Articolo metodologico

Stimolazione a corrente continua transcranica ad alta definizione durante il sonno

DOI:

10.3791/68911

⸱

5 dicembre 2025

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

In questo articolo

Sommario

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

Questo protocollo descrive la stimolazione transcranica in corrente continua ad alta definizione durante il sonno con monitoraggio elettroencefalografico simultaneo per indagare le relazioni causali tra le regioni cerebrali mire e il sonno, nonché i processi correlati.

Abstract

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

La stimolazione a corrente continua transcranica ad alta definizione (HD-tDCS) consente una modulazione spaziale con alta precisione dell'attività neurale durante il sonno. Questo protocollo presenta una metodologia completa per l'applicazione di HD-tDCS utilizzando una configurazione di elettrodi ad anello 4 x 1, mentre contemporaneamente registra l'elettroencefalografia ad alta definizione (HD-EEG) per monitorare l'architettura del sonno e gli effetti della stimolazione. La tecnica consente una regolazione sistematica di più parametri, dove ogni selezione di parametro produce risultati neurofisiologici distinti. Questo offre opportunità per colpire specifiche regioni cerebrali e schemi oscillatori specificamente adattati alla domanda di ricerca. L'implementazione di successo di questo protocollo richiede attenzione al posizionamento degli elettrodi, alla gestione dell'impedenza e alla capacità di staging del sonno in tempo reale. La versatilità di questa metodologia e la sua capacità di affrontare le relazioni causali nella fisiologia del sonno invitano a una vasta gamma di applicazioni, dalle neuroscienze di base agli interventi clinici basati sull'ottimizzazione del sonno. Il quadro standardizzato ma flessibile descritto qui stabilisce HD-tDCS come una piattaforma robusta per indagini sistematiche sulla neurobiologia del sonno e sulle sue implicazioni cliniche.

Introduzione

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

Il sonno è essenziale per la salute cerebrale e la cognizione, e specifiche oscillazioni del sonno hanno ruoli chiave di supporto e rigenerazione. La capacità di modulare queste oscillazioni del sonno offre opportunità uniche per stabilire la causalità tra sonno, attività cerebrale e cognizione. Negli ultimi anni sono emerse varie tecniche di neuromodulazione, con la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) che ha mostrato potenzialità come approccio non invasivo per modulare l'attività neurale durante il sonno 1,2,3,4.

Il tDCS convenzionale applica corrente elettrica continua attraverso grandi elettrodi a cuscinetta, tipicamente 25-35cm 2, risultando in una stimolazione relativamentediffusa 5. L'efficacia e la specificità della tDCS durante il sonno dipendono da diversi parametri chiave che possono essere manipolati sistematicamente. La posizione degli elettrodi determina fondamentalmente quali regioni corticali ricevono stimolazione; Le configurazioni bifrontali possono potenziare oscillazioni lente e fusi delsonno 6,7 oppure ridurre il tempo totale disonno 8, a seconda del montaggio e della polarità. L'intensità corrente (tipicamente 0,2-2,0 mA) mostra effetti dipendenti dalla dose sia sull'entità delle risposte neurofisiologiche sia sulla tollerabilità deipartecipanti 9. I parametri temporali, inclusi la durata totale della stimolazione, la durata della rampa e la struttura del protocollo (continuo vs. intermittente con intervalli specifici di interstimolazione), determinano sia gli effetti immediati che i successi; Ad esempio, protocolli intermittenti con intervalli privi di stimolazione possono aumentare l'eccitabilità della corteccia motoria riducendol'adattamento 10. Inoltre, il tempismo della stimolazione rispetto all'architettura del sonno influisce sugli esiti; ad esempio, la stimolazione del sonno di Stadio 2 (N2) colpisce principalmente i fusi e le oscillazioni lente 6,7, mentre la stimolazione del sonno a movimento oculare rapido (REM) influenza la consapevolezza di sé durante isogni 11. Questa diversità di esiti derivanti da tali sottigliezze nella selezione dei parametri esemplifica l'eccezionale sensibilità dell'architettura del sonno - e dei processi correlati come la cognizione - alla neuromodulazione mirata.

