Name: 経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min
Description: 学ぶ経頭蓋直流電流刺激の電極配置とモンタージュ設定法。非侵襲的な脳刺激技術を用いて慢性疼痛治療や神経精神疾患への応用を探索し、標準化されたプロトコルで研究の再現性を向上させます。

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<ol><li>Fregni, F., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technology+insight%3A+noninvasive+brain+stimulation+in+neurology-perspectives+on+the+therapeutic+potential+of+rTMS+and+tDCS%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Clin+Pract+Neurol%22%5BJournal%5D)">Technology insight: noninvasive brain stimulation in neurology-perspectives on the therapeutic potential of rTMS and tDCS.</a> Nat Clin Pract Neurol. 3 (7), 383-383 (2007).</li>
<li>Wagner, T., Valero-Cabre, A., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+human+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Noninvasive human brain stimulation.</a> Annu Rev Biomed Eng. 9, 527-527 (2007).</li>
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<li>Lefaucheur, J. P., Antal, A., Ahdab, R., Ciampi de Andra, D., Fregni, F., Khedr, E. M., Nitsche, M., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+%28rTMS%29+and+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29+to+relieve+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">The use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) to relieve pain.</a> Brain Stimul. 1 (4), 337-337 (2008).</li>
<li>Antal, A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+magnetic+and+direct+current+stimulation+in+the+therapy+of+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Schmerz+Apr%22%5BJournal%5D)">Transcranial magnetic and direct current stimulation in the therapy of pain.</a> Schmerz Apr. 24 (2), 161-161 (2010).</li>
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<li>Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N., Antal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation%3A+state+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation: state of the art.</a> Brain Stimul. 11, 642-642 (2008).</li>
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<li>Boggio, P. S., Khoury, L. P., Martins, D. C., Martins, O. E., de Macedo, E. C., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+cortex+direct+current+stimulation+enhances+performance+on+a+visual+recognition+memory+task+in+Alzheimer+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Temporal cortex direct current stimulation enhances performance on a visual recognition memory task in Alzheimer disease.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 80 (4), 444-444 (2009).</li>
<li>Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M., Bermpohl, F., Antal, A., Feredoes, E., Marcolin, M. A., Rigonatti, S. P., Silva, M. T., Paulus, W., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anodal+transcranial+direct+current+stimulation+of+prefrontal+cortex+enhances+working+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory.</a> Exp Brain Res. 166 (1), 23-23 (2005).</li>
