가상 현실 노출 중 경두개 직접 전류 자극의 동시 적용
2021년 1월 18일
이 원고는 외상 후 스트레스 장애를 가진 참전 용사를위한 가상 현실을 사용하여 warzone 외상 관련 단서에 노출하는 동안 경두개 직접 전류 자극의 동시 적용을 허용하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.
가상 현실과 비 침습적 뇌 자극의 조합은 외상 후 스트레스와 불안에 대한 치료를 추구하는 사람들을위한 정서적 학습과 습관을 증가시키기위한 새로운 접근 방식을 제시한다. 이것은 신경 과학에 뿌리를 둔 매우 몰입하면서도 휴대용 접근 방식입니다. 기술은 치료적으로 효과적일 수 있고 개별적인 환자에 맞추어질 수 있습니다.
이 비 침습적 방법은 외상 후 스트레스를 가진 환자가 이전에 불안을 유발하는 상황이 안전 할 수 있다는 것을 배우는 데 도움이 될 수 있습니다. 절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 연구 조수 인 시드니 브리기도 (Sydney Brigido)가 될 것입니다. 시드니는 프로토콜의 다양한 단계를 지원할 것입니다.
경두개 직접 전류 자극에 대한 참가자를 준비하기 위해, 참가자에 헤드 스트랩을 배치 한 후, 참가자 뒤에 서서 이전에 계산 된 헤드 둘레의 10 %를 사용하여 음극 전극의 위치를 설정하고 머리의 사용에서 오른쪽으로이 거리를 측정합니다. 매스토이드 공정에서 오른쪽 귀 뒤에 대략 있도록 측정에 따라 음극 전극을 놓습니다. 무달 전극의 위치를 설정하려면, 나시온에서 머리 둘레의 이전에 계산 된 10 %를 측정하고 오른쪽에 헤드 둘레의 이전에 계산 된 5 %를 측정합니다.
무달 전극을 놓고 양극이 10~20EEG 전극 AF3FP1 위치를 만지고 있는지 확인합니다. 전극이 배치되면 tDCS 장치를 켜고 전극을 연결합니다. 설정 A를 로드하려면 오른쪽 상단 버튼을 눌러 스터디 모드에서 빠져나와 왼쪽 상단 및 하단 버튼을 사용하여 장치의 마스터 코드를 입력합니다.
확인을 클릭하고 화살표가 트리거를 가리키고 있는지 확인합니다. 오른쪽 상단 버튼을 사용하여 로드 설정이 나타날 때까지 설정을 이동합니다. 왼쪽 화살표를 사용하여 오른쪽 상단 의 화살표를 사용하여 화면 하단으로 화살표를 스크롤하여 모든 설정을 다시 설정하고 왼쪽 상단 화살표를 클릭하여 A.Press를 함께 사용하여 임피던스를 확인하여 tDCS 전극과 참가자의 두개골 사이에 적절한 접촉이 있는지 확인합니다.
자극을 시작하고 자극 전, 도중 및 자극 후에 임피던스를 기록합니다. 자극이 완료되면 장치를 끄기 전에 장치에서 전극을 제거합니다. 참가자의 비지배적 손의 나르 영역에 두 개의 자체 접착제 일회용 전극 활성 전극 패치를 배치하고 전하 활성 갈바닉 피부 응답 데이터 수집 소프트웨어를 엽니다.
이전에 생성된 데이터 수집 템플릿을 열고 레코드 만들기를 클릭하여 새 실험을 만듭니다. 전극 활동 신호를 보정하려면 전극 패치에 전극을 부착하고 소프트웨어 지침을 따라 한 번에 하나의 전극을 보정합니다. 전극을 모두 보정했을 때 참가자에게 심호흡을 하고 10초 동안 숙제한 후 충분한 갈바닉 피부 반응 신호를 보장하도록 요청하십시오.
tDCS를 관리하려면 도우미가 가상 현실 시스템을 켜고 환자 응용 프로그램을 엽니다. 화면 해상도가 720으로 1280으로 설정되어 있는지 확인하고 재생을 클릭합니다. 임상의 컨트롤러 프로그램을 열고 참가자의 배포와 가장 관련이 있는 장면을 기반으로 운전 시나리오를 선택합니다.
