מאמר שיטה

גירוי זרם ישיר טרנס-גולגולתי באיכות גבוהה במהלך שינה

DOI:

10.3791/68911

⸱

5 בדצמבר 2025

 ,  , 
1Center for Sleep and Cognition, Department of Psychiatry, Beth Israel Deaconess Medical Center, 2Division of Sleep Medicine, Harvard Medical School

במאמר זה

סיכום

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

פרוטוקול זה מתאר גירוי זרם ישר טרנס-גולגולתי באיכות גבוהה במהלך שינה עם ניטור אלקטרואנצפלוגרפיה סימולטני לחקירת קשרים סיבתיים בין אזורי מוח ממוקדים לשינה וכן תהליכים קשורים אליו.

תקציר

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

גירוי זרם ישר טרנס-גולגולתי באיכות גבוהה (HD-tDCS) מאפשר מודולציה מדויקת מרחבית גבוהה של פעילות עצבית במהלך שינה. פרוטוקול זה מציג מתודולוגיה מקיפה ליישום HD-tDCS באמצעות תצורת אלקטרודות טבעת 4x1, תוך הקלטת אלקטרואנצפלוגרפיה ברזולוציה גבוהה (HD-EEG) לניטור ארכיטקטורת שינה ואפקטי גירוי. הטכניקה מאפשרת כוונון שיטתי של פרמטרים מרובים, כאשר כל בחירת פרמטר מניבה תוצאות נוירופיזיולוגיות מובחנות. זה מספק הזדמנויות למקד אזורים ספציפיים במוח ובדפוסי תנודה המותאמים במיוחד לשאלת המחקר. יישום מוצלח של פרוטוקול זה דורש תשומת לב למיקום האלקטרודות, ניהול התנגדות ויכולת סידור שינה בזמן אמת. הרב-גוניות של שיטה זו ויכולתה להתמודד עם קשרים סיבתיים בפיזיולוגיית השינה מזמינות מגוון רחב של יישומים, מנוירוביולוגיה בסיסית ועד התערבויות קליניות המבוססות על אופטימיזציה של שינה. המסגרת הסטנדרטית אך הגמישה המתוארת כאן מבססת את HD-tDCS כפלטפורמה איתנה לחקירות שיטתיות של נוירוביולוגיה בשינה וכן להשלכותיה הקליניות.

מבוא

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

שינה חיונית לבריאות המוח ולקוגניציה, ותנודות שינה ספציפיות ממלאות תפקידים תומכים ומשקמים מרכזיים. היכולת לווסת תנודות שינה אלו מציעה הזדמנויות ייחודיות לקבוע סיבתיות בין שינה, פעילות מוחית וקוגניציה. טכניקות נוירומודולציה שונות הופיעו בשנים האחרונות, כאשר גירוי זרם ישר טרנס-גולגולתי (tDCS) מראה פוטנציאל כגישה לא פולשנית לוויסות פעילות עצבית במהלך שינה 1,2,3,4.

tDCS קונבנציונלי מפעיל זרם חשמלי ישיר דרך אלקטרודות רפידות גדולות, בדרך כלל 25-35ס"מ רבוע, מה שמוביל לגירוי דיזור יחסית5. היעילות והספציפיות של tDCS במהלך שינה תלויות במספר פרמטרים מרכזיים שניתן למניפולציה שיטתית. מיקום האלקטרודות קובע באופן יסודי אילו אזורים קורטיקליים מקבלים גירוי; תצורות ביפרונטליות יכולות להגביר תנודות איטיות וכישורי שינה 6,7 או לקצר את זמן השינה הכולל8, בהתאם למונטאז' ולקוטביות. עוצמת הזרם (בדרך כלל 0.2-2.0 mA) מציגה השפעות התלויות במינון הן על גודל התגובות הנוירופיזיולוגיות והן על סבילות המשתתפים.9. פרמטרים זמניים, כולל משך הגירוי הכולל, משך הרמפה, ומבנה הפרוטוקול (רציף לעומת לסירוגין עם מרווחי גירוי ספציפיים), קובעים הן השפעות מיידיות והן תופעות לוואי; לדוגמה, פרוטוקולים לסירוגין עם אינטרוולים ללא גירוי יכולים לשפר את ההתרגשות של הקורטקס המוטורי תוך הפחתת ההתאמה10. בנוסף, תזמון הגירוי ביחס לארכיטקטורת השינה משפיע על התוצאות; לדוגמה, גירוי שינה בשלב 2 (N2) משפיע בעיקר על צירים ותנודות איטיות 6,7 בעוד שגרוי תנועת עיניים מהירה (REM) משפיע על מודעות עצמית במהלך חלומות11. המגוון הזה בתוצאות בעקבות דקויות אלו בבחירת פרמטרים מדגים את הרגישות המופלאה של ארכיטקטורת השינה – ותהליכים קשורים כמו קוגניציה – לנוירומודולציה ממוקדת.

