Name: 経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（TACS） (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 51 s
Description: 学ぶ経頭蓋交流電流刺激と脳波の同時記録法。適切な電極配置とインピーダンス管理により、tACSの神経生理学的効果と脳のリズム動態を研究するための信頼性の高い実験プロトコルを確立できます。

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このプロジェクトは、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)のさきがけプログラムの支援を受けています。

倫理の声明：ヒトを対象とする手順は、ベルン（KEK-BE 007/14）の倫理委員会によって承認されました。 注： 図1は、モンタージュ、ならびにTACS電極の設計を示 ​​している（また、説明を参照）、および脳波キャップ。私たちは、頭皮に付着したTACS電極を保持するために弾性材料（ 図1D）で作られたEEGキャップを使用しています。 1.モンタージュ注意：代表的な結果は以下のTACS電極モンタージュから得られます。 <ol><li>モンタージュ1：頭皮上に配置し、両電極を、左背外側前頭前野（DLPFC）（F3電極）と左後部頭頂皮質（PPC）（P3電極）（ 図1A）で。 </li><li>モンタージュ2：左DLPFC（F3電極）で頭皮の上に置いて1 TACS電極と、左肩（ 図1B）上の別のTACS電極を配置します。 </li><li>モンタージュ3：場所1 TACSの左PPC（P3電極）で頭皮上の電極とは、左肩（ 図1C）上の他のTACの電極を配置します。 </li></ol> TACS電極の作製<ol><li>参照TACS電極は肩（モンタージュ2および3）に配置されます場合は、最初にこれを行います。 <ol><li>肩の電極を配置する前に、脳波や心電図用のゲルを準備する研磨剤皮膚と皮膚を準備します。皮膚準備ゲルで軽く肌をスクラブするガーゼパッドを使用してください。 </li><li> TACS電極上にEEGゲルを適用し、肩に電極を配置します。 </li><li>粘着テープで肩に電極を固定します。 </li></ol></li><li>脳波キャップの上に置きます。電極の位置30の国際10-20システムに応じてキャップの位置を調整し、脳波キャップの顎ストラップを固定します。 </li><li>マークは、TACS電極を頭皮上に配置される場所を示すためにスポット。水を使用してくださいペンの色材の断熱効果が低減され、そして第二に、それは容易に水で洗い流すことができるので、まず、赤色ペンをベース。 </li><li>ペンが原因でゲル挿入がきつすぎるであることのためのEEGキャップ（ 図1D）の穴に、マーキングのために頭皮に達していないとの問題がある場合は、例えば、綿棒の木製ハンドルを木の棒を使用。 <ol><li>徹底的にスティックの先端をペイントし、頭皮をマークするために、このチップを使用しています。 </li><li>脳波キャップを取り外し、マーキングが成功したかどうかを確認します。必要な場合は、後から簡単に発見することができるように、マーキングに記入してください。 </li></ol></li><li>参加者の髪の長さに応じて、次のステップ（2.5.1-2.5.4）を実行します。参加者は（約10センチメートルまで）短い髪を持っている場合、（それはまた、このような恐怖のロックなどの特定のヘアスタイルは、不可能TACS電極の申請を行うことに留意すべきである）、次のステップをスキップします。参加者は、より長いハイを持っている場合R： <ol><li>頭皮に赤いスポットでマークを中心としたTACS電極を配置します。何EEGゲルはこの瞬間にTACS電極上に置かれるべきではないことに注意してください。 </li><li> TACS電極の内側のリングの内側にすべての髪を通します。 </li><li>ケーブルバインダとアウトスレッドの髪をバインドします。 TACSの電極の周囲にその髪に注意を払うことはケーブルバインダによってTACS電極と結びついません。 </li><li>髪がバインドされた後、TACS電極を削除します。 </li></ol></li><li>頭皮TACS電極にEEGゲルを適用します。 <ol><li>ゲルを適用する前に、刺激に頭皮と肩TACS電極を接続し、まだ刺激をオンにしないでください。 TACS電極上にEEGゲルの薄い層を適用します。ゲルのまばらなアプリケーションが重要です。 </li><li>慎重に後頭部にTACS電極を配置します。 <ol><li>参加者が長い髪を持っている場合にそれなしで、バックTACS電極の内孔を介して結合された髪をスレッドTACS電極上にEEGゲルをuching。 </li><li> TACS電極を配置しながら、TACS電極の中央に保持されている頭皮に赤いマークに細心の注意を払います。 TACS電極を頭皮上に置かれた後、その位置がもはや変化しなくてもよいです。 </li><li> TACSの電極が配置された後の毛髪からケーブルバインダを削除します。 </li></ol></li><li>刺激をオンにして、インピーダンスを監視します。慎重TACS電極上にプレッシャーをかけている間、赤いマーキングスポットが常にTACS電極の中央に保持されていることを非常に細心の注意を払います。 </li><li>慎重TACS電極の端を持ち上げ、毛の下ではなく、TACS電極と毛の間にいくつかのより多くのEEGゲル（ 図2）を適用します。参加者が（説明を参照してください）​​髪をたくさん持っている場合、これは特に重要です。 </li><li>インピーダンスが安定的に10kΩの以下になるまでTACS電極に圧力をかけ続けます。のインピーダンスを監視TACS stimulator.CarefullyによってTACS電極は、必要に応じて追加のEEGゲルを追加するが、常にまばら。 注：TACS刺激によって監視TACS電極のインピーダンスは、各電極に別々のインピーダンス値の情報を提供しないという欠点を有するTACSの電極間で測定されます。 EEG増幅器システムによっては、このスルーTACS電極のインピーダンスを測定し、その後、個別電極用のインピーダンスを測定できるようにすることが可能であるかもしれません。 </li><li> TACS電極からの脱出任意のゲルに注意を払う、と綿棒で過剰EEGゲルを削除します。 </li></ol></li></ol>脳波キャップを取り付け3. <ol><li> TACS電極のインピーダンスは10kΩでの閾値以下になった後、再び脳波キャップを取り付けます。それは年度の位置を移動させるそうでなければ容易であるため、脳波キャップの材質は弾力性がある場合は特に、非常にゆっくりと、慎重に脳波キャップを着用この工程の間のp TACS電極。 注：TACS電極のシフトはTACS電極の下EEGゲルを分散し、EEG電極とブリッジするEEGゲルが発生します。これはまたTACS電極を移動することになるれ、それがその後のリバウンドする可能性がありますように、力を有する弾性キャップをプルダウンしないことが重要です。 </li><li>脳波キャップのストラップを固定します。 </li></ol> EEG電極の4準備<ol><li>頭皮EEG電極との間の接触を作成するために、EEG電極に適切な粘度のEEGゲル（議論で詳細に説明されるように）適用されます。地面と参照EEG電極で始まります。そして、TACS電極の中央付近に位置する電極に進んでください。その後、残りの電極（説明を参照）に進みます。 </li><li> TACS電極を囲むEEG電極は、離れてTACS電極から離れる方向に針先ポインティングを有するゲルを注入します。ゆっくりEEを押し下げGは、電極ゲルを電極の下から脱出しないように、ゲルを適用しました。 </li><li> 図3に示すように、EEG電極と頭皮との間の接触を増加させるために木の棒を使用します。それは参加者の頭皮をこすり、さらにこの目的のためとして効果的ではないように、この目的のために、針の先端を使用しないでください。 <ol><li>頭皮に向かってスティックでゲルを押し下げて、非常にゆっくりと回転運動とのスティックの上で頭皮をこします。スティックの横向きの動きが電極の下にゲルを広げるように、直交TACS電極の近傍に位置する電極のための頭皮にスティックの角度を保つようにしてください。必要に応じて、いくつかのより多くのEEGゲルを適用し、さらにインピーダンスを改善するために木の棒を使用しています。 </li></ol></li><li>漏れゲル（図4）を介してブリッジングを回避するためにEEG電極のインピーダンスを下げるためのゲルを適用することで節約を心掛けることTACS電極のすぐ近く。その代わりに、より多くのゲルを追加することを検討する前に、唯一の木の棒を使用して可能な限りインピーダンスを下げるようにしてください。 </li><li>一度良いインピーダンスは慎重に、それ​​によって、EEG電極との間の接触を安定させるために貢献し、外針を引きながらそっとゲルを適用し、挿入し、針の先端が頭皮に接触するまで針をダウンさせる、木の棒で達成されています頭皮。 </li><li>これはノイズの干渉と信号の歪みを低減するので、最適なデータのために5kΩの下の脳波電極インピーダンスを目指します。 </li><li>インピーダンスは適切なレベルにまで低下したら、TACS電極とによるゲルの漏洩に周囲のEEG電極との間のブリッジが作成されているかどうかをテスト。 <ol><li>実験的利益の強さ（ 例えば、1ミリアンペアのピーク・ツー・ピーク）で、簡単な正弦波刺激を適用します。 注：これにより、いくつかのシステム（材料の表を参照）の制限のために、それはnですオンラインブリッジングのために確認することが可能otのが、唯一の刺激を適用した後、脳波アンプの任意のチャンネルが飽和状態になるかどうかのチェックを経て。 </li><li>刺激しながら任意のチャネルが飽和しているかどうかを参照してください。 注意：代表的な結果から明らかなように、TACSおよびEEG電極間のゲルは脳波アンプのこのチャネルを飽和になると、これらの電極からの記録データを除外しますが漏れる経由でブリッジング。それが確立された後、ゲルを介して漏洩するブリッジを元に戻すことは不可能です。唯一のオプションは、実験を中断することです。 </li></ol></li><li>もう一度インピーダンスを確認してください。その後、録音を開始します。 </li></ol>