<li>Dundas, J. E., Thickbroom, G. W., Mastaglia, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perception+of+comfort+during+transcranial+DC+stimulation%3A+effect+of+NaCl+solution+concentration+applied+to+sponge+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Perception of comfort during transcranial DC stimulation: effect of NaCl solution concentration applied to sponge electrodes.</a> Clin Neurophysiol. 118 (5), 1166-1166 (2007).</li>
<li>Minhas, P., Datta, A., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutaneous+perception+during+tDCS%3A+Role+of+electrode+shape+and+sponge+salinity%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Cutaneous perception during tDCS: Role of electrode shape and sponge salinity.</a> Clin Neurophysiol. 11, (2010).</li>
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<li>Datta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gyri-precise+head+model+of+transcranial+direct+current+stimulation%3A+improved+spatial+focality+using+a+ring+electrode+versus+conventional+rectangular+pad%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad.</a> Brain Stimul. 2 (4), 201-201 (2009).</li>
<li>Minhas, P., Bansal, V., Patel, J., Ho, J. S., Diaz, J., Datta, A., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodes+for+high-definition+transcutaneous+DC+stimulation+for+applications+in+drug+delivery+and+electrotherapy%2C+including+tDCS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrodes for high-definition transcutaneous DC stimulation for applications in drug delivery and electrotherapy, including tDCS.</a> J Neurosci Methods. 190 (2), (2010).</li>
<li>Brunoni, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Systematic+Review+on+Reporting+and+Assessment+of+Adverse+Effects+associated+with+Transcranial+Direct+Current+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Neuropsychopharmacol%22%5BJournal%5D)">A Systematic Review on Reporting and Assessment of Adverse Effects associated with Transcranial Direct Current Stimulation.</a> Int J Neuropsychopharmacol. , Forthcoming (2011).</li>
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<li>Bikson, M., Datta, A., Rahman, A., Scaturro, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode+montages+for+tDCS+and+weak+transcranial+electrical+stimulation%3A+role+of+%22return%22+electrode%27s+position+and+size%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Electrode montages for tDCS and weak transcranial electrical stimulation: role of "return" electrode's position and size.</a> Clin Neurophysiol. 121 (12), (1976).</li>
