Stimolazione transcranica a corrente continua focalizzata neuronavigata somministrata durante la risonanza magnetica funzionale

Descriviamo un nuovo metodo di posizionamento neuronavigato degli elettrodi per la tDCS focale che considera l'anatomia della testa del singolo partecipante. Vogliamo capire se il posizionamento neuronavigato degli elettrodi tDCS si traduce in un'accuratezza di posizionamento superiore rispetto ai metodi di posizionamento tradizionali e se questa accuratezza superiore migliora l'effetto comportamentale e neurale della stimolazione. Una delle maggiori sfide nell'esperimento tDCS è garantire un posizionamento accurato degli elettrodi sul cuoio capelluto di ciascun partecipante allo studio in modo che l'erogazione di corrente sia più efficace.

Pertanto, i ricercatori devono garantire un posizionamento accurato degli elettrodi e verificare il potenziale spostamento. durante la risonanza magnetica funzionale. In primo luogo, il nostro approccio ottimizza le posizioni degli elettrodi sul cuoio capelluto utilizzando simulazioni realistiche del flusso di corrente per ciascun partecipante allo studio.

In secondo luogo, utilizziamo il posizionamento neuronavigato degli elettrodi per garantire che gli elettrodi siano fissati in posizioni ottimizzate individualmente sul cuoio capelluto. In terzo luogo, confermiamo l'accuratezza del posizionamento degli elettrodi rispetto alle regioni target previste prima e dopo ogni sessione di fMRI. Migliorando l'accuratezza del posizionamento delle posizioni ottimizzate degli elettrodi sul cuoio capelluto, garantiamo che l'effetto della tDCS sia massimizzato per ogni partecipante allo studio.

In futuro, prevediamo di utilizzare la più recente tDCS navigata per studiare sistematicamente nuovi meccanismi attraverso i quali la stimolazione migliora la funzione cerebrale umana. Questa ricerca fornirà informazioni fondamentali su come la tDCS modula le funzioni cerebrali sia in salute che in malattia. Aiuterà anche a massimizzare gli effetti della tDCS in base alle caratteristiche dei partecipanti e dei pazienti in futuro.

Per iniziare, assembla tutta l'attrezzatura necessaria per la neuronavigazione. Apri il software di neuronavigazione e scegli Nuovo progetto vuoto. Carica l'immagine pesata T1 del partecipante e salva il progetto.

Per avviare la ricostruzione 3D della testa, vai alla sezione di ricostruzione e fai clic su Nuova ricostruzione e skin per aprire una nuova finestra, quindi premi Calcola skin. Configura cinque punti di riferimento, tra cui nasion, narici sinistra e destra e fosse preauricolari sinistra e destra. Configura le posizioni degli elettrodi per la corteccia prefrontale laterale dorsale destra con le coordinate X, Y e Z dell'anodo nella sezione target.

Fare clic su aggiungi nuovo e assegnare un nome all'anodo. Posiziona comodamente il partecipante su una sedia di fronte alla telecamera di tracciamento e chiedigli di indossare i bocconi con il tracker del soggetto collegato. Quindi vai alla scheda delle sessioni e dal nuovo menu a discesa, seleziona sessione online.

Scegli la scheda Polaris per verificare la visibilità del tracker del soggetto e del puntatore nel campo visivo della fotocamera, assicurandoti che entrambi i dispositivi vengano riconosciuti. Seleziona la sezione di registrazione per registrarti nei cinque punti di riferimento predefiniti. Posizionare il puntatore perpendicolarmente al cranio con i sensori rivolti verso la fotocamera e premere il pedale per confermare la posizione.

Passare alla sezione di convalida e convalidare i punti di riferimento dopo aver posizionato il puntatore sui punti di riferimento registrati. Successivamente, nel pannello dei punti di riferimento di perfezionamento, fai clic sul pulsante Aggiungi per ogni posizione. Posizionare il puntatore sulla superficie della testa e premere il pedale per registrare i punti di riferimento aggiuntivi.

Quindi seleziona la sezione perform e sposta il puntatore sulla posizione approssimativa della corteccia prefrontale laterale dorsale. Contrassegnare le posizioni degli elettrodi quando il puntatore si allinea con il centro del mirino verde sullo schermo. Allontanare i capelli del partecipante dall'area del cuoio capelluto corrispondente e segnare le posizioni degli elettrodi utilizzando un pennarello cutaneo o una penna.