tDCS ברזולוציה גבוהה (HD-tDCS) עושה שימוש באלקטרודות קטנות יותר, כגון מונטאז' טבעות בגודל 4x1 (כ-0.95 ס"מ² לעומת 2-35 ס"מ² לאלקטרודות גומי קונבנציונליות), מה שמאפשר מיקוד מוקד יותר לאזורי מוח עם דיוק מרחבי משופר – המוגדר כיכולת לרכז זרם חשמלי בתוך מטרה מסוימת תוך מזעור התפשטות לאזורים סמוכים – בהשוואה לאלקטרודות גומי גדולות יותר ששימשו מראש12. HD-tDCS גם מייצר התפלגות שדה חשמלי מוגבלת יותר, והזרם הנוצר מוגבל בעיקר לאזורים קורטיקליים ישירות מתחת לאלקטרודות13. הספציפיות המרחבית המתקדמת הזו ממזערת השפעות לא מטרה וסוללת את הדרך למתאמים פונקציונליים מדויקים בין אתרי הגירוי לתוצאות שנצפו14. סלקטיביות זו מאפשרת בדיקה מדויקת יותר של השערות ספציפיות לאזור המוח תוך הפחתת השפעות מבלבלות, מגירוי לא מכוון של אזורים קורטיקליים סמוכים 5,12,13,14,15. הדיוק והדיוק המוקדיים המשופרים של HD-tDCS מאפשרים חקירות מכניות של אזורים ספציפיים במוח והקשרים שלהם להיבטים שונים של פיזיולוגיית השינה והקוגניציה. היכולת להסתגל של HD-tDCS מוגברת כאשר היא משולבת עם הקלטות נוירופיזיולוגיות רציפות, כגון אלקטרואנצפלוגרפיה ברזולוציה גבוהה (EEG) רציפה. לכן, פלטפורמה עם הבטחה כה תרגומית מסוגלת לקדם הן את המחקר הבסיסי במדעי המוח והן את פיתוח התערבויות קליניות למצב שינה ומצבים נוירופסיכיאטריים4.

פרוטוקול זה מתאר מתודולוגיה מקיפה ליישום HD-tDCS במהלך שינה באמצעות תצורת טבעת 4x1 תוך הקלטת EEG לצורך ניטור ארכיטקטורת שינה והשפעות גירוי. הגישה מעוצבת להיות רב-שימושית, ומאפשרת לחוקרים להתאים פרמטרי גירוי למענה על שאלות מחקר שונות הקשורות למדעי המוח של השינה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

המחקר אושר ונערך בהתאם להנחיות האתיות של המכון שלנו. הסכמה מדעת עם הסברים מלאים על ההליכים, הסיכונים והיתרונות התקבלה מהמשתתפים במחקר.

1. תוויות מניעה ושיקולי בטיחות

  1. לפני הקמת הניסוי, יש לוודא שלמשתתף אין התוויות נגד ל-HD-tDCS בהתבסס על הנחיות הבטיחות הנוכחיות 16,17 (טבלה 1).
  2. בדקו היטב את הקרקפת של המשתתף לאיתור נגעים בעור. הימנע מגירוי אזורים עם נזק או דלקת.
  3. בדוק את התרופות של המשתתף, שכן תרופות הפועלות על מערכת העצבים המרכזית עשויות לשנות את השפעות הגירוי.
  4. קבל הסכמה מדעת עם הסברים מלאים על ההליכים, הסיכונים והיתרונות.
  5. תסמינים בסיסייםבסקר 16 לתסמינים קיימים שעלולים להתבלבל עם השפעות הקשורות לגירוי16,17. אלה כוללים: כאב ראש, אי נוחות בקרקפת, עקצוצים, גירוד, תחושת צריבה, אדמומיות בעור, עייפות, קושי להתרכז ושינויים במצב הרוח.

2. הכנת ציוד

הערה: פרוטוקול זה מתאר את השימוש במכשירים נפרדים ועצמאיים להקלטת HD-tDCS ו-EEG (איור 1). חלק מהמערכות המסחריות משלבות גם יכולות גירוי וגם הקלטה בתוך מכשיר אחד. משתמשי מערכות משולבות כאלה צריכים לעיין בהוראות ייחודיות ליצרן.

