Name: 메모리 향상을 위한 경두개 직접 전류 자극(tDCS) (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-09-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 37 s
Description: 배우세요 경두개 직접 전류 자극(tDCS)을 활용한 기억력 향상 방법입니다. 배외측 전전두엽과 후두정엽을 자극하여 해마-피질 네트워크를 활성화하고, 건강한 참가자 및 노화·치매 연구에 적용할 수 있는 안전한 비침습적 기술을 익히세요.

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이 연구는 세르비아 공화국의 과학 기금에 의해 지원되었다, PROMIS, #6058808 부여, 메모리ST

이 절차는 기관 윤리위원회의 승인을 받았으며 헬싱키 선언 및 인간 연구 지침에 부합합니다.
1. 재료
참고: 각 tDCS 세션에 대해 다음자료(그림 1)를준비합니다.
<ol><li>tDCS 장치 획득 - 배터리 구동 tDCS 장치 또는 광적으로 연결된 광학 절연 tDCS 장치만 사용합니다. 이 장치는 최대 출력이 몇 밀리암페어 범위로 제한되는 일정한 전류 자극기로 작동해야 합니다. 이 장치는 사람의 사용에 대한 규제 승인이 있어야 합니다.</li>
	<li>고무 전극 을 구하십시오 - 5cm x 5cm 사각형 모양 또는 25cm2 원형 형 전극을 사용합니다. 이러한 전극은 각각 1.5mA-2mA의 전류에 대해 0.06 mA/cm2 및 0.08 mA/cm2 사이의 전류 밀도를 갖습니다.</li>
	<li>고무 전극에 맞는 스폰지 포켓을 준비합니다. 스폰지 포켓이 너무 커지면 피부에 접촉 표면이 증가합니다.</li>
	<li>식염수 용액준비(표준 0.9% NaCl).</li>
	<li>알코올 준비 (70%).</li>
	<li>조절 가능한 실리콘 캡을 구하십시오 - 헤드 스트랩도 사용할 수 있지만 EEG 실리콘 캡은 참가자의 머리 크기와 모양에 더 잘 조절할 수 있으므로 전극 배치에 더 편안합니다.</li>
	<li>측정 테이프(플렉시블, 플라스틱 또는 리본)를 가져옵니다.</li>
	<li>피부 마커 - 피부 마커 연필 또는 다양한 메이크업 제품 (예 : 아이 연필 또는 아이 섀도우 크레용)을 구하면 피부과학적으로 테스트되고 쉽게 탈착 할 수 있기 때문에 나중에 더욱 편리 할 수 있습니다.</li>
	<li>면 패드를 가져옵니다.</li>
	<li>빗과 일회용 미니 실리콘 헤어 밴드를 가져옵니다.</li>
	<li>주사기 또는 플라스틱 파이펫을 가져옵니다.</li>
	<li>프로토콜 시트 준비 - 세션 에 대한 기본 정보(예: 참가자 ID, 연구 ID, 날짜, 시간, 메모 등)에 대한 기본 정보를 입력합니다(예: 부록 참조).</li>
	<li>미리 계산된 헤드 측정값으로 테이블을 준비하여 전극 배치를 돕습니다. 참고: 프로세스속도를 높이고 오류 가능성을 줄이려면 이 테이블을 미리 준비하는 것이 좋습니다. 측정은 10-20 EEG 전극 배치 시스템을 기반으로 합니다. 계산에 사용되는 값은 nasion-inion/왼쪽 오른쪽 전수리 거리입니다(아래 참조). 이 표는 거리 값 범위에 대해 20%의 값을 제공합니다. 우리는 프로토콜 시트 (부록)에 테이블을 포함하는 것이 가장 편리한 것으로 나타났습니다.</li>
	<li>설문지를 준비합니다. 각 세션에 대해 tDCS 전후의 감각 및 부작용에 대한 데이터를 수집합니다. tDCS 동안 감각과 (un) 쾌적성의 수준; 기분과 일반적인 주관 적인 상태 즉, 신선도/피로.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig01.jpg"> 그림 1: tDCS 실험용 재료(자세한 내용은 텍스트 참조). 1) tDCS 장치; 2) 전극; 3) 스폰지; 4) 식염수 용액; 5) 알코올; 6) 실리콘 캡; 7) 측정 테이프; 8) 피부 연필; 9) 면 패드; 10) 빗과 실리콘 헤어 밴드; 11) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig01large.jpg" target="_blank">주사기는이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
2. 자극 프로토콜 프로그래밍
참고: tDCS 프로토콜 프로그래밍의 정확한 단계는 tDCS 시스템/장치에 따라 다릅니다. 그러나 모든 tDCS 장치는 원하는 자극 강도로 일정한 전류를 생성하는 기능, 점진적으로 위아래로 램프하는 기능 및 자극 의 지속 시간을 설정하는 방법 - 기본 기능을 제공합니다. 테타 진동 tDCS와 같은 고급 프로토콜에는 사용자 지정 빌드된 자극 프로토콜을 허용하는 장치/시스템이 필요합니다.
