Transcranica diretta stimolazione corrente e simultanea Magnetic Resonance Imaging funzionale

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di illustrare l'implementazione della stimolazione transcranica a corrente continua o TDCS durante la risonanza magnetica funzionale simultanea. Per valutare in che modo la stimolazione influisce sulle funzioni cerebrali umane, il primo passo consiste nell'assemblare l'attrezzatura necessaria, che include risonanza magnetica, cavi compatibili, elettrodi e scatole di filtri. Come secondo passo, l'apparecchiatura TDCS deve essere installata all'interno e all'esterno dello scanner.

Successivamente, il partecipante viene sottoposto a screening e preparato per la TDCS intra-scanner. Dopo che il partecipante è stato spostato nel foro dello scanner, la stimolazione viene attivata e inizia l'esperimento FMRI. In definitiva, i risultati dei partecipanti scansionati durante A-T-D-C-S vengono confrontati in un disegno dei soggetti con i risultati ottenuti durante una sessione TDCS fittizia separata per rivelare l'impatto della stimolazione sull'attività cerebrale funzionale.

Il vantaggio principale dell'intra malattia rispetto ai protocolli TS puramente comportamentali è che consente di studiare il meccanismo neuronale alla base degli effetti della simulazione. Inoltre, rispetto ad altre tecniche di neuro imaging come E-E-G-F-M-R-I offre una risoluzione spaziale superiore e consente anche la verifica della posizione dell'elettrodo sul thecal. L'uso combinato di FMRI e TDCS può aiutare a svelare i meccanismi neurali associati all'azione della TDCS nel cervello sano e anche in una serie di diverse condizioni patologiche come l'ictus o la demenza.

Capire come funziona il TDCS nel cervello può eventualmente migliorare le applicazioni cliniche di questa tecnica perché una serie di passaggi critici devono essere eseguiti nell'ordine corretto in modo sensibile al tempo. Una buona pianificazione e familiarizzazione con questi passaggi è necessaria per un'implementazione di successo. Se eseguita correttamente, la tecnica presenta solo un rischio minimo per i partecipanti.

Tuttavia, i ricercatori devono assicurarsi di seguire le linee guida di sicurezza stabilite per la risonanza magnetica e il TDCF. Il disegno sperimentale consiste in due segmenti FMRI eseguiti durante una sequenza di stati di riposo di cinque minuti T-D-C-S-A e un compito di generazione di parole semantiche palesi di 11 minuti. I 20 minuti al TDCS iniziano circa uno o due minuti prima delle scansioni, coprono l'intera durata delle due scansioni funzionali e anche brevi pause e istruzioni tra le scansioni.

Ulteriori scansioni strutturali vengono acquisite dopo la risonanza magnetica a riposo e il compito F. La sessione di stimolazione fittizia consiste in 30 secondi di TDCS prima dello stato di riposo FMRI senza TDCS durante il resto del protocollo per l'attività linguistica, utilizzare un software di presentazione dello stimolo per proiettare un'immagine visiva di varie categorie semantiche su uno schermo all'interno dello scanner. La proiezione avviene tramite un proiettore e un sistema di specchi collegati al computer.

Un microfono compatibile con la risonanza magnetica viene utilizzato per la trasmissione di risposte verbali evidenti. Per impostare il programma del dispositivo TDCS, il dispositivo deve erogare una corrente continua costante di un milliampere per 20 minuti in modo che lo stimolatore sia sufficientemente carico. In caso contrario, potrebbe spegnersi durante l'esperimento, assemblare tutte le apparecchiature, i cavi e gli elettrodi necessari per il TDCS come descritto nel protocollo di testo.

Nella sala di controllo della risonanza magnetica, posizionare la scatola del filtro esterna vicino al tubo del filtro RF che viene utilizzato per far passare i cavi nella sala dello scanner. Si noti che la scatola del filtro esterna è chiaramente etichettata. La scatola del filtro interna ed esterna non devono essere confuse.

Quindi, collegare lo stimolatore alla scatola esterna utilizzando il cavo dello stimolatore. Misurare la lunghezza del cavo della scatola necessaria per collegare le scatole del filtro interna ed esterna, lasciando che un cavo sufficiente scorra lungo le pareti della stanza dello scanner. Inserire il cavo della scatola nel tubo del filtro RF e collegarlo alla scatola del filtro esterna nella stanza dello scanner.

Posizionare la scatola del filtro interna all'interno dell'estremità posteriore del foro dello scanner e utilizzare del nastro adesivo per tenerla in posizione. Fissare il cavo della scatola alle pareti con un nastro adesivo e collegarlo alla scatola del filtro dello scanner interna, evitando eventuali anelli nei cavi in quanto potrebbero indurre il riscaldamento RF. Esaurientemente. Sottoporre i partecipanti allo screening per controindicazioni alla risonanza magnetica e alla TDCS, come pacemaker, parte centrale del corpo e claustrofobia.

Dopo aver spiegato la procedura, informarsi come con le configurazioni TDCS convenzionali per prepararsi al posizionamento degli elettrodi. Ispezionare la pelle del partecipante per eventuali lesioni preesistenti e allontanare i peli. Quindi pulire la pelle con alcol per migliorare le condizioni della pelle.

Dopo aver imbevuto le tasche di spugna con soluzione salina, inserire gli elettrodi compatibili con la risonanza magnetica nelle tasche utilizzando una penna che lascia tracce magnetiche non faro. Per prima cosa, segna l'intersezione di T tre F tre e F sette C3 sulla testa del soggetto, quindi segna il punto medio tra F sette e F tre. Ora segna il centro di una linea che collega quei due punti e posiziona l'anodo in questo punto.