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著者には開示すべき金銭的利益はありません。

同時TACS-脳波実験をセットアップする手順は、ここで説明されています。私たちは今、二つの第一の考慮が成功同時TACS-EEG記録のために不可欠であるのTACS-EEG記録のセットアップのための考慮事項を議論するためにオンにします。 ゲルを経てブリッジTACS-EEG電極の回避すぐにブリッジング脳波アンプのそれぞれのチャネルを飽和のように、漏れてEEGゲルを通して脳波とTACSの電極の間のブリッジングを回避することが重要です。この理由のためのEEGゲルの粘度は、成功したTACS-EEG記録のために重要なパラメータです。流体EEGゲルリスクは、隣接するEEG電極とTACS電極とブリッジから逃げるように、流体EEGゲルを使用しないでください。これと同時に、非常に粘性のEEGゲルが髪に浸透し、インピーダンスを低減するために、皮膚の潤滑であるという欠点を有します。 TACS電極の近くでEEG電極の場合は、より粘性のゲルがbのできます一つはインピーダンスを下げるために木の棒を使用することができるようにeは、使用していました。 TACS、残りのEEG電極の場合は、（まだ流体ではないが）わずかに低い粘性EEGゲルを使用しています。このタイプのゲルは、低インピーダンスに少ない労力を必要とします。それはTACS電極の下に掻き取ることが困難であるように、ここでわずかに粘性の低いゲルを使用した方がよいです。 TACSアーティファクトの大きさへの対処第二の問題は、0.9ミリアンペアの現在の刺激強度の間の刺激部位での脳波でのMVは刺激のエリアから離れた電極10から、100以上のmVの範囲の、TACSアーティファクトの大きな大きさを処理することです（ 図6） 。 図7は、刺激強度間の線形関係（0.5〜2.0 mAのピーク・ツー・ピーク）と刺激のサイト（チャネルF3）でのアーティファクトの結果として大きさを示しています。最初の対策は、EEGとTACSの両電極の低インピーダンスを維持することです。不十分TACS電極と頭皮との接触がEEGデータでTACSアーティファクトの大きな振幅を作成し、さらに、電子電流が不均一である傾向がある適用しました。第一は、EEGシステムのA / D変換器の分解能のレベルを考慮する必要があります。 24ビットのA / D変換器は、理論的には0.1μV/ビットの分解能で1.68 Vの範囲をカバーすることができます。 TACSアーチファクト（ 図6）の範囲をカバーするには低すぎる- 0.1μV/ビットの分解能は6.5 mVの電圧範囲をカバーするとは対照的に、16ビットのA / D変換器。したがって、電圧記録解像度を低くする必要があります。 16ビットシステムでの刺激の部位で最大100 mVでのアーティファクトの大きさをカバーするために、電圧の記録解像度は、理論的には1.53μV/ビット上方に低くする必要があるであろう。実際には16ビットシステムとの最近の同時TACS-脳波の研究では、原因AMPLの飽和に刺激部位の近傍からEEG信号を記録することができませんでした<html>解像度が0.5μVに低下させた場合でも、ifier / 12,13ビット 。 電極インピーダンスを低減するための考慮事項最初TACS電極の中央またはその近傍に位置するEEG電極のインピーダンスに作業を開始する理由は、これらのEEG電極は、ブリッジングを回避するために、いくつかの患者と慎重な作業を必要とすることです。これらの電極から出発して、適用されたゲルは、必要に応じてより多くのEEGゲルを適用する検討する前に、頭皮を潤滑するためにいくつかの時間を持っていたまで待機する時間があります。参加者は髪をたくさん持っている場合、それは特に、頭皮上に置かれた後、追加のゲルは、TACS電極の下に適用されるべきです。良好なインピーダンスこのステップなしに達成することができる - - が、TACS電極の表面全体にわたって均一な頭皮との接続を実現する理由は、単にインピーダンスを減少させることはありません。 設計とモンタージュの考察ntent &quot;&gt; 図1は、TACS電極のモンタージュを示す図である。頭皮TACS電極/電極と矩形肩TACS電極のドーナツ状の設計が示されている。頭皮TACS電極の形状に配置されるEEG電極を可能にします刺激領域の真ん中。ドーナツ状の設計の1つの利点は、刺激領域からの信号を記録することができることである。第二に、それはまた、容易に変わらないTACS電極の位置を維持することができる。刺激の部位に応じて、 TACS電極のいくつかの他の形状をより適切であろう。EEG電極の間にサイトから録音するときの矩形TACS電極形状が適しています。 これは、TACS電極の形状及び位置は、実際に刺激されるが、わずか31をシフトさせることかもしれない領域と同じではないことを警告する必要があります。 TACS電極の位置、現在のFのモデル化を決定する際関心領域を標的化するための電極の最良の位置を推定する低、常に強くお勧めします。 現在の設定は、大規模ネットワークにおける律動活性を調節するのに適しています。