<ol><li>상수 아노달 tDCS<ol>
<li>표준 상수 아노달 tDCS프로토콜(그림 2A)을정의: (1) 30초의 페이드 인 기간, 현재 강도가 0mA에서 목표 강도로 점진적으로 증가하면(일반적으로 1.5mA를 사용하지만, 다른 강도도 안전 한계 내에 머무르도록 사용할 수 있음); (2) 표적 강도(예를 들어, 1.5mA)의 상수 전류가 전달되는 동안의 자극 기간; 및 (3) 현재 강도가 점차 0mA로 감소할 때 30초의 페이드 아웃 기간이 감소한다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig02.jpg"> 그림 2: tDCS 프로토콜: (A) 상수 아노달 tDCS; (B) 테타 진동 tDCS; (3) 샴 tDCS. 기간 페이드는 주황색으로 표시됩니다. 페이드 아웃 기간은 녹색으로 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<ol fo:break-after="page" start="2"><li>테타 진동 tDCS<ol>
<li>테타 진동 tDCS는 다양한 강도의 전류를 제공하지만 극성(도 2B)을전환하지 않습니다. 따라서 전류가 다음과 같이 전달되는 파형을 정의합니다: (1) 30초의 페이드 인 기간, 현재 강도가 0 mA에서 목표 강도(예를 들어, 1.5mA)로 점진적으로 램프되는 경우; (2) 사전 정의된 진폭 범위 내에서 표적 강도 주위의 전류 진동(표적 강도의 ± 0.5mA의 진동을 사용함)의 자극 기간은 선택된 주파수에서 (일반적으로 5Hz 주파수를 테타 리듬을 나타내는 것으로 사용); (3) 30초의 페이드 아웃 기간은 현재 강도를 0mA로 가져온다. 참고: 이 프로토콜은 모든 실험 제어 소프트웨어(예: CED Signal)에 의해 생성되고 사용되는 tDCS 장치와 호환되는 지능형 인터페이스(예: CED 1401 범위)를 통해 전달될 수 있습니다. tDCS 외에 일부 고급 전용 경두개 전기 자극(tES) 시스템은 번갈아 가며 전류(tACS) 및 임의 노이즈 자극(tRNS)을 제공할 수 있습니다. 또한 진동 tDCS 프로토콜을 생성하는 데 사용할 수도 있습니다. 예를 들어, StarStim에서 테타 진동 tDCS 프로토콜은 tDCS(1.5mA) 및 tACS(±0.5mA, 5Hz)의 선형 조합으로 정의됩니다. 이러한 유형의 프로토콜은 모든 참가자가 동일한 주파수(즉, 5Hz)로 진동 자극을 받는 것은 아니지만 각 사람에 대한 테타 대역 내의 지배적 인 주파수로 주파수가 조정된다는 의미에서 개인화 될 수 있습니다 (예를 들어, 사람 1 : 5 Hz, 사람 2 : 6 Hz, 사람 3 : 4.5 Hz 등).</li>
	</ol>
</li>
</ol>   
<ol start="3"><li>샴 tDCS<ol>
<li>상수/진동 tDCS(그림2C)와동일한 지속 시간을 가진 가짜 프로토콜을 사용합니다. 즉, (1) 전류가 점차 표적 강도(예를 들어, 1.5mA)까지 점진적으로 진입하고 처음 60초(2) 0mA 18분 동안 0mA로 점진적으로 진입하고, (3) 다시 60초 동안 지속되는 두 번째 페이드 인/아웃 기간으로 정의한다. 참고: 다른 방법은 전체 자극 기간(20분)에 걸쳐 매우 낮은 전류 강도를 사용하는 것입니다. 이러한 유형의 sham 프로토콜은 무달 자극과 동일하게 프로그래밍되어 있으며(현재 강도만(0.1 mA)로 설정되어 있으며, 경화감을 생성하도록 설계되었지만 강도는 생리적 효과를 생성하기에는 너무주입니다(33).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 전극 배치(그림 3)
<ol><li>DLPFC 전극 몽타주: DLPFC의 자극을 위해, 국제 10-20 EEG 시스템의 F3(왼쪽) 또는 F4(오른쪽)에 표적(아노달) 전극을 배치한다. F3 양극과 F4 양극의 왼쪽 뺨과 같은 왕복 전극(음극)을 콘트라탈 뺨에 놓습니다.</li>
	<li>PPC 전극 몽타주: PPC를 통해 자극을 위해, 국제 10-20 EEG 시스템의 P3(왼쪽) 또는 P4(오른쪽)에 표적(아노달) 전극을 배치한다. DLPFC 몽타주에서와 동일한 콘트라트라측 뺨에 반환 전극(음극)을 놓습니다.</li>
	<li>대상 전극 배치<ol>
<li>참가자의 머리에 F3를 찾으려면<ol>
<li>측정 테이프를 사용하여 나시온(비강 교량의 가장 깊은 점)과 머리 위를 가로지르는 난간(외부 후두 증체의 가장 뚜렷한 점)사이의 거리를 측정합니다. 피부 마커로 중간 거리를 얇은 선으로 표시합니다.</li>
			<li>머리 위를 가로질때 귀 사이의 거리를 측정하고 중간 거리를 얇은 선으로 표시합니다.</li>
			<li>두 중간선의 교차로에서 Cz라고 하는 정점 또는 중간선 중앙 위치를 찾습니다. 피부 마커로 명확하게 표시하십시오.</li>
			<li>다시 nasion-inion 거리를 측정하지만, 이번에는 Cz을 통해 가는, 다시 측정 A. 측정 A. 측정으로 거리를 주의하고, 측정 B로 거리를 주의한다.</li>