  1. אסוף את כל הציוד והחומרים הנדרשים (טבלה 2, איור 2 ואיור 3).
  2. ודא שלמכשיר tDCS הקונבנציונלי יש ספק כוח מספק.
    1. הפעל את שני המכשירים ובדוק את מצב ההספק בהתאם למפרט של היצרן.
    2. למכשירים המופעלים על סוללה: אם מדליקים, יש להחליף סוללות (למערכות שניתן להחליף על ידי המשתמש) או לטעון את המכשיר (למערכות סוללה משולבות).
    3. עבור מכשירים הנשלטים בתוכנה: אמת את מצב ההספק דרך ממשק הבקרה.
    4. למכשירים המופעלים על חשמל חשמלי: ודאו חיבור תקין לשקע החשמל עם בידוד רפואי מתאים.
  3. בדוק את כל האלקטרודות לסימני בלאי או נזק חריגים.
    1. עבור אלקטרודות טבעת סינטר של Ag/AgCl: בדוק משקעים של תוצרי אלקטרוליזה על פני השטח של האלקטרודה.
    2. לגבי אלקטרודות פחמן גומי: בדוק סדקים, שבירות או שחיקה לא אחידה.
    3. לגבי אלקטרודות חד-פעמיות: ודאו שהן לא עברו את מגבלות השימוש החד-פעמי או המומלץ.
    4. החלף אלקטרודות פגומות או שהיו בשימוש יתר בהתאם להנחיות היצרן לגבי תדירות ההחלפה.
  4. חבר את הכבלים של אלקטרודות הטבעת הסינטריות של Ag/AgCl למקלטים התואמים בכבל היציאה של מתאם 4x1.
    1. חבר את חוט האלקטרודה המרכזי לתקע המקלט המרכזי.
    2. חבר את האלקטרודות שנותרו לפלאגים שמסביב.

3. מכסה EEG והכנת אלקטרודות HD-tDCS (איור 2 ואיור 3)

  1. בחר את כובע ה-EEG המתאים למשתתף בהתאם להיקף הראש. עיין במדריך היצרן לבחירת גודל כובע ה-EEG.
  2. קבעו את קונפיגורציית הקוטביות של האלקטרודות HD-tDCS בהתבסס על מטרות המחקר. לגירוי אנודלי, האלקטרודה המרכזית משמשת כאנודה (חיובית) כאשר האלקטרודות הסובבות הן קתודות (שלילי). לגירוי קתודי, האלקטרודה המרכזית משמשת כקתודה (שלילית) כאשר האלקטרודות הסובבות הן אנודות (חיוביות). מיקומים נפוצים (ומטרות מוח צפויות) כוללים:
    1. השתמשו במיקום הדו-צדדי הקדמי (F3/F4) כדי למקד את הקורטקס הפרה-פרונטלי6.
    2. השתמשו במיקום המרכזי (Cz) כדי למקד אזורים סנסורימוטוריים18.
    3. השתמשו במיקום העורפי (Oz) כדי למקד את הקורטקס הראייתי19.
    4. השתמשו בפריאטל (P3/P4) כדי למקד את הקורטקס האסוציאציונלי20.
    5. אופציונלי) השתמש במידול שדה חישובי כדי להמחיש ולייעל את התפלגות הזרם ( איור 4):
      1. קבלו את ה-MRI המבני של המשתתף אם זמין, או השתמשו במודל ראש סטנדרטי.
      2. השתמש בתוכנות מידול שדה (למשל, SIMNIBS, ROAST, או כלים ייחודיים ליצרן כמו HD-Explore) כדי לדמות זרימת זרם 21,22.
      3. מיקומי האלקטרודות בקלט ופרמטרי גירוי (עוצמת זרם, קוטביות).
      4. הערך את התפלגות השדה הצפויה כדי להבטיח מיקוד מספק לאזור הרצוי.
      5. כוון את מיקום האלקטרודות לפי הצורך כדי למקסם את פוקאליות השדה והעוצמה במטרה.
  3. הסר את אלקטרודות ההקלטה של ה-EEG במיקום הגירוי שנבחר מהמכסה של ה-EEG. זה מאפשר לאלקטרודות הגירוי של HD-tDCS לתפוס את המיקומים הללו כך שיש להן מגע ישיר עם הקרקפת דרך אותם פתחים בכיסוי. אלקטרודות ה-EEG שהוסרו אינן יכולות להקליט נתונים משמעותיים ממיקומים אלו במהלך הגירוי בשל רוויה מזרם הגירוי.
  4. הכנס את אלקטרודות HD-tDCS או מחזיקי האלקטרודות לתוך המכסה (איור 2).
    הערה: חלק ממערכות HD-tDCS משתמשות באלקטרודות שמוכנסות ישירות למכסה ללא מחזיקים נפרדים. פעל לפי הוראות ייחודיות ליצרן.
    1. במערכות עם מחזיקי אלקטרודות: מקמו ואבטחו את המחזיקים כך שהצד המכיל הכובע פונה לצד החיצוני של מכסה ה-EEG והצד הנגדי (ללא מכסה) פונה לפנים ה-EEG, כך שיגע בקרקפת המשתתף.
    2. למערכות עם אלקטרודות החדרה ישירה: יש לעקוב אחרי הנחיות היצרן לכיוון נכון של אלקטרודות ומנגנון אבטחה.
  5. מרח משחה דבק מולכת (צמיגות גבוהה, ללא כלוריד; משחת עשר-עשרים) להכנת מכסה ה-EEG, כפי שהומלץ על ידי היצרן.
    1. הפוך את פקק ה-EEG הפוך החוצה והניח אותו על ראש קצף.
    2. שטח כל קמט בבד הכובע.
    3. באמצעות מדכא לשון, כסה את אלקטרודות ה-EEG במשחה. אל תשתמש בדבק על אלקטרודות גירוי HD-tDCS.
    4. עצב את המשחה לכיפות. מרחי פחות משחה מקדימה, איפה שיש פחות שיער ויותר בכתר ובחלק האחורי של הראש.
    5. הימנעו ממריחת כמות גדולה מדי של משחה על כל אתר אלקטרודה והטמעת דבק על הבד, כי שפיכה מופרזת עלולה לגרום לגשר.