より焦点刺激は、いくつかの方法13、32、33、34で達成することができます。まず、TACS電極のサイズを小さくしてください。ニッチェや同僚3.5 cm 2の電極は、TDCの32と運動野の興奮性を調節することができることを示しました。第2のアプローチは、1つの刺激電極は、4つの参照電極で囲まれている高精細構成13,33,34を利用することです。従来のゴム電極はEEG電極および64 EEG電極を配置する空間を制限するので、高精細構成の別の利点は、EEG電極の密度を増加させることができるということで、現在の設定で実現するのは不可能です。第ながらより高い空間特異性のESE修正が異なるセットアップ手順を必要とし、ここに記載された技術的な考慮事項が適用されます。 このプロトコルでは、脳波電極の位置30の国際10-20法に従ってTACS電極を配置します。刺激位置のWhileindividual最適化は、刺激部位は、脳波記録部位に関連して変動するように、実験では個体間の刺激位置を変化させたとき、それは比較のために問題となるかもしれないが、代替になります。 MEGのビームフォーミングと空間フィルタリング方法はTACSサイトの独立した脳活動を推定することを可能にするよう磁（MEG）とTACSの最近実証併用は、Neulingや同僚35によって、この問題とTACSアーティファクトに関連する問題を克服することがあります。 モンタージュに関しては、2単極モンタージュはextracephaliで、すなわち 、ここで説明されています頭皮（ 図1A）上に位置する両電極と参照電極（ 図1Bおよび1C）、および1つのユニポーラモンタージュ、 すなわち、のcの位置は、（ナセリら 36によって電極モンタージュのさらなる分類を参照します）。モノポーラモンタージュを使用する利点は、研究のための無利子の追加の頭部刺激の回避です。単極モンタージュを選択する第一の関心事は、重要な脳幹機能を調節する潜在的なリスクと脳幹を含む皮質下構造しかし、電流の流れ、です。基準電極の両方extracephalicと同側の肩部の配置は、TDCの37,38（例えば、心拍数変動、呼吸数および血圧）の1 mAの強度を脳幹の機能を調節しないことが確認されました。モノポーラモンタージュは、実験設計に応じて明確な利点を有することができるように、総合的にテストするための必要性があります高い刺激強度と異なる単極モンタージュの間だけでなく、TDCのとTACS間の影響を比較するための重要な脳幹機能に及ぼす影響。 高精細な設定はありませんその他の頭部刺激の双極モンタージュの問題を回避するための別の解決策であることに注意してください。 4つの基準電極に囲まれた1つの刺激電極と、高精細な構成は、4つの周囲電極の下の中心電極と、低電流密度で高い電流密度をもたらします。刺激の効果は、電流密度に依存するように、これは、二つの電極構成39の双方向の調節とは対照的に、高精細構成のための中心電極の下の一方向の変調を意味します。 TACSによって誘発される視覚ちらつき知覚をTAを配置する刺激強度のための重要な制限因子でありますTACSによって網膜刺激による前頭葉のCS電極、。特に、ベータバンド周波数でTACSもTACS 11の低強度での視覚的フリッカを誘起します。私たちの経験（ピーク・ツー・ピーク）0.9ミリアンペアで6 HzでDLPFC（F3電極）上の刺激が視覚的ちらつき感を最小限にするために、適切な強度レベルです。 実験の設計によっては、（この機能を使用し、刺激のために利用可能である場合）、外部装置と刺激装置を制御する必要があるかもしれません。私たちは（材料のテーブルの更なるハードウェアおよびソフトウェアの仕様を参照）刺激を制御し、脳波アンプにトリガを送信するために波形のアナログ出力ボードを使用しています。 （材料の表を参照）、ここで使用される刺激の場合には、リモートコントロールと電流出力のノイズレベルは、埋め込 ​​まれた刺激装置とのインターフェースよりも高いです。したがって、遠隔制御するオプションが刺激を選択すべきです唯一の実験設計で必要とされる場合。 EEGチャネルのトラブルシューティング飽和我々は（ 図5A）脳波アンプのそれぞれのチャネルを飽和にEEGゲル結果をリークを経てTACSとEEG電極間のブリッジングおよびこれらの電極からの記録データを除外することを示しました。 EEGチャネルの飽和のための他の理由があります。一つの理由は、増幅器の利得が狭すぎると、電圧記録解像度に応じて調整されていないことであることができます。この場合、電圧記録解像度はTACSアーティファクトの大きさの範囲をカバーするように低くする必要があります。もう一つの理由は、記録部位が刺激部位に近すぎるということです。この場合、でも非常に粗い電圧記録解像度はまだアーティファクトの範囲をカバーしていない場合があります。記録はさらに離れて刺激部位から配置する必要があります。 現在のプロトコールは、総合的に同時TACS-脳波実験のための設定や技術的な考慮事項を示しています。 TACSの間に良好な品質の記録のためにTACSアーティファクトとプロトコルを除去する方法では、TACSは本当に脳活動の最も顕著な特徴、リズミカルなダイナミクスの理解tofurther有望な方法となります。