			<li>거리 A의 20%, 거리 B의 20%를 계산합니다(또는 미리 계산된 값에 대한 프로토콜 시트 참조).</li>
			<li>20%의 거리를 Cz에서 나시온 이니온 라인을 따라 앞으로 이동하여 Fz(미드라인 정면)에 도달하고 그 자리를 표시합니다.</li>
			<li>A거리 B의 20%를 Cz에서 왼쪽으로 이동하여 C3(왼쪽 중앙)에 도달하고 그 자리를 표시합니다.</li>
			<li>20% 전방 형태 C3(nasion-inion 선과 병행) 및 20% 좌측 형 Fz(대동맥 간 선과 병행)를 이동하여 교차로에서 F3에 도달합니다. 피부 마커로 F3를 표시하고 그 자리에 전극의 중심을 배치합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>F4를찾으려면 머리 오른쪽에 있는 동일한 절차를 따르십시오.</li>
		<li>참가자의 머리에 P3를 찾으려면<ol>
<li>상기 설명에 따라 3.3.1.1.3.3.1.5단계(Cz, 참고 거리 A, B, 계산 20%)를 따릅니다.</li>
			<li>거리 의 20 %를 이동 A는 Pz (미드 라인 정수리)에 도달하고 자리를 표시하기 위해 nasion-inion을 따라 Cz에서 뒤로 이동합니다.</li>
			<li>C3에 도달하고 그 자리를 표시하기 위해 간 우회선을 따라 Cz에서 왼쪽으로 거리 B의 20 %를 이동합니다.</li>
			<li>C3(nasion-inion 선과 병행하여)에서 20% 뒤로 이동하고 Pz에서 왼쪽으로 20%를 이동하여 교차로에서 P3에 도달합니다. 피부 마커로 P3를 표시하고 그 자리에 전극의 중심을 배치합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>P4를찾으려면 머리 오른쪽에있는 동일한 절차를 따르십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>리턴 전극 배치<ol>
<li>조정 가능한 실리콘 캡으로 표적 전극을 고정한 후(단계별 절차 참조), 턱 대역 아래에 리턴 전극을 삽입하여 콘트라탈 뺨으로 전극의 접기를 확보한다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig03.jpg"> 그림 3: 전극 배치 방식. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
4. 단계별 절차
<ol><li>tDCS 세션 전에<ol>
<li>각 참가자가 연구에 대한 윤리적 승인에 정의된 대로 포함 기준을 충족하는지 확인합니다(가장 일반적인 포함/제외 기준에 대한 부록 참조).</li>
		<li>참가자에게 참가자 정보 시트(연령, 성별, 니코틴/알코올 소비 등 모든 관련 정보 포함)를 입력하도록 요청합니다(34).</li>
		<li>기관 검토 위원회 윤리 지침을 따르고 참가자에게 정보에 입각한 동의에 서명하도록 요청하십시오. 이 기회를 사용하여 그들이 겪을 절차의 기본 측면을 설명하고 참가자가 가질 수있는 질문에 대답하십시오.</li>
		<li>연구 디자인에 따라 기준선 인지 평가(메모리 및/또는 기타 인지 기능)를 수행합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>tDCS 설정 및 자극<ol><li>참가자를 의자에 편안하게 앉히게 합니다.</li>
		<li>참가자에게 사전 tDCS 감각 체크리스트를 작성하고 전반적인 상태(즉, 현재 기분, 신선도/피로)에 대해 보고하도록 요청하십시오(즉, 현재 기분, 신선도/피로-이들은 단일 Likert 형 항목으로 평가하거나 간략한 기분 성찰 척도35와같은 표준화된 설문지를 사용하여 평가될 수 있음).</li>
		<li>측정 테이프를 사용하여 헤드 조치를 취하십시오.</li>
		<li>DLPFC 또는 PPC를 찾기 위해 위에서 설명한 절차(전극 배치)를 따릅니다. 각 참가자에 대한 프로토콜 시트에 측정값을 적어 둡니다. 이러한 세션을 통해 측정을 할 때 확인할 수 있습니다.</li>
		<li>전도도를 높이기 위해 자극 부위에서 참가자의 머리카락을 멀리 이동하십시오 (긴 머리를 가진 참가자를위한 빗과 헤어 밴드를 사용하십시오).</li>
		<li>자극 장소에서 피부 손상의 흔적을 검사하십시오. 손상된 피부에 전극을 배치하지 마십시오.</li>
		<li>알코올에 흠뻑 젖은 면 패드를 사용하여 전극을 두는 피부 표면을 청소하여 그리스, 먼지 등을 제거하고 건조하게 합니다(참가자가 뺨에 화장이 심한 경우 메이크업 제거 제품을 사용하십시오).</li>
		<li>참가자의 머리에 실리콘 캡을 넣고 턱끈으로 고정하십시오. 캡을 단단히 만들지 마십시오(나중에 수행됩니다).</li>
