バーチャルリアリティ暴露時の経頭蓋直流刺激の同時適用

Summary

この原稿は、心的外傷後ストレス障害を持つ退役軍人のためのバーチャルリアリティを使用して、ウォーゾーン外傷関連の手がかりへの暴露中に経頭蓋直流刺激の同時適用を可能にする新しいプロトコルを概説する。

Abstract

経頭蓋直流刺激(tDCS)は、神経残存膜の調節を通して神経発火の可能性を変化させる非侵襲的脳刺激の一形態である。他の技術と比較して、tDCSは比較的安全で費用対効果が高く、個人が制御された特定の認知プロセスに従事している間に投与することができます。tDCSは主に本質的に活性な神経領域に影響を与える可能性があるため、この後者の点は重要です。精神疾患の潜在的な治療法としてtDCSをテストするために、ここで説明するプロトコルは、心的外傷後ストレス障害(NCT03372460)を有する退役軍人のためのバーチャルリアリティ(tDCS+VR)を使用して外傷関連の手がかりにさらされている間にtDCSを同時に適用することを可能にする新しい手順を概説する。この二重盲検プロトコルでは、参加者は2mA tDCS、またはシャム刺激を受け取り、イラクまたはアフガニスタンを通じて3つの8分間の標準化されたバーチャルリアリティドライブを受動的に見ながら割り当てられ、バーチャルリアリティイベントは各ドライブ中に強度が増加します。参加者は2~3週間にわたって6回のtDCS+VRセッションを受け、各セッションを通して精神生理学(皮膚伝導反応性)を測定します。これにより、超覚醒からバーチャルリアリティへのセッション変更とtDCSの補助的な影響のセッション間の変化をテストすることができます。刺激は1(アノード)x 1(カソード)一方的な電極のセットアップを使用して、内蔵の充電式電池駆動tDCS装置を介して供給される。各電極は、3 x 3 cm (電流密度 2.22 A/m²⁾に、通常の生理液を飽和した再利用可能なスポンジポケットに入れます。電極を持つスポンジは、ベントロメジア前頭前野内の領域を標的とする電極を配置したゴム製のヘッドバンドを使用して参加者の頭蓋骨に取り付けられます。バーチャルリアリティヘッドセットは、電極干渉を避けるためにtDCSモンタージュの上に配置されます。

Introduction

心的外傷後ストレス障害(PTSD)は、退役軍人の間で特に流行している慢性的で無効な状態です。その有病率と壊滅的な影響にもかかわらず、PTSDのためのエビデンスベースの心理療法を受ける多くの人は、重大な残留症状^{を有する1.}非侵襲的な脳刺激の相乗的な適用とPTSDに焦点を当てた心理療法の原則は、治療上の利益を改善し、PTSD関連の負担を軽減する機会を提供する。

PTSDのコア成分は、不適応性の恐怖応答^2,3を阻害できないこと^である。扁桃体および後側帯状皮質における病的に上昇した活性は、恐怖応答を促進する領域、PTSDにおいて一貫して報告されている。これは、心室前頭前野(VMPFC)、恐怖応答^{3、4、5、6、7}をダウン調節すると考えられている領域での活動の減少と一緒である。したがって、恐怖誘発刺激の処理中の内因性VMPFC活性の増加は、恐怖の阻害および暴露ベースの治療の有効性を改善する有望な方法であり得る。

暴露ベースの心理療法は、PTSDの第一線治療であり、危険な経験(すなわち、PTSDの原因)が現在の環境に存在しない、または脅かされなくなったことを患者に教えることによって、矯正学習を促進することを目指す^8,9。PTSD療法における感情的関与は、成功¹⁰の重要な要素であるが、苦痛を伴う感情と併存精神疾患の存在を経験することを避けたい患者によって妨げられている。セッションに対する感情的なエンゲージメントを最大化し、追跡するための魅力的なアプローチの1つは、没入型で文脈的に関連するバーチャルリアリティ(VR)環境^11、12を使用^{することです}。VRの実装は、VRが標準的な認知行動介入^11、13、14で観察されたものと同等の有効性率を生成できることを示す以前のデータによって支持される。VRには、特定の仮説テストのための治療開発のための標準化された環境を提供するという付加的な利点があります。

VR環境は、経頭蓋直流刺激(tDCS)などの補助的な非侵襲的脳刺激方法の統合をさらに可能にする。tDCSは、弱い(典型的には1 - 2 mA)定電流を使用して、ニューロン安静細胞電位の閾値以下の調節を介して皮質興奮性を^{変化させる。}刺激は通常20~30分の期間にわたって提供されます。tDCS の効果は、現在の極性に依存します。過度の単純化は、理論的には、正の電流流(すなわち、アノーダル刺激)は神経の脱分極の可能性を増加させるが、一方負の電流流量(すなわち陰極刺激)は、ニューロン作用電位^16、17の可能性を低下させる。このように、tDCSは、学習と記憶^を容易にするために、外部刺激に対するその後の応答のために脳を準備する。

tDCS は、十分に許容され、最小限の副作用^19,20に関連付けられている低リスク技術として良好な安全性プロファイルを有します。tDCS も安価です。tDCSデバイスは、経頭蓋磁気刺激などの臨床的に利用可能な非侵襲的な脳刺激方法で>$70,000と比較して約9,000ドルの費用がかかります。tDCS デバイスは、専用の電気回路を必要とするのではなく、バッテリ駆動であるため、ポータブルです。この移植性は、自宅を含む任意のオフィスの場所や部屋での使用を可能にします。これらの要因は、tDCSがVRおよびPTSD治療の既存のモデルを含む治療介入と組み合わせて使用されることを可能にする。柔軟な使用は、ポストCOVID19の世界で精神科ケアと非侵襲的な脳刺激を提供する新しい風景で特に重要である可能性があります。