<li>Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation+in+patients+with+skull+defects+and+skull+plates%3A+high-resolution+computational+FEM+study+of+factors+altering+cortical+current+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation in patients with skull defects and skull plates: high-resolution computational FEM study of factors altering cortical current flow.</a> Neuroimage. 52 (4), 1268-1268 (2010).</li>
<li>Datta, A., Baker, J. M., Bikson, M., Fridriksson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individualized+model+predicts+brain+current+flow+during+transcranial+direct-current+stimulation+treatment+in+responsive+stroke+patient%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimulation%22%5BJournal%5D)">Individualized model predicts brain current flow during transcranial direct-current stimulation treatment in responsive stroke patient.</a> Brain Stimulation. , Forthcoming (2011).</li>
<li>Palm, U., Keeser, D., Schiller, C., Fintescu, Z., Nitsche, M., Reisinger, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Padberg+Skin+lesions+after+treatment+with+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Padberg Skin lesions after treatment with transcranial direct current stimulation (tDCS).</a> Brain Stimul. 1 (4), 386-386 (2008).</li>
<li>Datta, A., Elwassif, M., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-heat+transfer+model+of+transcranial+DC+stimulation%3A+comparison+of+conventional+pad+versus+ring+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Bio-heat transfer model of transcranial DC stimulation: comparison of conventional pad versus ring electrode.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 670-670 (2009).</li>
<li>Miranda, P. C., Faria, P., Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+does+the+ratio+of+injected+current+to+electrode+area+tell+us+about+current+density+in+the+brain+during+tDCS%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">What does the ratio of injected current to electrode area tell us about current density in the brain during tDCS?</a> Clin Neurophysiol. 120 (6), 1183-1183 (2009).</li>
<li>Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+DC+stimulation+%28tDCS%29%3A+a+tool+for+double-blind+sham-controlled+clinical+studies+in+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation.</a> Clin Neurophysiol. 117 (4), 845-845 (2006).</li>
<li>Antal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparatively+weak+after-effects+of+transcranial+alternating+current+stimulation+%28tACS%29+on+cortical+excitability+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans.</a> Brain Stimul. 1 (2), 97-97 (2008).</li>
<li>Terney, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increasing+human+brain+excitability+by+transcranial+high-frequency+random+noise+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation.</a> J Neurosci Methods. 28 (52), 14147-14147 (2008).</li>
