחדש את הקופסה הפנימית לקופסה החיצונית (המוכנסת למדריך הגל של הסורק).
    16. הניחו את המשתתף בנוחות במצב שכיבה על שולחן בדיקת MRI, כאשר הראש ממוקם בסליל הראש הפתוח. השתמשו בכריות מתנפחות משני צידי הראש ובכרית נוספת בחלק העליון של הראש כדי לייצב אותו.
      הערה: כריות מתנפחות עדיפות בצדדים על פני כריות קצף כדי למנוע תזוזה של אלקטרודות בעת החדרת כריות הקצף.
    17. העבירו את כבלי האלקטרודות דרך החלק התחתון של סליל הראש לפני חיבור החלק העליון של סליל הראש ונעילתו במקומו.
    18. מקמו את הקופסה הפנימית ליד המשתתף על שולחן בדיקת ה-MRI והעבירו את המשתתף לבור הסורק.
    19. צא מחדר הסורק ועדכן את המשתתף על ההליכים הקרובים באמצעות ממשק התקשורת של הסורק לפני כל רצף הדמיה מבני ופונקציונלי, וכן לפני בדיקת העכבה השנייה בתוך הסורק.
  2. tDCS-fMRI בו-זמני
    1. בלוח הסורק PC, רשום את המשתתף החדש על-ידי לחיצה על תפריט ראשי | בחינה | רישום מטופל ומילוי השדות הנדרשים. עבור אל Program Choice ואסוף ובחר את פרוטוקול ההדמיה המתוכנן. לחץ על כיוון המטופל ובחר את הראש תחילה, אפשרות מיקום שכיבה . מהתפריט הנפתח אזור בדיקה ורוחביות , בחר מוח ולחץ על בדיקה כדי להגיע לתפריט הבדיקה.
    2. בצע את ההוראות שעל המסך כדי להשיג את הסריקות המתוכננות (pre-fMRI Pointwise Encoding Time reduction with Radial Acquisition (PETRA), fMRI, post-fMRI PETRA) לפי הסדר המוצג בשלבים הבאים של פרוטוקול זה.
      1. רכשו סריקת PETRA המאפשרת אימות של מיקומי האלקטרודות על ראשו של המשתתף.
      2. יידעו את המשתתפים כי יבוצעו שתי סריקות fMRI במצב מנוחה של 10 דקות וכי עליו לשמור על מבטו על צלב קיבוע (מוצג באמצעות מקרן ומראות המותקנות על סליל הראש) למשך כל תקופת הסריקה (2 x 10 דקות).
      3. התחל את גירוי tDCS על-ידי לחיצה על לחצן גירוי init במחשב הצג. לחץ על לחצן ההפעלה-טריגר של השחרור כדי להתחיל את הגירוי עם עלייה של 10 שניות לפני תחילת רצפי ההדמיה הפונקציונליים. ניהול tDCS במשך 20 דקות עם 2 mA.
        הערה: פרוטוקולי גירוי אחרים עם תקופות השתוללות שונות או עוצמות גירוי או משכי זמן שונים אפשריים.
      4. לאחר סיום הסריקות הפונקציונליות ותקופת הגירוי, בצעו סריקת PETRA שנייה כאשר האלקטרודות עדיין מחוברות לראשו של המשתתף.
        הערה: בהשוואה לסריקת PETRA טרום-fMRI, הדבר מאפשר לקבוע תנועת אלקטרודות פוטנציאלית על פני ניסוי tDCS-fMRI (כלומר, סחף).
    3. בסיום סשן ה-MRI, נתקו את כבלי האלקטרודות מהקופסה החיצונית וכבו את מגרה DC, הוציאו את המשתתף מבור הסורק, הסירו את הפקק מראשו של המשתתף והסירו את האלקטרודות.
    4. בדקו את הקרקפת של המשתתף לאיתור אדמומיות פוטנציאלית בעור הנגרמת על ידי הגירוי. נקו את הקרקפת של המתאמן במקום שבו הונחו האלקטרודות.
    5. בסוף הניסוי, בקשו מהמשתתפים למלא את תופעות הלוואי של tDCS29 ו-31,32 שאלונים מסנוורים.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

נכללו נתונים של 43 משתתפים צעירים בריאים (20 גברים / 23 נשים, בגילאי 24.74 ± 5.50 שנים). המשתתפים השלימו עד ארבעה מפגשי fMRI. מיקום נוירונולוגי של אלקטרודות בוצע לפני כל מפגש fMRI. בסך הכל, 338 מערכי נתונים המייצגים את מיקומי האנודות במרכז לפני ואחרי fMRI נכללו בניתוחי הנתונים.

כדי לקבוע את המיקומים המיועדים של האלקטרודות, מידול זרם אינדיבידואלי בוצע באמצעות נתוני MRI מבניים שנרכשו בסשן MRI נפרד (לפני מפגשי fMRI). המידול הנוכחי נועד לייעל את מיקומי הקרקפת של הגדרות 3 x 1 כדי למקסם את זרימת הזרם ל- rDLPFC (N = 19, משתתפים/N = 137 נקודות נתונים), rOTC (N = 12/104) או lTPJ (N = 12/97). המיקומים בפועל של האנודות המרכזיות של מערכי 3 x 1 נקבעו אמפירית באמצעות נתוני MRI מבניים (תמונות PETRA) שנרכשו לפני ואחרי כל הפעלת fMRI (הערה: קואורדינטות למיקוד סופקו במרחב הנושא. לפיכך, סריקות PETRA של משתתפים בודדים נרשמו במשותף עם תמונה משוקללת T1 משלהם שנרכשה במהלך הסריקה הבסיסית, שעליה התבססו סימולציות שטח). מאחר שזיהוי מיקומי אלקטרודות בתלת-ממד מועד לשגיאות, נעשה שימוש בתצוגת "פנקייק" דו-ממדית שונה של הקרקפת המשוחזרת באמצעות אלקטרודות (ראו איור 5, 37,38) כדי לקבוע שש נקודות קצה של האנודות המרכזיות. לאחר מכן, מרכז המסה חושב כדי לקבל את הקואורדינטות המרכזיות של האנודות עבור כל הפעלת fMRI ונקודת זמן (כלומר, לפני או אחרי tDCS). לאחר מכן, טרנספורמציה דו-ממדית->תלת-ממדית הפוכה יושמה כדי להשיג קואורדינטות אלקטרודות במרחב תלת-ממדי.

