Articolo metodologico

Monitoraggio simultaneo EEG Durante transcranica diretta stimolazione corrente

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DOI:

10.3791/50426

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17 giugno 2013

 ,  , 
1Programa de Pós-Graduação em Ciências Médica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES), 3Laboratory of Neuromodulation, Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 4De Montfort University

In questo articolo

Sommario

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che ha dimostrato effetti terapeutici iniziali in diverse condizioni neurologiche. Il principale meccanismo alla base di questi effetti terapeutici è la modulazione dell'eccitabilità corticale. Pertanto, il monitoraggio online di eccitabilità corticale aiuterebbe parametri di stimolazione guida e ottimizzare i suoi effetti terapeutici. Nel presente articolo passiamo in rassegna l'uso di un nuovo dispositivo che combina tDCS simultanei e monitoraggio EEG in tempo reale.

Abstract

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica che fornisce deboli correnti elettriche attraverso il cuoio capelluto. Questa corrente elettrica costante induce cambiamenti nella membrana neuronale eccitabilità, con conseguente cambiamenti secondari in attività corticale. Sebbene la tDCS ha la maggior parte dei suoi effetti neuromodulatori sulla corteccia sottostante, tDCS effetti possono anche essere osservati in reti neurali distanti. Pertanto, concomitante monitoraggio EEG degli effetti della tDCS in grado di fornire preziose informazioni sui meccanismi di tDCS. Inoltre, EEG possono costituire un importante marker surrogato per gli effetti della tDCS e possono quindi essere utilizzata per ottimizzare i suoi parametri. Questo sistema EEG-tDCS combinato può essere utilizzato anche per il trattamento preventivo delle condizioni neurologiche caratterizzate da picchi anomali di eccitabilità corticale, come convulsioni. Tale sistema sarebbe la base di un dispositivo ad anello chiuso non invasivo. In questo articolo, presentiamo un nuovo dispositivo che è in grado di utilizing tDCS e EEG contemporaneamente. Per questo, si descrive in uno step-by-step di moda le principali procedure di applicazione di questo dispositivo utilizzando figure schematiche, tabelle e dimostrazioni video. Inoltre, forniamo una revisione della letteratura sugli usi clinici di tDCS e dei suoi effetti corticali misurati con tecniche EEG.

Introduzione

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica che utilizza deboli correnti elettriche e diretti forniti continuamente attraverso il cuoio capelluto per indurre cambiamenti nella eccitabilità corticale 1, 2. Utilizzando potenziali evocati motori come marcatore di motore eccitabilità della corteccia, Nitsche e Paulus 3 dimostrato che la direzione degli effetti tDCS sul cervello è polarità specifica: stimolazione catodica induce una diminuzione dell'eccitabilità corticale, mentre la stimolazione anodica induce un aumento dell'eccitabilità corticale . Questo effetto sul eccitabilità corticale può durare per più di un'ora dopo stimolazione. Questi cambiamenti tDCS indotte eccitabilità corticale possono comportare significativi effetti sul comportamento. Una questione importante è la variabilità di effetti tDCS sul comportamento. Ci sono diverse ragioni per spiegare questa variabilità. Studi su fMRI 4 e elettroencefalografia (EEG) 5,6 rivelano che sebbene tDCS ha la effe più attivantect sulla corteccia sottostante, la stimolazione evoca cambiamenti diffusi in altre regioni del cervello. Inoltre, è stato dimostrato che gli effetti della tDCS dipendono dallo stato basale di attività corticale 7. Pertanto, dato queste fonti di variabilità, l'uso di migliori surrogati per misurare gli effetti di tDCS è auspicabile.

In questo contesto, proponiamo l'uso del monitoraggio EEG concomitante di fornire dati in tempo reale sull'impatto della tDCS sulla eccitabilità corticale per diversi motivi. In primo luogo, per ottimizzare i parametri di stimolazione della tDCS. In secondo luogo, di fornire intuizioni in nuovi bersagli per terapie. In terzo luogo, per garantire la sicurezza durante la stimolazione del cervello, in particolare nei bambini. In quarto luogo, per aiutare nella diagnosi precoce e nel trattamento di crisi epilettiche in pazienti con ie sistema a circuito chiuso epilessia intrattabile. Infine, questo dispositivo potrebbe anche avere una potenziale applicazione in sistemi di interfaccia cervello-computer.