以下に詳述するプロトコルは、不安な習慣を強化するために、ウォーゾーン関連のPTSDを持つ個人にVR管理中のtDCS(tDCS +VR)を統合するように設計されています。VRセッションにより、外傷関連イベントへの暴露を参加者間で標準化し、この習慣性に一貫したコンテンツを確保できます。参加者は、2~3週間にわたって6回のtDCS+VRセッションを受け、各セッションは3つの同一のVRドライブスルーで構成されます。ロスバウムらとディフェデ&ホフマン²¹でのVRの所要時間を概算するために6つのセッションが選択されました。このセッション数は、典型的な非VR治療研究(例えばBryantらら²²⁾において有効性を示し、さらに前のパイロット研究²³からの実現可能性データによって知らされた。各セッションを通して、精神生理学(すなわち皮膚伝導性)が測定される。これにより、超覚醒からバーチャルリアリティへの変化とtDCSの補助的効果におけるセッション内およびセッション間の変化をテストすることができます。tDCSの強度は2 mAに設定され、1(アノード)x 1(カソード)一方的な電極のセットアップを使用して一定の直流電流を提供する内蔵の充電式電池駆動刺激装置を介して供給される。各電極は、3 x 3 cm (電流密度 2.22 A/m²⁾に、通常の生理液を飽和した再利用可能なスポンジポケットに入れます。電極付きスポンジは、Fp1とAF3領域の上に配置されたアノードと10 - 20脳海藻電極配位システムのPO8上の陰極を使用して参加者の頭蓋骨に取り付けられ、前頭前野に対する陰極刺激を防ぎながら腹腔前頭前野を標的とする。VMPFCを標的にすることを目的とした同様の電極モンタージュは、私たちの研究室^24、25だけでなく^、他の²⁶によって条件付き恐怖応答の絶滅を調節するために使用されています。バーチャルリアリティヘッドセットは、tDCS電極との干渉を避けるために、tDCSモンタージュの上に配置されます。tDCS は VR²³の開始中に開始し、全体を通して続行する必要があります。参加者は、PTSD、うつ病、不安、怒りの変化だけでなく、睡眠と生活の質の改善に対するtDCS +VRの長期的な影響を評価するために、1ヶ月と3ヶ月の治療後評価訪問に戻ります。試験される仮説は1A)アクティブtDCS+VRという予測であり、 sham+VRと比較すると、治療終了時のPTSD症状と生活/社会的機能の大きな変化、および1B)治療後1ヶ月および3ヶ月の持続的な変化、および2)精神生理学的反応の変化、習慣性を反映したPTSD症状の変化および生活/機能の質/活動後の異なる機能を生じる。この臨床試験は、ClinicalTrials.gov 識別子:NCT03372460の下に登録されています。

Protocol

適格な参加者は、研究手続きが開始される前に、書面によるインフォームド・コンセントに署名します。研究は、制度的、国内的、国際的な人間の研究ガイドラインに従って行われます。記載されているすべての方法は、プロビデンスVA医療センターの機関審査委員会によって承認されています。

注: tDCS+VR プロトコルには、2 人の専任の研究スタッフが必要です。1人のスタッフがVRコントローラで、VRを運用し、以下に概説する様々なタイムポイントでVR刺激を管理しています。第2の研究スタッフは、精神生理学が収集されるコンピュータを操作する。

1. スクリーニング、診断インタビュー、磁気共鳴画像

1. 男性と女性の退役軍人からなる参加者を募集し、次の資格に基づいて、永続的な自由作戦(アフガニスタン)、イラクの自由作戦、新たな夜明け作戦(イラク)に特に焦点を当てています。包含基準:(1)ウォーゾーン経験に関連する外傷を伴う慢性PTSDの診断、(2)18〜70歳、(3)治療中の場合、少なくとも6週間は研究処置の前に安定した治療レジメンが続いているにもかかわらず症候性である。進行中の薬と心理療法は、研究中に変更されずに継続することができます。除外基準は次のとおりです:MRI手順がこの研究の構成要素であり、心臓ペースメーカー、埋め込みデバイス(深部脳刺激)または脳内の金属、子宮頸部脊髄、または上部胸部脊髄、妊娠または妊娠中の妊娠を計画しているので、磁気共鳴画像(MRI)のための確立された安全基準を満たす。追加のtDCS特異的排除は、インピーダンス(例えば、血管のほくろまたは血管腫)を変化させる可能性のある刺激部位における皮膚病変である。他の除外基準は、中等度または重度の外傷性脳損傷(TBI)の生涯歴である。現在の不安定な病状;現在(または適切であれば過去)有意な神経障害、または発作障害bの生涯歴)脳卒中または第二次CNS腫瘍c)脳卒中またはd)脳動脈瘤、第一次精神病障害、双極性I障害、活動中等度/重度の物質使用障害(先月内、ニコチン/カフェインを除く)、活動的自殺意図またはスクリーニング器具または調査チームの判断で検出された6ヶ月以内に自殺を試みる計画。
   注:この研究の参加者はプロビデンスVAから募集されました。
2. 研究手続きの開始前に書面によるインフォームド・コンセントを取得する。
3. 診断を検証し、DSM 5 (SCID-5)²⁷の構造化臨床インタビューを使用してPTSDの重症度を評価するための診断インタビューおよびアンケートを管理し、臨床医が投与したPTSDスケール(CAPS-5)28、およびDSM5(PCL-5)29のPTSDチェックリストを使用する。
   注:SCID-5の投与は、さらに上記の研究除外基準を妨げる可能性のある任意の併存疾患診断の検出を可能にする。うつ病症状自己報告のクイックインベントリ(QIDS-SR)30などの追加の評価は、仮説に応じて個々の研究チーム次第です。
4. 上記の除外基準に基づいて、安全のための参加者がtDCSおよびMRIを受ける。
   注:事前スクリーニングMRIの安全フォームは、www.MRIsafety.com から入手することができます
5. 参加者が約 1 日おきに VR セッションを完了するように、2 ~ 3 週間の間に 6 回の VR セッションを完了するようにスケジュールします。