הדיוק המרחבי של מיקום האלקטרודות הנוירו-ניווטיות נחקר על ידי השוואת מיקומי אלקטרודות "מיועדים" לעומת מיקומי אלקטרודות "ממשיים"25 והוא מדווח כמרחק הנורמה L2 (נורמה אוקלידית)39. נורמה L2 היא נורמה וקטורית סטנדרטית המחושבת כשורש הריבועי של סכום הריבועים של הרכיבים הווקטוריים. ההפרש בין הקואורדינטות המיועדות לבין הקואורדינטות בפועל מחושב על ידי ההבדל של כל הרכיבים הווקטוריים, כלומר כל ממד של המרחב התלת-ממדי (x/y/z). תזוזת אלקטרודות במהלך הניסוי (כלומר, סחף) נחקרה על ידי השוואת מיקומי אלקטרודות אמיתיים שנקבעו לפני ואחרי fMRI.

בנוסף, השווינו את דיוק המיקוד עבור מיקום אלקטרודות נוירו-ניווטיות עם נתונים ממחקר קודם של הקבוצה שלנו שהשתמש בגישת מיקוד מבוססת קרקפת (10-20 EEG system25). מחקר זה כלל נתונים מ-60 משתתפים (31 גברים/29 נשים, בגילאי 22.17 ±-2.33 שנים), שני אזורי מטרה (N = 30/30, קליפת המוח המוטורית/פיתול קדמי נחות) ושני מפגשי fMRI עבור סך של 240 נקודות נתונים. נתונים וקוד המשמשים לכל הניתוחים זמינים לציבור בכתובת https://github.com/LawsOfForm/VerFlu_Simulation_Niemann_2023.

מודלים מעורבים ליניאריים שימשו לניתוח (א) סטייה של מיקומי אלקטרודות בפועל ממיקומים מיועדים ו-(ב) היסחפות על פני סשן fMRI עם הנוסחה הבאה ונורמת L² כמשתנה התלוי:

yij = β0 + POSITIONx1ij + REGIONx2ij + POSITION * REGIONx3ij + μ0j + εij

yij הוא מרחק הנורמה L2 בין מיקום האלקטרודה המיועד למיקום בפועל ב- POSITION i של נושא j. β0 הוא יירוט האפקט הקבוע, X1 הוא הערך עבור POSITION (1: מיועד, 2: pre-fMRI בפועל; 3: post-fMRI) במיקום i בנושא j. X2 הוא הערך עבור אזור העניין (1: lTPC, 2: rDLPFC, 3:rOTC) באזור i בנושא j. X3 הוא הערך עבור האינטראקציה עבור POSITION ו- REGION עבור מיקום ואזור i ונושא j, u0 הוא היירוט האקראי עבור נושא j (μ0j ~ N(0, τ002)); εij הם השאריות עבור נקודת זמן i בנושא j (εij ~ N(0,σ2)).

השוואת דיוק המיקוד עבור מיקום אלקטרודות נוירונווט וקרקפת נעשתה באמצעות מבחן t המבוסס על הבדלי הנורמה L2 בין המיקום המיועד למיקום בפועל בקבוצות המתאימות.

דיוק מיקום עצבי ותזוזה לאורך הניסוי
מודל הייחוס (מיקום מיועד של אנודות מרכזיות; אזור: lTPC) הראה סטיות משמעותיות של מיקומי אלקטרודות ממיקומים מיועדים הן בהערכות טרום fMRI והן לאחר fMRI (8.71 מ"מ, 95%-CI: [6.57-10.84], p < .001; 8.51 מ"מ, 95%-CI: [6.35-10.66], p < .001) טבלה משלימה S1. ניתוח פוסט-הוק עבור אמצעים שוליים משוערים (EMM) חושב עבור כל ההשפעות העיקריות והפשוטות של העניין (ראה טבלה משלימה S2, טבלה משלימה S3, איור 6, איור 7, איור משלים S3 ואיור משלים S4). טעות המיקום הממוצעת החזויה עבור כל מפגשי טרום fMRI הייתה 8.54 מ"מ 95%-CI: [7.66-9.42] ושונה באופן משמעותי מהמיקומים המיועדים (t (296) = -8.54, p < 0.0001). כך היה גם בקואורדינטות פוסט-fMRI (8.61 מ"מ, 95%-CI: [7.73-9.50]; t (296) = -10.97, p < 0.0001, ראה איור 6 וטבלה משלימה S2). מאחר ששגיאות מיקום עשויות להשתנות לפי אזור 25,40,41, חושבה גם אי-מיקום בין אזורי היעד עבור כל מיקום. עם זאת, לא נמצאו הבדלים ספציפיים לאזור בין rOTC, lTPC ו-rDLPFC (טבלה משלימה S3, איור 7 ואיור משלים S4).

תזוזה של אנודות מרכזיות (כלומר, סחף), שהוערכה על ידי השוואת מיקומי האלקטרודות בפועל בין לפני ואחרי fMRI הייתה זניחה (-0.08 ± 0.39 מ"מ; t (291) =-0.20, p = 0.98). לפרטים, ראו איור 6 וטבלה משלימה S2.