<li>Fregni, F., Boggio, P. S., Mansur, C. G., Wagner, T., Ferreira, M. J., Lima, M. C., Rigonatti, S. P., Marcolin, M. A., Freedman, S. D., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation+of+the+unaffected+hemisphere+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients.</a> Neuroreport. 16 (14), 1551-1551 (2005).</li>
<li>Antal, A., Terney, D., K hnl, S., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anodal+transcranial+direct+current+stimulation+of+the+motor+cortex+ameliorates+chronic+pain+and+reduces+short+intracortical+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pain+Symptom+Manage%22%5BJournal%5D)">Anodal transcranial direct current stimulation of the motor cortex ameliorates chronic pain and reduces short intracortical inhibition.</a> J Pain Symptom Manage. 39 (5), (2010).</li>
<li>Fregni, F., Gimenes, R., Valle, A. C., Ferreira, M. J., Rocha, R. R., Natalle, L., Bravo, R., Rigonatti, S. P., Freedman, S. D., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., Boggio, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+randomized%2C+sham-controlled%2C+proof+of+principle+study+of+transcranial+direct+current+stimulation+for+the+treatment+of+pain+in+fibromyalgia%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+Rheum%22%5BJournal%5D)">A randomized, sham-controlled, proof of principle study of transcranial direct current stimulation for the treatment of pain in fibromyalgia.</a> Arthritis Rheum. 54 (12), (2006).</li>
<li>Boggio, P. S., Zaghi, S., Lopes, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulatory+effects+of+anodal+transcranial+direct+current+stimulation+on+perception+and+pain+thresholds+in+healthy+volunteers%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurol%22%5BJournal%5D)">Modulatory effects of anodal transcranial direct current stimulation on perception and pain thresholds in healthy volunteers.</a> Eur J Neurol. 15 (10), 1124-1124 (2008).</li>
<li>Fregni, F., Liguori, P., Fecteau, S., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., Boggio, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+stimulation+of+the+prefrontal+cortex+with+transcranial+direct+current+stimulation+reduces+cue-provoked+smoking+craving%3A+a+randomized%2C+sham-controlled+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Cortical stimulation of the prefrontal cortex with transcranial direct current stimulation reduces cue-provoked smoking craving: a randomized, sham-controlled study.</a> J Clin Psychiatry. 69 (1), 32-32 (2006).</li>
</ol>

ニューヨーク市立大学では、マロムBiksonが発明されている、脳の刺激で特許を取得しています。マロムBiksonはSoterixメディカル株式会社の共同創立者です。