2. ランダム化

1. tDCS+VRの初期研究の実施に先立ち、tDCSデバイスマニュアルからアクティブtDCSとshamコードを取り出し、ランダム化プログラムに入力して、tDCS+VRまたはsham+VR管理のブラインドを確実に実行します。
2. ランダム化プログラムを使用して、性別(男性;女性)およびPCL-5症状の重症度(低;高)に基づいてバーチャルリアリティ中にアクティブtDCSまたは恥のいずれかを受け取るように参加者に割り当てることによって、ランダム化骨壷を作成します。
   注: ランダム化プログラムは、tDCS デバイスに入力できる tDCS デバイス コードを生成して、tDCS 管理者がアクティブな刺激と恥ずたきのどちらの刺激が適用されるかに目がくらむよう保証する必要があります。そのため、これは二重盲検プロトコルであり、tDCS管理者と両方とも刺激状態に目がくらみます。

3. tDCS デバイスのセットアップ

1. tDCS デバイスの左側にある両方のキーを押して各設定を保存し、3.1.1 および 3.1.2 の下に表示されている次のパラメータと設定を使用して tDCS デバイスをプログラムします。
   1. A:30 sは1 mA強度まで上昇し、30 sでは1mA刺激を行い、30s以上に下がります。
   2. 設定B:30 sは2 mAの強度まで、25分の間の2 mA刺激、および30 sランプダウンからオフまで上昇します。
2. tDCS デバイスの指示に従って、tDCS デバイスを 学習モード、またはその他のダブルブラインド機能に設定します。
   注: 設定 A は、VR を開始する前に tDCS の耐用性の刺激と評価を行う前にインピーダンスに関する情報を取得するために使用されます。さらに、短い電流の適用は、以前に盲目^{の24、25、31}を研究するのに役立つ体的感覚のいくつかの程度を提供するために使用されています。B を設定すると、各参加者のランダム化 (アクティブまたはシャム) の特定のスタディ コードに入力できます。設定 C および D は、このプロトコルでは使用されません。

4. 精神生理学のセットアップ

1. VRソフトウェアを実行するコンピュータとは異なる専用の精神生理学的記録コンピュータ上で、電極活性(EDA)/ガルバニック皮膚応答(GSR)を記録および分析できるハードおよびソフトウェアを使用してください。
2. 次のデータ収集設定で、ソフトウェア固有の手順に従ってデータ収集テンプレートを作成します。10 HZ;心拍数:1000ゲイン、ノルム、DZ、0.05 Hz。
   注: データ取得テンプレートを作成すると、セッションと参加者間でデータ取得設定の一貫性が確保されます。