4. סידור משתתפים

  1. שב את המשתתף בנוחות על כיסא.
  2. מרחו את אלקטרודות הפנים והאדמה עם משחה דביקה מולכת באמצעות אלקטרודות זהב. אבטח את האלקטרודות עם סרט רפואי.
    1. נקה את האתרים עם מטוש אלכוהול, קלף עם ג'ל הכנה מעט שוחק (למשל Nuprep) על מטוש כותנה (למשל מקלון אוזניים), והסר את כל הנוזלים עם ריבוע גזה יבש. אתרי האלקטרודות עומדים בדרישות מונטאז' פוליסומנוגרפיה סטנדרטיות לשלב שינה בהתאם לקריטריונים23 של האקדמיה האמריקאית לרפואת שינה (AASM) וכוללים:
      התייחסות (מצח); משמשים כאלקטרודות ייחוס
      A1/A2 (מאסטואידים, עצם מאחורי האוזניים); משמשים כאלקטרודות ייחוס.
      LOC/ROC (קנטי חיצוני ימין ושמאלי ליד העיניים, ימין מורם, שמאלה מורם); תעד תנועות עיניים.
      EMG (2 על הסנטר); רשמו את טונוס השרירים להבחנה בין שלבי השינה.
      קרקע (עצם הבריח/עצם הבריח); מייצב את המגבר ומפחית רעש במצב משותף.
    2. מלאו את האלקטרודות במשחה מוליכה דביקה ומרחו על האתר תוך הימנעות מחשיפת המשחה בגב האלקטרודה.
    3. עבור אלקטרודת ההחזרה HD-tDCS, הניחו את אלקטרודת הגירוי הרלוונטית על עצם הבריח ואבטחו אותה עם סרט דבק. מרחו תמיסת מלח או ג'ל לפי דרישות היצרן.
  3. אתר וסמן את הנקודה המרכזית למיקום מכסה ה-EEG.
    1. ראשית, למקם את הקודקוד (Cz).
      1. מדוד את המרחק מהנאסיון (המפגש בין המצח לעצמות האף) לאיניון (הנקודה הבולטת ביותר של עצם העורף). סמן את נקודת האמצע בקו.
      2. מדוד את המרחק בין נקודות הקדם-אוזניים השמאלית לימנית. סמן את נקודת האמצע בקו.
      3. Cz נמצאת בצומת של הקווים הללו. רסס בעדינות את השיער עם מים באמצעות בקבוק תרסיס ( איור 3) כדי להקל על מיקום פקק ה-EEG.
  4. הפוך את כובע ה-EEG המוכן בצורה הדוקה ונוחה על ראש המשתתף, תוך כוון לאלקטרודת Cz עם האתר המסומן Cz. אבטח את כובע ה-EEG על ראש המשתתף עם רצועות הסנטר.
  5. באמצעות מזרק, מלאו את אתרי האלקטרודות בג'ל מוליך (למשל, e-gel).
    1. משוך מעט את האלקטרודה כלפי מעלה והכניס את קצה המחט הגדול עם קצה קהה למרכז האלקטרודה. הזיזו בעדינות את המחט כדי להזיז שיער מהדרך ומרחו ג'ל מוליך (~0.5 מ"ל). דחפו בעדינות את האלקטרודה למטה כדי להבטיח חיבור חזק בין הג'ל, המשחה המוליכה הדביקה והקרקפת.
    2. הימנעו מפיזור ג'ל מעבר להיקף אתר האלקטרודה כדי למנוע הזזת זרם.
    3. מרחו יותר ג'ל מוליך על הכתר והגב של הראש כדי לפצות על צפיפות השיער הגבוהה יותר.
    4. לחץ כל אלקטרודה כלפי הקרקפת.
  6. מקמו את אלקטרודות הטבעת הסינטריות של Ag/AgCl בכל מחזיק אלקטרודת HD-tDCS ( איור 2, לוח ימין).
    1. הניחו כשהמשטח המחוספס פונה כלפי מטה והמשטח החלק והמעוגל כלפי מעלה.
    2. הורד את אלקטרודת הטבעת עד שהיא נשענת על בסיס המחזיק.
    3. הוסיפו עוד ג'ל מוליך בעל צמיגות גבוהה (למשל, HD-gel) כדי לכסות את האלקטרודה.
    4. השתמש בקבלים שסופקו כדי לנעול את האלקטרודות במקומן.