Il tDCS ad alta definizione (HD-tDCS) utilizza elettrodi più piccoli, come il montaggio ad anello 4 x 1 (circa 0,95 cm² di superficie contro 2-35 cm² per gli elettrodi di gomma convenzionali), che consente un targeting più focale delle regioni cerebrali con una maggiore precisione spaziale — definita come la capacità di concentrare la corrente elettrica all'interno di un bersaglio specifico minimizzando la diffusione verso aree adiacenti — rispetto agli elettrodi di gomma più grandi usatia priori 12. L'HD-tDCS produce anche una distribuzione del campo elettrico più circoscritta, e la corrente generata è in gran parte confinata alle aree corticali direttamente sotto glielettrodi 13. Questa specificità spaziale avanzata minimizza gli effetti fuori bersaglio e apre la strada a correlazioni funzionali ad alta precisione tra i siti di stimolazione e gli esitiosservati 14. Questa selettività consente un test più accurato delle ipotesi specifiche per regione cerebrale, riducendo al contempo le influenze di confusione derivanti dalla stimolazione non intenzionale delle aree corticaliadiacenti 5,12,13,14,15. La maggiore precisione e accuratezza focale dell'HD-tDCS consente interrogazioni meccanicistiche su specifiche regioni cerebrali e sulle loro associazioni con aspetti distinti della fisiologia e della cognizione del sonno. L'adattabilità dell'HD-tDCS è amplificata quando abbinata a registrazioni neurofisiologiche continue, come l'elettroencefalografia ad alta definizione continua (EEG). Pertanto, una piattaforma con tale potenziale traslazionale è in grado di far progredire sia la ricerca neuroscientifica di base sia lo sviluppo di interventi clinici per il sonno e le condizionineuropsichiatriche 4.

Questo protocollo descrive una metodologia completa per applicare HD-tDCS durante il sonno utilizzando una configurazione ad anello 4 x 1, registrando simultaneamente l'EEG per monitorare l'architettura del sonno e gli effetti della stimolazione. L'approccio è progettato per essere versatile, permettendo ai ricercatori di personalizzare i parametri di stimolazione per affrontare varie domande di ricerca relative alle neuroscienze del sonno.

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Protocollo

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Lo studio è stato approvato e condotto seguendo le linee guida etiche del nostro istituto. È stato ottenuto un consenso informato con spiegazioni complete sulle procedure, i rischi e i benefici dai partecipanti allo studio.

1. Controindicazioni e considerazioni di sicurezza

  1. Prima dell'installazione sperimentale, confermare che il partecipante non abbia controindicazioni per HD-tDCS sulla base delle attuali linee guida di sicurezza16,17 (Tabella 1).
  2. Ispezionare accuratamente il cuoio capelluto del partecipante per eventuali lesioni cutanee. Evita di stimolare aree con danni o infiammazione.
  3. Esamina i farmaci del partecipante, poiché i farmaci che agiscono al sistema nervoso centrale potrebbero alterare gli effetti della stimolazione.
  4. Ottenere un consenso informato con spiegazioni complete sulle procedure, i rischi e i benefici.
  5. Schermare i sintomi di base16 per sintomi preesistenti che potrebbero essere confusi con effetti legati allastimolazione 16,17. Questi includono: mal di testa, fastidio al cuoio capelluto, formicolio, prurito, sensazione di bruciore, rossore della pelle, sonnolenza, difficoltà di concentrazione e cambiamenti dell'umore.