A causa del ruolo criticodi monitorare i cambiamenti di eccitabilità corticale legati alla stimolazione cerebrale non invasiva, lo scopo di questo articolo è quello di dimostrare come combinare l'uso di tDCS con EEG per mezzo di un dispositivo di romanzo (StarstimÒ - Neuroelectrics Instrument Controller, v 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Barcellona, ​​Spagna). Va notato che in questo articolo non fornisce dettagli di applicazione tDCS. Per una completa comprensione della applicazione di questa tecnica si consiglia la lettura dell'articolo su tDCS da Da Silva et al 11.

Protocollo

1. Materiali

  1. Verificare che, se tutti i materiali sono disponibili (Figura 1) prima di iniziare le seguenti operazioni.
  2. Ci sono 3 formati di tappi in neoprene, a seconda delle dimensioni della testa dei soggetti (piccola, media e grande). Il tappo è dotato di 27 buche che rappresentano posizioni EEG basati sul sistema di 10/20: prefrontale (F8, AF8, FP2, FPZ, FP1, AF7, F7), frontale (F4, Fz, F3), centrale (C3, C1, Cz, C2, C4), parietale (P7, P3, Pz, P4, P8), temporale (T7, T8) e occipitale (PO7, O1, Oz, O2, PO8).
  3. Gli elettrodi hanno due usi diversi, possono essere utilizzati per l'EEG (sei canali) e per tDCS (due canali per spugna-elettrodi, l'anodo e il catodo). In alcune circostanze, può essere utilizzato più di due siti di stimolazione. In questo caso saranno necessari quattro spugna-elettrodi e, di conseguenza, solo 4 canali rimarranno per registrazioni EEG.
  4. La variazione della dimensione elettrodi tDCS porta ad una variazione di effetti focali 11. WiTh una diminuzione di dimensione dell'elettrodo, una stimolazione più focale può essere raggiunto. D'altra parte, aumentando le dimensioni dell'elettrodo è possibile avere un elettrodo inefficace funzionalmente. Le proporzioni più comunemente usati sono il 25 cm 2 (5 cm x 5 cm) di o 35 cm 2 (5 cm x 7 centimetri). In questo lavoro, saranno utilizzati spugna-elettrodi di 25 centimetri 2.
  5. Tutti gli elettrodi devono essere collegati al dispositivo di controllo Box attraverso i fili. Questo dispositivo deve essere ricaricato utilizzando periodicamente la casella di controllo Carica batteria. Per ragioni di sicurezza, non è possibile caricare la scatola di controllo durante la stimolazione attiva.
  6. L'USB per la connessione Bluetooth è necessario per accoppiare la scatola di controllo per il computer portatile / computer (vedi sotto).

2. Preparazione della pelle

  1. Ispezionare la cute per eventuali lesioni pre-esistenti - evitare la stimolazione elettrica / registrazione EEG su pelle danneggiata o più lesioni cranio.
  2. Per aumentare la conduttanza, spostare i capelli dalil sito di stimolazione elettrica / EEG registrazione e luogo di plastica fermagli per capelli per mantenere i capelli lontano, pulire la superficie della pelle per eliminare eventuali segni di lozione, sporco, grasso, ecc e lasciarlo asciugare.

3. Testa Misure

  1. Trova e segnare la localizzazione del Vertex o Cz (Figura 2), misurando la distanza di nasion al inion e segnando a metà strada con un pennarello pelle 11.

4. Posizione Elettrodi nel Cap

  1. Mettere soluzione salina sulle tDCS spugna-elettrodi. La spugna-elettrodi devono essere messi a bagno con una soluzione salina 11 prima di indossare il cappuccio della testina. Per una spugna 25-35 cm 2, circa 6 ml di soluzione per lato dovrebbe essere sufficiente. È importante riempire periodicamente la spugna-elettrodo con soluzione fisiologica nel caso di un protocollo prolungata stimolazione.
  2. L'EEG e gli elettrodi tDCS devono essere fissati nel tappo prima che il soggetto è physically indossa.
  3. Per ulteriori dettagli su tDCS generale elettrodi di preparazione e posizionamento vedere 11.