5. הגדרת מערכת HD-EEG

  1. הכינו את התוכנה המתאימה למחשב ההקלטה.
  2. אם מדובר בתיבת ראש בצפיפות גבוהה (או חומרה דומה), ודא שכל האלקטרודות מחוברות למגברים המתאימים. שלב זה עשוי לכלול שימוש בכבל מחבר סיבים אופטיים, וייתכן שיש שינויים בהגדרת חומרת ההקלטה.
  3. אל תחבר את אלקטרודות הגירוי בשלב זה.
  4. הפעל את המגבר והפעיל את תוכנת ההקלטה EEG.
    1. לאחר יצירת קובץ מחקר חדש, בחרו באפשרות הפרופיל המתאימה למונטאז' בצפיפות גבוהה.
    2. אמת את היעד לאחסון קבצים וסינונים מתאימים למונטאז'.
  5. בדוק התנגדות.
    1. הגדר את מגבלת ההתנגדות ל-25 kΩ ומכוון להתנגדויות מתחת ל-10 kΩ.
    2. עבור אלקטרודות עם התנגדות גבוהה, יש לשקול את ההתאמות הבאות:
      1. אם כל האלקטרודות או רובם גבוהות, בדוק אם כל האלקטרודות מחוברות כראוי. בדוק את האלקטרודה הייחוס ואם צריך, תעשה מחדש את האלקטרודות הייחוסיות.
      2. אם כולם או רובם נמוכים בצורה יוצאת דופן, בדוק שההארקה מחוברת.
      3. אם חצי מהם אדומים לגמרי, בדוק את ההידוק של הקבל והמגבר.
      4. אם אלקטרודה בודדת גבוהה מאוד, לחץ כלפי מטה על האלקטרודה. אם ההתנגדות נשארת גבוהה, הוסיפו ג'ל מוליך נוסף עם המזרק, גרדו בעדינות את הקרקפת עם קצה המזרק לאלקטרודת הקרקפת, או עשו מחדש את אלקטרודת הפנים. אם הבעיה נמשכת או מתגלה התנגדות עודפת, בדוק את החיבור בין המכסה, המחבר והמגבר.
  6. התחל לרשום EEG.
  7. בצע כיול ביולוגי.
    1. בקש מהמשתתף לפתוח ולסגור את עיניו למשך ~10 שניות. שימו לב לפעילות אלפא אצל רוב המשתתפים. צפו למשרעות גדולות יותר בערוצים האחוריים מאשר בערוצים הקדמיים. עקוב אחרי שינויים בעוצמה לאורך הקרקפת.
    2. בקש מהמשתתף להסתכל שמאלה, ימינה, למעלה ולמטה. לאחר מכן, בקש מהמשתתף לסגור את שיניו. צפה בתנועות בהקלטות האלקטרודות בעין ובסנטר.
    3. בקש מהמשתתף למצמץ כמה פעמים.
      הערה: ארטיפקטים של מצמוץ צריכים להופיע כסטיות גדולות באלקטרודות החזיתיות (למשל, Fp1, Fp2), שכן אלו הקרובות ביותר לעיניים. אלקטרודות הרחק מהעין עשויות להראות סטיות קטנות יותר.
    4. הוסף כיולים ביולוגיים נוספים כפי שנקבע על פי פרוטוקול המחקר (למשל, נשימה, תנועות גפיים וכו').

6. הגדרת מגרה HD-tDCS

  1. הכינו את אלקטרודות הגירוי HD-tDCS והמגרה. חבר את האלקטרודות למגרה רק לאחר שהשלבים הבאים הושלמו קודם.
    1. ודא שהמגרה מחובר לשקע חשמל, או שהסוללות שלו טעונות במלואן ומותקנות כראוי.
    2. הפעל את המגרה.
  2. לאחר שהמכשיר פועל, חבר את כבל האלקטרודה לגב המכשיר.
    הערה: אי הפעלת המכשיר לפני החיבור עלולה לגרום לזעזוע קל. ייתכן שיהיה צורך בכבל אלקטרודה ארוך או בהזמנה מיוחדת כדי להפעיל את הגירוי מחדר הבקרה או ממקום מחוץ לאזור השינה, ולהפחית את הסיכוי להפריע לשנת המשתתף.
  3. קבע פרמטרים של גירוי בהתאם לעיצוב המחקר. ההגדרות כוללות את העוצמה, צורת הגל (זה יהיה DC עבור פרוטוקולי tDCS), משך הזמן, וזמני רמפה.
    הערה: פרמטרים אלו ישתנו בהתאם למטרה המיועדת ולפיזיולוגיה בתוך המוח. לרוב המכשירים יש גם הגדרות להפרדת פרוטוקולי גירוי ופרוטוקולי הזיה. בשלב זה, יש להגדיר את ההתפלגות הנוכחית של מונטאז' הגירוי. בתצורה טיפוסית של 4x1, האלקטרודה המרכזית מקבלת 100% מעוצמת הזרם המתוכנתת, בעוד שהזרם הזה מתחלק בין ארבע האלקטרודות החוזרות (25% כל אחת).
  4. הגדר מצב גירוי פעיל או מצב שמה לפי פרוטוקול המחקר. אם המחקר כולל עיוורון, יש לנקוט צעדים מתאימים כדי למנוע מהמשתתפים או החוקרים לדעת באיזה מצב נעשה שימוש. לחלק מהסטימולטורים יש פונקציות גירוי/שמה מובנות שמסייעות בזה.
  5. אם אלקטרודות HD-tDCS מציגות התנגדות גבוהה (למשל, מעל 600 kΩ), יש לבצע גירוי בדיקה קצר (5-10 שניות בעוצמה מתוכנתת) תחת הגדרת SHAM כדי לבדוק את החיבוריות. רצוי להשלים זאת לפני שהמשתתף נרדם.
    1. בהגדרת SHAM , העבירו את הדופק. צפו לראות את ההתנגדות יורדת ב-3-5 שניות אחרי העברת הפולס. לאחר אישור הפחתת ההתנגדות, יש להפסיק מיד את הגירוי (משך הבדיקה הכולל לא צריך לעלות על 10 שניות).
    2. יש להוסיף עוד ג'ל מוליך בעל צמיגות גבוהה ו/או לבדוק את החיבורים עד שההתנגדות יורדת לפחות מ-20-25 קילו-אוהם כאשר מופעל פולס דמי.

