経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

次の実験の全体的な目標は、同時機能的磁気共鳴イメージング中の経頭蓋直流刺激または TDCS の実装を説明することです。刺激が人間の脳機能にどのように影響するかを評価するための最初のステップは、MRI、互換性のあるケーブル、電極、フィルターボックスなどの必要な機器を組み立てることです。2番目のステップとして、TDCS機器をスキャナーの内側と外側にセットアップする必要があります。

次に、参加者はスクリーニングされ、スキャナー内 TDCS の準備が整います。参加者がスキャナーボアに移動した後、刺激がオンになり、FMRI実験が開始されます。最終的に、A-T-D-C-S中にスキャンされた参加者の結果は、被験者の設計内で、別の偽のTDCSセッション中に得られた結果と比較され、刺激が機能的な脳活動に与える影響を明らかにします。

純粋に行動的なTSプロトコルと比較した疾患内の主な利点は、シミュレーション効果の根底にあるニューロンメカニズムを研究することができることです。さらに、E-E-G-F-M-R-Iのような他のニューロイメージング技術と比較して、優れた空間分解能を提供し、髄膜上の電極位置の検証も可能にします。FMRIとTDCSを併用することで、健康な脳や、脳卒中や認知症などのさまざまな病理学的状態におけるTDCSの作用に関連する神経メカニズムを解明することができます。

TDCSが脳内でどのように機能するかを理解することは、最終的にはこの技術の臨床応用を改善する可能性があります。実装を成功させるには、これらの手順を適切に計画し、理解する必要があります。この手法が適切に実行されれば、参加者に最小限のリスクしかもたらしません。

ただし、研究者は、確立されたMRIおよびTDCFの安全ガイドラインに従う必要があります。実験デザインは、T-D-C-S-Aの5分間の静止状態シーケンスと11分間の明白な意味語生成タスク中に実行される2つのFMRIセグメントで構成されています。TDCSでの20分間は、スキャンの約1〜2分前に始まり、2つの機能スキャンの全期間をカバーし、スキャン間の短い休憩と指示もカバーします。

追加の構造スキャンは、安静時およびタスク F MRI の後に取得されます。偽の刺激セッションは、言語タスクのプロトコルの残りの部分でTDCSがない静止状態FMRIの前の30秒間のTDCSで構成され、刺激提示ソフトウェアを使用して、さまざまなセマンティックカテゴリの視覚画像をスキャナー内の画面に投影します。投影は、プロジェクターとコンピューターに接続されたミラーのシステムを介して行われます。

MRI対応のマイクは、明白な口頭応答の伝達に使用されます。TDCSデバイスプログラムを設定するには、1ミリアンペアの一定の直流電流を20分間供給するデバイスで、刺激装置が十分に充電されていることを確認します。そうしないと、実験中にシャットダウンし、テキストプロトコルに記載されているように、TDCSに必要なすべての機器、ケーブル、および電極を組み立てる可能性があります。

MRI制御室では、スキャナールームにケーブルを通すために使用されるRFフィルターチューブの近くに外側のフィルターボックスを配置します。外側のフィルターボックスには明確なラベルが付けられていることに注意してください。内側と外側のフィルターボックスを混同してはいけません。

次に、刺激装置ケーブルを使用して刺激装置を外箱に接続します。スキャナールームの壁に沿って十分なケーブルが通るように、内側と外側のフィルターボックスを接続するために必要なボックスケーブルの長さを測定します。ボックスケーブルをRFフィルターチューブに挿入し、スキャナールームの外側のフィルターボックスに接続します。

内側のフィルターボックスをスキャナーボアの後端の内側に置き、粘着テープを使用して所定の位置に保持します。ボックスケーブルを粘着テープで壁に取り付け、内側のスキャナーフィルターボックスに接続し、RF加熱を誘発する可能性のあるケーブルのループを避けます。徹底的に。ペースメーカー、体の中央部、閉所恐怖症などの MRI および TDCS 禁忌の参加者をスクリーニングします。

手順を説明した後、従来のTDCSセットアップと同様に情報を入手し、電極配置の準備をします。参加者の皮膚に既存の病変がないか検査し、髪の毛を移動させます。その後、アルコールで肌をきれいにして肌の状態を改善します。

スポンジポケットに生理食塩水を浸した後、非ファロ磁気痕跡が残るペンを使用してMRI適合電極をポケットに挿入します。まず、被写体の頭にT3、F3、F、3、C3の交点を印し、次にF7とF3の中間点を印します。次に、これら2つの点を結ぶ線の中心をマークし、この点にアノードを配置します。