		<li>스폰지 포켓에 식염수 용액을 담그고 전극을 내부에 넣습니다. 스폰지는 촉촉해야하지만 떨어지는; 일반적으로 스폰지 당 식염수 용액의 10-15 mL은 충분하다. 스폰지가 너무 건조하면 높은 저항을 일으키고 전도도가 저하되어 회로 연결을 잃게됩니다. 참고: 대부분의 tDCS 장치에는 저항 지표가 있습니다. 그러나 스폰지는 때때로 수분을 검사해야합니다. 한편, 스폰지가 과도하게 젖으면 자극 중에 전류가 머리를 가로 질러 이동할 수 있습니다. 스폰지 가 젖은 중간 데 권장 하고 스폰지가 너무 건조 될 경우 실험 하는 동안 더 많은 식염수 용액을 추가 하는 주사기를 사용 하 여.</li>
		<li>스폰지 전극을 실리콘 스트랩 아래에 놓고 대상 전극의 중심을 표시된 헤드 위치에 배치합니다. 반기 볼에 반환 전극을 설정합니다. 실리콘 스트랩을 사용하여 캡을 참가자의 머리 크기와 모양으로 조정합니다. 전극이 움직일 수 없도록 캡은 단단해야하지만 참가자에게는 여전히 편안합니다.</li>
		<li>자극기 켜고 미리 정의된 tDCS 프로토콜(활성 무달 자극 또는 샴)을 선택하고 실행합니다.</li>
		<li>참가자에게 긴장을 풀고 처음 몇 분 동안 (1-3 분) 어떻게 느끼는지 보고하도록 요청하십시오. 감각은 천천히 사라질 것 이라고 설명 그들은 그것에 익숙해 또는 그들은 몇 가지 다른 활동에 그들의 관심을 집중 시작 하는 때.</li>
		<li>자극 효과를 방해할 수 있는 구조화되지 않은 활동을 피하려면 tDCS 중에 가벼운 인지 참여를 사용하십시오. 예를 들어, 참가자는 인지 작업의 연습 시험을 수행하거나 자극 하는 동안 쉬운 메모리 게임에 종사할 수 있습니다 (자극의 3-5 분 후 시작). 자극 도중 인지 참여의 이 모형은 tDCS 효력을 승진시킬 가능성이 있고 참가자가 tDCS 유도한 피부 감각떨어져 마음을 지키기 위하여 도울 것입니다.</li>
		<li>참가자에게 자극 중에 여러 번 느끼는 기분을 보고하도록 요청하십시오(예: 자극5분마다 10점 척도의 불쾌감 수준을 보고하도록 요청합니다, 1 - 완전히 결석한, 10 - 매우 집중적). 불쾌감의 높은 수준 (>6) 일부 참가자에서 페이드 인 페이드 아웃 기간 동안 예상 될 수있다. 불쾌감의 수준이 5 분 후에 높게 남아 있는 경우에 자극을 중단합니다.</li>
		<li>미리 정의된 프로토콜 실행이 경과한 후 자극기끄기끕니다.</li>
		<li>먼저 스폰지 전극을 제거한 다음 실리콘 캡을 제거합니다.</li>
		<li>참가자에게 tDCS 후 감각 체크리스트를 작성하고 아직 나열되지 않은 부작용에 대해 보고하도록 요청하십시오.</li>
		<li>표시된 장소에서 피부를 청소하고 피부가 변경되면 검사를 합니다. 피부 반응(예를 들어, 국소 혈관 확장, 즉 뺨의 피부 발적)이 있는 경우, 일반적으로 민감한 피부를 가진 참가자의 일시적인 반응이므로 희미해지므로 모니터를 10-15분 이내에 사라져야 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>메모리 평가<ol>
<li>참가자 간에 평가를 표준화하려면 자동 점수가 있는 메모리 작업(예: 전산화된 평가 도구)을 사용합니다. 여러 WM 작업(예: 구두 및 공간 3백 작업) 및 AM 작업(구두 페어링 학습, 얼굴 단어 큐드 리콜, 개체 위치 등)은 여기에서 찾을 수 https://osf.io/f28ak/?view_only=f8d5e8dd71d24127b3668ac3d8769408</li>
		<li>메모리에 대한 tDCS 효과의 특이성을 평가하기 위해 제어 작업(들) 즉 다른 인지 또는 모터 기능을 탭하는 작업을 포함하는 것이 좋습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>실험 세션/학습 종료<ol>
<li>연구에서 (마지막) 실험 세션 후 참가자는 실제와 가짜 자극을받은 세션을 추측하려고 요청합니다. 모든 응답을 기록하고 얻은 비율이 확률보다 높은지 확인합니다. 그렇지 않다면, 눈부신 성공이었다. 참가자가 가짜 자극과 실제를 차별화 할 수 있다면 올바르게 추측한 사람들과 실패한 눈멀림이 tDCS 효과에 영향을 미쳤는지 확인하지 않은 사람들의 데이터를 분석합니다.</li>
		<li>윤리적 지침에 따라 참여가 완료된 후 참가자들에게 자세히 설명하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>실험 세션 후<ol>
<li>식염수와 비누로 스폰지를 씻어 식염수 용액을 완전히 씻어 내보라고 합니다. 스폰지를 버리기 전에 완전히 건조시키십시오.</li>
		<li>따뜻한 물과 알코올을 사용하여 빗, 실리콘 캡 및 측정 테이프를 포함한 모든 재사용 가능한 재료를 청소하십시오.</li>
		<li>장비 오작동, 참가자의 관련 의견, 중단 등 세션 중에 발생할 수 있는 모든 특이하거나 예기치 않은 또는 계획되지 않은 이벤트에 대해 기록합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>

저자는 공개할 상충하는 이해관계가 없습니다.