脳内の細胞外電気電流のリズムダイナミクスは世紀1,2のために観察されています。データ内の非特異的ノイズとみなされているこの時間のほとんどの間、今日はそれらが広く脳3,4,5,6,7,8,9で情報処理に主要な役割を果たしていると考えられます。振動脳活動と認知過程の特定の周波数の間の因果関係についての我々の理解は、直接振動活性8,10を調節するためのアプローチの様々な介入の開発を通して10年間で進んでいます。電流刺激（TACS）を交互に経頭蓋脳10でリズミカルな活性を調節するそのような有望なアプローチです。 TACS 11、12、&lt;頭皮から弱い交流（正弦波）電流を印加し、周波数特異的に大脳皮質の興奮性を調節する非侵襲的脳刺激方法であります/ SUP&gt; 13、14、15。脳内のリズミカルな活動の役割を研究するための有望な技術であるが、TACSの神経生理学的メカニズムはまだとらえどころのないです。いくつかの研究は、28を知覚11,13,16,17,18のTACSと運動機能19,20,21,22と同様に、高次認知過程23,24,25,26,27への影響の効果を報告しています。刺激後の脳の振動の取り込みのための神経生理学的証拠はEEG 13、14、15を使用して提示されています。刺激12、13、22時のTACSの効果について、ヒトにおける神経生理学的証拠のいくつかの報告は現在ありません。脳は外部摂動に対して非常に堅牢であるように、このようなオンラインの証拠はTACSの即時神経生理学的影響を理解するために重要です。 エレックtroencephalography（EEG）、高時間分解能で脳内の電気生理学的活性をキャプチャ、内因性および連行振動神経活動を研究するための理想的な選択肢です。ヘルフリックらによる最近の研究では、オンラインのTACの神経生理学的な効果を報告したが、同時に、TACS中の脳波を測定による顕著TACSに困難であることがわかっている12、13をアーティファクト。成功した同時TACS-EEG実験のために、良質のEEGデータを記録すると、現在の記事の焦点である1つの重要な側面であると同時に、TACSアーチファクトを除去するための前処理方法も重要です。私たちの研究室では、EEGデータ29からTACSアーチファクトの除去を可能にする当社独自の前処理パイプラインを開発してきました。ここでは、成功した刺激の面積、および成功した記録のための重要な技術的考察からEEG信号を記録する方法について説明します。