5. Indossando il cappuccio e che fissa il Control Box su di esso

  1. Accertarsi che il soggetto è seduto comodamente.
  2. Mettere il coperchio in modo che il Vertex (misurata sulla testa) corrisponde al punto Cz sul tappo. Importante: questo è valido solo per le teste di dimensione media. Tre differenti dimensioni della protezione sono disponibili, se necessario.
  3. Riempire gli elettrodi EEG con il gel usando una siringa curva.
  4. Collegare gli elettrodi EEG e tDCS per i fili di controllo. La scatola di comando deve essere fissato alla parte posteriore della calotta. Utilizzare i canali 1 e 2 per la stimolazione ed i rimanenti (3-8) per la registrazione EEG. La loro posizione nel tappo dipenderà l'approccio sperimentale desiderato sia per la registrazione e la stimolazione (Tabella 1). A dimostrazione, i classici tDCS anodica sinistro impostati sarà displayed: anodo = M1; catodo = sopraorbitali controlaterale. Per questo montaggio, collegare l'anodo (rosso spugna-elettrodo) per il C3 e il catodo (nero spugna-elettrodo) per Fp2.
  5. Mettete gli elettrodi di riferimento per uno dei mastoidi facendo attenzione che non si tocchino tra di loro e li attaccati ai fili (CMS, Senso di modo comune e DRL, Driven gamba a destra) dalla scatola di controllo.

6. La stimolazione e registrazione Set Up

  1. Per configurare i parametri di stimolazione e la registrazione di controllo, il software deve essere installato correttamente secondo le istruzioni del produttore.
  2. Premere "STIMOLAZIONE" nella barra orizzontale sullo schermo superiore (Figura 3).
  3. Selezionare l'opzione "Modifica" nella parte superiore dello schermo e selezionare "tDCS" o "farsa" di altre tecniche di stimolazione elettrica, come ad esempio "transcranica stimolazione alternata corrente (TAC)" e "rumore casuale stimolazione transcranica" (tRNS) (Figura 3a ). Il detaffligge di questi approcci è fuori dallo scopo di questo documento e sono meglio discusse altrove 12, 13.
  4. Scegliere la durata totale della stimolazione elettrica, di solito 20 min (Figura 3b) e ad intensità di 2mA. Nota: il dispositivo è in grado di stimolare elettricamente e la registrazione di segnali EEG per un massimo di 1 ora, se necessario.
  5. Scegliere il posizionamento dell'elettrodo secondo canali (Figura 3c).
  6. Configurare tDCS e canali EEG (Figura 3d) secondo l'approccio sperimentale (Tabella 1). Gli elettrodi di riferimento sono etichettati come DRL e CMS. Assicurarsi di selezionare la funzione giusta per ogni canale. Importante: etichetta l'elettrodo di stimolazione attiva come "anodo" o "catodo" e il suo riferimento come "ritorno" (Figura 3d).
  7. Nel menu della barra situata nella parte inferiore dello schermo scegliere la durata della rampa di discesa e rampa periodo, di solito 30 sec (Figure 3e). Durante questa fase potrete anche selezionare la durata di pre-e post registrazioni EEG (Fig. 3f). La registrazione EEG non dipende dalla stimolazione e può essere programmato per iniziare prima, durante o dopo la fine dei tDCS.
  8. Per controllare elettrodo impedenza stampa "STIMOLAZIONE" nella parte superiore dello schermo e poi "Mount" nella parte sinistra dello schermo e poi "START IMPEDENZA CHECK" (Figura 4).

7. Avviare il dispositivo

  1. Il soggetto deve essere rilassato, confortevole e sveglio durante la procedura.
  2. Premere "LANCIO" nella parte inferiore dello schermo (Figura 5a).
  3. Controllare se la barra grigia verticale si muove in avanti prima (Figura 5b), durante (5c) e dopo (5d) le tDCS.
  4. Ricontrollare impedenze dell'elettrodo (Figura 5e).
  5. Premere il tasto "Annulla" per sospendere la stimolazione in qualsiasi momento, se necessario (Figura 5f).