2. Preparazione dell'attrezzatura

NOTA: Questo protocollo descrive l'uso di dispositivi separati e indipendenti per la registrazione HD-tDCS e EEG (Figura 1). Alcuni sistemi commercialmente disponibili integrano sia le capacità di stimolazione che di registrazione all'interno di un unico dispositivo. Gli utenti di tali sistemi integrati dovrebbero consultare le istruzioni specifiche per il produttore.

  1. Raccogli tutte le attrezzature e i materiali necessari (Tabella 2, Figura 2 e Figura 3).
  2. Assicurati che il dispositivo tDCS convenzionale abbia un'alimentazione adeguata.
    1. Accendi entrambi i dispositivi e controlla lo stato dell'alimentazione secondo le specifiche del produttore.
    2. Per dispositivi alimentati a batteria: se si accendono gli indicatori di batteria scarica, sostituire le batterie (per sistemi sostituibili dall'utente) o ricaricare il dispositivo (per sistemi a batteria integrati).
    3. Per i dispositivi controllati dal software: verifica lo stato dell'alimentazione tramite l'interfaccia di controllo.
    4. Per dispositivi alimentati dalla rete: Assicurarsi un corretto collegamento alla presa di corrente con un isolamento medico adeguato.
  3. Ispezionare tutti gli elettrodi per segni di usura o danni insoliti.
    1. Per gli elettrodi ad anello sinterizzati Ag/AgCl: Controlla la presenza di depositi di prodotti elettrolisi sulla superficie dell'elettrodo.
    2. Per gli elettrodi in gomma al carbonio: controlla crepe, fragilità o usura irregolare.
    3. Per gli elettrodi usa e getta: verifica che non abbiano superato i limiti di uso singolo o raccomandati.
    4. Sostituire eventuali elettrodi danneggiati o usati in modo eccessivo seguendo le linee guida del produttore per la frequenza di sostituzione.
  4. Collega i cavi degli elettrodi ad anello sinterizzati Ag/AgCl ai ricevitori corrispondenti sul cavo di uscita adattatore 4 x 1.
    1. Collega il cavo centrale dell'elettrodo alla spina centrale del ricevitore.
    2. Collega gli elettrodi rimanenti ai tappi circostanti.