重要なステップ： 開始手続きの前にチェックする側面： <ul><li>まず第一に、患者は、TDCは任意の禁忌があるかどうかのスクリーニングを行うべきである - これらの禁忌は、アプリケーション固有のものである可能性があります。これは、重症または頻繁な頭痛、慢性皮膚疾患、または前回のTDCは治療の副作用の有無などの質問が含まれています。彼または彼女が頭の中であらゆる金属を持っているか、深刻な脳損傷を持っていた場合、解剖学的変化は23,24の電流の流れを変更することができます。脳卒中の発作、妊娠と歴史の歴史は、通常、厳格な禁忌ではない - と確かに、いくつかの臨床試験の組み入れ基準になるかもしれません。 </li><li>頭皮-さらに被写体上の任意の病変を確認するには、特にインタビューや皮膚疾患の有無を点検してください。どんな病変がある場合は、TDCはの手順は避けるか、あるいは、適切な場合には、刺激が直接病変を介して、または全体で実施されないことを確保すべきである。別のサイトの刺激が考えられる。それは、繰り返し毎日TDCは、一部の患者7の電極の下に臨床的に有意な皮膚刺激を引き起こすことが報告されている。皮膚の完全性に応じてTDCは誘導性病変の証拠がある。例えば、それは5つのセッションごとに25週を含めて2週間の期間のための広範な発赤と2 mAの強度におけるTDCの刺激に起因する不規則な円形の形状を持つ茶色の無愛想な皮の変化を示されている。 tDCSが強く示されているor実施する持っている場合は、そのようなミリアンペア0.5から1.0のような低強度で刺激するために考慮を考慮することは可能ですが、これは皮膚の炎症または病変を防止することは保証されません。従って、電極の下の皮膚の状態は、TDCは7の前と後に検査する必要があります。 </li><li>電気分解のためのケーブルのコネクタを確認します。明らか場合には、別のペアを使用してください。それは使用の約2ヶ月後にケーブルをチェックすることをお勧めします。 </li></ul>両方 - アクティブまたは偽- TDCは中に常に対象がまだ快適に感じていると手続きを続行できるかどうかを尋ねる。 実行可​​能な変更： <ul><li>電極の位置7（ 表2）の多くの品種があります。 </li><li>電極のサイズは26（ 図7）の多くの品種があります。所定の印加電流は、電極の大きさは電流密度18に影響し、脳の変調（ 図8）のfocalityに影響を与えます。臨床試験は、電極の大きさより大きな電流密度が26より小さいを示唆している、しかし、モデリングの研究は、脳の変調の電極の大きさと面積の関係は27より複雑である可能性を示唆している。さらに、小さな電極の効果は頭皮の電流の差動シャント、および全体的な電極面積7〜相対大きなエッジ効果による定性的に異なることがあります。大きな電極スキーム19より報告された小型の電極の大きさのためにシャントの優れたレベルが大幅にあった。 </li><li>高精細TDCは（HD - TDCは）空間focalityは向上しますが、特別なハードウェアおよび手続き上のコントロール15を必要とする技術です。 </li><li>印加電流とともに電極モンタージュ（電極の位置とサイズ）が順番に、TDCはの有効性を決定する、脳内に生成された電界強度を決定する。現在の強度と電極のサイズとの比率で定義されているだけで、電極の電流密度の使用は、臨床転帰を正規化するために提案されている - しかし、モデリングの研究は、これは限られた範囲で適用される可能性があり、その全体的な電極モンタージュの設計が結果を決める示唆している。一般的に、より強い効果のある特定のモンタージュ結果の現在の強さを（または電流密度）が増加。皮膚表面での電流密度は、脳19（ 図9）のそれよりはるかに高いことに注意することが重要です。 </li><li> &quot;リターン&quot;（&quot;基準&quot;）の位置は、電極脳を介して全体の電流の流れのパターンに影響を与える可能性があるため、さらにアクティブ電極22の下の脳の変調に影響を与える。したがって、 両電極の薬を考慮する必要があります。 </li><li>刺激の持続時間は、実験的アプローチの目的に依存します。刺激の持続時間の増加が発生し、後遺症3,4の長い期間に関連付けられています。しかし、少なくとも一つの研究では、より強度が必ずしもより堅牢な臨床転帰に変換していないことを示唆し、刺激の持続時間が増加された効果の方向の反転を報告した。公開されたパラメータ内のTDCは、増加する強さ（時間、duratiと望ましくない副作用の増加の可能性、安全性および忍容考えられているものの上に、または繰り返し率/番号）。 </li><li>電界の向き：電極の位置と極性によって定義される。陽極刺激は、通常、皮質興奮性2,3を増加させる一方、陰極刺激では一般的に、皮質の興奮性を減少させます。 </li><li>プラセボ：偽- TDCはの場合は上記と同じプロトコルが使用されている。しかし、現在は30秒間適用されます。これは、他の非侵襲的脳刺激法に比べてTDCはの利点の一つです。アクティブ- TDCは起因生じる感覚は、アプリケーションの初期の段階でのみ発生する傾向があるので、この偽の方法は、それが困難な患者がアクティブTDCはアプリケーションからプラセボを区別できるようになります。この最初のと簡単な刺激は、プラセボ群28信頼性の高い方法です。 </li><li>このようなTACS 29またはtRNS 30のような他の経頭蓋電気療法を使用するときのテクニックにも適用できることに注意してください。 </li></ul> 慢性的な痛みで、TDCはを使用するための理論的根拠： 複数の治療薬理学的治療法は、慢性疼痛患者のための唯一のささやかな救済を提供するという事実は、この衰弱性疾患の持続性の原因は、痛みに関連する神経回路網におけるプラスチックの変化の中で潜んでいるかもしれないという可能性を発生させます。興味深いことに、皮質活動の変調がTDCはで非侵襲的に達成することができる、などの皮質可塑性の変化による慢性疼痛の持続的な治療効果を生成するために報告されている、以前に説明した。 慢性的な痛みのTDCはの臨床効果： それは、運動皮質に適用されるTDCは、ローカルの皮質興奮性（ 図6）6 を変更することが示されている。より正確には、神経細胞の興奮性の増加に陽極刺激の結果、陰極刺激では逆の結果6を持っているのに対し。確かに、M1以上の陽極TDCはアプリケーションでは、偽のTDCはより視覚的アナログスケール（VAS）の痛みの定格のより大きな改善につながります。 M1刺激後の痛みに対するこの治療効果は、一時的なものの、三叉神経痛、脳卒中後疼痛症候群31、背中の痛み、線維筋痛症32のような神経障害性疼痛症候群の患者のいくつかのグループに再現された。興味深いことに、脊髄損傷による神経因性疼痛、、TDCはによる運動皮質の刺激で臨床試験は、痛みの改善と刺激の後二週間続いた累積鎮痛効果を示した。偽の刺激、そして同様にDLPFC 33の刺激と比較してM1の陽極TDCはのためのフォローアップの三週間後にまだ重要である線維筋痛症患者における鎮痛効果33の証拠もある。痛みの改善のためのDLFPC以上陽極TDCはの効果が広く検討されていないが、それはそれは健康な被験者34に疼痛閾値を調節するために使用することができることが示された。それにもかかわらず、この脳領域の刺激がアルツハイマー病9でメモリのタスクのパフォーマンスを向上させ、例えば大幅に35を手掛り引き起こした喫煙への渇望を減らし、作業メモリ10を高めるための信頼できる手法であるため、これが有用な戦略になるかもしれないことも考えられるには、慢性疼痛患者の痛みの処理に関連する情動 - 感情認知ネットワークを変調する。