8. Il set di dati EEG

  1. Premere "EEG" nella schermata in alto per controllare se i segnali EEG sono visibili e senza artefatti (Figura 6, staffa giallo). I segnali possono essere filtrati da 2 a 15 Hz per chiarire le tracce EEG.
  2. Registrazione EEG si avvia automaticamente non appena si preme l'icona di avvio.
  3. Durante la stimolazione l'EEG in corso può essere controllato in tre pannelli diversi, localizzati presso la barra dei menu verticale (Figura 6).
    1. Dominio del tempo (Figura 6): vedi i dati in quanto è in fase di ricezione, la scelta di tempo diverso e scale di tensione.
    2. Spectrum (Figura 7): selezionare un canale e visualizzare la potenza dello spettro in linea cioè lo schermo mostra la potenza di ogni frequenza EEG di Fourier (FFT) Analisi veloce in tempo reale.
    3. Spettrogramma (Figura 8): visualizzare la potenza spettrogramma in linea da ottenere le informazionizione sul contenuto frequenza della EEG registrata in funzione del tempo (analisi tempo-frequenza).
  4. In una delle predette opzioni il ricercatore è in grado di filtrare l'attività EEG (Figura 6, rettangolo giallo) in bande di frequenza specifiche (Tabella 2). La maggior parte dei studi che riguardano gli effetti della tDCS sull'attività EEG hanno utilizzato questo approccio per l'analisi dei dati (tabella 3).

Risultati

tDCS è attualmente studiata come strumento terapeutico per varie malattie neurologiche, tra cui la depressione maggiore 14, 15, disturbo da stress post-traumatico 16, voglia di cibo 17, 18 di marijuana, alcool e fumo 19 20, così come il dolore 21, tinnito 22, 23 emicrania, epilessia 24, il morbo di Parkinson 25, 26, la riabilitazione ictus 27, 28 e disfunzioni cognitive 6, 29. tabella 1 mostra i tDCS basate elettrodi montaggi per essere utilizzati come trattamento per le diverse condizioni cliniche.

Nella maggior parte dei casi, un miglioramento clinico dopo tDCS è attribuita principalmente ai suoi effetti corticali. Ci sono diversi modi per quantificare i cambiamenti corticali e di quelli utilizzati più di frequente sono risonanza magnetica funzionale (fMRI), TMS-indicizzato eccitabilità corticale e il electroencephalography (EEG). In confronto con la fMRI, EEG ha più povera risoluzione spaziale, ma la risoluzione temporale superiore 30, che indica tempi di attività neuronale più accurato. Inoltre, rispetto al TMS-indicizzato eccitabilità corticale, EEG fornisce una maggiore risoluzione spaziale. Ad esempio, utilizzando i tDCS / dispositivi di EEG, è possibile rilevare cambiamenti in corso sul EEG grezzo in risposta a tDCS. Figura 9 mostra l'attenuazione dell'attività corticale, principalmente sulla regione parietale, dopo i tDCS accensioni (canali C3 e C4). Notare che durante la stimolazione non è possibile registrare l'attività cerebrale negli stessi canali utilizzati per la stimolazione.

Gli effetti della tDCS sul EEG sono stati recentemente studiati da diversi autori (cfr. tabella 3), ma solo uno ha applicato tDCS e EEG in concomitanza 31. La maggior parte degli studi hanno mostrato significative modificazioni EEG upon tDCS analizzando lo spettro di potenza EEG in risposta ad attivo controsham-tDCS. Usando l'analisi dello spettro di potenza, segnali EEG può essere scomposto in una somma di componenti puri di frequenza utilizzando l'analisi FFT. In questo modo, i segnali possono essere analizzati in termini di spettro di potenza, che fornisce informazioni sulla potenza del segnale ad ogni frequenza (Tabella 2).

La figura 7 mostra un esempio rappresentativo di una attività EEG continuo durante tDCS (staffa rossa sul fondo) e dopo l'analisi FFT (cerchio rosso). La prima attività di picco corrisponde al theta (5-7 Hz) e la seconda di alfa (8-10 Hz), frequenze di banda. L'ampiezza dei picchi di EEG è misurata in mV 2.