메모리에 대한 tDCS 연구의 결과는 요인수에 따라 달라지며, 그 중 일부는 예를 들어, 샘플의 균질성/이질성, 충분한 통계적 힘, 메모리 작업의 어려움 및 참가자의 동기 부여에 대해 이전에 논의되었습니다(Berryhill, 2014 참조). tDCS 방법에 대한 몇 가지 우수한 논문뿐만 아니라 인지 기능을 연구하기 위해 tDCS의 적용에 대한 보다 일반적인 튜토리얼이 제공되며 메모리 연구에도 잘 적용 될 수 있습니다 (참조17,43,44,45,46,47). 여기에서 우리는 우리의 경험을 기반으로 관련성이 있지만 종종 간과되거나 다른 곳에서 충분한 세부 사항으로 논의되지 않는 프로토콜의 측면에 초점을 맞출 것입니다.
반환 전극의 배치. 리턴 전극은 수동적이지 않지만 음극성 단자(즉, 음극)임을 명심하는 것이 중요합니다. 따라서 표적 전극과 반대되는 생리적 효과를 유도할 수 있다. 또한, 전류 흐름은, 대상 전극에 따라 달라지므로 리턴의 위치에 따라 달라집니다. 더욱이, 전류가 최소 저항의 경로를 따라 흐르기 때문에, 양극과 음극이 서로 너무 가깝게 위치하는 경우, 전류는 전극 사이의 뇌척수액을 통해서만 흐르거나, 따라서 피질 조직을 영향을 받지 않게 할 수 있다. 이러한 이유로, 리턴 전극의 신중한 선택은 표적 전극의 위치와 관련이 있다. 외두개 음극이 중요한 효과를 생성할 가능성이 더 높다는 것을 건의하는 메타 분석 증거가 있습니다48. 기억 향상을 위해 콘트라탈 뺨에 반환 전극의 포지셔닝은 전류 흐름 모델링을 기반으로 하고 기능과 관련이 없는 뇌 영역에 걸쳐 부정적인 극성을 발생시키는 잠재적인 혼동 효과를 피하기 위해 선택되었다. 콘트라탈 뺨에 리턴 전극의 포지셔닝은 이전 WM 연구에서 성공적으로 사용되었으며(참조36,37,38,49,AM 연구에서27,39,40),다른 인지 기능을 조절하는 것을 목표로 tDCS 몽타주에 대한 좋은 선택으로 강조되고있다45.
눈을 멀게. 단일 블라인드 실험에서 참가자의 눈을 멀게 하기 위해 자극기 및/또는 모니터링 디스플레이의 위치는 참가자의 시야에서 벗어나야 합니다. 이는 장치가 켜져 있을 때를 나타내는 조명이 있는 자극기를 사용하거나 전류를 전달할 때 특히 중요합니다. 이중 블라인드 설계의 경우(참가자와 실험자가 모두 관리되는 프로토콜을 인식하지 못하는 경우) 지정된 장치에 사용할 수 있는 이중 블라인드 옵션 또는 유사한 옵션을 사용해야 합니다. 이러한 옵션을 사용할 수 없는 경우, 좋은 방법은 두 실험자 절차를 하는 것입니다. 즉, 한 실험자는 자극 프로토콜을 실행하기 위해서만 들어오고, 후속 메모리 작업을 포함하여 실험을 통해 참가자를 실행하는 다른 실험자는 자극 직전과 중에 방을 떠난다. 방법론적 기준에 의하면, 이중 맹검 실험은 편견 또는 "실험자" 효과를 감소시키기 때문에 단일 블라인드 설계에 선호됩니다. 이것은 임상 시험을 실시하고 인지 기능의 인터뷰 기지를 둔 평가를 사용할 때 매우 관련성이 높습니다. 그러나, 실험자의 맹목적인 참가자는 그들의 성과를 최대화하기 위하여 높게 동기를 부여할 때 (주로 기억 평가 또는 인식 향상에 있는 케이스) 및 작업이 자동으로 득점될 때 (즉, 실험자가 평가 단계에서 거의 또는 전혀 개입이 없는 경우).