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）このメソッドは、皮質興奮性2を変更するには、非侵襲的で安全な代替手段を提供しているので集中的に過去10年間に研究されているテクニックです。 TDCはいずれかのセッションの効果は数分間続くこと、そしてその効果は刺激の極性に依存し、その陰極刺激では皮質の興奮性の低下を誘導するような、と陽極刺激での期間を超えて続くことがある皮質の興奮性の増加を誘発する刺激6。これらの効果は、精神神経疾患の様々なも臨床的に認知神経科学の探求とされている-複数の連続したセッション4上で適用される場合は特に。神経科学と臨床医の注目を集めている分野の一つは、痛みに関連した神経回路網の変調3,5のためのTDCはの使用です。痛みの研究の2つの主要な皮質領域の変調が検討されている：一次運動野と背外側前頭前皮質7。電極モンタージュの重要な役割のために、この記事では、我々は痛みでTDCは臨床試験のための電極配置のための別の選択肢を示し、刺激の各方法の長所と短所を議論している。

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）皮質の興奮性を調節するために確立された技術です。<sup&gt; 1,2</sup&gt;。それは皮質可塑性、容易な操作、および安全なプロファイルへの影響に起因する神経科学の調査ツールとして使用されています。 TDCはは有望な結果を示していることを一つの領域は、痛みの緩和です。<sup&gt; 3月5日</sup&gt;。

経頭蓋直流電気刺激（tDCS）は、過去10年間にわたり集中的に研究されてきた手法であり、本手法は...

このビデオの目的は、一次運動皮質への刺激を用いたtDCSセッションの実施手順を実演することです。例として、まず被験者の頭部を計測し、刺激部位にマーキングを行う手順について説明します。手順の第2段階は、実験に適したサイズと種類の電極を準備することです。第3段階では、選択した刺激部位に電極を適切に配置します。最終段階では、電極の接触状態と刺激の極性を確認し、強度や持続時間などの刺激装置の設定を行います。電極のモンタージュ（配置）によってtDCSの効果は変化し、例えば、皮質興奮性が上昇するか低下するかは、刺激の極性やその他の刺激パラメータに依存します。tDCSの主な利点は、経頭蓋磁気刺激法などの他の脳刺激法や、深部脳刺激法のようなより侵襲的な脳刺激法と比較して、非侵襲的で安全であり、費用が安く、実施が簡便であることです。また、tDCSは神経細胞の膜電位に変化を誘導し、その結果としてニューロンの発火頻度を増加または減少させるという重要な特徴を持っています。この手法の応用範囲は、さまざまな形態の慢性疼痛の治療にまで及びます。運動野における興奮性の安定性の変調が疼痛緩和につながるという確実な根拠はありませんが、背外側前頭前野を含む他の皮質領域に適用した場合、tDCSは慢性疼痛に対する神経治療メカニズムへの知見を提供します。また、この手法はうつ病や認知機能障害などの神経精神疾患を改善させる可能性もあります。一般的に、この手法に不慣れな方は、tDCSのモンタージュ設定や刺激設定に関する厳格なガイドラインが存在しないため、習得に苦労します。したがって、臨床研究全体でプラクティスを標準化するためには、開始前にこの手法を視覚的に提示することが極めて重要です。本プロトコルでは、必要なすべての材料が揃っていることを確認してください。TDCSデバイスは、最大出力数mAの定電流制御であり、バッテリー駆動である必要があります。一部のデバイスでは、コンセントを使用してバッテリーを充電することが可能ですが、デバイスに直接電源を接続して駆動させることは、デバイスの故障時に高強度の電流が流れる可能性があるため適切ではありません。TDCSに使用される電極は、一般的に導電性であり、予期せず電流が流れる可能性があります。電解液に浸された穴あきスポンジに包まれたゴム電極です。再利用可能なゴム電極を使用する場合は、使用前に摩耗がないか必ず点検してください。電解液を最適に吸収し、皮膚との均一な接触を確保しながら、電気化学的な刺激やpH変化から皮膚を保護するため、粗すぎない穴あきスポンジポケットの使用を推奨します。刺激電圧を最小限に抑えつつ被験者の快適性を確保するため、15から140 mMの濃度範囲の塩化ナトリウム溶液を使用することが推奨されます。刺激部位を特定するために巻尺を用い、伸縮性のあるヘッドストラップまたはゴム製ヘッドストラップを用意します。電極を配置する際は、ストラップが濡れた場合に導電領域が広がらないよう、非導電性材料でできていることを確認することが重要です。被験者が到着したら、椅子に心地よく座ってもらいます。電極配置のための測定を開始するには、通常、EEG 10-20系の慣例を用いて頭皮上の距離を測定し、刺激部位を特定します。頂点（vertex）を特定するために、実験的手法に応じて刺激部位を選択してください。まず、鼻根（nasion：鼻骨の接合部にある額と鼻の間の点）から、後頭骨の最も突出した点である外後頭隆起（inion）までの距離を測定します。皮膚マーカーを用いて、これらの位置の中点をマークします。次に、耳前点間の距離を測定します。メジャーをマークしたnasion（鼻根点）とinion（外後頭結節）の中点の上に確実に配置し、この耳線上の中心点をマークします。これら2つのマークされた点の交差した位置がvertex（頭頂点）となります。一次運動野（M1）を特定するには、耳点間距離の20%を算出します。頂点から耳線に沿ってこの距離を測定すると、この位置はEEGのC3またはC4の位置に相当します。本ビデオでは、この位置に刺激を与えます。背外側前頭前皮質を特定するには、M1の位置から前方へ5cm測定します。ここは、ここで示されているF3またはF4のEEG電極位置に対応させる必要があります。従来のtDCS電極を使用する場合、この刺激部位の決定方法で十分です。より局所的なtDCSを行うには、ニューロナビゲーションなどの他の皮質定位法が必要になる場合があります。電極を配置する前に、被験者の頭部の外後頭結節の下に、弾性またはゴム製のヘッドストラップを装着します。これにより電極が固定され、刺激中の動きを抑えることができます。次に、スポンジの両面を生理食塩水で十分に湿らせて準備します。35 cm四方のスポンジの場合、片面につき約6 mLの溶液で十分です。