Un altro esempio viene dallo studio di Maeoka et al. 36, in cui gli autori hanno trovato una diminuzione locale di alfa e un aumento ampiezze di banda beta dopo stimolazione anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale combinata con stress emotivo.

Figura 10 mostra un esempio illustrativo degli effetti della tDCS sul EEG quantitativo (spettro di potenza). La dimensione di ampiezza alfa frontale era significativamente più alta in risposta ad attiva-tDCS rispetto a sham-tDCS della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra.

Pertanto, utilizzando l'analisi automatica FFT (Figura 7) il ricercatore è in grado di determinare e misurare l'ampiezza delle attività frequenza EEG predominanti (delta, theta, alfa, beta, gamma) durante e dopo tDCS. A seconda della regione di stimolazione e di altre condizioni sperimentali, è previsto l'ampiezza delle bande di frequenza EEG specifiche di cambiare dopo tDCS (Tabella 3). Infatti, aggiungendo la funzione di analisi FFT per la registrazione EEG durante tDCS offre un'opportunità unica per comprendere gli effetti neuromodulatori corticali in tempo reale.

Infine, segnali EEG possono essere analizzati con una tecnica chiamata basata un tempo-frequenza, o spettrogramma image. Questa tecnica è stata considerata promettente per scopi di ricerca, tuttavia, questo tipo di analisi EEG non è ancora pienamente convalidato per intenzioni diagnostici e deve essere interpretato con cautela per questo scopo 8.

La Figura 8 mostra un esempio illustrativo di un spettrogramma EEG elaborati dalla stessa periferica.

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Figura 1. Elenco dei materiali necessari per il monitoraggio EEG simultaneo durante tDCS: cappuccio in neoprene, scatola di controllo, cavi, elettrodi, nastro di misurazione, soluzione salina e Bluetooth USB.

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Figura 2. Localizzazione di vertice (Cz) sul cuoio capelluto 11: misurare la distanza nasion al inion e segnare a metà strada con una pellemarcatore.

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Figura 3. Stimolazione Screenshot: a) modalità di stimolazione elettrica (tDCS, TACS, tRNS, sham), b) Durata totale della stimolazione elettrica; c) il posizionamento degli elettrodi secondo canali, d) tDCS e configurazione del canale EEG, e) tDCS durata dilagare; f) durata della registrazione EEG.

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Figura 4. Montare Screenshot: Controlla elettrodi impedenza prima che inizi la stimolazione.

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Figura 5. Lanciare Screenshot: a) LANCIO culo su, b) Barra verticale grigio prima di tDCS, c) verticale barra grigia durante tDCS, d) barra grigia verticale dopo tDCS, e) Impedenza ricontrollare; f) pulsante Interrompi.

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Figura 6. EEG dominio del tempo: controllare la linea di base in corso attività EEG e selezionare frequenze in banda EEG, se necessario (freccia gialla in basso a destra).

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Figura 7. Spettro di potenza EEG: controllare la banda di frequenza EEG predominante (cerchio rosso) dopo trasformata rapida di Fourier (FFT), l'analisi automatica sulla cruda attività EEG in corso (rettangolo rosso in basso).

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Figura 8. EEG spettrogramma: segnali EEG (rettangolo rosso in basso) possono essere trasformate in immagini (cerchio rosso) utilizzando una tecnica chiamata tempo-frequenza base.

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Figura 9. Attenuazione del parietale attività EEG in risposta a tDCS anodica (anodo = C3; catodo = C4). Si noti che durante la stimolazione non possibile registrare l'attività cerebrale negli stessi canali utilizzati per la stimolazione. Clicca qui per ingrandire la figura .

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La figura 10. effetti tDCS sul spettro di potenza EEG: differenze Nota in frontale alfa (a) e beta (b) ampiezza in risposta ad attiva-tDCS rispetto a sham-tDCS sopra la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra.