<table><tbody><tr><td>tACS用スティミュレータ: Eldith DCスティミュレータと</td><td>NeuroConn GmbH、ドイツ</td><td></td><td>リモート入力については、この機能が有効になっているモデルを必ず注文してください</td></tr><tr><td><ストロング>トリガーを送信するためのアナログ出力ボード:スタティックおよび波形アナログ出力ボード、モデルNI PCI-6723</td><td>National Instruments、米国</td><td></td><td>13ビット、32チャンネル。</td></tr><tr><td>Matlab and data acquisition toolbox</td><td>The MathWorks, Inc., USA</td><td></td><td>MATLABで利用可能な「Data acquisition toolbox」は、複数のメーカーが製造したアナログ出力ボードなどのデータ収集ハードウェアを制御する機能を提供します。</td></tr><tr><td>EEGシステム:eegosports、32チャンネルのウェーブガードEEGキャップ付き</td><td>ANT neuro、オランダ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tACS電極</td><td>NeuroConn GmbH、ドイツ</td><td>305090-05&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;305050</td><td>材料:導電性ゴム電極. 頭皮電極の寸法:外側&Oslash;:60 mm、内側&Oslash;:25 mm(Part#305090-05)元のサイズからカット&Oslash;75mm ショルダー電極の寸法: 50 x 50 mm (Part# 305050)</td></tr><tr><td>EEG gel</td><td>Inselspital, Bern, Switzerland</td><td></td><td>研磨剤(すなわち pumice)を含む電極ペーストで、皮膚をこすり洗いし、電極と皮膚の接触を改善します。</td></tr><tr><td>脳波および心電図検査用の研磨性皮膚準備ジェル: Nuprep</td><td>Weaver and Company, USA</td><td></td><td></td></tr><<tr><td>strong>綿棒、木製ハンドル</td><td>Salzmann MEDICO, Switzerland</td><td></td><td>寸法: 150 x 1.5 mm; 木製ハンドル & Oslash; 2.2 mm</td></tr><tr><td>粘着テープ: Leukofix</td><td>BNS medical GmbH, ドイツ&nbsp;</td><td>12年107月04</td><td></td>日</tr></tbody></table>

経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（tacs）

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

振動脳活動は、脳ネットワークを介した伝達効率のリズミカルな変化の基礎を反映していると考えられており、認知神経プロセスを統合すると想定されています。経頭蓋交流刺激(tACS)は、振動脳活動の特定の周波数と認知プロセスとの間の因果関係を解明する有望性を秘めています。tACS中の同時脳波記録(EEG)記録は、tACSの即時の神経生理学的影響を直接調査する機会を提供します。ただし、tACSはEEGデータに大きなアーティファクトを作成するため、tACS中にEEG信号を測定することは簡単ではありません。ここでは、tACS-EEG実験の同時設定方法について説明します。tACSを適用しながらEEG記録を成功させるために必要な2つの考慮事項が強調されています。まず、漏れたEEGゲルを介してtACS電極とEEG電極をブリッジすると、EEGアンプはすぐに飽和します。ゲルによるブリッジを避けるためには、EEGゲルの粘度が最も重要なパラメータです。EEGゲルは、ブリッジを避けるために粘性が必要ですが、同時にtACS電極と頭皮との間に接触を作り出すのに十分な流動性が必要です。次に、tACSアーチファクトの振幅が大きいため、高分解能のアナログ-デジタル(A / D)コンバーターを備えたEEGシステムの使用を検討することが重要です。特に、1 mA の tACS を印加すると、刺激電極付近で tACS アーチファクトの大きさが 100 mV を超えることがあります。A/Dコンバーターの解像度は、刺激部位の近くから良質な脳波データを測定するために重要です。手順と技術的な考慮事項に関するこれらのガイドラインに従うことにより、tACS 中の同時 EEG 記録の成功が実現されます。