השוואה בין טעויות מיקום אלקטרודות בין גישות מיקום מבוססות נוירו-ניווט וקרקפת
כדי לחקור את הרלוונטיות של מיקום ניווט עצבי, הבדלי הנורמה L² בין המיקום המיועד למיקום בפועל בהתבסס על מיקום אלקטרודות נוירונווט הושוו בדיעבד לנתונים שהתקבלו ממחקר קודם שהשתמש בגישת מיקוד מבוססת קרקפת25. במחקר זה, הפרש הנורמה L² בין המיקום המיועד ובפועל של האנודה היה 12.33 ± 5.67 מ"מ. השוואה ישירה בין גישות נוירו-ניווטיות (8.83 ±-4.68) לבין גישות מבוססות קרקפת גילתה ירידה משמעותית של מרחק הנורמה L² ב-3.50 מ"מ לטובת מיקום אלקטרודות נוירו-ניווטיות (t (397) =4.91, p < 0.001).

figure-results-1
איור 1: תיאור פשוט של רצף השלבים המייצג את השיטה למידול נוכחי אינדיבידואלי. השיטה שואפת לקבוע מיקומי קרקפת אופטימליים של אלקטרודות מעל אזור המטרה (DLPFC ימני) באמצעות מערך מוקד 3 x 1 tDCS. (A) אזור מטרה אנטומי באפור. (B) מיקום אלקטרודה אופטימלי המודגם על ראשו המשוחזר של המשתתף (אנודה = שחור, קתודה 1 = אדום, קתודה 2 = ירוק, קתודה 3 = כחול. (C) שדה חשמלי מדומה המבוסס על מידול זרם אינדיבידואלי עבור מונטאז' זה (ב-V/m). (D) קואורדינטות מטרה לכל מיקומי האלקטרודות המיועדים המשמשים במהלך מיקוד ניווט עצבי (מידות: x/y/z). קיצורים: DLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; tDCS = גירוי זרם ישיר תוך גולגולתי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: ציוד ניווט עצבי. 1) מעקב נושא, 2) מברג, 3) מוט משושה, 4) משקפי מגן, 5) מצביע. הערה: תוכנת הניווט העצבי מתקשרת עם חיישן המיקום (מצלמת המעקב) כדי להשיג את המיקום של מעקב הנושא (המורכב על משקפי המגן). הוא משתמש במטריצת רישום (המתקבלת על ידי זיהוי ציוני דרך על ראשו של הנבדק דרך המצביע) כדי ליישר את מיקום הראש של הנושא מהעולם האמיתי למרחב התמונה של המשתתף (בהתבסס על התמונה המשוקללת T1 של המשתתף). סקירה כללית של המערך הכולל מופיעה באיור המשלים S1. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: אימות אזור היעד. מדגים את התהליך של אימות אזורי מטרה לגירוי באמצעות ניווט עצבי. 1) גשש הנושא מורכב בצד שמאל של משקפי מגן. 2) המצביע משמש לאיתור המיקום המיועד של האנודה (rDLPFC). 3) הכוונת הירוקה והנקודה האדומה (המייצגת את קצה המצביע) על מסך המחשב. 3א) מספר האינדקס ירוק אם המצביע סוטה מהכוונת בפחות מ-3 מ"מ; 3ב) מספר האינדקס כתום אם המצביע סוטה בין 3 ל-5 מ"מ; ו-3ג) הוא אדום אם המצביע סוטה יותר מ-5 מ"מ. קיצור: rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: רכיבים נבחרים של מגרה DC רב-ערוצי ו*רכיבים מותאמים אישית. (א) 1) מתאם המתחבר לשקע מגרה DC, 2) כבל LAN של הקופסה החיצונית, 3) *קופסה חיצונית (קופסת סינון) הממוקמת בתוך מדריך הגל של הסורק במהלך tDCS-fMRI. המהדק מחובר למדריך הגל כדי לחבר את קופסת המסנן עם המסה הצפה של תא ה- MRI המסוכך כדי להפחית ממצאים פוטנציאליים. 4) כבל קופסה פנימית, 5) קופסה פנימית עם תקעים לכבלי אלקטרודה, 6) * מתאם נתיך המשלב שלושה ערוצים נפרדים לאחד עבור האנודה המרכזית, 7) * כבלי אלקטרודה מותכים ואלקטרודה של האנודה המרכזית (רדיוס 10 מ"מ) עשויים סיליקון גמיש ומוליך חשמלית, 8) קתודה וכבל בודדים, 9) דוגמה של אלקטרודה המוחדרת לעזר מילוי מודפס בתלת מימד, 10) דוגמה של אלקטרודה הממוקמת בספייסר תלת ממדי, 11) סרט מדידה, 12) מכסה EEG ללא תוספות פלסטיק לאבטחת אלקטרודות על הקרקפת. לקבלת ההתקנה המלאה והרכיבים הסטנדרטיים שאינם בשימוש בפרוטוקול זה, הקוראים מופנים לאתר האינטרנט של היצרן (קישור בטבלת חומרים). (B) דגם תלת-ממדי של הסיוע למילוי אלקטרודות. (C) מודל תלת-ממדי של הספייסר. קיצורים: tDCS-fMRI = גירוי זרם ישיר טרנס-גולגולתי-הדמיית תהודה מגנטית תפקודית; EEG = אלקטרואנצפלוגרפיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: תצוגת פנקייק של קרקפת ואלקטרודות בהתבסס על תמונת PETRA. הצבעים מייצגים גדלים שונים של מסיכה שטוחה בקרקפת (אדום = 2 מ"מ; ירוק = 4 מ"מ, כחול = 6 מ"מ של הקרקפת המנופחת להדמיית עומק של הראש). כיווני התמונה שהשתנתה מסומנים באותיות לבנות. נקודות לבנות מייצגות נקודות קצה שנבחרו ידנית של האנודה המרכזית הממוקמות מעל קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית. מרכז המסה חושב כקואורדינטת נקודת האמצע של נקודות הקצה לפני הטרנספורמציה מחדש למרחב תלת-ממדי. קיצורים: PETRA = הפחתת זמן קידוד נקודתית עם רכישה רדיאלית; L = שמאל; R = ימין; P = אחורי; A = קדמי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
איור 6: אומדן האמצעים השוליים של הנורמה L2 (הנורמה האוקלידית) המרחק בין מיקום האלקטרודה המיועד למיקום בפועל של האלקטרודה האנודלית בכל ההפעלות והאזורים (rOTC, lTPC, rDLPFC). נקודות נתונים מקוריות בטורקיז. EMMs 95% רווחי סמך באפור. קיצורים: EMMs = אמצעים שוליים משוערים; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; fMRI = דימות תהודה מגנטית תפקודי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-7
איור 7: אמצעי שולי משוער של נורמה L2 (נורמה אוקלידית) מרחק בין מיקום האלקטרודה המיועד למיקום בפועל של האלקטרודה האנודלית על פני כל המפגשים בין כל אזור (rOTC, lTPC, rDLPFC) עבור כל מיקום (מיועד, לפני/אחרי fMRI). נקודות נתונים מקוריות בטורקיז. EMMs 95% רווחי סמך באפור. קיצורים: EMMs = אמצעים שוליים משוערים; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; fMRI = דימות תהודה מגנטית תפקודי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור משלים S1: סקירה כללית של מערכת הניווט העצבי. 1) מחשב הבקרה של מערכת הניווט העצבי עם תוכנת הניווט העצבי מותקנת; 2) מצלמת פולאריס; 3) דוושת רגל; 4) משקפי מגן עם מעקב אחר נושא (ראו איור 2 לפרטים); 5) מצביע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים S2: עור משוחזר עם ציוני דרך בצהוב. 1) נסיון, 2) נחיר שמאלי; 3) נחיר ימין; 4) בור פרה-אוריקולרי שמאלי; 5) בור קדם-אוריקולרי ימני (ראה פרוטוקול שלב 3.1.7). קיצורים: LPA = בור קדם-אוריקולרי שמאלי; RPA = בור פרה-אוריקולרי ימני. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים S3: אמצעי שולי משוער של נורמה L² (נורמה אוקלידית) מרחק בין מיקום האלקטרודה המיועד למיקום בפועל של האלקטרודה האנודלית בכל המפגשים בין מיקומים (מיועד, לפני/אחרי fMRI) עבור כל אזור (rOTC, lTPC, rDLPFC). נקודות נתונים מקוריות בטורקיז. EMMs 95% רווחי סמך באפור. קיצורים: EMMs = אמצעים שוליים משוערים; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; fMRI = דימות תהודה מגנטית תפקודי. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים S4: אמצעי שולי משוער של נורמה L² (נורמה אוקלידית) מרחק בין מיקום האלקטרודה המיועד למיקום בפועל של האלקטרודה האנודלית בכל ההפעלות והמיקומים (מיועדים, לפני/אחרי fMRI) עבור כל אזור עניין (rOTC, lTPC, rDLPFC). נקודות נתונים מקוריות בטורקיז. EMMs 95% רווחי סמך באפור. קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית (rOTC), קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית (lTPC), קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית (rDLPFC). אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