Malattia Autori Anodo di posizionamento dell'elettrodo Catodo posizionamento dell'elettrodo
Depressione Boggio et al, 2008;. Loo et al, 2012. DLPFC Sopraorbitali
Dolore Fregni et al., 2006 M1 Sopraorbitali
Corsa Lindenberg et al., 2010 M1 M1
Boggio et al., 2007 M1 (lato affetto) Sopraorbitali
Sopraorbitali MI (lato non interessato)
Tinnitus Fregni et al., 2006 LTA Sopraorbitali
Parkinson Benninger et al., 2010 M1/DLPFC Mastoide
Fregni et al., 2006 M1 Sopraorbitali
Emicrania Antal et al., 2011 V1 Oz
L'abuso di alcol Boggio et al., 2008 R / L - DLPFC L / R - DLPFC

Tabella 1. tDCS elettrodo montaggi in diverse condizioni cliniche Legends: LTA, zona temporo sinistra; V1, Corteccia visiva; DLPFC, corteccia prefrontale dorsolaterale, M1, corteccia motoria, R, Destra, L, Sinistra..

Bands Simbolo Frequenza (Hz) Miglior sito di registrazione Più prominente durante ...
Delta δ 1-4 Frontale (adulti), posteriore (bambini) Profonde fasi del sonno (3 e 4)
Theta θ 5-7 Diffondere nel cuoio capelluto Sonnolenza
Alpha α 8-12 Regioni posteriori Risveglia, con gli occhi chiusi
Beta β 13-30 Frontale Sforzo mentale, sonno profondo
Gamma γ 31-45 Corteccia somato-sensoriale Compiti di memoria a breve termine e di stimolazione tattile

Tabella 2. Bande di frequenza EEG.

Autori Anodo di posizionamento dell'elettrodo Catodo posizionamento dell'elettrodo I canali EEG (numero) Principali risultati
Ardolino et al., 2005 Fp1 C4 4 Aumento bilaterale frontale delta e theta bande.
Keeser et al., 2011 F3 Fp2 25 Diminuzione della banda delta frontale e prefrontale.
Marshall et al., 2011 F3/F4 Mastoidi 7 - Il sonno non-REM: diminuzione frontale di banda delta.
- Il sonno REM: aumento globale della banda gamma.
Wirth et al., 2011 F3 Spalla destra 52 Diminuzione globale nella banda delta.
Zaehle et al., 2011 F3 Mastoidi 32 - Anodal: aumento locale di tHeta e alfa bande.
- Catodiche: diminuzione locale di theta e alfa bande.
Jacobson et al., 2011 Tra il T4-Fz Fp1 27 Diminuzione del diritto banda theta frontale.
Polania et al., 2011 C3 FP3 62 - Sincronizzazione globale di tutte le bande studiate.
Maeoka et al., 2012 F3 Fp2 128 Aumento locale in versione beta ed è diminuito bande alfa.

Tabella 3. Gli studi che analizzano gli effetti della tDCS sul registrazioni EEG.

Discussione

Problemi di sicurezza

Inizialmente, i soggetti dovrebbero essere sottoposti a screening per eventuali controindicazioni per la tDCS 11. Controllare anche per le lesioni cutanee o malattie, poiché non vi è evidenza di tDCS lesioni indotte secondo l'integrità della pelle. Se tDCS è fortemente indicata su un'area lesionato, è possibile farlo a bassa intensità, cioè 0,5-1,0 mA. Tuttavia, non è garantito che ciò impedirà irritazioni cutanee o lesioni. Così, la condizione della pelle sotto gli elettrodi deve essere ispezionato prima e dopo tDCS 2.

Impedenza ed elettrodi

Impedenze elettrodo deve essere il più basso possibile. Questo riduce il rischio di interferenza di rumore interno ed esterno o segnali distorti. Impedenze dovrebbero anche essere ricontrollato ogni volta che c'è un artefatto presente nel segnale 37.

Tutti gli elettrodi devono essere di buona qualità con superfici intatte. Reelettrodi utilizzabili con superfici incoerenti può creare densità di corrente sconnessi. Tutti gli elettrodi di superficie dovrebbero essere applicati con gel conduttivo sufficiente per assicurare basse impedenze, e le impedenze devono essere controllati per i manufatti 37.