3. Preparazione del cappuccio EEG e dell'elettrodo HD-tDCS (Figura 2 e Figura 3)

  1. Seleziona la misura appropriata del cappuccio EEG per il partecipante in base alla circonferenza della testa. Consulta il manuale del produttore per la selezione della dimensione del cappuccio EEG.
  2. Determinare la configurazione della polarità degli elettrodi HD-tDCS in base agli obiettivi dello studio. Per la stimolazione anodale, l'elettrodo centrale funge da anodo (positivo) con gli elettrodi circostanti come catodi (negativi). Per la stimolazione catodica, l'elettrodo centrale funge da catodo (negativo) con gli elettrodi circostanti come anodi (positivo). Le posizioni comuni (e obiettivi cerebrali attesi) includono:
    1. Utilizzare la posizione bilaterale frontolaterale (F3/F4) per colpire la cortecciaprefrontale 6.
    2. Usa la posizione centrale (Cz) per colpire le areesensorimotorie 18.
    3. Usa la posizione occipitale (Oz) per colpire la cortecciavisiva 19.
    4. Usa il parietale (P3/P4) per mirare alle cortecceassociative 20.
    5. Opzionale) Utilizzare la modellazione computazionale del campo per visualizzare e ottimizzare la distribuzione della corrente ( Figura 4):
      1. Ottieni la risonanza magnetica strutturale del partecipante, se disponibile, oppure usa un modello standard della testa.
      2. Utilizzare software di modellazione sul campo (ad esempio, SIMNIBS, ROAST o strumenti specifici per il produttore come HD-Explore) per simulare il flusso di corrente 21,22.
      3. Posizioni degli elettrodi di ingresso e parametri di stimolazione (intensità della corrente, polarità).
      4. Valutare la distribuzione prevista del campo per garantire un targeting adeguato della regione di interesse prevista.
      5. Regolare la posizione degli elettrodi secondo necessità per ottimizzare la focalità e l'intensità del campo sul bersaglio.
  3. Rimuovere gli elettrodi di registrazione EEG nella posizione di stimolazione scelta dal cappuccio EEG. Questo permette agli elettrodi di stimolazione HD-tDCS di occupare queste posizioni in modo che abbiano un contatto diretto con il cuoio capelluto attraverso le stesse aperture nel cappuccio. Gli elettrodi EEG rimossi non possono registrare dati significativi da queste posizioni durante la stimolazione a causa della saturazione dovuta alla corrente di stimolazione.
  4. Inserire gli elettrodi HD-tDCS o i portaelettrodi nel tappo (Figura 2).
    NOTA: Alcuni sistemi HD-tDCS utilizzano elettrodi che vengono inseriti direttamente nel tappo senza supporti separati. Segui le istruzioni specifiche per il produttore.
    1. Per i sistemi con portaelettrodi: posizionare e fissare i supporti in modo che il lato contenente un cappuccio sia rivolto verso l'esterno del cappuccio EEG e il lato opposto (senza cappuccio) rivolga all'interno del cappuccio EEG, in modo che entri in contatto con il cuoio capelluto del partecipante.
    2. Per i sistemi con elettrodi a inserimento diretto: Segui le linee guida del produttore per un corretto orientamento e meccanismo di fissaggio degli elettrodi.
  5. Applicare una pasta conduttiva adesiva (alta viscosità, senza cloruro; Dieci-20) per preparare il cappuccio EEG, come raccomandato dal produttore.
    1. Inverti il cappuccio EEG al contrario e posizionalo su una testa in schiuma.
    2. Appiattisci eventuali pieghe nel tessuto del cappello.
    3. Usando un depressore linguale, copri gli elettrodi EEG con una pasta. Non usare la pasta sugli elettrodi di stimolazione HD-tDCS.
    4. Modella la pasta a forma di cupole. Applica meno pasta davanti, dove ci sono meno peli e più sulla sommità e dietro la testa.
    5. Evita di applicare troppa pasta su ogni sito elettrodo e di mettere pasta sul tessuto, perché un eccessivo versamento può causare il passaggio da ponte.