5. tDCS 研究訪問: セットアップと管理

注:TM1とTM2の追加の下記の手順では、さまざまなステップを同時に完了できるように、研究「チームメンバー1」と「チームメンバー2」を指します。

1. 参加者が到着すると、激しくこすらずに、激しくこすらずに、参加者の皮膚は、スポンジ/電極がアルコール綿棒で置かれ、乾燥させるおおよその領域で。
2. 参加者の頭の円周を測定し、記録します。電極配置に後で使用する円周の5%と10%を計算します。
3. 参加者にヘッドストラップを置き、スポンジと電極が置かれる領域を覆い、ヘッドストラップの下に1本の指を収めることができるようにします。
4. ゴムバンドコネクタがヘッドの側面にあり、電極の邪魔にならないようにして、VRヘッドマウントディスプレイに干渉しないようにします。
5. 各電極スポンジに4mLの生理食音を注射器で充填します。電極をスポンジポケットに挿入します。
6. 参加者の後ろに位置している間、以前に計算した頭囲の10%を使用して陰極電極の位置を確立し、頭のイニオンから右までの距離を測定します。陰極電極を配置し、カソードがマスタイドプロセス上の右耳の後ろにあるように測定を確認します。
7. 次に、参加者に向かって位置を変え、以前に計算した頭囲の10%を鼻上から測定し、前に計算した5%の頭囲を右に測定することによって、アノダル電極の位置を確立する。アノードが10 – 20のEEG電極位置AF3/Fp1に触れるように、アノダル電極を配置し、測定を確認します。
8. tDCS デバイスの電源を入れ、電極を差し込みます。
9. 設定 A をロードするには、右上ボタンを押して学習モードを終了し、左上ボタンと左下ボタンを使用してデバイスのマスターコードを入力します。マスターコードを入力したら、左下ボタンを使用して [OK] をクリックします。次に、矢印が トリガを指していることを確認します。右上のボタンを使用して、読み込 み、読み込むまで設定を移動します。を設定します。左矢印を使用して画面の下部まで矢印をスクロールし、右上矢印を使用してすべての設定を移動し、設定Aに戻ります。最後に、左上の矢印をクリックして設定 A を読み込みます。
10. tDCS電極と参加者の頭蓋骨との間に適切な接触があることを確認するために、左上ボタンと左下ボタンを同時に押してインピーダンスを確認します。初期インピーダンスを記録します。
    1. 電源を入れる前に、必ず電極がデバイスに接続されていることを確認してください。同様に、デバイスの電源を切る前に必ず電極を抜くようにしてください。
       注II: インピーダンスが55Ωを超える場合、tDCSデバイスは自動的に停止します。ガイドラインとして、自動遮断の可能性を制限するために、インペンデンスが35Ωより大きい場合はtDCSデバイスを起動しないでください。インピーダンスが高すぎる場合は、スポンジに少し生理食い物を加えたり、参加者の髪を邪魔にならないように、またはゴム製のヘッドバンドが緩み過ぎているように見える場合は締めます。参加者に生理を滴下しないように - これが発生した場合、スポンジはあまりにも飽和しています。
11. [設定 A] の下で刺激を開始し、設定 A の下で、刺激の前、中、および後にインピーダンスを記録します。設定Aの刺激が完了したら、tDCSデバイスから電極を取り外し、デバイスの電源を切ります。
12. TM1:参加者の非支配的手のテーナー部分に2つの自己接着、使い捨てEDA電極パッチを置きます。
13. TM1: EDA/GSR データ収集ソフトウェアを開き、新しいデータを取り込みます。以前に生成されたデータ収集テンプレートを開き、[新しい実験の 作成/記録 ] をクリックします。特定のソフトウェア指示に従って、まず1つの電極を1つの電極パッチに取り付け、キャリブレーションを行い、次に第2の電極を第2の電極パッチに接続して、特定のソフトウェア指示に従ってEDA信号を較正します。
14. TM1:十分なGSR信号を確保するために、参加者に深呼吸をして、息を吐く前に10分間保持するように頼みます。
    注: GSR の増加は目立つはずです。GSRに変化が見つからなければ、研究スタッフはGSR応答を引き出すために警告なしに手をたたくことができます。ベースラインスキンコンダクタンスレベルの値が2 μSより低い場合、VRセッション中にGSRを測定するには肌のコンダクタンスが低すぎる可能性があるため、問題が発生する可能性があります。
15. TM2:バーチャルリアリティシステムをオンにして、患者アプリケーションプログラムを開きます。画面の解像度が 1280 x 720 に設定されていることを確認し、[ 再生] をクリックします。次に、臨床医のコントローラープログラムを開き、参加者の配備に最も関連するシーンに基づいて、イラク農村運転またはアフガニスタン農村運転シナリオを選択します。患者アバターウィンドウの下で 、Driverの位置を選択します。音量を最大 65% に設定します。
16. TM2:参加者の助けを借りて、参加者の頭にヘッドマウントディスプレイを置き、ディスプレイが電極をずらさないことを確認します。快適さを確認してください。次に、参加者の頭の上にヘッドホンを置き、快適さを確認します。
17. TM1: EDA データ収集を開始し、参加者に 2 分間静かに座る必要があることを説明して、ベースライン EDA の 2 分を記録します。