טבלה משלימה S1: תוצאות ניתוח מודל מעורב ליניארי עבור מרחק הנורמה L² (הנורמה האוקלידית) בין הקואורדינטות המיועדות ובפועל. מקדמי רגרסיה של מודלים מעורבים ליניאריים (מודלים של יירוט אקראי) וערכי p דו-צדדיים מדווחים. קיצורים: CI = רווח בר-סמך; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; df = דרגות חופש; σ2 = שונות שיורית מאוגמת; τ = שונות מאוגמת המוסברת על ידי נבדקים; ICC = מקדם מתאם תוך מחלקתי; N = מספר הנושאים. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

טבלה משלימה S2: EMMs פוסט-הוק לניתוח מודל מעורב ליניארי עבור הבדלי נורמה L² (נורמה אוקלידית). ניגודים עיקריים ופשוטים עבור ההשפעה העיקרית של המיקום (מיועד, לפני/אחרי fMRI, ראו גם איור משלים S2) והשפעות פשוטות של מיקום עבור כל אזור (lTPC, rDLPFC, rOTC, ראו גם איור 6). עבור אפקטים פשוטים, רק אפקטים משמעותיים מוצגים. קיצורים: EMMs = אמצעים שוליים משוערים; SE = שגיאת תקן; df = דרגות חופש; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