Quindi posizionare il catodo nella posizione sopraorbitale destra e fissare entrambi gli elettrodi con un elastico. Dopo un controllo di sicurezza finale all'esterno dello scanner, guidare il partecipante all'interno della sala scanner e quindi avvicinarsi allo scanner per collegare il cavo dell'elettrodo alla scatola del filtro interna. Quindi, accendi lo stimolatore e verifica l'impedenza, ad esempio, premendo contemporaneamente il pulsante in alto a destra e in basso a sinistra dello stimolatore.

Le impedenze sono in genere più elevate durante questa procedura rispetto ai protocolli T DS S standard a causa della maggiore resistenza della lunghezza del cavo e delle scatole dei filtri, quindi è fondamentale testare le impedenze prima di iniziare la scansione. Se vengono raggiunti i limiti di impedenza, lo stimolatore si arresta automaticamente se ciò si verifica. I possibili rimedi includono assicurarsi che gli elettrodi siano a contatto con il cuoio capelluto, pulire la pelle, di nuovo, applicare più soluzione salina sulle spugne.

Posizionare il partecipante sul portale dello scanner. Assicurarsi che gli elettrodi siano ancora nella posizione corretta. Quindi far passare il cavo dell'elettrodo attraverso la parte inferiore sinistra della bobina di testa e fissare il cavo per assicurarsi che non si impigli nel gantry.

Quando il portale viene spostato. Chiudere la bobina di testa e passare il pulsante di emergenza al partecipante. Quindi far scorrere il partecipante nello scanner.

Quindi, raggiungere il cavo dell'elettrodo dall'estremità posteriore dello scanner e collegarlo alla scatola del filtro interna e lasciare la stanza. Utilizzare l'interfono dello scanner per informare il partecipante dell'inizio della sessione di scansione. Avviare la scansione del localizzatore strutturale utilizzando la console di scansione al termine del periodo di acquisizione.

Ispezionare la scansione del localizzatore alla ricerca di artefatti ad alta frequenza facendo doppio clic sulla scansione del localizzatore e regolando il contrasto tenendo premuto il pulsante destro del mouse mentre si sposta il mouse a sinistra e a destra. Utilizzare l'interfono dello scanner per comunicare al soggetto che la stimolazione inizierà e che potrebbe avvertire una sensazione di formicolio sul cuoio capelluto per un breve periodo. Quindi ripetere le istruzioni per la prima scansione funzionale.

Per la scansione dello stato di riposo, istruire il partecipante a tenere gli occhi chiusi per la durata della scansione di cinque minuti. Muoversi il meno possibile e non pensare a nulla in particolare. Inoltre, assicurarsi che il proiettore sia spento manualmente.

Avviare il TDCS circa uno o due minuti prima dell'inizio della scansione funzionale dello stato di riposo. Utilizzare la console dello scanner per caricare la sequenza dello stato di riposo. Fare doppio clic sulla sequenza dello stato di riposo per aprire il campo visivo e regolare la posizione in modo da coprire l'intero cervello e allinearsi approssimativamente con la commessura antero-posteriore.

Ora, inizia la prima scansione. Monitora l'impedenza durante l'esperimento utilizzando un secondo ricercatore quando esegui studi in doppio cieco mentre la sequenza dello stato di riposo è in esecuzione. Caricare la seconda sequenza di imaging funzionale, che è l'attività linguistica, e regolare il campo visivo come prima utilizzando la console dello scanner per ridurre il tempo necessario tra le scansioni.

Dopo la fine della sequenza dello stato di riposo, accendere il proiettore per consentire la visualizzazione visiva degli stimoli sperimentali durante l'attività linguistica. Fare doppio clic sull'icona del software di presentazione e caricare il paradigma del linguaggio. Utilizzare l'interfono dello scanner per ripetere le istruzioni per il paradigma FMRI relativo all'attività e iniziare con l'attività alla fine dell'esperimento di stimolazione e FMRI.

Continuare con le scansioni strutturali pianificate. Al termine dell'esperimento, scollegare il cavo dell'elettrodo dalla scatola del filtro interno prima di spostare il partecipante fuori dal foro dello scanner. Quindi staccare la bobina di testa e chiedere al partecipante di sedersi e rimuovere gli elettrodi con attenzione.

Gli studi FMRI durante un compito di generazione semantica di parole hanno mostrato una ridotta attività nella porzione ventrale del giro frontale inferiore sia negli adulti più giovani che in quelli più anziani che hanno ricevuto A-T-D-C-S rispetto a quando gli stessi soggetti sono stati scansionati durante la stimolazione fittizia. Non sono state riscontrate differenze significative nel giro frontale inferiore dorsale sinistro e nell'FMRI. La scansione dello stato di riposo eseguita durante l'A-T-D-C-S rispetto a una scansione dello stato di riposo acquisita negli stessi 18 partecipanti durante una sessione TDCS fittizia separata illustra le regioni cerebrali che mostrano una maggiore connettività durante l'A-T-D-C-S indicate in rosso e le regioni che mostrano una connettività ridotta indicate in blu.

In futuro, questa nuova tecnica potrebbe essere utilizzata nelle popolazioni cliniche per migliorare l'efficacia degli interventi esistenti o per sviluppare nuovi protocolli scientificamente fondati. Per approfondire la nostra comprensione degli effetti di base della TT CS, questa tecnica potrebbe essere integrata da altre tecniche come l'EEG TT S al fine di sfruttare la risoluzione temporale superiore di queste tecniche. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione dei requisiti tecnici, dell'implementazione e delle considerazioni sulla sicurezza dell'uso combinato di TDCS e risonanza magnetica.