次に、カソードを右眼窩上位置に配置し、両方の電極を輪ゴムで取り付けます。スキャナーの外部で最終安全チェックを行った後、参加者をスキャナールーム内に誘導し、次にスキャナーに近づけて電極ケーブルを内側のフィルターボックスに接続します。次に、刺激装置の電源を入れ、たとえば、刺激装置の右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テストします。

この手順では、ケーブル長とフィルターボックスの抵抗が高いため、この手順では通常、標準のT DS Sプロトコルと比較してインピーダンスが高くなるため、スキャンを開始する前にインピーダンスをテストすることが重要です。インピーダンス制限に達すると、これが発生した場合、刺激装置は自動的に停止します。考えられる救済策には、電極が頭皮に接触していることを確認すること、皮膚を洗浄すること、再びスポンジに生理食塩水をさらに塗布することが含まれます。

参加者をスキャナーガントリーに配置します。電極がまだ正しい位置にあることを確認してください。次に、ヘッドコイルの左下部分に電極ケーブルを通し、ケーブルがガントリーに引っかからないように固定します。

ガントリーが移動するにつれて。その後、ヘッドコイルを閉じ、緊急ボタンを参加者に手渡します。次に、参加者をスキャナーにスライドさせます。

次に、スキャナーの後端から電極ケーブルに手を伸ばし、それを内側のフィルターボックスに接続して部屋を出ます。スキャナーインターホンを使用して、スキャンセッションの開始を参加者に通知します。取得期間終了後、スキャンコンソールを使用して構造ローカライザのスキャンを開始します。

ローカライザースキャンをダブルクリックし、マウスの右ボタンを押したままマウスを左右に動かしてコントラストを調整し、ローカライザースキャンに高周波アーティファクトがないか検査します。スキャナーのインターホンを使用して、被験者に刺激が開始され、短時間頭皮にチクチクする感覚を感じる可能性があることを伝えます。次に、最初の機能スキャンの手順を繰り返します。

安静状態スキャンの場合、参加者に 5 分間のスキャンの間、目を閉じたままにしておくように指示します。できるだけ動かず、特に何も考えないこと。また、プロジェクターの電源が手動でオフになっていることを確認してください。

静止状態の機能スキャンの開始の約 1 分から 2 分前に TDCS を開始してください。スキャナー・コンソールを使用して、静止状態のシーケンスをロードします。安静状態のシーケンスをダブルクリックして視野を開き、脳全体を覆い、前後交連とほぼ整列するように位置を調整します。

次に、最初のスキャンを開始します。静止状態シーケンスの実行中に二重盲検研究を実行する場合は、2 番目の研究者を使用して、実験全体のインピーダンスを監視します。言語タスクである 2 番目の機能イメージング シーケンスを読み込み、スキャナー コンソールを使用して前と同様に視野を調整し、スキャン間の時間を短縮します。

静止状態シーケンスの終了後、言語タスク中に実験刺激を視覚的に表示できるように、プロジェクターの電源を入れます。プレゼンテーションソフトウェアのアイコンをダブルクリックし、言語パラダイムをロードします。スキャナーインターホンを使用して、タスク関連のFMRIパラダイムの指示を繰り返し、刺激とFMRI実験の最後にタスクを開始します。

計画された構造スキャンを続行します。実験の最後に、参加者をスキャナーボアから移動する前に、電極ケーブルを内側のフィルターボックスから外します。次に、ヘッドコイルを取り外し、参加者に座って電極を慎重に取り外すように依頼します。

意味語生成タスク中のFMRI研究では、A-T-D-C-Sを受けた若年成人と高齢者の両方で、同じ被験者が偽刺激中にスキャンされた場合と比較して、下前頭回の腹側部分の活動が低下したことが示されました。左背下前頭回とFMRIに有意差は認められなかった。A-T-D-C-S中に実行された安静状態スキャンは、別の偽TDCSセッション中に同じ18人の参加者で取得された安静状態スキャンと比較して、A-T-D-C-S中に強化された接続性を示す脳領域を赤で示し、青で示す接続性の低下を示す領域を示しています。

将来的には、この新しい手法は、既存の介入の有効性を高めたり、科学的根拠に基づいた新しいプロトコルを開発したりするために、臨床集団で使用される可能性があります。TT CSの基盤となる効果の理解を深めるために、この手法はEEG TT Sなどの他の手法によって補完され、これらの手法の優れた時間分解能を活用することができます。このビデオを見れば、TDCSとMRIの併用に関する技術要件、実装、および安全性に関する考慮事項について十分に理解できるはずです。