次に、電極を配置する部位の皮膚に炎症の兆候がないか確認し、電極配置のための準備を行ってください。目に見える病変がある場合は、導電性を高める目的でその部位にtDCSを適用しないでください。電極設置部位から髪をどかし、皮膚表面を洗浄して乾燥させます。次に、電極ケーブルを装置に接続します。tDCSの効果は極性に強く依存するため、接続の極性が正しいことを確認してください。これはtDCSおよび電気刺激の文脈において極めて重要です。一般的に、アノードは正の電流が体に流れ込む正極であり、カソードは正の電流が体から出る負極です。ここで、各電極のコネクタコードピンをゴム製インセットの開口部にしっかりと挿入します。次に、ゴム製インセットをスポンジパッドに完全にスライドして挿入し、アノード（陽極）とカソード（陰極）を正しい位置に配置してください。続いて、カソード電極を保持するためのスポンジポケットを伸縮性ヘッドストラップの下に配置します。ここでは、スポンジを眼窩上領域に配置します。この工程において、スポンジから頭皮に過剰な液体が放出されないように注意してください。液体が放出されると、刺激中の頭皮全体に電流が分散してしまいます。次に、希望する電極配置に従って、2本目の弾性ヘッドストラップを1本目と接続します。ここでは一次運動野への刺激を実演するため、陽極電極を保持するスポンジを2本目の弾性ヘッドの下に配置します。M1部位の上にストラップを固定します。スポンジが濡れすぎていないか確認し、電極との良好な接触が得られる程度の十分な湿り気がある状態にします。tDCS装置の電源を入れます。システムを使用して、電極と身体の抵抗の合計である全抵抗を測定します。全抵抗が異常に高い場合は、電極のセットアップが不適切である可能性があります。理想的には、インピーダンスを5 kΩ以下にすることを目指してください。強度や時間など、使用するデバイスに応じて刺激の設定を調整してください。シャム条件についても同様に設定します。疼痛治療における信頼性の高い設定例としては、実験開始前に2.0 milliampsで20分間の刺激を行うことが挙げられます。被験者が快適な状態であることを確認し、tDCSの間はリラックスして覚醒した状態でいるよう指示してください。標的領域とは無関係な集中的な認知努力や、持続的な筋肉収縮による運動皮質の活性化がtDCSの効果を修飾することが示されているため、これらを避ける必要があります。次に、副作用を軽減するために、スタートボタンを押してtDCSを開始します。刺激の開始時に電流を徐々に上昇させてください。ほとんどの被験者は軽いかゆみを感じますが、多くの場合、その後消失します。被験者によっては、tDCSの開始時に不快感を覚える場合があります。そのような場合は、一時的に電流を適度に下げ（例えば50%まで）、被験者が慣れるに従って、目的のレベルまで徐々に上げていきます。被験者が快適な状態にあることを確認し、刺激中のスポンジの動きや脱水状態に注意してください。必要に応じて、シリンジやピペットを用いて溶液を追加します。実験の進行中および実験終了時には、電流を徐々に下げて停止させてください。なお、ほとんどの被験者は、電流の停止後も通常、局所的な感覚がしばらく持続します。これは珍しいことではない旨を被験者に伝えてください。最後に、電極とストラップを取り外し、適切なセットアップを終えて退出する前に、被験者の最終的な質問に回答してください。tDCSデバイスは、能動的なtDCS刺激中に電流が流れていることを示すか、シャム刺激手順を実施している場合はシャムモードを表示する必要があります。なお、デバイスがシステムに電流が流れていることを示していても、電流が皮膚を通じて分流している可能性があります。これを避けるため、電極間に十分な距離を置くことが推奨されます。モデリング研究に基づき、5×7 cmの電極を使用する場合は、これを少なくとも8 cmにすることを推奨します。一般的に、陽極刺激は脳の興奮性を増加させ、陰極刺激は皮質の興奮性を低下させます。このことに関する確かな根拠が、一次運動野を標的とした試験で明らかになっています。電極サイズの変動は、焦点効果の変動につながります。電極の直径を小さくすることで、より焦点化された刺激が可能になります。一方で、電極サイズを大きくすることで、20分以上のセッション時間において機能的に非効率な電極となる可能性がありますが、連日にわたって複数回のセッションを行うことで、tDCSの後効果はより長く持続します。その一例が疼痛症候群の治療です。重要な点の一つは、参照電極の配置場所です。頭蓋外の配置を選択する場合、参照電極によって誘導電流のピークが移動し、tDCSの効果が変化する可能性があるため、研究者は電流分布に注意を払う必要があります。この手法を習得すれば、適切に行うことで15分以内にセットアップを完了させることができます。本手順を実施する際は、電流の強度を徐々に上げ下げすることで患者の安全を確保し、ケーブルが装置に正しく接続されていることを確認することが重要です。この手法により、多くの分野の研究者が、本手順に従って痛みおよびそれが脳や機能系に及ぼす影響を直接的に調節することが可能となりました。脳の可塑性や皮質機能に関するさらなる疑問を解消するために、経頭蓋直流電流刺激（tDCS）のその他の手法や、経頭蓋アイロニング電流シミュレーションなどの他の方法を実施することができます。このビデオを視聴することで、さまざまなtDCSモンタージュの設定方法、スポンジのサイズ、配置、および刺激設定に関する基礎的な理解が得られるはずです。どの脳領域が電流によって活性化されるかを判断してください。電流を扱う作業は危険を伴うため、デバイスが正常に動作しているか常に確認してください。また、tDCSは新しい手法であるため、刺激中および刺激後に副作用がないか常に確認する必要があります。最も一般的な副作用として、電極設置部位における灼熱感、ピリピリとした感覚、および痒みが挙げられます。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

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学ぶ経頭蓋直流電流刺激の電極配置とモンタージュ設定法。非侵襲的な脳刺激技術を用いて慢性疼痛治療や神経精神疾患への応用を探索し、標準化されたプロトコルで研究の再現性を向上させます。

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

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