טבלה משלימה S3: EMMs פוסט-הוק לניתוח מודל מעורב ליניארי של הפרש נורמה L² (נורמה אוקלידית). ניגודים עיקריים ופשוטים עבור ההשפעה העיקרית של האזור (lTPC, rDLPFC, rOTC, ראו גם איור משלים S3) והשפעות פשוטות של אזור עבור כל מיקום (מיועד, לפני/אחרי fMRI, ראו גם איור 7). קיצורים: EMMs = אמצעים שוליים משוערים; SE = שגיאת תקן; df = דרגות חופש; rOTC = קליפת המוח הרקתית העורפית הימנית; lTPC = קליפת המוח הקודקודית הרקתית השמאלית; rDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שלבים קריטיים, שינויים אפשריים ופתרון בעיות של השיטה
מיקום מדויק של אלקטרודות הוא גורם טכני מכריע בניסויי tDCS, וסטיות ממיקומי הקרקפת המיועדים או מנדידת האלקטרודות יכולות להשפיע על זרימת הזרם לאזורי המטרה במוחהמיועדים 42,43. זה רלוונטי במיוחד עבור tDCS מוקד, כמו הספציפיות האזורית של הזרם המנוהל עושה הגדרות אלה רגישים במיוחד להשפעות של שגיאות מיקום 5,25. בפרוטוקול הנוכחי תיארנו שיטה של tDCS ממוקד ומנווט עצבית הניתנת במהלך fMRI, שמטרתה לשפר את דיוק המיקום של תנוחות הקרקפת שנקבעו בנפרד. צעדים קריטיים כוללים (1) שימוש במידול זרימת זרם חשמלי כדי למטב את מיקום הקרקפת של מערך 3 x 1 עבור כל משתתף במחקר, (2) זיהוי של מיקומי קרקפת אופטימליים על ידי ניווט עצבי, (3) מיקום ואבטחה של אלקטרודות על הקרקפת באמצעות הליכים סטנדרטיים, ו (4) חקירה של דיוק המיקום וסחף אלקטרודות לפני ואחרי tDCS-fMRI בו-זמנית.

השלב הראשון בפרוטוקול שלנו מתאר אופטימיזציה של מיקומי אלקטרודות עבור משתתף בודד במחקר של יחידת המחקר המתמשכת שלנו (RU) באמצעות מידול זרם אינדיבידואלי (קוד לבנייה מחדש של האופטימיזציה ניתן למצוא כאן https://github.com/memoslap/SimNIBS_Optimization). גישה זו ספציפית מאוד לפרויקטי RU וכללה שני שלבי הכנה שלא דווחו כאן: (1) הגדרת אזורי מטרה אנטומיים עבור שמונה פרויקטי RU אמפיריים (www.memoslap.de) בהתבסס על מחקרי fMRI ו / או tDCS שהשתמשו במשימות מוטוריות או קוגניטיביות זהות/דומות; (2) השוואת המינון הנוכחי הממוצע בין פרויקטים על ידי התאמת המרווח בין האנודה המרכזית לבין הקתודה שמסביב. זה כלל מחקר מידול חישובי ונתוני הדמיה מבנית הזמינים לקבוצה שלנו כדי לקבוע את המרווח הספציפי לפרויקט של אלקטרודות. מונטאז'ים ספציפיים אלה לפרויקט שימשו לאחר מכן כדי לייעל את מיקומי הקרקפת עבור משתתפים בודדים בפרויקטי RU כדי להשיג עוצמת זרם מקסימלית באזורי היעד המתאימים (בפרוטוקול זה: DLPFC ימני). יש לציין כי ישנן דרכים אפשריות רבות לקבוע את מיקומי הקרקפת הרצויים, ואלה תלויים במטרות המחקר (כלומר, בקרת מינון אזורית או מינון, מיקוד אנטומי או פונקציונלי).

באופן דומה, ישנם מספר מכשירי ניווט עצבי שונים הזמינים מסחרית וממריצי DC שניתן להשתמש בהם למיקום ניווט עצבי ולביצוע מחקר tDCS-fMRI. כתוצאה מכך, יידרשו שינויים בנהלים המתוארים בפרוטוקול זה אם נעשה שימוש בציוד מיצרנים שונים או tDCS-fMRI עם סוג סורק שונה. עם זאת, אנו מאמינים כי ניתן להתאים את הפרוטוקול בצורה גמישה כדי לעמוד בדרישות ספציפיות למחקר. לדוגמה, עבור הגדרות 3 x 1, אנו ממליצים להשתמש בספייסר מודפס בתלת-ממד כדי להבטיח שהמרחק הרצוי בין האלקטרודות מושג ונשמר במהלך המיקום והסריקה. סטנדרטיזציה של כמות הדבק המוליך יכולה להיות מושגת באמצעות עזר מילוי אלקטרודה כמתואר בפרוטוקול זה. כדי לאפשר התאמה אישית, המודלים התלת-ממדיים המשמשים להדפסה הפכו לזמינים לציבור (ראה שלב פרוטוקול 4.1.3.2).

המורכבות של ניסויי tDCS fMRI תוך סורק היא שיקול מכריע נוסף, הדורש מהמשתתפים לעבור לאלקטרודות המחוברות לראשיהם. מחקרים אלה נושאים סיכון משמעותי לתזוזה של אלקטרודות לאחר מכן, אפילו עם מיקום מדויק5. לכן, אנו ממליצים ליישם באופן שגרתי שיטות מתאימות כדי למזער תזוזה וסחף של אלקטרודות (למשל, שימוש בכריות מתנפחות תואמות MRI סטנדרטיות כדי למנוע תזוזה של אלקטרודות בתוך סורק MRI, כובעי EEG או רצועות מתאר כדי לשמור על אלקטרודות במקומן, ואמצעים אחרים המפורטים בפרוטוקול לעיל).

לבסוף, בהשוואה למחקרי tDCS התנהגותיים, מתן tDCS במהלך fMRI מאפשר אימות של המיקומים המדויקים של אלקטרודות על הקרקפת (בהתבסס על תמונות MRI מבניות תלת-ממדיות) וכימות של סטיות פוטנציאליות מהמיקומים המיועדים. עם זאת, זיהוי מיקומי אלקטרודות בתלת מימד מועד לשגיאות. לכן, אנו מציעים טרנספורמציה דו-ממדית של הקרקפת והאלקטרודות כדי להקל על אימות מיקומי האלקטרודות בפועל. עם זאת, מחקרים עתידיים נדרשים כדי לאמת גישה חדשנית זו ולהשוות את התוצאות לחילוץ נתונים מתמונות תלת ממדיות.

