Transcranial זרם ישר גירוי והדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית בו זמנית

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להדגים את היישום של גרייה חשמלית ישירה דרך הגולגולת או TDCS במהלך דימות תהודה מגנטית פונקציונלית סימולטנית. כדי להעריך כיצד הגרייה משפיעה על תפקודי המוח האנושי, השלב הראשון כולל את הרכבת הציוד הדרוש, הכולל MRI, כבלים תואמים, אלקטרודות ותיבות סינון. כשלב שני, יש להגדיר את ציוד ה-TDCS בתוך ומחוץ לסורק.

בשלב הבא, המשתתף עובר סינון והכנה ל-TDCS בתוך הסורק. לאחר העברת המשתתף אל תוך פתח הסורק, מופעל הגירוי וניסוי ה-FMRI מתחיל. לבסוף, תוצאות המשתתפים שנסרקו במהלך A-T-D-C-S מושוות, במערך של תוך-נבדקים, לתוצאות שהתקבלו במהלך מפגש TDCS דמה נפרד, וזאת כדי לחשוף את השפעת הגירוי על הפעילות התפקודית של המוח.

היתרון המרכזי של גישה זו בהשוואה לפרוטוקולים התנהגותיים בלבד של TS הוא שהיא מאפשרת לחקור את המנגנון הנוירונלי העומד בבסיס השפעות הסימולציה. בנוסף, בהשוואה לטכניקות דימות עצבי אחרות כמו E-E-G, ה-F-M-R-I מציע רזולוציה מרחבית עדיפה ומאפשר גם אימות של מיקום האלקטרודה בתוך התיקה. שימוש משולב ב-FMRI וב-TDCS יכול לסייע בפענוח המנגנונים העצביים הקשורים לפעולת ה-TDCS במוח בריא, וכן במספר מצבים פתולוגיים שונים כמו שבץ או דמנציה.

הבנת האופן שבו TDCS פועל במוח עשויה להוביל בסופו של דבר לשיפור של היישומים הקליניים של טכניקה זו. מכיוון שמספר שלבים קריטיים צריכים להתבצע בסדר הנכון ובאופן תלוי זמן, תכנון מוצלח והכרת השלבים הללו נחוצים לצורך יישום יעיל. אם הטכניקה מבוצעת כראוי, היא מהווה סיכון מינימלי בלבד למשתתפים.

עם זאת, על החוקרים לוודא כי הם פועלים לפי הנחיות הבטיחות המקובלות עבור MRI ו-TDCF. מערך הניסוי מורכב משני מקטעי FMRI המבוצעים במהלך רצף מצב מנוחה של חמש דקות תחת T-D-C-S-A ומטלת יצירת מילים סמנטית גלויה שנמשכת 11 דקות. הטיפול ב-TDCS שנמשך 20 דקות מתחיל כדקה עד שתי דקות לפני הסריקות, ומכסה את כל משך שתי הסריקות הפונקציונליות, וכן את ההפסקות הקצרות וההנחיות שבין הסריקות.

סריקות מבניות נוספות נרכשות לאחר סריקות ה-fMRI במצב מנוחה ובמצב ביצוע משימה. מפגש גירוי הבהמה (sham stimulation) כולל 30 שניות של TDCS לפני ה-fMRI במצב מנוחה, ללא TDCS במהלך יתר הפרוטוקול עבור משימת השפה; השתמש בתוכנה להצגת גירויים כדי להקרין תמונה ויזואלית של קטגוריות סמנטיות שונות על מסך בתוך הסורק. ההקרנה מבוצעת באמצעות מקרן ומערכת מראות המחוברים למחשב.

מיקרופון תואם MRI משמש להעברת תגובות מילוליות גלויות. כדי להגדיר את תוכנת מכשיר ה-TDCS למתן זרם ישיר קבוע של 1 mA למשך 20 דקות, ודאו שהסטימולטור טעון מספיק. אחרת, הוא עלול להיכבות במהלך הניסוי. הרכיבו את כל הציוד, הכבלים והאלקטרודות הדרושים ל-TDCS כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט.

בחדר הבקרה של ה-MRI, הניחו את קופסת המסנן החיצונית בקרבה לצינור מסנן ה-RF המשמש להעברת כבלים אל חדר הסורק. שימו לב שקופסת המסנן החיצונית מסומנת בבירור. אין לבלבל בין קופסת המסנן הפנימית לקופסת המסנן החיצונית.