    注 I: マーキングにキー F1、F2、F3 を使用することは、後でデータ分析を行うために不可欠です。F5 は、参加者が EDA データ収集全体で発生した干渉 (咳、動きなど ) をマークするために使用できます。
    1. ベースライン EDA の完了後、EDA データ収集を停止せず、3 つのドライブがすべて完了するまで実行を続けます。
18. tDCSデバイスの電源を入れ、電極を差し込みます。デバイスは スタディモード を反映し、設定B.右下ボタンを使用して OK をクリックし、設定Bが合計25分間に2mAの強度を適用するようにプログラムされていることを確認します。
    注:VRセッション中に参加者は、ヘッドバンドやかゆみ、いたずらな感覚からいくつかの不快感を表明する可能性があります。しかし、参加者は、局所的な皮膚の火傷を避けるためにtDCSデバイスの即時遮断を保証するので、痛みやますます加熱または灼熱感を報告するように指示する必要があります。
19. ランダム化ソフトウェアから取得した参加者固有のランダム化コードを入力し 、[OK]をクリックし、左上ボタンを押して Yをクリックして刺激を開始します。
    注:参加者は、VRからサイバー病を経験する人もいれば、この感覚が車の病気に似ているという情報を得る必要があります。サイバー病が発生した場合、それはすぐに後退する必要があります。参加者が出発する前に、車両を操作できるかどうかを問い合わせてください。そうでなければ、支援的なケアを提供することができ、通常は追加の待ち時間で十分です。
20. ドライブを起動するには、ドライバ制御の下にある [オフ ]ボタンをクリックします。
    注:各参加者はセッションごとに3つのドライブスルーを行い、それぞれが約8分の期間を持続し、合計24分に相当します。tDCSデバイスでプログラムされたアクティブまたはシャム刺激の25分は、ドライブスルーの間に参加者とチェックインするために追加の分を使用することができます。
21. 最初のセッション(VR1、1日目)では、VRコントローラは、最初のドライブスルー中に口頭でのプロンプトを使用してVRイベントの発生を参加者に案内する必要があります。3.で.2...1...「移動」(VRコントローラはVRメニューの「ロード待ち伏せ」を選択します)。
    注: これは最初のセッションで最初の VR ドライブスルーに対してのみ行われます。その他のすべての VR ドライブスルーまたはセッションでは、参加者は口頭での確認なしにドライブを通過する必要があります。ただし、VR コントローラは、前のドライブスルーと同じシーンを表示することを参加者に通知できますが、今後の VR イベントに関する口頭での警告は提供されません。
22. VR コントローラ: 各ドライブスルーは、VR 環境でのみ 30 回以上の運転で開始するようにします。次に、各VRイベント(各イベント間の最低10sの運転)を、臨床医のコントローラソフトウェア環境でラベル付けされたイベントをクリックして管理します。VRイベントは、銃声、頭上を飛行するブラックホークヘリコプター、反乱軍の待ち伏せと別の反乱軍の待ち伏せ、IIE、橋の待ち伏せ、参加者の車両の前での車両の爆発の順序で発生します。アフガニスタンとイラクの両方の運転シナリオで様々なVRイベントのタイミングについては付録1を参照してください。
    注: この一連の VR イベントは同じ順序で繰り返され、VR イベントは各 VR セッション中に 3 つの VR ドライブスルーのそれぞれで同時に繰り返されます。
23. VRコントローラがVRイベントを管理している間、VRイベントが管理されるたびに、スタッフにスキンコンダクタンスデータ取得を監視してもらいます。
24. 車がドライブの先頭に戻ったら、運転者の制御下にある スロットル ボタンをクリックして運転を停止します。
25. 各ドライブスルーの後、VRコントローラは参加者にチェックインして、参加者の安全と快適性を確保してから、次のドライブスルーに進む必要があります。参加者が、燃焼や加熱感の高まりなど、より深刻なtDCS副作用について言及している場合は、tDCS を停止するための tDCS デバイスのマニュアルガイドラインに従ってください。
26. ドライブ 1 の場合と同じ順序の VR イベントを使用して、ドライブ 2 と 3 を完了します。
27. 1回のセッションで3つのVRドライブスルーをすべて完了した後、最初に右上ボタンを押してデバイスのマスターコードを入力して、tDCSインピーダンスを確認し、記録します。
28. tDCS デバイスから電極を取り外し、デバイスの電源を切ります。
29. tDCS副作用アンケート³²を管理することによって、潜在的な副作用の参加者に問い合わせ.
30. 最後に、アルコール綿棒と消毒ワイプで使用した後、VRヘッドセット、ヘッドフォン、ゴムヘッドバンドを清掃してください。品質管理処理のために、完全に収集された EDA トレースのスクリーンショットを時間をかけて撮影します。
    注:COVID-19の普及を減らすための予防措置として、追加の洗浄および予防措置の実施が必要な場合があります。例えば、参加者は外科用フェイスマスクを着用する必要があるかもしれません。フェイスマスクの着用は、VRレンズの曇りの可能性を高めます。外科テープは、曇りを減らすために参加者の鼻の上にマスクをテープにテープするために使用することができます。同様に、tDCSとVRヘッドセットの両方で複数のヘッドバンドが利用可能になり、ヘッドフォンは参加者間の清掃と消毒のための使用量を確保します。