tDCS 중 활동. tDCS 논문의 저자는 참가자가 자극 중에 무엇을하고 있었는지 거의보고하지 않습니다. 활동이 보고되지 않을 때 일반적으로 참가자가 편안하게 앉아서 휴식을 취하도록 지시받았다는 것을 암시합니다. 그러나 구조화 된 활동의 부재는 실험에서 제어 할 수없는 "노이즈"의 소스를 나타냅니다. 즉, 20 분은 오히려 긴 시간, 그래서 일부 참가자는 휴식을 취할 시간을 사용할 수 있습니다 (심지어 잠들 가능성) 다른 tDCS 감각에 초점을 하거나 반추 또는 일부 tDCS 관련이없는 주제에 대해 과도하게 생각하기 시작할 수 있습니다. tDCS 동안 수행된 기능 관련이지만 피곤하지 않은 활동이 tDCS 효과50을촉진할 가능성이 있음을 시사하는 증거가 있습니다. 이러한 이유로, 우리의 실험에서 참가자는 결과 측정 또는 유사한 메모리 작업으로 사용할 메모리 작업의 연습 시험을 수행. 연습 시험은 대상 함수와 동일한 신경망을 참여시키지만 참가자에게 실망스럽거나 피곤하지 않기 때문에 좋은 선택입니다. 게다가, 자극 도중 연습 예심을 수행하는 것은 tDCS에 따라 시험 시간을 삭감한다는 점에서 경제적입니다, 연구 디자인이 사후 tDCS를 완료할 여러 작업을 포함하는 경우에 특히 이득으로 오는. 그러나, 연습 예심은 일반적으로 20 분 보다는 훨씬 짧습니다, 따라서 대체 활동도 제시될 필요가 있습니다. 이를 위해, 우리는 참가자들이 초점을 맞추고, 시간을 전달하고 tDCS 유도 된 감각에서 마음을 유지하고 테스트 환경에서 전반적으로 더 편안하게 만드는 일반적인 메모리 게임(40)을사용했습니다. tDCS 중에 수행할 메모리 작업을 선택할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 사항은 작업이 어렵지 않고 지루하지 않아야한다는 것입니다 (80 %의 성공률로 설정된 적응 작업은이 컨텍스트에서 좋다); 작업에는 후속 메모리 평가를 방해할 수 있는 자료가 없어야 합니다(예: 얼굴과 단어에 대한 메모리를 평가할 때 추상 이미지/셰이프 쌍을 사용할 수 있음). 또 다른 중요한 문제는 "습관 기간"의 기간, 즉 자극의 시작 후 참가자가 "산만 활동"을 수행하기 시작해야하는 기간입니다. 감각과 습관의 시간의 강도에 개별적인 다름이 있습니다, 그러나 참가자의 대다수는 자극의 3-5 분 후에 활동을 시작할 준비가 될 것입니다.
상처 감각. 일부 참가자는 상처 tDCS 효과에 더 민감 할 수있다, 따라서 불편의 높은 수준을보고, 이 매우 자주 발생하지 않지만. 실험 전에 경험할 수 있는 잠재적인 감각에 대해 참가자들에게 알리는 것이 중요합니다. 누군가가 절차를 두려워하는 경우에, 우리는 수시로 참가자가 그들의 머리에 스폰지를 놓기 전에 그들의 손에 전류를 "느낀다"는 것을 허용합니다. 참가자는 지속적으로 모니터링하고 정기적으로 편안함과 감각의 수준에 대한 피드백을 제공하도록 요청해야합니다. 참가자가 불편함의 수준을 증가보고하는 경우, 항상 실험을 중단할 것을 제안합니다. 참가자는 그들이 요청하는 경우 언제든지 자극을 중지 할 수 있음을 알고 있어야합니다. 참가자가 자극을 중지하기로 결정하는 경우 전류를 천천히 거절해야합니다 (자극 프로토콜의 갑작스러운 취소는 더 강한 감각을 유발할 수 있습니다). 불쾌한 감각의 경우 참가자가 조정 될 때까지 현재 강도가 일시적으로 가장 높은 편안한 수준으로 낮아지고 점차적으로 목표 강도로 돌아오는 것이 좋습니다. 이것은 tDCS가 임상 환경에서 사용되는 경우에 특히 자극 프로토콜을 중지하는 적절한 대안처럼 보입니다. 그러나 tDCS가 연구 목적으로, 특히 상대적으로 작은 샘플에서 사용되는 경우 모든 참가자가 동일한 절차를 거치는 것이 필수적입니다. 따라서 실험을 중지하는 것은 일부 참가자에 대한 자극의 강도를 낮추는 것이 바람직하다.