בשלב הבא, חברו את הסטיםולטור לקופסה החיצונית באמצעות כבל הסטיםולטור. מדדו את אורך כבל הקופסה הדרוש לחיבור בין קופסאות המסננים הפנימיות והחיצוניות, תוך השארת מספיק כבל להרצה לאורך קירות חדר הסורק. הכניסו את כבל הקופסה לתוך צינור מסנן ה-RF וחברו אותו לקופסת המסנן החיצונית בחדר הסורק.

מקמו את קופסת המסנן הפנימית בקצה האחורי של חור הסורק והשתמשו בסרט דבק כדי להחזיקה במקומה. הצמידו את כבל הקופסה לדפנות בעזרת סרט דבק וחברו אותו לקופסת המסנן הפנימית של הסורק, תוך הימנעות מיצירת לולאות בכבלים, שכן אלו עלולות לגרום לחימום RF. סננו ביסודיות את המשתתפים להתוויות נגד עבור MRI ו-TDCS, כגון קוצבי לב, שבילים מתכתיים בגוף וקלסטרופוביה.

לאחר הסבר על הפרוצדורה, השג הסכמה מדעת כפי שנעשה בהגדרות TDCS קונבנציונליות כדי להתכונן להצבת האלקטרודות. בדוק את עור המשתתף לאיתור נגעים קיימים והרחק שיער מהאזור. לאחר מכן, נקה את העור באלכוהול כדי לשפר את מצב העור.

לאחר השריה של כיסי הספוג בתמיסת סלין, הכניסו את האלקטרודות התואמות ל-MRI לתוך הכיסים באמצעות עט שאינו משאיר עקבות פרו-מגנטיות. ראשית, סמנו את נקודת המפגש של T3, F3 ו-F7 C3 על ראש הנבדק, ולאחר מכן סמנו את נקודת האמצע בין F7 ל-F3. כעת סמנו את מרכז הקו המחבר בין שתי הנקודות הללו והניחו את האנודה בנקודה זו.

לאחר מכן, מקם את הקתודה מעל המיקום הסופראורביטלי הימני והצמד את שתי האלקטרודות באמצעות גומייה. לאחר בדיקת בטיחות סופית מחוץ לסורק, הובל את המשתתף לתוך חדר הסורק ולאחר מכן קרוב לסורק כדי לחבר את כבל האלקטרודה לקופסת המסנן הפנימית. לאחר מכן, הפעל את הסטימולטור ובדוק את העכבה, למשל, על ידי לחיצה סימולטנית על הכפתור הימני העליון והכפתור השמאלי התחתון של הסטימולטור.

עכבות הן בדרך כלל גבוהות יותר במהלך הליך זה בהשוואה לפרוטוקולי T DS S סטנדרטיים, וזאת בשל התנגבות גבוהה יותר של אורך הכבלים וקופסאות המסננים, לכן קריטי לבדוק את העכבות לפני תחילת הסריקה. אם הגעת העכבות לגבול המקסימלי, המעורר יעצור באופן אוטומטי. פתרונות אפשריים כוללים וידוא של מגע בין האלקטרודות לקרקפת, ניקוי חוזר של העור, והוספת תמיסת מלח לספוגים.

מקם את המשתתף על גנטרי הסורק. ודא שהאלקטרודות עדיין נמצאות במיקום הנכון. לאחר מכן, העבר את כבל האלקטרודות דרך החלק השמאלי התחתון של סליל הראש ואבטח את הכבל כדי להבטיח שלא ייתפס בגנטרי.

בעת הזזת הגנטרי, סגרו את סליל הראש לאחר מכן ומסרו את כפתור החירום למשתתף. לאחר מכן, החליקו את המשתתף אל תוך הסורק.

בשלב הבא, קחו את כבל האלקטרודה מהחלק האחורי של הסורק, חברו אותו לקופסת המסננים הפנימית וצאו מהחדר. השתמשו באינטרקום של הסורק כדי להודיע למשתתף על תחילת סשן הסריקה. הפעילו את סריקת ה-structural localizer באמצעות קונסולת הסריקה לאחר סיום תקופת הרכישה.