6. 分析

1. GSR 前処理
   1. GSR処理ソフトウェアを使用して、参加者の保存されたGSRファイルを開き、元の未加工のデータファイルが保存されたままになるように、ファイルの新しいコピーを前処理のために保存します。
   2. データのアーティファクトと一般的なドリフトを視覚的に検査し、それらを削除または修正します。https://www.birmingham.ac.uk/Documents/college-les/psych/saal/guide-electrodermal-activity.pdf で見つけることができる一般的なドリフトのためのアーティファクト除去と修正に関する以前に公開されたガイドラインに従ってください
2. 皮膚コンダクタンスレベルベースライン
   1. 2分ベースライン期間の平均値、最小値、最大値(μS)を、カーソルで2分のベースライン期間を選択して記録します。この情報は、強壮性皮膚のコンダクタンスレベルとEDA応答性のレベルの指標を提供します。
      注: ここでは 2 分のベースライン期間を使用しますが、最大 4 分または 5 分の期間を使用できます。
3. VR刺激に対するイベント関連皮膚伝導率応答(SCR)
   1. 各 VR イベントの 1 秒前、および各 VR イベントの後に最大 10 秒を選択して、データ内の刺激タイプのイベント マーキングを使用して、VR イベントに関連するエポックを決定および作成します。エポック幅は、SCRをキャプチャするために含まれる時間の量です。各精神生理学機器セットには、エポックを作成するための独自の指示セットがあります。この情報については、精神生理学収集装置のマニュアルを参照してください。
      注:SVRは通常、イベント表示後1~3秒の発症(遅延)を有しますが、VRイベントは、開始時に必ずしもすぐに表示されるとは限りません。たとえば、IEDの爆発と遠くの銃の発射は開始されるとすぐに発生しますが、反乱軍の待ち伏せの一環として銃による発砲が発生したり、ブラックホークのフライオーバーが数秒遅れます。したがって、SCR分析の10 sウィンドウは、すべてのVRイベントに対応してSCRをキャプチャするのに十分な自由性を持つ必要があります。
      注 II: 解析対象として、固定時間間隔ではなくイベントが選択されていることを確認します。ここでは、イベントは、研究チームのメンバーが入力したユーザ定義 タイプ2-イベント固有VR開始 です。
   2. 関心のある各エポックの開始と終了をマークし、イベント関連のSCRデータを抽出するために使用される精神生理学ソフトウェアで概説されているデータ処理手順に従ってください。 検索サイクル アプローチを使用した例については、付録 2 を参照してください。後で分析するために、前処理された GSR データをエクスポートします。
4. さらなる分析
   注: VR イベントに関連する比較的大きなエポック、つまり 10 s より前の VR イベントを考えると、前処理された出力ファイルには、イベント関連の SVR と非イベント関連の両方、または特定でない SDR が含まれます。イベント関連の SCR を判別するには、少なくとも 2 秒後に発生する 0.02 μS しきい値を超える最初の正の偏差を使用します。エポックには VR イベントの前に 1 秒が含まれ、イベント関連の SVR は通常 1 秒未満の待機時間を持たないため、2 秒のウィンドウが選択されます。
   1. 統計解析ソフトウェアを使用して、SCRデータの分布が正規のものかどうかを判断する。正しくない場合は、使用する統計分析パッケージに適した手順に従って、平方根または対数変換を適用して、スキュー/尖度を修正します。
5. 線形混合モデルを使用して、VR中のSCLに対するアクティブtDCSまたはシャミの効果をテストし、グループ(アクティブtDCSまたはsham)は被験者間変数であり、ベースライン皮膚伝導レベル(SCL)および他の人口統計学的または臨床的要因(例えば PTSD重症度)を統計的に制御する。セッション間の習慣に対する tDCS の効果をテストするには、VR セッション (1 ~ 6) を被験者内変数として使用します。セッション内の習慣に対する tDCS の影響を評価するには、各 VR セッション内の個々のドライブスルー (1 ~ 3) を被験者内変数として使用します。

Results

ここで示す代表的な結果は、上記の概略プロトコルを完了した4人の参加者からの個々の精神生理学的データトレースを反映している。登録された参加者はPTSDの診断を受けたベテランであり、試験的包含基準に沿って18歳から70歳までの間です。現在進行中の二重盲検、ランダム化されたシャム対照試験(NCT03372460)であることを考えると、アクティブtDCS対shamの有効性に関するデータを提示することはできない。したがって、この進行中の臨床試験の一環として収集された個々の生の、非処理、皮膚伝導データトレースが提示される。これは、特に精神生理学的データや皮膚コンダクタンス記録を収集する際の障害を含め、何が期待されるかについての予備的な洞察を提供します。別のパイロット研究の一環として上記のプロトコルを使用してウォーゾーン関連のPTSDを持つ12人の退役軍人に関するデータは、以前に公開されています²³.

参加者A(図1)は、皮膚の導通トレースを目視で調べると、第1回VRセッションからプロトコルの中間点までのセッション間の習慣化の兆候を示し、3回目のVRセッション中から最後の6回目のVRセッションまでを示している。

図1:参加者Aからの生の皮膚コンダクタンスデータトレースの例。図 1 は、VR セッション 1 (上)、VR セッション 3 (中央)、および VR セッション 6 (下) で取得した生のスキンコンダクタンス データのスクリーンショットを示しています。皮膚の伝導反応性の低下は、セッション間の習慣を示す。VR セッション 2、4、および 5 は、スキンコンダクタンス トレースの視覚的な比較を改善するためには表示されません。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

参加者Bの生皮膚コンダクタンストレーシングの目視検査(図2)は、第1のドライブスルー(赤い四角)と第3のドライブスルー(緑色の四角)を比較する場合、セッション内の習慣化を示しているように見える。これまでの研究では、セッション内の習慣化は重要であるが、セッション間の習慣化は、PTSD^33,34に対する長期暴露ベースの治療成功のより良い予測源である可能性があることを示唆している。

図2:参加者Bからの生の皮膚コンダクタンスデータトレースの例。図 2 は、1 つの VR セッションの最初のドライブ (赤い四角形) と 3 番目のドライブ (緑の四角形) で取得した生のスキンコンダクタンス データのスクリーンショットを示しています。この図に示されているデータは、最初のドライブスルーから3番目のドライブスルーまでのセッション内の習慣を示している可能性があります。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

参加者C生皮膚コンダクタンスデータの目視検査(図3)は、参加者A(図1)に比べてあまり完全な習慣性プロファイルを示していないように見えるが、この参加者は、セッション間とセッション内の両方の習慣性を示している。さらに、参加者Aと同様に、皮膚コンダクタンスレベルは、残りの5回のセッションと比較して、最初のVRセッション中に数値的に高くなります。