4. Configurazione dei partecipanti

  1. Fai sedere comodamente il partecipante su una sedia.
  2. Applicare gli elettrodi di riferimento facciali e di massa con una pasta conduttiva adesiva utilizzando elettrodi a coppa d'oro. Fissa gli elettrodi con nastro medico.
    1. Pulire i luoghi con un tampone d'alcol, esfoliare con gel preparatorio leggermente abrasivo (ad esempio Nuprep) su un cotton fioc (ad esempio, cotton fioc) e rimuovere tutti i liquidi con una garza secca quadrata. I siti degli elettrodi seguono i requisiti standard di montaggio polisonnografia per la stadiazione del sonno secondo i criteri23 dell'American Academy of Sleep Medicine (AASM) e includono:
      Riferimento (fronte); servono come elettrodi di riferimento
      A1/A2 (mastoidi, osso dietro le orecchie); servono come elettrodi di riferimento.
      LOC/ROC (canto esterno destro e sinistro vicino agli occhi, destra sollevata, sinistra abbassata); Registra i movimenti oculari.
      EMG (2 sul mento); Registra il tono muscolare per distinguere le fasi del sonno.
      Terra (clavicola/clavicola); stabilizza l'amplificatore e riduce il rumore in modalità comune.
    2. Riempi gli elettrodi con una pasta conduttiva adesiva e applica sul sito evitando di esporre la pasta sul retro dell'elettrodo.
    3. Per l'elettrodo di ritorno HD-tDCS, posizionare l'elettrodo di stimolazione appropriato sulla clavicola e fissarlo con del nastro adesivo. Applica soluzione salina o gel secondo le specifiche del produttore.
  3. Individua e segna il punto centrale per il posizionamento del cappuccio EEG.
    1. Per prima cosa, localizza il vertice (Cz).
      1. Misura la distanza dal nasion (giunzione della fronte e delle ossa nasali) all'inion (punto più prominente dell'osso occipitale). Segna il punto medio con una linea.
      2. Misura la distanza tra i punti preauricolari sinistro e destro. Segna il punto medio con una linea.
      3. Cz si trova all'incrocio di queste linee. Spruzza leggermente i capelli con acqua usando uno spruzzino ( Figura 3) per facilitare il posizionamento del tappo EEG.
  4. Invertire il cappuccio EEG preparato in modo aderente e comodo sulla testa del partecipante, puntando all'elettrodo Cz con il sito Cz segnato. Fissa il cappuccio EEG sulla testa del partecipante con le fasce per il mento.
  5. Utilizzando una siringa, riempire i siti degli elettrodi con gel conduttivo (ad esempio, e-gel).
    1. Alza leggermente l'elettrodo e inserisci la punta dell'ago a grande calibro e punta smussata al centro dell'elettrodo. Muovi delicatamente l'ago per spostare i capelli e applica un gel conduttivo (~0,5 mL). Spingi delicatamente l'elettrodo verso il basso per garantire una connessione forte tra il gel, la pasta conduttiva adesiva e il cuoio capelluto.
    2. Evitare di diffondere il gel oltre la circonferenza del sito dell'elettrodo per evitare deviazioni di corrente.
    3. Applica più gel conduttivo sulla corona e sulla parte posteriore della testa per compensare la maggiore densità dei capelli.
    4. Premi ogni elettrodo contro il cuoio capelluto.
  6. Posizionare gli elettrodi ad anello sinterizzati Ag/AgCl in ogni portaelettrodi HD-tDCS ( Figura 2, pannello destro).
    1. Posiziona con la superficie ruvida rivolta verso il basso e la superficie liscia e arrotondata rivolta verso l'alto.
    2. Abbassa l'elettrodo ad anello finché non si appoggia alla base del supporto.
    3. Aggiungere altro gel conduttivo ad alta viscosità (ad esempio, gel HD) per coprire l'elettrodo.
    4. Usa i condensatori forniti per bloccare gli elettrodi in posizione.