例は、二つの異なる記録（ 図5）から取得失敗と成功の同時TACS-EEG測定の図示されています。二つTACS電極が頭皮（F3及びP3電極）及びTACSの強さに配置したが（ピーク・ツー・ピーク）0.9 mAのありました。最初の例では、F3脳波電極をゲルを介した前頭TACS電極で架橋された（以下の議論を通じて「ブリッジング」に言及するとき、私たちはTACSと脳波との間の接触を作成脳波ゲルによる直接接続の形成を示すことに注意してください電極）。ブリッジはすぐTACS中のF3チャネルおよびEEG信号が（ 図5A）を記録することができませんでした飽和します。 TACS（ 図5B）を印加しながら第2の例では、EEG信号が正常に記録されました。 TACSアーティファクトの大きさの空間分布を評価するために、TACSアーティファクトの大きさは、3名の被験者から得た成功記録中に算出しました。 TACSはDLPFC（F3電極）またはPPC（P3電極）のいずれかに適用しました。 TACSの強度はミリアンペア（ピーク・ツー・ピーク）.Itが観察されたTACSアーチファクトのピークツーピーク振幅が逆EEGとTACS電極との間の距離と相関していること（ 図6A および 6B）、0.9でした。また、TACS電極に関連するEEG基準電極の位置もEEGチャネル（ 図6Aおよび 6B）を横切るTACSアーティファクトの大きさの空間分布に影響を与えました。大きさはTACS電極の中央に脳波電極で100 mVのに達することができますがTACSアーティファクトの大きさは、刺激部位からより遠いEEG電極で10 mVの範囲です。 TACSの電流強度および近傍の成果物の大きさとの関係TACS電極も（ 図7）を調べました。これは、線形の関係を示し、TACS電流強度を超える1.6ミリアンペアだった記録の電圧範囲を飽和しました。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig1.jpg" /> モンタージュの図1イラスト。（A）モンタージュ頭皮（F3及びP3）上に配置された2つのTAC電極を有します。同側の肩の上に配置された頭皮上に配置された1 TACS電極（F3）と1つの参照電極とTACS（B）モンタージュ。 （C）頭皮（P3）上に配置された1 TACS電極と同側の肩の上に配置された1参照TACS電極とのモンタージュ。 （D）弾性脳波キャップは、キャップの下の場所で頭皮TACS電極を保持している。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください</a>。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig2.jpg" /> TACS電極の下に追加のEEGゲルの 図2 正しいアプリケーション。追加EEGゲルが頭皮への接続の均一性を改善するために、TACS電極の下に適用されます。追加のゲルは、接触を改善するために、髪と頭皮（青矢印）との間ではなく、TACS電極と毛の間に適用されるべきである。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig3.jpg" /> 図3は、 頭皮へのEEG電極の接続を改善する。（A）の注射器を使用して、EEG電極にEEGゲルを適用します。トンを使用してください針の先端が頭皮に接触するまで慎重に針を挿入し、ダウンさせる、その後、脳波電極下の毛を離れてブラシに針のIP。頭皮とのEEG電極との接続を作成するために、針を引き出しながら、ゲルを適用します。 （B）、さらにEEG電極と頭皮との間の接触を改善するために木の棒（例えば、木製の綿棒のハンドルまたは類似）を使用します。頭皮に向かってスティックでゲルを押し下げて、非常にゆっくりと回転運動とのスティックの上で頭皮をこします。スティックの横向きの動きが電極の下にゲルを広げるように、直交TACS電極の近傍に位置する電極のための頭皮にスティックの角度を保つようにしてください。必要に応じて、いくつかのより多くのEEGゲルを適用し、さらにインピーダンスを改善するために木の棒を使用しています。 TACS電極の近傍に位置する電極のためには、foをよりゲルを適用することに注意することも重要です接触を改善する目的rを。むしろ木の棒を使って、できるだけ多くの接触を改善してみてください。最後に、一度良いインピーダンスは、EEG電極と頭皮との接触を安定させるためにいくつかの追加のゲルを加え、木の棒で達成されている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig4.jpg" /> 図 TACS及びEEG電極との間の直接的な接触を作成EEGゲルが漏れるの 4 例。TACS及びEEG電極との間の直接接触を作成EEGゲル、漏れが観察されます。 、TACS電極の近傍にTACS電極またはEEG電極下EEGゲルの過剰量を添加することにより、例えば作成することができ、このようなTACS及びEEG電極間のこのようなブリッジまたは移動されTACS電極によって。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig5.jpg" /> 図5 TACSは、ゲルを介してブリッジを介してEEG増幅器を飽和させる。にCPzを基準に二つの異なる記録、から生データをDLPFC（F3電極）およびPCC（P3電極）に配置された頭皮TACS電極とモンタージュ中。 （A）は、電極F3で記録された信号が原因F3 EEG電極とTACS電極との間のEEGゲルの漏洩を経由してブリッジに飽和しています。 （B）信号が正常にすべての電極から記録されています。 F3電極でTACSアーティファクトの大きさは50mV以上を超えています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig5large.jpg" target="_blank">ご覧になるにはこちらをクリックしてください</a>この図の拡大版。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig6.jpg" /> 図6のEEGチャネルにわたってTACSアーティファクトの大きさ。TACSアーティファクトのピーク・ツー・ピークの大きさは、3人の被験者（MV）にわたって平均。データはにCPzを基準にした生データです。 （A）左DLPFC（F3電極）と左肩（モンタージュ2、 図1B）上に配置された他のTACの電極に配置された1頭皮TACS電極とのモンタージュ中のTACSアーティファクトの大きさ。 （B）左の肩の上に配置された1左のPPC（P3電極）上に配置されたTACS電極と他のTACS電極とのモンタージュ中のTACSアーティファクトの大きさ（モンタージュ3、 図1C）。 （C）EEGチャネルの場所。赤：刺激部位下のチャネル、青：刺激部位の近傍におけるチャネル、文献（太字黒）：参照電極（にCPz）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/53527/53527fig7.jpg" /> 図7. TACSアーティファクトの大きさは直線的に刺激の強さと相関する。TACSアーティファクト（MV）のピーク・ツー・ピークの大きさをチャネルF3で1被験者から。 0.5〜2ミリアンペアの強度は0.1ミリアンペアの手順で適用しました。データはにCPzを基準にした生データです。 1左DLPFC（F3電極）に配置された頭皮TACS電極と左肩（モンタージュ2、 図1B）上に配置された他のTACの電極とのモンタージュ。データは、刺激の強さとの間に完全な直線関係が0.5〜1.6ミリアンペアの強度範囲内で、適用され、TACSアーティファクトの大きさを示しています。電圧分解能は150 mVのに設定されますが、actuaましたL最大捕捉範囲は、信号が飽和して、それを超える161.6 mVでした。破線は電圧の最大範囲をマークします。結果として得られる成果物の大きさを超える161.6 mVであった1.7ミリアンペア以上、の刺激強度で、F3チャネルが飽和した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53527/53527fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