図3:参加者Cからの生の皮膚コンダクタンスデータトレースの例。図 3 は、VR セッション 1 ~ 6 の参加者 C の生のスキンコンダクタンス データのスクリーンショットを上から下に並べ替えた図です。参加者Cは、セッション間とセッション内の両方の習慣を示すように見える。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

参加者D(図4)の生の皮膚の導通データは、視覚的に検出可能な皮膚伝導率応答がない場合に、適切な分析のために低すぎると考えることができる皮膚の伝導レベルを示しています。そのため、これらのデータはデータ収集の失敗を表します。生データはアーティファクトの存在および電極信号損失も明らかにしているが、6回のVRセッションすべてにおいて持続的に低い皮膚伝導度および視覚的に検出可能な皮膚導電率応答の欠如は、この個体にとって明らかである。

図4:参加者Dからの生の皮膚コンダクタンスデータトレースの例。図4は、VRセッション1~6の参加者Dの生の皮膚コンダクタンスデータスクリーンショットを上から下に並べ、測定不可能な皮膚コンダクタンスレベルと応答、アーティファクト(青い楕円形)とEDA電極信号損失(緑色の正方形)を示しています。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Discussion

上記のプロトコルでは、tDCS と VR の同時適用について説明します。既存の方法に関しては、VRを使用したtDCSの同時適用が重要です。VRは恐怖関連の処理のための文脈的に豊かで没入型の環境を提供するが、tDCSによって提供されるサブ閾値刺激は、この恐怖関連の処理に関連する本質的な神経活性化の調節を可能にする。このプロトコルには、tDCS+VRの実装に関連するものと、分析のための精神生理学的データキャプチャに関連するものに分けることができる複数の重要なステップがあります。tDCS+VR に関しては、VR セッション全体を通して tDCS の正確なランダム化と同時適用を確実に行うことは非常に重要です。別の盲目のスタッフメンバーは、ランダム化のさらなる確認を行うことができます。

同時tDCS +VRを確保するためには、2つの側面が重要です。1) tDCS のセットアップ中に達成されるインピーダンスと 2) VR の開始に近接して tDCS デバイスを開始します。後者の問題は比較的簡単であり、2 mA強度が25分の期間²⁰で適用される場合、tDCSの安全限界内に十分に残っている間、tDCSが継続的にVRプレゼンテーション全体に適用されることを保証する必要があります。インピーダンスに関しては、低インピーダンスが望ましい。適切なインピーダンス、または接触品質が達成されるかどうかは、使用されるtDCSデバイスによって異なります。一部のデバイスは、低い方が良いオームでインピーダンスを表示しますが、他のデバイスは接触品質を表す10ポイントまたは20ポイントのディスプレイスケールを使用し、より高い方が優れています。特定の装置に関係なく、通常の生理食動物の使用は、0.9%NaCl溶液、電極スポンジを湿らせるための規則的な水道水とは対照的に、インピーダンス³⁵を改善する。tDCSのより深刻な副作用の1つである^35、36の小さな皮膚病変の発生に関連しているため^、通常の水道水の使用はさらに避けるべきである。また、皮膚病変は、電極の下の皮膚がtDCS³⁷より前に激しく擦り付けられ、導電性ゲルが使用されている場合にも起こり得るため^{、35、38、}乾燥させることができ、したがって避けるべきである。最後に、tDCS を起動する前に高いインピーダンスを行うと、デバイスの所定の安全パラメータに達するか、それを超え、デバイスが VR 管理の途中でシャットダウンするトリガーとなります。電極スポンジを十分に湿らせ、充分なインピーダンスを確保することは重要ですが、VRヘッドセットを設置すると生理食音が漏れたり滴したりする可能性があるため、電極を過度に浸さないようにバランスを取る必要があります。生理の漏れは、電流が大きな領域に「広がる」ため、tDCSの強度(mA)および電極のサイズ^(cm2)に依存する、より低いが未知の電流密度³⁹をもたらす可能性がある。同様に、VRヘッド搭載ディスプレイは、参加者が頭を動かすにつれて電流の流れや電極のシフトの中断を避けるために、スポンジ/電極に物理的に触れないことが重要です。