5. Configurazione del sistema HD-EEG

  1. Prepara il software appropriato per il computer di registrazione.
  2. Se è coinvolta una headbox ad alta densità (o hardware simile), assicurarsi che tutti gli elettrodi siano collegati agli amplificatori appropriati. Questa fase può coinvolgere l'uso di un cavo connettore in fibra ottica, e possono esistere variazioni nell'allestimento dell'hardware di registrazione.
  3. Non collegare gli elettrodi di stimolazione in questa fase.
  4. Accendi l'amplificatore e avvia il software di registrazione EEG.
    1. Dopo aver creato un nuovo file di studio, seleziona l'opzione profilo appropriata per un montaggio ad alta densità.
    2. Verifica la destinazione per l'archiviazione dei file e i filtri appropriati per il montaggio.
  5. Controlla le impedenze.
    1. Imposta il limite di impedenza a 25 kΩ e punta a un'impedenza inferiore a 10 kΩ.
    2. Per elettrodi ad alta impedenza, consideriamo le seguenti regolazioni:
      1. Se tutti o la maggior parte sono alti, controlla che tutti gli elettrodi siano collegati correttamente. Controlla l'elettrodo di riferimento e, se necessario, rifai gli elettrodi di riferimento.
      2. Se tutti o quasi tutti sono insolitamente bassi, controlla che la massa sia collegata.
      3. Se metà è completamente rossa, controlla la strettezza del condensatore e dell'amplificatore.
      4. Se un singolo elettrodo è alto, premi verso il basso sull'elettrodo. Se l'impedenza rimane alta, aggiungi più gel conduttivo con la siringa, raschia delicatamente il cuoio capelluto con la punta della siringa per l'elettrodo del cuoio capelluto, oppure rifai l'elettrodo facciale. Se il problema persiste o viene rilevata un'impedenza eccessiva, controlla la connessione tra il condensatore, il connettore e l'amplificatore.
  6. Inizia a registrare l'EEG.
  7. Esegui biocalibrazioni.
    1. Chiedi al partecipante di aprire e chiudere gli occhi per ~10 secondi. Osserva l'attività alfa nella maggior parte dei partecipanti. Aspettati ampiezze maggiori nei canali posteriori rispetto a quelli anteriori. Monitora le variazioni di ampiezza sul cuoio capelluto.
    2. Chiedi al partecipante di guardare a sinistra, a destra, su e in basso. Successivamente, chiedi al partecipante di stringere i denti. Osserva i movimenti degli elettrodi oculari e del mento.
    3. Chiedi al partecipante di battere le palpebre più volte.
      NOTA: Gli artefatti di battito di ciglia dovrebbero apparire come grandi deviazioni negli elettrodi frontali (ad esempio, Fp1, Fp2), poiché questi sono i più vicini agli occhi. Gli elettrodi più lontani dagli occhi possono mostrare deviazioni minori.
    4. Aggiungere ulteriori biocalibrazioni secondo il protocollo di studio (ad esempio, respirazione, movimento degli arti, ecc.)

6. Configurazione degli stimolatori HD-tDCS

  1. Prepara gli elettrodi di stimolazione HD-tDCS e lo stimolatore. Collega gli elettrodi allo stimolatore solo dopo aver completato prima le seguenti cose.
    1. Assicurati che lo stimolatore sia collegato a una presa di corrente o che le sue batterie siano completamente cariche e installate correttamente.
    2. Accendi lo stimolatore.
  2. Dopo che il dispositivo è acceso, collega il cavo dell'elettrodo al retro del dispositivo.
    NOTA: Non accendere il dispositivo prima di collegarlo potrebbe causare una lieve scossa. Può essere necessario un cavo elettrodico lungo o appositamente ordinato affinché la stimolazione possa essere attivata dalla sala di controllo o dal luogo esterno allo spazio per dormire, diminuendo la probabilità di disturbare il sonno del partecipante.
  3. Imposta i parametri di stimolazione in base al disegno dello studio. Le impostazioni includono l'intensità, la forma d'onda (questa sarà DC per i protocolli tDCS), la durata e i tempi di rampa.
    NOTA: Questi parametri varieranno a seconda del bersaglio previsto e della fisiologia all'interno del cervello. La maggior parte dei dispositivi dispone anche di impostazioni per separare i protocolli di stimolazione da quelli di simulazione. A questo punto, la distribuzione di corrente per il montaggio di stimolazione dovrebbe essere configurata. Per una configurazione tipica 4 x 1, l'elettrodo centrale riceve il 100% dell'intensità di corrente programmata, mentre questa corrente è distribuita tra i quattro elettrodi di ritorno (25% ciascuno).
  4. Imposta la stimolazione attiva o modalità simulata secondo il protocollo di studio. Se lo studio prevede l'accecamento, sono necessarie misure appropriate per impedire ai partecipanti o ai ricercatori di sapere quale modalità viene utilizzata. Alcuni stimolatori hanno funzioni di stimolazione/simulazione integrate per aiutare in questo.
  5. Se gli elettrodi HD-tDCS mostrano un'alta impedenza (ad esempio, superiore a 600 kΩ), effettuare una breve stimolazione di prova (5-10 s a intensità programmata) sotto l'impostazione SHAM per verificare la connettività. Idealmente, completa questo processo prima che il partecipante si addormenti.
    1. Sotto l'impostazione SHAM , emettere l'impulso. Aspettati di vedere l'impedenza scendere tra 3 e 5 secondi dopo aver emesso l'impulso. Una volta confermata la riduzione dell'impedenza, interrompere immediatamente la stimolazione (la durata totale del test non deve superare i 10 secondi).
    2. Aggiungere altro gel conduttivo ad alta viscosità e/o controllare le connessioni finché l'impedenza non scende a meno di 20-25 kΩ quando viene applicato un impulso finta.