7. פרוטוקול ניטור וגירוי שינה

  1. הכינו את סביבת השינה.
    1. למזער אור ורעש סביבתיים.
    2. ודא שהמשתתף מדווח על נוחותו.
    3. הציעו למשתתף אטמי אוזניים.
    4. סמן את השעה בהקלטת ה-EEG כשהאורות כבויים.
  2. יש לעקוב אחרי ה-EEG להתחלת שינה ולשלבים מסוימים כדי להתחיל את פרוטוקול הגירוי בהתאם לעיצוב המחקר. ההחלטות בנוגע לפרוטוקול הגירוי ולנקודת ההתחלה שלו צריכות להתחשב במשך/המשכיות הגירוי (כלומר, רציף לעומת לסירוגין) וכן בפיזיולוגיה/ארכיטקטורת שינה ממוקדת.
  3. סמן את תחילת הגירוי בהקלטת ה-EEG עם סימון מתאים.
  4. אם המשתתף מתעורר במהלך הגירוי:
    1. בטל את המגרה.
    2. סמן את נקודת הזמן עם סימון מתאים בהקלטת ה-EEG.
    3. עקבו אחר חזרתו של המשתתף לשלב השינה הרצוי לפי תכנון המחקר ופרוטוקול הגירוי.
    4. חזרי את פרוטוקול הגירוי לפי הצורך. אם משתמשים בעיצוב גירוי לסירוגין, תקופת הגירוי שבוטלה נחשבת בדרך כלל כגמורה, והגירוי הבא יהיה הבא בלוח הזמנים (למשל, אם גירוי #3 מבוטל, הפרוטוקול מתחיל עם גירוי #4 לאחר חידוש).
    5. השלים את פרוטוקול הגירוי.
      1. לאחר סיום תקופת הגירוי הסופית, נתק את כבל הגירוי (שמחבר את אלקטרודות HD-tDCS) מהמגרה לפני כיבוי המגרה.
        הערה: שוב, אי ניתוק לפני כיבוי המכשיר עלול לגרום לזעזוע קל, שעלול להעיר את המשתתף.
      2. אפשר למשתתף להמשיך לישון (לפי הצורך), ללא הפרעה, בהתאם לעיצוב המחקר.

8. סיום מושב והסרת ציוד

  1. העיר את המשתתף בזמן המתאים.
    1. סמנו את השעה בהקלטת ה-EEG כאשר האורות נדלקים.
    2. העיר בעדינות את המשתתף.
  2. עצור את הקלטת ה-EEG.
  3. נתק את הציוד.
    1. הסר את הקבלים ממחזיקי האלקטרודות HD-tDCS.
    2. הסר בעדינות את אלקטרודות הטבעת Ag/AgCl, תוך שימוש בכלי קהה במידת הצורך כדי להימנע ממשיכת כבלים.
    3. נקה את האלקטרודות עם מגבת נייר לחה וייבש אותן לאחסון.
  4. הסר את מכסה ה-EEG ונקה את אתרי האלקטרודות כדי להסיר את הג'לים.
  5. הציעו למשתתפים מוצרי ניקוי להסרת ג'ל מהשיער והעור.
  6. הערכת תופעות לוואי לאחר גירוי (בדומה לסקר בשלב 1.5). חומרת המסמכים (למשל, קלה, בינונית או חמורה) והקשר הסביר לגירוי כדי להשוות תגובות לסינון בסיסי.
    הערה: רוב תופעות הלוואי של HD-tDCS הן קלות וחולפות, ובדרך כלל חולפות תוך שעות לאחר הגירוי16,17. אם זה לא המצב, יש להפעיל פרוטוקולים מוסדיים לדיווח על אירועים שליליים חמורים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