환자 아바타 창에서 드라이버 위치를 선택하고 사운드 볼륨을 최대 65%로 설정합니다. 참가자의 도움으로 도우미가 헤드 마운트 디스플레이를 참가자의 머리에 놓고 디스플레이가 전극을 탈피하지 않고 편안함을 확인하십시오. 도우미가 헤드폰을 참가자의 머리에 놓고 편안함을 확인하십시오.
참가자에게 2분 동안 조용히 앉아 기준선 전기하부 활동 데이터를 수집하고 F1을 눌러 기준 기간의 시작을 표시하도록 지시합니다. 2분 후 F3을 눌러 기준 기간의 끝을 표시합니다. 기준선 전동체 활동 수집이 완료된 후 tDCS 장치를 켜고 전극을 다시 연결합니다.
이 장치는 B 설정이 프로그래밍되어 있는지 확인하고 총 2밀리암페어 강도, 총 25분 동안 30초 램프 위로, 30초 경사로를 적용하도록 B.Click OK를 설정하는 학습 모드에 있어야 합니다. 무작위화 소프트웨어에서 검색된 참가자별 무작위화 코드를 입력하고 확인을 클릭합니다. 왼쪽 상단 버튼을 눌러 자극을 시작하고 드라이브를 시작하려면 클릭합니다. 각 드라이브 스루는 VR 환경에서만 최소 30초 이상 주행으로 시작되도록 합니다.
첫 번째 세션의 경우, 첫 번째 드라이브 스루 동안 구두 프롬프트를 사용하여 VR 이벤트의 발생을 통해 참가자를 안내, 앞으로, 세 가지, 두, 하나, 이동도로 매복이있을 것입니다. 당신은 세, 둘, 하나에 앞서 도로 매복을 볼 거야. VR 메뉴에서 적절한 장면을 선택하는 동안.
각 VR 이벤트를 각 이벤트 간에 최소 10초동안 운전하여 관리합니다. VR 이벤트가 관리되는 동안, 피부 전도성 데이터 수집을 모니터링하기 위해 VR 이벤트가 관리될 때마다 키보드에 보조 프레스 F2를 누릅니다. 피부 전도도 추적의 육안 검사를 바탕으로 참가자 A는 제3 VR 세션 중 프로토콜의 중간지점까지 세션 간 습관의 징후를 보이는 것으로 보인다.
참가자 B에 대한 원시 피부 전도추적의 육안 검사는 제1 드라이브 스루와 세 번째 드라이브 스루를 비교할 때 세션 내 의 습관을 나타내는 것으로 보인다. 참가자 C에 대한 원시 피부 전도도 데이터의 육안 검사는 참가자 A.None그럼에도 불구하고 참가자 A.None에 비해 덜 눈에 띄는 습관 프로필을 표시하는 것으로 보이며, 참가자 C는 세션 내 습관 사이의 습관을 모두 보여줍니다. 또한 참가자 A와 유사하게, 피부 전도수준은 나머지 5개 세션에 비해 첫 번째 VR 세션 동안 수치적으로 더 높다.
참가자 D의 원시 피부 전도도 데이터는 시각적으로 감지 할 수있는 피부 전도 반응의 부재와 적절한 분석을 위해 너무 낮은 것으로 간주 될 수있는 피부 전도도 수준을 보여줍니다. 아티팩트와 전극 신호 손실의 지속성에도 불구하고 지속적으로 낮은 피부 전도도 수준과 시각 감지 가능한 피부 전도성 반응의 부재는 여전히 이 개인에게 명백합니다. 프로토콜에서 중요한 단계는 tDCS 전극이 올바른 위치에 남아 있는지, 임피던스가 허용 가능한 값 내에 있는지 확인하고, 참가자의 안전을 위한 불편함을 감시하는 것입니다.
tDCS는 해부학 MRI에 기초한 전극 및 투약의 위치를 포함하여 몽타주를 개별화하여 최적화할 수 있습니다. MRI는 시간이 지남에 따라 신경 변화를 평가하는 데 더 사용할 수 있습니다.
개요
본 연구는 전두엽 직류 자극(tDCS)과 가상 현실을 통합한 새로운 프로토콜을 제시하여 외상 후 스트레스 장애(PTSD)를 앓는 참전 용사들을 돕습니다. 이 몰입형 접근은 외상 관련 신호에 대한 반응으로 감정 학습과 습관화를 촉진하는 것을 목표로 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 심리학
- 외상 및 불안 치료
배경
- PTSD는 참전 용사들 사이에서 중요한 문제로, 혁신적인 치료 접근이 종종 필요합니다.