7. Protocollo di monitoraggio e stimolazione del sonno

  1. Prepara l'ambiente per dormire.
    1. Minimizza la luce e il rumore ambientale.
    2. Assicurati che il partecipante abbia riportato il suo comfort.
    3. Offri al giocatore dei tappi per le orecchie.
    4. Segna l'ora nella registrazione EEG in cui le luci sono spente.
  2. Monitorare l'EEG per l'inizio del sonno e le fasi specifiche per avviare il protocollo di stimolazione in base al disegno dello studio. Le decisioni riguardanti il protocollo di stimolazione e il suo punto di iniziazione dovrebbero considerare la durata/continuità della stimolazione (cioè continua vs intermittente) così come la fisiologia/architettura del sonno mirata.
  3. Segna l'inizio della stimolazione nella registrazione EEG con una notazione appropriata.
  4. Se il partecipante si risveglia durante la stimolazione:
    1. Interrompi lo stimolatore.
    2. Segna il punto temporale con una notazione appropriata sulla registrazione EEG.
    3. Monitorare il ritorno del partecipante allo stadio del sonno di interesse secondo il disegno dello studio e il protocollo di stimolazione.
    4. Riprendere il protocollo di stimolazione quando necessario. Se si utilizza un design di stimolazione intermittente, il periodo di stimolazione abortito viene tipicamente considerato terminato, e la stimolazione successiva sarebbe la successiva nel programma (ad esempio, se la Stimolazione #3 viene abortita, il protocollo riprende con la Stimolazione #4 una volta ripresa).
    5. Completa il protocollo di stimolazione.
      1. Una volta terminato l'ultimo periodo di stimolazione, scollega il cavo di stimolazione (che collega gli elettrodi HD-tDCS) dallo stimolatore prima di spegnere lo stimolatore.
        NOTA: Ancora una volta, il mancato scollegamento prima di spegnere il dispositivo potrebbe causare una lieve scossa, risvegliando potenzialmente il partecipante.
      2. Consentire al partecipante di continuare a dormire (se opportuno), senza essere disturbato, a seconda del disegno dello studio.

8. Completamento della sessione e rimozione dell'attrezzatura

  1. Svegliare il partecipante al momento opportuno.
    1. Segna l'ora nella registrazione EEG in cui si accendono le luci.
    2. Sveglia delicatamente il partecipante.
  2. Ferma la registrazione EEG.
  3. Scollega l'attrezzatura.
    1. Rimuovi i tappi dai portaelettrodi HD-tDCS.
    2. Rimuovi delicatamente gli elettrodi ad anello Ag/AgCl, usando uno strumento smussato se necessario per evitare di tirare i cavi.
    3. Pulisci gli elettrodi con un tovagliolo di carta umido e asciugali per la conservazione.
  4. Rimuovi il cappuccio EEG e pulisci i punti degli elettrodi per rimuovere i gel.
  5. Offri al partecipante prodotti per la pulizia del gel da capelli e pelle.
  6. Valutare la valutazione degli eventi avversi post-stimolazione (simile allo screening nel passo 1.5). Documentare la gravità (ad esempio, lieve, moderata o grave) e la probabile relazione con la stimolazione per confrontare le risposte allo screening di base.
    NOTA: La maggior parte degli eventi avversi a HD-tDCS sono lievi e transitori, e si risolvono tipicamente entro poche ore dopo lastimolazione 16,17. Se ciò non accade, dovrebbero essere invocati i protocolli istituzionali per la segnalazione di eventi avversi gravi.