tDCS 방법론을 보고하고 잠재적인 혼동을 모니터링합니다. tDCS 연구 분야는 방법과 측정에 대해 매우 이질적이기 때문에 맹목적인 절차 및 평가를 포함하여 tDCS 절차의 모든 측면을 명확하게 보고하는 것이 중요합니다. 표적의 헤드 포지셔닝뿐만 아니라 반환 전극의 위치; 전극의 크기와 형상; 사용되는 전도 물질의 종류 (식염수 또는 젤); 현재 강도(mA) 및 밀도(mA/cm2)뿐만아니라 페이드 인/아웃 기간의 지속; 측정하는 경우 임피던스 수준; 자극의 지속 시간 (페이드 인 / 아웃 기간 포함); 참가자들이 자극 중에 참여한 활동에 대한 자세한 설명; 자극 에 따라 인지 작업의 타이밍과 기간 (휴식 시간 포함, 있는 경우). 이러한 유형의 정보는 게시된 연구의 표준화 및 체계적인 분석을 용이하게 합니다(예:51참조). 거의 보고되지 않는 측면은 tDCS 세션의 시간, 참가자에 의해보고 된 피로 / 기분의 수준, 실명의 성공성 (즉, 그들이 받는 자극의 유형에 대한 신념), 주제 내 디자인의 실험 세션의 순서 등과 같은 잠재적으로 중재 / 혼란 변수의 효과입니다. 이러한 변수의 대부분은 tDCS의 효과 조절 보고 되었습니다., 하지만 그들의 효과 공부 하 고 일관되게 보고 남아. 따라서 tDCS 연구는 잠재적으로 혼란스러울 수 있는 변수를 수집하고 보고해야 합니다. 모범 사례에 대한 자세한 내용은 테이블 10A, 10B, 11 By Antal 및 동료34를참조하십시오.
표준 또는 더 많은, 그것의 고급 형태로 anodal tDCS에 대한 설명 된 프로토콜의 응용 프로그램 (즉, 진동 변조 tDCS)는 메모리 기능의 향상을위한 의미뿐만 아니라 (임상 인구에서 미래의 사용), 뿐만 아니라 이러한 기능 신경망의 신경 생물학의 조사를 허용한다.

기억력은 사람과 장소에 대한 정보를 기억하고, 과거의 사건을 회상하고, 새로운 사실과 기술을 배우고, 판단과 결정을 내릴 수 있게 해주므로 일상생활에서 중요한 역할을 합니다. 여기서는 작업 메모리(WM) 및 연관 메모리(AM)의 두 가지 유형에 중점을 둡니다. WM은 지속적인 인지 처리1에대한 정보를 일시적으로 유지하고 저장할 수 있는 기능을 제공하며, AM은 함께 결합된 여러 가지 경험이나 정보를 기억할 수 있습니다. 따라서 이러한 두 가지 유형의 메모리는 거의 모든 일상 활동에 밑줄을 긋습니다. 불행히도, 기억은 정상적인 노화뿐만 아니라 다양한 병리학 상태 및 조건으로 인해 감소함에 따라 가장 취약한 기능 중 하나입니다. WM과 AM 모두 경도인지 장애2,3, 치매4,5뿐만 아니라 정상 노화6,7에서두드러지다. 기억적자는 높은 질환 부담 수준8,9와 관련이 있으며 삶의 질에 크게 영향을 미치기 때문에10, 11,12,13,기억력 저하의 예방 및 치료에 대한 새로운 접근법이 증가하고 있다.
경두개 직접 전류 자극 (tDCS)은 메모리 감소를 해결하기위한 유망한 도구입니다14,15,16 일반적으로 뇌 기능의 더 나은 이해를 얻고17. tDCS는 약한 전류(보통 1mA와 2mA 사이)를 사용하여 신경막 흥분성에 영향을 줌으로써 뇌 활동을 조절하는 비침습적 뇌 자극 기술입니다. tDCS의 효과는 극성에 따라 다르며, 음극이 뉴런 흥분성을 감소시키는 동안 무달 자극이 증가합니다. 즉, 아노달 tDCS는 신경 막의 탈극화를 통해 발사할 가능성이 높아져 양극18하에서 자발적인 뇌 활동을 용이하게 한다. 더욱이, 증가된 활성화의 효과는 국소화된 상태로 유지되지 않고 중추 신경계의 다른 기능적으로 연결된 영역으로 퍼지는 경향이 있는 것으로 나타났다. 따라서 Anodal tDCS는 표적 두뇌 지구및 기능적으로 상호 연결된 두뇌 지역에 의존하는 인식 기능을 승진시킬 것으로 예상됩니다, cathodal tDCS는 반대 효력이 있을 것으로 예상되는 동안.
tDCS는 다른 뇌 자극 기술에 비해 몇 가지 장점이 있습니다 : (1) tDCS는 안전합니다, 즉, 건강 위험을 제기하지 않으며 부정적인 단기 또는 장기 구조 적 또는 기능적 변화를 생성하지 않습니다19; (2) tDCS는자극전극(20)에서가벼운 따끔거림과 가려움증 의 형태로 참가자에게 최소한의 불편함을 일으키기 때문에 뇌 자극 기술 중 가장 높은 내동성을 특징으로 한다. (3) tDCS는 비용 효율적입니다 - tDCS 장치 및 응용 프로그램의 가격은 환자와 의료 시스템에 매력적으로 만드는 다른 치료 옵션보다 10~ 100 배 낮습니다. (4) tDCS는 사용하기 쉽기 때문에 가정 기반 설정에서도 적용 될 가능성이 높기 때문에 환자의 준수가 높아지고 의료진 및 시설에 대한 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.