Applicare una piccola quantità di crema anestetica topica sulle posizioni contrassegnate per ridurre le sensazioni fisiche durante la risonanza magnetica funzionale tDCS. Inserire la spina di alimentazione nella stessa ciabatta dello scanner per utilizzare lo stimolatore CC multicanale in modalità normale. Quindi collegarlo alla scatola esterna utilizzando il cavo e l'adattatore della scatola esterna.

Quindi, applicare un millimetro di gel conduttivo in modo uniforme sulla superficie di tutti gli elettrodi nella configurazione tDCS focale e utilizzare l'ausilio di riempimento dell'elettrodo per standardizzare lo spessore del gel. Accendere lo stimolatore CC, seguito dal panel PC. Fare doppio clic sull'icona MC dello stimolatore CC e selezionare l'impostazione della sequenza pertinente, quindi calibrare lo stimolatore per eseguire la calibrazione senza il partecipante connesso. Posizionare comodamente il partecipante vicino allo stimolatore DC fuori dalla sala scanner MRI e misurare la parte più larga della testa del partecipante, che è la circonferenza dalla fronte all'osso occipitale.

Quindi posizionare gli elettrodi, il distanziatore per garantire una spaziatura uniforme dei catodi attorno all'anodo centrale e fissarli alle posizioni del cuoio capelluto contrassegnate. Utilizzare una cuffia EEG di dimensioni ottimali senza inserti in plastica per fissare gli elettrodi. Collegare la scatola esterna alla scatola interna dello stimolatore CC per eseguire un controllo dell'impedenza.

Per eseguire il controllo dell'impedenza, premere il rispettivo pulsante sull'interfaccia dello stimolatore. Quindi scollegare la scatola interna dalla scatola esterna e inserire la scatola esterna nella guida d'onda dello scanner. Quindi, chiedi al partecipante di sedersi sul lettino dell'esame MRI e di ricollegare la scatola interna alla scatola esterna inserita nella guida d'onda.

Quindi posizionare il partecipante supino sul lettino da visita MRI con la testa nella bobina di testa aperta. Far passare i cavi degli elettrodi attraverso la parte inferiore della bobina della testina prima di collegare la parte superiore e bloccarla in posizione. Posizionare la scatola interna accanto al partecipante sul tavolo dell'esame MRI e spostarlo nel foro dello scanner.

Lasciare la sala scanner e informare il partecipante sulle procedure imminenti tramite l'interfaccia di comunicazione. Sul PC del pannello dello scanner, accedere al menu principale, quindi all'esame e alla registrazione del paziente. Dopo aver compilato i campi richiesti, andare alla scelta del programma e selezionare il protocollo di imaging pianificato.

Fare clic su orientamento paziente e selezionare la posizione Testa prima in posizione supina. Dai menu a discesa della regione dell'esame e della lateralità, scegli il cervello e fai clic su esame per procedere. Informare il partecipante che verranno eseguite due scansioni fMRI in stato di riposo di 10 minuti e istruirlo a mantenere lo sguardo su una croce di fissazione per l'intero periodo di scansione.

Per avviare la tDCS, premere il pulsante di avvio della stimolazione sul Panel PC. Fare clic sul pulsante di attivazione Rilascia avvio per iniziare la stimolazione con una rampa di 10 secondi prima di avviare le sequenze di imaging funzionale. Dopo le scansioni funzionali e il periodo di stimolazione, acquisire una seconda scansione PET mentre gli elettrodi sono ancora attaccati alla testa del partecipante. Al termine della sessione di risonanza magnetica, scollegare i cavi degli elettrodi dalla scatola esterna e spegnere lo stimolatore CC.

Spostare il partecipante fuori dal foro dello scanner e rimuovere il cappuccio e gli elettrodi dalla testa del partecipante. È stata riscontrata una deviazione significativa tra le posizioni previste e quelle effettive degli elettrodi sia prima della fMRI che dopo la fMRI. Lo spostamento degli elettrodi tra le sessioni pre e post FMRI è stato minimo con una deriva media di meno 0,08 millimetri.

Non sono state riscontrate differenze significative specifiche della regione nell'accuratezza del posizionamento degli elettrodi tra la corteccia temporale occipitale destra, la corteccia parietale temporale sinistra e la corteccia prefrontale laterale dorsale destra nelle fasi di posizionamento degli elettrodi pre fMRI e post-fMRI effettive.