בדקו את סריקת הלוקלייזר (localizer scan) לאיתור ארטיפקטים של תדר גבוה על ידי לחיצה כפולה על סריקת הלוקלייזר וכיוון הניגודיות באמצעות לחיצה ממושכת על מקש העכבר הימני תוך כדי הזזת העכבר שמאלה וימינה. השתמשו באינטרקום של הסורק כדי להודיע לנבדק שהגירוי עומד להתחיל וכי הוא או היא עשויים להרגיש תחושת עקצוץ בקרקפת למשך זמן קצר. לאחר מכן, חזרו על ההוראות עבור הסריקה הפונקציונלית הראשונה.

עבור סריקת מצב המנוחה, הנחה את המשתתף להשאיר את עיניו עצומות למשך חמש דקות של הסריקה. עליו לזוז כמה שפחות ולא לחשוב על דבר מסוים. כמו כן, ודא שהמקרן כובה באופן ידני.

הפעילו את ה-TDCS כדקה עד שתי דקות לפני תחילת הסריקה הפונקציונלית במצב מנוחה. השתמשו בקונסולת הסורק כדי לטעון את רצף סריקת מצב המנוחה. לחצו פעמיים על רצף סריקת מצב המנוחה כדי לפתוח את שדה הראייה והתאימו את המיקום כך שיכסה את המוח כולו ויהיה מיושר בקירוב עם הקו המחבר בין הקומיסורה האנטריורית לפוסטריורית.

כעת, התחילו את הסריקה הראשונה. עקבו אחר העכבה לאורך הניסוי בעזרת חוקר שני כאשר אתם מבצעים מחקרים בסמיות כפולה בזמן שרצף מצב המנוחה רץ. טענו את רצף הדמיון התפקודי השני, שהוא משימת השפה, והתאימו את שדה הראייה כפי שנעשה קודם לכן באמצעות קונסולת הסורק כדי לצמצם את הזמן הנדרש בין הסריקות.

לאחר סיום רצף מצב המנוחה, הדליקו את המקרן כדי לאפשר תצוגה חזותית של הגירויים הניסיוניים במהלך משימת השפה. לחצו לחיצה כפולה על האייקון של תוכנת ההצגה וטענו את פרדיגמת השפה. השתמשו באינטרקום של הסורק כדי לחזור על ההוראות עבור פרדיגמת ה-FMRI הקשורה למשימה, והתחילו במשימה בסיום הניסוי של הגירוי וה-FMRI.

המשיכו בסריקות המבניות המתוכננות. בסיום הניסוי, נתקו את כבל האלקטרודה מקופסת המסנן הפנימית לפני הוצאת המשתתף מתוך פתח הסורק. לאחר מכן, נתקו את סליל הראש ובקשו מהמשתתף לשבת ולהסיר את האלקטרודות בזהירות.

בדיקות FMRI במהלך משימה של יצירת מילים סמנטית הראו פעילות מופחתת בחלק הוונטרלי (גבי) של הפסיג הפרונטלי התחתון אצל מבוגרים צעירים ומבוגרים שקיבלו A-T-D-C-S, בהשוואה למצב שבו אותם נבדקים נסרקו במהלך גירוי דמה (sham). לא נמצאו הבדלים מובהקים בפסיג הפרונטלי התחתון הדורסלי (גבי) השמאלי ב-FMRI. סריקת מצב מנוחה (Resting state) שבוצעה במהלך A-T-D-C-S, בהשוואה לסריקת מצב מנוחה שבוצעה באותם 18 משתתפים במהלך מפגש tDCS דמה נפרד, ממחישה את אזורי המוח המראים קישוריות מוגברת במהלך A-T-D-C-S המסומנים באדום ואת האזורים המראים קישוריות מופחתת המסומנים בכחול.

בעתיד, ייתכן שנעשה שימוש בטכניקה חדשה זו באוכלויות קליניות כדי להגביר את יעילותן של התערבויות קיימות או כדי לפתח פרוטוקולים חדשים המבוססים על יסודות מדעיים. כדי להעמיק את הבנתנו לגבי ההשפעות העומדות בבסיס TT CS, ניתן להשלים טכניקה זו בטכניקות אחרות, כגון EEG TT S, וזאת על מנת לנצל את הרזולוציה הטמפורלית העמוקה של טכניקות אלו. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה של הדרישות הטכניות, היישום ושיקולי הבטיחות של השימוש המשולב ב-TDCS וב-MRI.