משמעות השיטה ביחס לשיטות אחרות קיימות
גישות מיקוד מבוססות קרקפת (למשל, מערכת EEG 10-2044) שימשו ברוב מחקרי tDCS עד כה. זה כרוך בזיהוי ידני או אוטומטי של ציוני דרך אנטומיים ומדידות נוספות (למשל, היקף ראש, חישוב הצטלבויות בין ציוני דרך) כדי לקבוע את מיקומי הקרקפת המיועדים של האלקטרודות. בעוד גישה זו מסבירה את גודל הראש של משתתפים בודדים במידה מסוימת, היא מזניחה מאפיינים אחרים של מורפולוגיה של המוח והגולגולת, וכתוצאה מכך אובדן דיוק 5,41,45. הדיוק המשופר שניתן להשיג באמצעות ניווט עצבי מונחה MRI מומחש בסעיף התוצאות המייצגות של פרוטוקול זה. כאן, כימתנו את הדיוק של מיקוד נוירו-ניווטי באמצעות נתונים ממחקר tDCS-fMRI רב-מרכזי מתמשך והשווינו בדיעבד את דיוק המיקום של מיקוד נוירו-ניווטי עם גישה מבוססת קרקפת. בנוסף, חקרנו את מידת תזוזת האלקטרודות במהלך fMRI. התוצאות העיקריות של החלק האמפירי של פרוטוקול זה היו כי (1) מיקוד נוירונווט עדיף על מיקום אלקטרודות מבוססות קרקפת, עם דיוק גבוה בכ -40% בהתבסס על הנורמה L2; ו-(2) היה סחף מינימלי של אלקטרודות בין מפגשי fMRI, מה שהדגיש כי הצעדים הטכניים והפרוצדורליים שיושמו כדי לשמור על אלקטרודות במקומן (כלומר, כובע, ספייסר, כריות מתנפחות) היו מוצלחים.

מגבלות ויישומים עתידיים של השיטה
ישנם מספר גורמים מגבילים לשימוש בגישה המתוארת בפרוטוקול זה. לדוגמה, אופטימיזציה של מיקומי האלקטרודות המיועדים על ידי מידול חישובי, מיקוד ניווט עצבי ואימות של אלקטרודות דורשים גישה לנתוני MRI מבניים, מומחיות טכנית ספציפית וציוד יקר שייתכן שלא יהיה זמין. לפיכך, גישה זו מוגבלת למרכזי מחקר מיוחדים המבצעים מחקרים הדורשים דיוק מרחבי גבוה של העברת זרם (למשל, מחקרים ניסיוניים באוכלוסיות נוירוטיפיקליות החוקרים קשרים סיבתיים בין המוח להתנהגות או מחקרי מודלים חישוביים החוקרים יחסי מינון-תגובה). בהקשר זה, ראוי להזכיר כי תוקפו של מודלים נוכחיים מבוססי MRI עשוי להיות מופחת בחולים עם ניתוח ראש או נגעים מתקדמים, אשר צריך להילקח בחשבון בעת יישום השיטות המתוארות בפרוטוקול זה על אוכלוסיות קליניות.

בנוסף, אופטימיזציה של מיקומי אלקטרודות על ידי מידול חישובי ומיקום neuronavigated בפרוטוקול זה נועדה למקסם את הדיוק האנטומי. כפי שהוזכר לעיל, דרכים אחרות של מיקוד אישי אפשריות (כולל גישות פולשניות המוגבלות לאוכלוסיות קליניות ספציפיות46), ודיוק אנטומי אינו מרמז בהכרח על רלוונטיות תפקודית של האזור המגורה. זה האחרון ידרוש משימת לוקלייזר (ברמת המשתתף הבודד או ברמת הקבוצה), שנרכשה לפני tDCS-fMRI, כדי לזהות אזורי מוח רלוונטיים מבחינה תפקודית עבור מיקוד נוירונווטי. בנוסף, מחקר עתידי צריך לקבוע את הרלוונטיות התפקודית של תזוזת אלקטרודות על תפקודים התנהגותיים ועצביים, כולל השוואה ישירה של השפעות בין מונטאז'ים מוקדיים וקונבנציונליים.