כאשר הפרוטוקול מיושם נכון, HD-tDCS במהלך השינה יוצר שינויים מדידים וניתנים לשחזור בארכיטקטורת השינה ובפיזיולוגיה, המשתנים באופן שיטתי בהתאם לפרמטרי הגירוי שנבחרו. התפלגות המוקד מהגירוי הפרונטולטרלי הדו-צדדי באיור 4-מונטאז' אפשרי אחד ממחישה את הדיוק המרחבי של אלקטרודות טבעת 4x1. יישום מוצלח של פרוטוקול מאושר באמצעות מספר מדדים מרכזיים. הכנת אלקטרודות אופטימלית מניבה ערכי התנגדות מתחת ל-25 kΩ לכל אלקטרודות ההקלטה והגירוי, ומייצ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

פרוטוקול זה מספק מסגרת מתודולוגית סטנדרטית אך גמישה להעברת HD-tDCS במהלך שינה עם ניטור EEG בו-זמני. החוזק העיקרי של הטכניקה טמון בנוירומודולציה המוקדית והנשלטת על ידי פרמטרים וביכולת לנטר ישירות את השפעותיה הנוירופיזיולוגיות. דבר זה מאפשר בדיקות סיבתיות בין פעילות מוחית ממוקדת לתהליכים הקשורים לשינה.

ביצוע מוצלח ואמין של HD-tDCS במהלך שינה דורש תשומת לב לפרמטרים מסוימים. דיוק מרחבי מוגבר המצופה מאלקטרודות טבעת 4x1 מעניק רגישות מוגברת – וצורך רב יותר – במיקום מ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תודות

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

אנו מודים בהכרת תודה למתקן הליבה של מרכז הרפואי Beth Israel Deaconess (RRID:SCR_027579) על תמיכתם היקרה בעבודה זו, כולל חלל מחקר ייעודי ותשתיות. אנו גם מודים לליבה על תמיכתם הנדיבה שאפשרה את פרסום כתב היד הזה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אלקטרודות טבעת סינטריות Ag/AgClסוטריקס מדיקלHD-1AGE-12 להגדרת גירוי
דגימות אלכוהולNANAלהגדרת EEG
אטמי אוזניים  NANAעל העזרה למשתתף להירדם  
EC2נאטוסCR-003להגדרת EEG
מכסה הקלטת EEG (עם אלקטרודות מחוברים)נאטוס21114להגדרת EEG
אלקטרו-ג'לElectro-Cap International, Inc. E11להגדרת EEG
ריבועי גזה NANAלהגדרת EEG
אלקטרודות גביע זהב  נאטוסF-E5GH-48לאיסוף אלקטרואוקולוגרפיה (EOG) ואלקטרומיוגרפיה (EMG)
מערכת HD-EEG עם יכולת 64 ערוצים נאטוסמגבר EEG למוניטור מוחלהגדרת EEG
HD-gel סוטריקס מדיקלHD-1GELלהגדרת גירוי
מחזיקי אלקטרודות HD-tDCSסוטריקס מדיקלHD-1A.2 להגדרת גירוי
מתאם גירוי HD-tDCSמתאם גירוי רב-ערוצי Soterix Medical 4x1דגם 4X1-C3A להגדרת גירוי
מערכת גירוי HD-tDCS Soterix Medical M× מערכת גירוי טרנס-גולגולתי N HDדגם 9002 להגדרת גירוי
מודל ראש לאבטחה והכנת ג'ל על פקק הקלטת EEG (אם צריך)להגדרת EEG
נופרפוויבר וחבריו10-30להגדרת EEG
מקלות אוזנייםמקלות אוזנייםhttps://www.qtips.com/להגדרת EEG
מספרייםNANAלהגדרת EEG
כבל/כבל מחבר מיוחד  סוטריקס מדיקלCUS_MxN_CBL עבור אלקטרודות גירוי
בקבוק ריסוס (וכוס) עם מיםNANAלהגדרת EEG
קלטתNANAלהגדרת EEG
מזרק בנפח עשרה סמ"ק עם קצה קהה 16 גייג'NANAלהגדרת EEG/גירוי
עשר-עשריםוויבר וחבריו10-20-8להגדרת EEG
מדכא לשוןNANAלהגדרת EEG
מגבותNANAלהגדרת EEG