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Risultati

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Quando il protocollo viene implementato correttamente, HD-tDCS durante il sonno produce cambiamenti misurabili e riproducibili nell'architettura e nella fisiologia del sonno che variano sistematicamente con i parametri di stimolazione scelti. La distribuzione focale della stimolazione bilaterale frontolaterale nella Figura 4-uno possibile montaggio esemplifica la precisione spaziale di 4 elettrodi ad anello di 4 x 1. L'implem...

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Discussione

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

Questo protocollo fornisce un quadro metodologico standardizzato ma flessibile per la somministrazione di HD-tDCS durante il sonno con monitoraggio EEG simultaneo. La principale forza della tecnica risiede nella sua neuromodulazione focale e controllata dai parametri e nella capacità di monitorarne direttamente gli effetti neurofisiologici. Questo permette di effettuare test di causalità tra attività cerebrale mirata e processi legati al sonno.

L'esecuzione ef...

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Ringraziamenti

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

Ringraziamo con gratitudine il Beth Israel Deaconess Medical Center Clinical Research Coordinator Core Facility (RRID:SCR_027579) per il loro prezioso supporto a questo lavoro, inclusi spazi e infrastrutture dedicate alla ricerca. Ringraziamo inoltre il Core per il generoso supporto che ha permesso la pubblicazione di questo manoscritto.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Elettrodi ad anello sinterizzati Ag/AgClSoterix MedicalHD-1AGE-12 Per la configurazione della stimolazione
Tamponi alcoliciNANAPer l'installazione dell'EEG
Tappi per le orecchie NANAPer aver aiutato il partecipante ad addormentarsi 
EC2NatusCR-003Per l'installazione dell'EEG
Cappuccio di registrazione EEG (con elettrodi collegati)Natus21114Per l'installazione dell'EEG
Electro-gelElectro-Cap International, Inc. E11Per l'installazione dell'EEG
Quadrati di garza NANAPer l'installazione dell'EEG
Elettrodi Gold Cup & nbsp;NatusF-E5GH-48Per la raccolta di elettrooculografia (EOG) ed elettromiografia (EMG)
Sistema HD-EEG con capacità a 64 canali  NatusAmplificatore EEG per monitor cerebralePer l'installazione dell'EEG
HD-gel Soterix MedicalHD-1GELPer la configurazione della stimolazione
Portaelettrodi HD-tDCSSoterix MedicalHD-1A.2 Per la configurazione della stimolazione
Adattatore di stimolazione HD-tDCSAdattatore di stimolazione multicanale Soterix Medical 4x1Modello 4X1-C3A & nbsp;Per la configurazione della stimolazione
Sistema di stimolazione HD-tDCS  Soterix Medical M× Sistema di stimolazione transcranica N HDModello 9002 Per la configurazione della stimolazione
Modello di testa per fissare e preparare il gel su un cappuccio di registrazione EEG (se necessario)Per l'installazione dell'EEG
NuprepWeaver and Company10-30Per l'installazione dell'EEG
Cotton fiocCotton fiochttps://www.qtips.com/Per l'installazione dell'EEG
ForbiciNANAPer l'installazione dell'EEG
Cavo/cavo specializzato per connettori  Soterix MedicalCUS_MxN_CBL Per elettrodi di stimolazione
Bottiglia spruzzata (e bicchiere) con acquaNANAPer l'installazione dell'EEG
NastroNANAPer l'installazione dell'EEG
Siringa da dieci cc con punta smussa calibro 16NANAPer l'impostazione EEG/stimolazione
Dieci-20Weaver and Company10-20-8Per l'installazione dell'EEG
Depressore lingualeNANAPer l'installazione dell'EEG
AsciugamaniNANAPer l'installazione dell'EEG

Riferimenti

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  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).

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