יש לציין כי הדמיות מחשב מסתמכות על הדיוק האנטומי של מקטעי הרקמות (החצי-אוטומטיים) המתקבלים מ-MRI ומעריכות את השדה החשמלי על סמך הנחות לגבי המוליכות החשמלית של סוגי רקמות שונים 5,47. לכן, כדי להגדיל את הדיוק של מודלים חישוביים, חיוני לאמת הנחות אלה ולהעריך את דיוק הסגמנטציה. בהקשר זה, שיטות חדשות לחקר מוליכות זרימת הזרם המושרה על ידי tDCS של רקמת המוח במהלך מדידות tDCS-MRI בו זמנית כוללות דימות צפיפות זרם תהודה מגנטית (MRCDI) וטומוגרפיית עכבה חשמלית בתהודה מגנטית (MREIT) 5,48,49. לגישות אלה יש פוטנציאל לאמת סימולציות שדה חשמלי tDCS ולמטב חישובי מינון זרם אינדיבידואליים. שילוב גישות מידול חישוביות אופטימליות כאלה עם tDCS נוירונווט צפוי לשפר את הדיוק והיעילות של tDCS בהקשרים ניסיוניים וקליניים בעתיד הקרוב.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MAN נמצא בוועדות הייעוץ המדעיות של Neuroelectrics ו- Précis. AH מועסק חלקית על ידי neuroConn GmbH. למחברים האחרים אין ניגודי עניינים להצהיר.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה מומן על ידי קרן המחקר הגרמנית (מענקי הפרויקט: FL 379/26-1; מז 3161/3-1; CRC INST 276/741-2 ו- 292/155-1, יחידת מחקר 5429/1 (467143400), FL 379/34-1, FL 379/35-1, FL 379/37-1, FL 379/22-1, FL 379/26-1, ME 3161/5-1, ME 3161/6-1, AN 1103/5-1, TH 1330/6-1, TH 1330/7-1). AT נתמך על ידי קרן לונדבק (מענק R313-2019-622). אנו מודים לסופי דבלשטיין ולקירה הרינג על עזרתן בחילוץ הנתונים.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מערכת הניווט העצבי של BrainsightBrainsight; Rogue Research Inc., Montré al, קנדה
CR-5 Pro מדפסת תלת מימד בטמפרטורה גבוהה CREALITY, שנזן, סין
DC-STIMULATOR MCNeuroConn GmbH, אילמנאו, גרמניהhttps://www.neurocaregroup.com/technology/dc-stimulator-mc
EMLA Cream 5%Aspen, דבלין, אירלנד
MAGNETOM Vida 3T, syngo_MR_XA50 תוכנהSiemens Healthineers AG, Forchheim, גרמניה
מצלמתפולריספולאריס וייקרה; נורת'רן דיגיטל בע"מ, ווטרלו, קנדה
Ten20 משחת EEG מוליכהWeaver and Company, אורורה, ארה"ב
נימה למדפסת תלת מימד TPU SUNLUInternational, הונג קונג, סין
<חזק>דוגמה לחלופות
Ingenia 3.0T (סורק MR)פיליפס, אמסטרדם, הולנד
Localite TMS Navigator (ציוד ניווט עצבי)Localite, בון, גרמניה
Neural Navigator (ציוד ניווט עצבי)Soterix, ניו ג'רזי, ארה"ב
נימה של מדפסת תלת מימד PEBAקימיה, נאנט, צרפת
נימה של מדפסת תלת מימד PLAFilamentworld, Neu-Ulm, Deutschland
StarStim (ממריץ)Neuroelectrics, Barcelona, ספרד