この記事では、経頭蓋交流刺激と脳波実験を同時に設定する方法を説明します。

経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（TACS）

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to ...

本プロトコルの総合的な目的は、経頭蓋交流電気刺激（tACS）と脳波（EEG）の同時セットアップ方法を実演し、良好な記録を得るための重要な技術的留意点を解説することです。tACSは、脳内のリズム活動を実験的に制御し、これらのリズム活動と行動との相関関係を研究するための手法です。EEGは、内因性および同調的な環状活動を研究するための高い時間分解能データを提供します。tACS中の同時EEG記録は、tACSの直接的な神経生理学的効果に関する重要な疑問への回答に役立ちます。これにより、脳のリズミックなダイナミクスのさらなる理解に加え、臨床的な神経調節への応用に向けたtACSのメカニズムの理解およびパラメータの最適化に寄与することが期待されます。この実験プロトコルは、他のモンタージュや皮質ターゲットにも適応させることが可能です。本ビデオでは、肩と頭皮にtACS電極を配置したモンタージュについて実演します。まず、ガーゼパッドと研磨用スキンジェルを使用して、tACS電極を配置する肩の皮膚を準備します。適切な粘度の脳波（EEG）用ジェルをtACS電極に塗布し、電極を肩に配置します。接着テープを用いて、電極を肩に固定してください。次に、被験者にEEGキャップを装着させます。電極配置のための国際10-20法に従ってキャップの位置を調整し、あご紐を締めます。水性赤ペンを使用して、頭皮上のtACS電極を配置する位置に印を付けます。ペンが頭皮に届かない場合は、木の棒の先にペンを塗り、その先端を使用して頭皮に印を付けてください。EEGキャップを取り外し、マーキングが正しく行われたか確認します。後で容易に特定できるよう、必要に応じてマーキングを書き足してください。次に、髪の長い参加者の場合は、頭皮上の赤い点でマークされた中心に合わせてtACS電極を頭部に配置します。tACS電極の内側のリング内にある髪の毛をすべてかき出し、かき出した髪の毛をケーブルタイでまとめます。tACS電極の周囲にある髪の毛がケーブルタイに巻き込まれないように注意してください。髪の毛をまとめた後、tACS電極を取り外します。次に、頭皮および肩のtACS電極を刺激装置に接続しますが、この時点では電源を入れないでください。tACS電極にEEGゲルを薄く塗り、慎重に頭部に戻します。被験者の髪が長い場合は、髪がEEGゲルに触れないように注意しながら、束ねた髪をtACS電極の内側の穴に通してください。一度配置すると位置の変更ができなくなるため、頭皮の赤印がtACS電極の中央にあることを確認してください。次に、髪からケーブルバインダーを取り除きます。その後、刺激装置の電源を入れ、インピーダンスをモニタリングします。tACS電極に注意深く圧力をかけながら、赤色のマーキング箇所が常にtACS電極の中央に位置していることを細心の注意を払って確認してください。tACS電極の端を慎重に持ち上げ、髪の下にEEGゲルを追加で塗布します。インピーダンスが10 kΩ以下で安定するまで、tACS電極に圧力をかけ続けてください。tACS電極からゲルが漏れていないか注意深く確認し、余分なEEGゲルは綿棒で取り除きます。インピーダンスが10 kilohmsの閾値を下回ったら、EEGキャップを再びゆっくりと装着し、ストラップを固定します。頭皮とEEG電極の間に接触を作るため、適切な粘度のEEGゲルをEEG電極に塗布します。まず接地電極と基準EEG電極から開始し、次にtACS電極の中央および近傍に配置された電極へと進みます。その後、残りの電極を順に処理してください。tACS電極を囲むEEG電極については、針先をtACS電極から遠ざかる方向に向けてゲルを注入します。ゲルを塗布しながらEEG電極を軽く押し下げ、電極の下からゲルが漏れ出さないようにします。EEG電極と頭皮との接触を改善するため、特にtACS電極の近傍に配置されたEEG電極については、 wooden stickを用いてゲルを頭皮に向かって押し込みます。スティックを横に動かすと電極下のゲルが広がってしまうため、スティックを頭皮に対して垂直に保ちながら、回転させるようにして頭皮を軽く擦ります。最適なインピーダンスが達成されたら、さらにジェルを塗布してEEG電極と頭皮との接触を安定させます。次に、ジェルの漏れによるtACS電極と周囲のEEG電極との間のブリッジングを確認するため、短時間の刺激を与え、EEGアンプのいずれかのチャネルが飽和していないかを確認します。最後に、もう一度EEG電極のインピーダンスを確認し、記録を開始します。このプロトコルでは、tACSとEEGの同時測定実験を適切にセットアップし、EEGゲルの漏出によるブリッジングや、tACSによる大きなアーチファクトを回避する方法について説明します。tACS電極とEEG電極の間でブリッジングが発生すると、ここに示すように記録されるEEG信号が飽和します。これは、正常に記録された信号とは対照的な状態です。tACSとEEGの同時記録は、技術的に困難な手法です。このビデオを視聴することで、tACSの神経生理学的メカニズムを研究するためのこの種の実験系を、どのように適切にセットアップするかについて、より深く理解できたはずです。

