高精細経頭蓋直流刺激(睡眠中の刺激)

睡眠中の神経調節を用いて、標的となる脳領域と睡眠生理学との関係を調査します。同時心波計を用いた高精細経頭蓋直流刺激は、睡眠の調節と回復に関する研究を前進させます。まず、手術に必要なすべての機器と材料を揃えましょう。

従来のtDCS機器に十分な電源があることを確認し、必要に応じてバッテリーを交換してください。HD-tDCSとEEG機器を起動し、メーカーの仕様に従って電力状態を確認してください。参加者の頭囲に基づいた適切なサイズの脳波キャップを選びます。

両側の前頭側方位置F3とF4を使って前頭前野を狙いましょう。次に、電極位置と刺激パラメータを入力します。HD-tDCS電極または電極ホルダーをEEGキャップの指定位置に挿入し、内側を裏返してフォームヘッドに装着し、よりアクセスしやすくします。

次に、高粘度で塩化物を含まない導電性ペーストをキャップに塗布します。舌圧子を使って各EEG電極にペーストを塗り、HD-tDCS刺激電極への塗布は避けます。導電性ペーストをドーム状の構造に成形します。

髪の量が少ない頭皮の前面には少量のペーストを塗り、頭頂部や後頭部の毛密度が高い部分には多めに塗ってください。次に、アルコール綿棒で各電極部位を洗浄します。綿棒を使って軽い研磨性の準備ジェルで角質を除去し、乾燥したガーゼスクエアで残留液を除去します。

対象部位は額と耳の後ろの乳様突起で、基準電極として利用されます。眼球運動を記録するために目の近くの外眼窩、顎に電極、鎖骨に地面電極を用いています。その後、各電極に接着性導電性ペーストを充填し、準備した部位に塗布します。

各電極を医療用テープで固定してください。同様に、すべての顔面および接地基準電極には、接着性導電ペーストを充填した金カップ電極を使用します。HD-tDCSの接地電極については、刺激電極を鎖骨に位置させ、テープで固定します。

次に、ナシオンからイニオンまでの距離を測り、この線に沿って中間点をマークします。次に、左右の前耳の点間の距離を測り、この線の中間点に目に見える線を印します。鼻線、イニオン線、前耳線の交点点に、CZの位置を特定します。

その後、脳波キャップの装着を助けるためにスプレーボトルを使って参加者の髪に軽く水を吹きかけます。準備済みのEEGキャップを逆さにして参加者の頭部にぴったりと装着し、CZ電極をマークされたCZ部位に合わせます。あご紐を使ってキャップをしっかりと固定し、快適で安定したフィット感を保ちます。

各電極部位に導電性ゲルを充填するには、各電極を少し引き上げ、太い鈍針を中央に差し込みます。針を優しく動かして髪を押しのけ、約0.5ミリリットルの導電性ジェルを投与します。電極を押し戻して、ゲル、ペースト、頭皮の間にしっかりと接触を確立します。

銀または塩化銀中心リング電極を各HD-tDCS電極ホルダーに配置し、粗い表面は下向き、滑らかで丸みを帯びた表面は上向きにします。挿入した電極の上にさらに高粘度導電性ゲルを加え、表面を完全に覆います。付属のコンデンサを使って各電極を固定してください。

必要なコードを接続した後、アンプをオンにし、接続されたパソコンでEEG記録ソフトを起動します。ソフトウェアで電極インピーダンスを確認してください。インピーダンス制限を25キロオームに設定し、すべての電極で10キロオーム未満の値を目指す。

参加者に目を開けて閉じて約10秒間させます。アルファ波の活動の存在を観察してください。通常は前方チャネルよりも後方チャネルで顕著です。頭皮の振幅の変化を監視してください。

参加者に左右、上下を見てもらい、歯を食いしばりながら目と顎の電極からの動きの信号を観察するよう指示します。参加者に何度かまばたきをしてもらいます。銀または塩化銀中心リング電極のケーブルを、刺激装置の電源ボタンを使って4x1アダプター出力ケーブルスイッチの対応する受信機に接続します。

刺激装置がオンになったら、電極ケーブルを機器の背面にしっかりと差し込みます。刺激パラメータは研究デザインに従って設定します。強度を設定しましょう。

経頭蓋直流刺激プロトコルの波形を直流として選択し、持続時間とランプ時間を設定します。研究プロトコルの指示に従い、アクティブ刺激または偽モードのいずれかを選択します。HD-tDCS電極が高インピーダンスを示した場合は、偽設定で短時間刺激を行い接続性を確認します。

録画を開始し、電気が消える時間をEEG記録に記録してください。睡眠開始の兆候や、研究プロトコルに従って刺激を促す特定の睡眠段階をEEGで監視します。EEG記録で刺激の開始点を明確な記号で示してください。

最終刺激期間が終わったら、装置から刺激コードを抜いてください。電気が点灯した時間をEEG記録に記録してください。参加者を睡眠から覚醒させた後、ソフトウェアインターフェースでEEG記録を停止します。

参加者の頭皮から銀または塩化銀のリング電極を優しく取り除きます。使用済みの電極は湿らせたペーパータオルで拭き、自然乾燥させてから保管してください。脳波キャップを参加者の頭部から外したら、すべての電極部位を徹底的に洗浄し、残留した伝導性ゲルを除去します。

両側前方側方HD-tDCSは焦点電場分布を生み出し、4x1リング電極モンタージュで達成可能な空間的精度を強調しました。ランプアップフェーズでは、アーティファクトが最小限のクリーンEEG信号が観察され、最適な電極準備によるプロトコル実装が正しいことが確認されました。HD-tDCSは従来のtDCSに比べて空間精度と焦点ターゲティングを向上させ、睡眠中のオフターゲット効果を最小限に抑えます。

これにより、領域特異的な睡眠生理学の機構的研究や神経精神疾患に対する標的的介入の開発が可能となります。今後の研究では、適応型クローズドループシステムの開発や、ターゲティング精度向上のための計算モデルの改良が期待されています。