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Perceval, G., Flöel, A., Meinzer, M. Can transcranial direct current stimulation counteract age-associated functional impairment. Neurosci Biobehav Rev. 65, 157-172 (2016).
  2. Simonsmeier, B. A., Grabner, R. H., Hein, J., Krenz, U., Schneider, M. Electrical brain stimulation (tES) improves learning more than performance: A meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 84, 171-181 (2018).
  3. Chan, M. M. Y., Yau, S. S. Y., Han, Y. M. Y. The neurobiology of prefrontal transcranial direct current stimulation (tDCS) in promoting brain plasticity: A systematic review and meta-analyses of human and rodent studies. Neurosci Biobehav Rev. 125, 392-416 (2021).
  4. Stagg, C. J., Antal, A., Nitsche, M. A. Physiology of transcranial direct current stimulation. J ECT. 34 (3), 144-152 (2018).
  5. Meinzer, M., et al. Investigating the neural mechanisms of transcranial direct current stimulation effects on human cognition: current issues and potential solutions. Front Neurosci. 18, e1389651(2024).
  6. Sandrini, M., Umiltà, C., Rusconi, E. The use of transcranial magnetic stimulation in cognitive neuroscience: A new synthesis of methodological issues. Neurosci Biobehav Rev. 35 (3), 516-536 (2011).
  7. Bashir, S., et al. Effects of anodal transcranial direct current stimulation on motor evoked potentials variability in humans. Physiol Rep. 7 (13), e14087(2019).
  8. Breakspear, M. Dynamic models of large-scale brain activity. Nat Neurosci. 20 (3), 340-352 (2017).
  9. Crosson, B., et al. Functional imaging and related techniques: an introduction for rehabilitation researchers. J Rehabil Res Dev. 47 (2), vii-xxxiv (2010).
  10. Mier, W., Mier, D. Advantages in functional imaging of the brain. Front Hum Neurosci. 9, 249(2015).
  11. Antonenko, D., et al. Microstructural and functional plasticity following repeated brain stimulation during cognitive training in older adults. Nat Commun. 14 (1), e3184(2023).
  12. Jamil, A., et al. Current intensity- and polarity-specific online and aftereffects of transcranial direct current stimulation: An fMRI study. Hum Brain Mapp. 41 (6), 1644-1666 (2020).
  13. Keeser, D., et al. Prefrontal transcranial direct current stimulation changes connectivity of resting-state networks during fMRI. J Neurosci. 31 (43), 15284-15293 (2011).
  14. Meinzer, M., Lindenberg, R., Antonenko, D., Flaisch, T., Floel, A. Anodal transcranial direct current stimulation temporarily reverses age-associated cognitive decline and functional brain activity changes. J Neurosci. 33 (30), 12470-12478 (2013).
  15. Nardo, D., et al. Transcranial direct current stimulation with functional magnetic resonance imaging: a detailed validation and operational guide. Wellcome Open Res. 6, 143(2023).
  16. Meinzer, M., et al. Transcranial direct current stimulation and simultaneous functional magnetic resonance imaging. J Vis Exp. (86), e51730(2014).
  17. Bergmann, T. O., Hartwigsen, G. Inferring causality from noninvasive brain stimulation in cognitive neuroscience. J Cogn Neurosci. 33 (2), 195-225 (2021).
  18. Villamar, M. F., et al. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309(2013).
  19. Gbadeyan, O., McMahon, K., Steinhauser, M., Meinzer, M. Stimulation of dorsolateral prefrontal cortex enhances adaptive cognitive control: A high-definition transcranial direct current stimulation study. J Neurosci. 36 (50), 12530-12536 (2016).
  20. Kuo, H. -I., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 × 1 ring tDCS: A neurophysiological study. Brain Stimul. 6 (4), 644-648 (2013).
  21. Martin, A. K., Su, P., Meinzer, M. Common and unique effects of HD-tDCS to the social brain across cultural groups. Neuropsychologia. 133, e107170(2019).
  22. Martin, A. K., Kessler, K., Cooke, S., Huang, J., Meinzer, M. The right temporoparietal junction Is causally associated with embodied perspective-taking. J Neurosci. 40 (15), 3089-3095 (2020).
  23. Müller, D., Habel, U., Brodkin, E. S., Clemens, B., Weidler, C. HD-tDCS induced changes in resting-state functional connectivity: Insights from EF modeling. Brain Stimul. 16 (6), 1722-1732 (2023).
  24. Seo, H., Kim, H. -I., Jun, S. C. The effect of a transcranial channel as a skull/brain interface in high-definition transcranial direct current stimulation-a computational study. Sci Rep. 7 (1), e40612(2017).
  25. Niemann, F., et al. Electrode positioning errors reduce current dose for focal tDCS set-ups: Evidence from individualized electric field mapping. Clin Neurophysiol. 162, 201-209 (2024).
  26. Field modeling for transcranial magnetic stimulation: A useful tool to understand the physiological effects of TMS. Thielscher, A., Antunes, A., Saturnino, G. B. 2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), , 222-225 (2015).
  27. Meinzer, M., et al. Investigating the neural mechanisms of transcranial direct current stimulation effects on human cognition: current issues and potential solutions. Frontiers in Neuroscience. 18, 1389651(2024).
  28. Ghadimi, M., Sapra, A. Magnetic resonance imaging contraindications. StatPearls. , (2024).
  29. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  30. Ekhtiari, H., et al. A checklist for assessing the methodological quality of concurrent tES-fMRI studies (ContES checklist): a consensus study and statement. Nat Protoc. 17 (3), 596-617 (2022).
  31. Dinn, W., et al. Effectiveness of tDCS blinding protocol in a sham-controlled study. Brain Stimul. 10 (2), 401(2017).
  32. Turner, C., Jackson, C., Learmonth, G. Is the "end-of-study guess" a valid measure of sham blinding during transcranial direct current stimulation. Eur J Neurosci. 53 (5), 1592-1604 (2021).
  33. Saturnino, G. B., et al. SimNIBS 2.1: A comprehensive pipeline for individualized electric field modelling for transcranial brain stimulation. Brain and Human Body Modeling. , 3-25 (2019).
  34. Windhoff, M., Opitz, A., Thielscher, A. Electric field calculations in brain stimulation based on finite elements: An optimized processing pipeline for the generation and usage of accurate individual head models. Hum Brain Mapp. 34 (4), 923-935 (2013).
  35. Puonti, O., et al. Accurate and robust whole-head segmentation from magnetic resonance images for individualized head modeling. NeuroImage. 219, e117044(2020).
  36. neuroConn Programmable multichannel current stimulator -- DC-Stimulator MC Instruction for use -- (Version 5.3.1). , (2021).
  37. Fleury, M., Barillot, C., Mano, M., Bannier, E., Maurel, P. Automated electrodes detection during simultaneous EEG/fMRI. Frontiers in ICT. 5, (2019).
  38. De Munck, J. C., Van Houdt, P. J., Gonçalves, S. I., Van Wegen, E., Ossenblok, P. P. W. Novel artefact removal algorithms for co-registered EEG/fMRI based on selective averaging and subtraction. NeuroImage. 64, 407-415 (2013).
  39. Rich, T. L., et al. Determining electrode placement for transcranial direct current stimulation: A comparison of EEG- versus TMS-guided methods. Clin EEG Neurosci. 48 (6), 367-375 (2017).
  40. Okamoto, M., et al. Three-dimensional probabilistic anatomical cranio-cerebral correlation via the international 10-20 system oriented for transcranial functional brain mapping. NeuroImage. 21 (1), 99-111 (2004).
  41. Herwig, U., Satrapi, P., Schönfeldt-Lecuona, C. Using the international 10-20 EEG system for positioning of transcranial magnetic stimulation. Brain Topogr. 16 (2), 95-99 (2003).
  42. Indahlastari, A., et al. The importance of accurately representing electrode position in transcranial direct current stimulation computational models. Brain Stimul. 16 (3), 930-932 (2023).
  43. Woods, A. J., Bryant, V., Sacchetti, D., Gervits, F., Hamilton, R. Effects of electrode drift in transcranial direct current stimulation. Brain Stimul. 8 (3), 515-519 (2015).
  44. Thair, H., Holloway, A. L., Newport, R., Smith, A. D. Transcranial direct current stimulation (tDCS): A beginner's guide for design and implementation. Front Neurosci. 11, e641(2017).
  45. De Witte, S., et al. Left prefrontal neuronavigated electrode localization in tDCS: 10-20 EEG system versus MRI-guided neuronavigation. Psychiatry Res Neuroimaging. 274, 1-6 (2018).
  46. Daoud, M., et al. Stereo-EEG based personalized multichannel transcranial direct current stimulation in drug-resistant epilepsy. Clin. Neurophysiol. 137, 142-151 (2022).
  47. Hunold, A., Haueisen, J., Nees, F., Moliadze, V. Review of individualized current flow modeling studies for transcranial electrical stimulation. J Neurosci Res. 101 (4), 405-423 (2023).
  48. Göksu, C., et al. Human in-vivo brain magnetic resonance current density imaging (MRCDI). NeuroImage. 171, 26-39 (2018).
  49. Göksu, C., Scheffler, K., Siebner, H. R., Thielscher, A., Hanson, L. G. The stray magnetic fields in magnetic resonance current density imaging (MRCDI). EJMP. 59, 142-150 (2019).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

tDCSfMRIEEG

מאמרים קשורים