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
  2. Fehér, K. D., et al. Shaping the slow waves of sleep: a systematic and integrative review of sleep slow wave modulation in humans using non-invasive brain stimulation. Sleep Med Rev. 58 (1), 101438(2021).
  3. Krone, L. B., Fehér, K. D., Rivero, T., Omlin, X. Brain stimulation techniques as novel treatment options for insomnia: a systematic review. J Sleep Res. 32 (6), e13927(2023).
  4. Krone, L. B., Song, S. H., Jaramillo, V., Violante, I. R. The future of non-invasive brain stimulation in sleep medicine. J Sleep Res. 34 (5), e70071(2025).
  5. Datta, A., Bansal, V., Diaz, J., Patel, J., Reato, D., Bikson, M. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  6. Marshall, L., Helgadóttir, H., Mölle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  7. Ladenbauer, J., et al. Brain stimulation during an afternoon nap boosts slow oscillatory activity and memory consolidation in older adults. Neuroimage. 142 (1), 311-323 (2016).
  8. Frase, L., et al. Modulation of total sleep time by transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuropsychopharmacology. 41 (10), 2577-2586 (2016).
  9. Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. J Physiol. 595 (4), 1273-1288 (2017).
  10. Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation. Brain Stimul. 6 (3), 424-432 (2013).
  11. Voss, U., et al. Induction of self awareness in dreams through frontal low current stimulation of gamma activity. Nat Neurosci. 17 (6), 810-812 (2014).
  12. Edwards, D., Cortes, M., Datta, A., Minhas, P., Wassermann, E. M., Bikson, M. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high-definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  13. Datta, A., Truong, D., Minhas, P., Parra, L. C., Bikson, M. Inter-individual variation during transcranial direct current stimulation and normalization of dose using MRI-derived computational models. Front Psychiatry. 3, 91(2012).
  14. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. J Neural Eng. 8 (4), 046011(2011).
  15. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4×1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. J Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  16. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  17. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: evidence based update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
  18. Marshall, L., Mölle, M., Siebner, H. R., Born, J. Bifrontal transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neurosci. 6, 23(2005).
  19. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527 (3), 633-639 (2000).
  20. Mendes, A. J., et al. Modulation of the cognitive event-related potential P3 by transcranial direct current stimulation: systematic review and meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 132, 894-907 (2022).
  21. da Silva, R., de, M. F., et al. Transcranial direct current stimulation in obsessive-compulsive disorder: an update in electric field modeling and investigations for optimal electrode montage. Expert Rev Neurother. 19 (10), 1025-1035 (2019).
  22. Farnell Sharp, A., Witney, A. Optimising electrode montages in conventional transcranial direct current stimulation and high-definition transcranial direct current stimulation of the cerebellum for pain modulation. Brain Sci. 15 (4), 344(2025).
  23. Troester, M., et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. , American Academy of Sleep Medicine. Darien, IL. (2023).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? safety, sensations and secondary induced effects. Clin Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Khorrampanah, M., Seyedarabi, H., Daneshvar, S., Farhoudi, M. Optimization of montages and electric currents in tDCS. Comput Biol Med. 125, 103998(2020).
  26. Im, C., Lee, J., Kim, D., Jun, S. C., Seo, H. Seeking optimal montage for single-pair transcranial direct current stimulation using Bayesian optimization and Hyperband-A feasibility study. Neuromodulation. 28 (1), 86-94 (2025).
  27. Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
  28. Khanmohammadi, R., Inanlu, M., Manesh, V. R. Region-specific cognitive effects of HD-tDCS in older adults: M1, DLPFC, and cerebellum. Behav Brain Res. 486 (1), 115571(2025).
  29. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. A. Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591 (7), 1987-2000 (2013).
  30. Lerner, O., Friedman, J., Frenkel-Toledo, S. The effect of high-definition transcranial direct current stimulation intensity on motor performance in healthy adults: a randomized controlled trial. J Neuroeng Rehabil. 18 (1), 103(2021).
  31. Effects of electrode configurations and injected current intensity on the electrical field of transcranial direct current stimulation: a simulation study. Mackenbach, C., Tian, R., Yang, Y. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2020, 3517-3520 (2020).
  32. Evans, C., Zich, C., Lee, J. S. A., Ward, N., Bestmann, S. Inter-individual variability in current direction for common tDCS montages. Neuroimage. 260, 119501(2022).
  33. Klaus, J., Schutter, D. J. L. G. Electrode montage-dependent intracranial variability in electric fields induced by cerebellar transcranial direct current stimulation. Sci Rep. 11 (1), 22183(2021).
  34. Laakso, I., Tanaka, S., Koyama, S., De Santis, V., Hirata, A. Inter-subject variability in electric fields of motor cortical tDCS. Brain Stimul. 8 (5), 906-913 (2015).
  35. Saita, M., Ikenaka, T., Matsushima, Y. Isolation and characterization of -D-mannosidase from soy bean. J Biochem. 70 (5), 827-833 (1971).
  36. Noury, N., Hipp, J. F., Siegel, M. Physiological processes non-linearly affect electrophysiological recordings during transcranial electric stimulation. Neuroimage. 140, 99-109 (2016).
  37. Kasten, F. H., Herrmann, C. S. Recovering brain dynamics during concurrent tACS-M/EEG: an overview of analysis approaches and their methodological and interpretational pitfalls. Brain Topogr. 32 (6), 1013-1019 (2019).
  38. Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent electroencephalography recording during transcranial alternating current stimulation (tACS). J Vis Exp. (107), e53527(2016).
  39. Helfrich, R. F., Schneider, T. R., Rach, S., Trautmann-Lengsfeld, S. A., Engel, A. K., Herrmann, C. S. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  40. Lafon, B., et al. Low frequency transcranial electrical stimulation does not entrain sleep rhythms measured by human intracranial recordings. Nat Commun. 8 (1), 1199(2017).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

tDCS4x1EEG

מאמרים קשורים