concurrent-electroencephalography-recording-during-transcranial

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

出典: Fehér, K. D. et al., Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Current Insulation (tACS).J. Vis. 経験。(2016年)このビデオでは、脳活動を記録しながらリズミカルな電気信号を脳に届けるための同時経頭蓋交流刺激 (tACS) と脳波検査 (EEG)...

人間の脳活動を記録するための同時経頭蓋交流刺激と脳波検査の確立

頭蓋直流電流刺激（TDCは）は、いくつかの神経学的状態における初期の治療効果を示している非侵襲的脳刺激技術である。これらの治療効果の基礎となる主な機構は、皮質興奮性の調節である。したがって、皮質興奮性のオンライン監視は、ガイド刺激パラメータを助け、その治療効果を最適化するであろう。現在の記事では、リアルタイムで同時TDCはと脳波モニタリングを組み合わせた新たなデバイスの使用を確認します。...

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経頭蓋交流刺激（tACS）は、その効果が完全には理解されていないが、脳振動の非侵襲的調査のための有望なツールである。この記事では、機能的磁気共鳴イメージングと同時にtACSを適用するための安全で信頼性の高いセットアップについて説明します。これにより、振動性脳機能とtACSの影響を理解することができます。...

同時経頭蓋交流刺激および機能的磁気共鳴イメージング

頭蓋外刺激の用量反応曲線を脳電界測定と関連するバイオマーカー-脳血流の観点から評価するためのプロトコルについて説明します。このプロトコルは脳への侵襲的な電極の配置を含むので、全身麻酔が、制御された呼吸よりもむしろ自発呼吸が好まれる必要である。...

麻酔マウスにおける頭蓋外刺激電極の配置と脳血流および頭蓋内電界の測定

このプロトコルは、作業記憶におけるシータ周波数刺激を例として使用して、認知タスク中の神経振動に対する刺激効果を調べるために、HD-tACS と EEG...

経頭蓋交流刺激と脳波の組み合わせ

このプロトコルは、睡眠中の高精細経頭蓋直流刺激と同時心波計モニタリングを用いて、標的脳領域と睡眠およびそれに関連する過程との因果関係を調査することを目的としています。...

高精細経頭蓋直流刺激(睡眠中の刺激)

同時脳波（EEG）と機能的磁気共鳴画像（fMRI）は、強力な神経画像ツールです。しかし、MRIスキャナの内部には、スキャナ内部のEEG機器を操作するたびに、EEGデータ記録と安全性を考慮しなければならないため困難な環境を形成している。ここでは、最適化されたEEG-fMRIのデータ収集プロトコルを提示します。...

同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

経頭蓋磁気刺激（TMS）は音声知覚における調音運動皮質の役割を調査する際に有用なツールであることが証明された。この記事では、モータが唇の筋肉から電位（MEPを）誘発し、どのように反復的なTMSを用いてモータリップ表現を破壊するために録音する方法を説明します。...

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）は非侵襲的脳刺激法である。これは正常ヒト脳機能を調節するために、基礎研究および臨床の設定で使用されている。この記事では、TDCは効果の神経基盤を調べるために、TDCは同時機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の実装について説明します。...

経頭蓋直流電気刺激と同時機能的磁気共鳴画像

学ぶ経頭蓋交流電流刺激と脳波の同時記録法。適切な電極配置とインピーダンス管理により、tACSの神経生理学的効果と脳のリズム動態を研究するための信頼性の高い実験プロトコルを確立できます。

経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（TACS）

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