Sistemi a ciclo chiuso

Un sistema a circuito chiuso è un sistema in grado di diagnosticare anomalie elettrofisiologiche e di trattarli tempestivamente 8, 10. Un esempio illustrativo è il rivelatore di picco EEG per un attacco imminente. Questo principio è stato applicato con successo in pazienti con grave epilessia. Morrell e colleghi 9 trattati 191 soggetti con epilessia intrattabile utilizzando uno stimolatore impiantato cervello e hanno osservato una significativa riduzione della frequenza delle crisi, nonché il miglioramento della qualità della vita. Nonostante il successo, procedure invasive sono associati a rischi e complicanze come l'infezione locale o effetti di umore o cognitivo indesiderate e quindi un Alternative, approccio non invasivo è auspicabile. Quindi, il presente dispositivo può rappresentare un'opzione interessante per quei pazienti che hanno bisogno di una rapida diagnosi neurofisiologica e tempestivo trattamento, come i pazienti epilettici.

L'applicazione del sistema a ciclo chiuso non può essere limitato ai pazienti solo con epilessia. Una serie di studi recenti hanno suggerito che le alterazioni EEG possono essere indicatori di diverse malattie neuropsichiatriche 30. Usando una combinazione di tDCS e EEG potrebbe anche essere utile per ottimizzare i parametri di stimolazione. Tali algoritmi sono ancora poco sviluppata, ma la combinazione di risultati di studi EEG e tDCS possono aiutare in tale sviluppo.

Rispetto al TMS, che è un'altra tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva, tDCS è considerato molto più adatto per scopi terapeutici soprattutto a causa del suo basso costo e la relativa portabilità. Inoltre, avendo un sistema che utilizza un tappo testa con predeterminato elettrode posizioni possono standardizzare la posizione di stimolo e di migliorare i risultati. Un altro vantaggio di questo dispositivo è la possibilità di stimolare più di un sito, allo stesso tempo, che è stato trovato per essere clinicamente superiore rispetto stimolazione convenzionale secondo alcuni autori 38, 39.

Sebbene il dispositivo mostra chiari vantaggi, alcuni limiti devono essere affrontati per migliorare il dispositivo per il futuro. In primo luogo, il dispositivo non è in grado di stimolare e registrare segnali EEG nello stesso luogo contemporaneamente (vedere Figura 9). In secondo luogo, il numero di canali disponibili per la registrazione EEG è bassa. La solita raccomandazione è di usare almeno 16 canali per un adeguato studio EEG 40 e anche di più canali per elettro-oculografia per rilevare occhi artefatti da movimento. Infatti, negli ultimi anni vi è stata una tendenza ad aumentare il numero di canali in studi EEG / tDCS (Tabella 3). Sebbene il basso numero di canali miGHT influenzare la sensibilità nel rilevare cambiamenti dinamici nella eccitabilità corticale, tale sistema può ancora essere utile per la ricerca di algoritmi per specifiche posizioni degli elettrodi.

Dichiarazioni

Questo lavoro è stato in parte sostenuto da neuroelettriche, Barcellona in Spagna, che produce lo strumento utilizzato in questo articolo.

Ringraziamenti

PS ha ricevuto sostegno finanziario da CAPES, Brasile. Questo lavoro è stato parzialmente finanziato con una sovvenzione da CIMIT. Gli autori sono grati a Fligil Uri per la sua assistenza tecnica e di Olivia Gozel e Noelle Chiavetta per il loro aiuto nella modifica di questo manoscritto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Material
Neoprene HeadCap NeuroelectricsNE0191
Fascia in neopreneNeuroelectricsNE0201
Elettrodo frontale a secco front-endNeuroelectricsNE0214
Elettrodo in gel front-endNeuroelectricsNE0228
Flacone Gel 60clNeuroelectricsNE0161
Elettrodo di stimolazione Pi cm2NeuroelectricsNE0248
Flacone soluzione salina 100mlNeuroelectricsNE0331
Elettrodo spugna fron-end 25 cm2NeuroelectricsNE0264
Elettrodo adesivo Front-endNeuroelectricsNE02525
USB Bluetooth DongleNeuroelectricsNE0311
scheda USB con softwareNeuroelectricsNE0151
siringa curvaNeuroelectricsNE0141
caricatore NECBOX microUSBNeuroelectricsNE0131
cavo elettrodoNeuroelectricsNE017 101
Nome materiale
StarStim NECBOX NeuroelectricsNE0121

Riferimenti

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