- tDCS와 가상 현실을 결합하면 치료 결과를 향상시킬 수 있습니다.
- 이 프로토콜은 불안을 유발하는 시나리오에 노출되는 안전한 환경을 만들기 위해 설계되었습니다.
- 이 방법은 이동이 가능하고 환자에게 맞춤형인 치료 옵션을 제공합니다.
연구 목적
- tDCS와 가상 현실 노출의 동시 적용 절차를 개발합니다.
- PTSD 환자의 감정 학습과 습관화를 개선합니다.
- 이 비침습적 조합의 치료 효과를 평가합니다.
사용된 방법
- 이 프로토콜은 참가자들이 가상 현실 환경에 참여하는 동안 tDCS를 적용합니다.
- 참가자들은 주의 깊은 전극 배치로 준비되며 전기피부 반응을 통해 모니터링됩니다.
- 자극 강도와 지속 시간에 대한 특정 설정이 tDCS 장치에 프로그래밍됩니다.
- 데이터 수집은 외상 신호를 모방하도록 설계된 VR 시나리오에 노출되는 동안 이루어집니다.
주요 결과
- 피부 전도도 데이터의 시각적 검사는 여러 세션에 걸쳐 습관화의 징후를 나타냅니다.
- 참가자들은 세션 간 및 세션 내 습관화의 다양한 정도를 표시했습니다.
- tDCS를 VR과 함께 사용하면 외상 관련 신호의 감정 처리가 더 잘 됩니다.
결론
- 이 연구는 tDCS와 VR의 조합을 통한 PTSD에 대한 유망한 치료 접근을 보여줍니다.
- 연구 결과는 감정 조절과 외상 처리의 개선 가능성을 제시합니다.
- 전반적으로, 이 방법은 불안 관련 장애의 치료 전략을 강화할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Combining non-invasive neuromodulation with immersive virtual reality offers a novel strategy for addressing treatment-resistant anxiety disorders by targeting neural circuits underlying fear extinction. This approach supports mechanistic de-risking in early discovery by enabling objective, quantifiable readouts of physiological habituation during controlled exposure. The integration of tDCS with VR provides a translatable platform for evaluating target engagement and therapeutic potential in neuropsychiatric indications.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of ventromedial prefrontal cortex modulation as a mechanistic target for fear regulation and emotional learning.
- Operational Value: Supports target hypothesis testing through simultaneous delivery of neuromodulation and standardized trauma-related cues in a controlled environment.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative electrodermal activity readouts that serve as pharmacodynamic biomarkers of arousal and habituation.
- Operational Value: Establishes a reproducible, within-subjects design for assessing dose-response relationships between stimulation parameters and physiological output.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Bridges discovery and clinical application by using a disease-relevant system (veterans with PTSD) to assess target-mediated changes in hyperarousal.
- Operational Value: Facilitates go/no-go decisions by providing longitudinal, session-based data on habituation trends across multiple exposures.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation to lead optimization by providing a platform to assess functional target modulation and behavioral correlates of therapeutic intervention.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by isolating the effect of prefrontal tDCS on autonomic responses to threat-related stimuli.
- Screening: Enables assay readiness through standardized VR scenarios and real-time monitoring of skin conductance as a quantitative readout.
- Analytics: Generates time-series physiological data that allow comparison of within- and between-session changes in arousal.
- Translational Research: Connects neuromodulation effects to clinical outcomes via measurable changes in psychophysiological responses during trauma cue exposure.
- Enterprise Reuse: The tDCS+VR framework can be adapted across anxiety-indicative models by modifying virtual scenarios and stimulation montages.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by linking neuromodulation to measurable reductions in physiological arousal.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized electrode placement, impedance monitoring, and fixed stimulation parameters (2 mA, 25 min).
- Strategic Value: Reduces biological risk in neuropsychiatric programs by enabling early assessment of target engagement in a human-relevant context.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted advancement decisions by quantifying habituation as a biomarker of therapeutic response.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neuromodulation safety, electrode placement, and virtual reality system synchronization.
- Dependent on tDCS hardware capable of precise current delivery and impedance tracking, plus EDA acquisition systems.
- Necessitates cross-team standardization between neuroscience, clinical, and data analysis teams for consistent protocol execution.
- Adaptation across model systems requires validation of electrode montages and VR scenario relevance to the target anxiety phenotype.
- Practical limitations include inter-individual variability in skin conductance responses and the need for rigorous artifact control during data collection.