このプロトコルでは、皮膚の伝導度は主要な結果尺度と考えられる。皮膚伝導度は、交感神経系活動⁴⁰の精神生理学的尺度である。環境温湿度の影響、加齢、喫煙状態、カフェインの使用、抗コリン^作用を有する薬物の使用など、皮膚のコンダクタンス獲得に関連する典型的な要因を考慮する必要がありますが、必ずしも排除することはできません。例えば、VRセッションの前にカフェイン含有製品の使用を控えるように参加者に求めることは可能ですが、抗うつ薬を中止するよう求めるのは倫理的ではありません。さらに、必ずしも明確ではない理由から、個人の一部は、非常に低いまたは測定不可能な皮膚伝導度レベルおよび/または皮膚の導電応答を示す、図4で強調されている。したがって、データの損失または不在を許容するために十分なサンプル サイズを登録することが重要です。このプロトコルの実装に固有の、それはまた、イベントマーカーが現在、精神生理学的データキャプチャ中に手動で入力されていることを言及すべきである。これは制限事項ですが、病院システムでは、非病院管理コンピュータ(この場合はVR環境を実行するコンピュータ)を暗号化された病院情報技術ネットワークに接続できないことは珍しくありません。これは、VR環境を実行するコンピュータが病院ネットワーク上にある精神生理学的データキャプチャコンピュータに信号(TTLパルスを介して)送信させることは不可能であることを意味します。あまりエレガントではありませんが、1つの解決策は、各VRセッション中に2人の研究チームメンバーを出席することです。VR 管理を制御する 1 つと、各図の上部に表示されるように、手動でイベント マーカーを入力するサイコ生理学的トレース (図 1、図 2、図 3、図 4を参照) を参照してください。ただし、VR コントローラによって VR イベントが開始され、2 人目がイベント マーカーに入ったときから、わずかな時間差が存在する場合、この問題は、わずかな時間差の存在に対処していません。今後の調査では、イベント マーカーを自動的に登録できるように、この問題を軽減する必要があります。しかし、VR環境を運営する人とは異なる第2の研究チームメンバーの存在を、セッション中に参加者を観察できる人を強くお勧めします。一部の参加者は、研究中に強い感情的な反応を持っているか、サイバー病気関連の副作用を経験する可能性があることを期待する必要があります。.このような状況に迅速に対応する研究チームの能力は、可能な限り最善のケアを保証します。

要約すると、このプロトコルは、VR中に同時tDCSを使用して、外傷関連のシナリオへの居住を増強する。このアプローチの主な利点は、没入型外傷関連の文脈の使用と、臨床的に関連する認知プロセス中の非侵襲的な脳刺激技術の適用である。ここで説明するプロトコルは、PTSDを持つベテランサンプルでオフィス内アプリケーションを使用していますが、同時非侵襲的な脳刺激とバーチャルリアリティのこのアプローチは、他の恐怖に基づく不安障害だけでなく、暴露ベースのアプローチの自宅でのアプリケーションに変換することができます。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
心電図データ収集モジュール	Biopac	Part #: ECG100C	ECG100C Electrocardiogram Amplifierは、心臓が生成した電気的活動を記録し、心電図を記録します。
ECG電極パッチ	Biopac	パート#: EL503、EL503-10	これらのゲル化済み使い捨て電極は円形の接点を持ち、表面を含む短期記録に最適です EMG、ECG、EOG、等
ECGリード	Biopac	2 x パート #: LEAD110	これらの電極リードは、EL500シリーズ使い捨てスナップ電極で使用されます。
EDA/GSR取得モジュール	Biopac	Part #: EDA100C	EDA100C Electrodermal Activity Amplifierは、ストレス、覚醒、感情的な興奮による汗腺(エクリン)の活動によって変化する皮膚コンダクタンスレベル(SCL)と皮膚コンダクタンス反応(SCR)の両方を測定します。
EDA/GSR電極パッチ	Biopac	パート#: EL507、EL507-10	これらの使い捨てスナップ電極は、皮膚電気活動研究用に設計されており、等張ゲルで事前にゲル化されています。ラテックスフリーの電極は、指や手によくフィットします。LEAD110AまたはSS57Lの非シールド電極リード線と併用してください。
EDA/GSRが	Biopac	2 xパート#をリード: LEAD110、LEAD110A、LEAD110S-R、LEAD110S-W	これらの電極リード線は、EL500シリーズ使い捨てスナップ電極で使用されます。
HD/tDCS-Explore ニューロターゲティングソフトウェア	Soterix Medical	Contact Soterix Medical	Softwareは、電場モデリングと脳ターゲティングのための電極モンタージュの最適化を支援します。無料で利用できるオプションには、Matlabで実行されるROASTとSIMNibsが含まれます。
心理生理学(ECG &EDA/GSR) 解析ソフトウェア	Biopac	Part #: ACK100W、ACK100M	Biopac AcqKnowledgeソフトウェアデータ収集および分析ソフトウェアを使用すると、波形分析が可能になり、データを即座に表示、測定、分析、および変換できます。
心電図およびEDA/GSRバイオパックの心理生理学測定機器		Part #: MP160WSW、	MP160データ収集システムMP160WS、EDA/GSRモジュールとECGモジュールを別途注文する必要があります。次の2つのエントリを参照してください。
ランダム化およびデータキャプチャソフトウェア	Redcap	https://www.project-redcap.org/	REDCapソフトウェアおよびコンソーシアムサポート 無料でご利用いただけます REDCapコンソーシアムに参加する非営利団体に。参加するには、標準のオンラインライセンス契約の提出が必要です。
生理食塩水 - 0.9% NaCi	例: Vitality Medical	例: #37-6280	通常の生理食塩水は、さまざまなベンダーから購入できます。
tDCS電極とスポンジ	Jali Medical(米国)	連絡先 Jali Medical	tDCS電極とスポンジは別売りです - 正しいサイズ(例:5x5 cm)を注文するにはベンダーに連絡してください経
頭蓋直流刺激装置(tDCS)	Jali Medical(米国)Jali Medical(米国)	お問い合わせ	neuroConn DC-Stimulator PLUS *は、シングルチャネルのプログラム可能な直接および交流電流刺激装置です。
バーチャルリアリティシステム	Virtually Better	Contact Virtually better	PTSD Suite from Virtually better "Bravemind"は、心的外傷後ストレス障害(PTSD)の治療を専門とする臨床医向けのアプリケーションです。