메모리 향상을 위해 tDCS를 사용하는 주요 과제는 메모리에 신뢰할 수 있는 효과를 생성하는 최적의 전극 몽타주 및 자극 프로토콜을 찾는 것입니다. 여기서는 전극의 구성 및 위치(즉, 표적 및 기준(return) 전극의 배치를 지칭하기 위해 전극 몽타주라는 용어를 사용합니다. 전기장의 특성상, 기준(return) 전극은 중립적이지 않으며, 표적 전극과 반대되는 극성을 가지며, 따라서 근본적인 신경 조직에 생물학적(neuromodulatory) 효과를 행사할 수도 있다. 따라서, 참조 전극의 신중한 선택은 자극의 원치 않는 추가 효과를 피하기 위해 필수적이다.
용어 자극 프로토콜을 사용하는 경우, 당사는 적용되는 전류의 지속 시간 및 강도와 같은 tDCS 파라미터뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 전류 강도가 변하는 방식(즉, 강도가 자극 전반에 걸쳐 일정하거나 특정 진폭 및 주파수를 가진 부비동파형에 따른 변화인지)를 지칭한다. 동일한 전극 몽타주를 사용하여 다른 자극 프로토콜을 적용할 수 있으며 동일한 프로토콜을 다른 몽타주에서 사용할 수 있습니다.
전극 몽타주를 최적화하기 위해 기능 관련 뇌 영역과 전극의 다양한 위치에 의해 유도된 전기장이 뇌 영역과 결과적으로 인지 기능에 어떤 영향을 미치는지 살펴봅니다. 여러 가지 피질 및 피질 구조는 전두엽, 측두엽 및 정수리 피질의 영역을 포함하여 메모리 기능에 중요한 역할을합니다. 즉, WM은 등쪽(DLPFC) 및 복부 측두엽 전두엽 피질(VLPFC), 전운동 및 보충 모터 코르티체뿐만 아니라 후방 정수리 피질(PPC)21을포함하는 광범위한 신경망에 의해 지원된다. 일반적으로 AM 및 에피소드 메모리의 경우 내측 측두엽 내의 구조는22에필수적이다. 그러나, 정수리의 연관 지역, 정면, 그리고 측두색 코르티테스, 해마에 그들의 수렴 경로와 또한 중요한 역할을 한다. 그것의 해부학적인 위치 때문에, 해마는 tDCS를 사용하여 직접 자극될 수 없고, 따라서 해마 의존적인 기억 기능의 향상은 후방 정리탈 피질과 같은 해마에 높은 기능적인 연결을 가진 피질 표적을 사용하여 행해합니다. 이러한 이유로 DLPFC와 PPC는 메모리를 향상시키기 위해 자극 대상으로 가장 자주 사용됩니다. 전극의 포지셔닝은 전류 유동모델링(23)에 기초하여 더욱 정제될 수 있으며, tDCS와 신경 이미징기술(24)을결합한 연구에서 검증될 수 있다.
가장 일반적인 자극 프로토콜은 10-30 분 사이에 지속되는 1-2 mA의 일정한 무달 전류입니다. 이 프로토콜의 뒤에 가정된 기계장치는 양전하를 가진 전극이 향상된 후속 메모리 성능귀착될 근본적인 피질 조직의 흥분성을 증가시킬 것이라는 것입니다. 전류 강도가 전체 자극 기간 동안 동일하게 유지되는 일정한 아노달 tDCS와 달리, 진동 tDCS 프로토콜에서 현재의 강도는 설정된 값 주위의 주어진 주파수에서 변동한다. 따라서 이러한 유형의 프로토콜은 흥분성을 조절할 뿐만 아니라 관련 뇌 영역의 신경 진동을 조장합니다. 상수 및 진동 tDCS 모두 전극은 자극의 전체 기간 동안 동일한 전류 극성을 유지한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
여기서 우리는 WM과 AM 모두 - WM과 AM 모두 - 전극 몽타주 왼쪽 / 오른쪽 DLPFC 또는 왼쪽 / 오른쪽 PPC를 통해 두 전극 몽타주를 촉진하기 위해 정면 parieto-해마 네트워크 내에서 노드를 대상으로 tDCS 몽타주를 제시한다. 상수 아노달 tDCS 프로토콜 외에도 우리는 테타 진동 tDCS 프로토콜을 간략하게 설명합니다.
연구 설계 메모리 향상을 위해 tDCS를 사용하는 방법에 대한 자세한 가이드를 제공하기 전에 메모리에 대한 tDCS 연구를 계획할 때 고려해야 할 실험 설계의 몇 가지 필수 특성을 설명합니다.
가짜 제어 메모리에 tDCS의 효과 평가 하려면, 연구 가짜 제어 될 필요가. 이것은 실험 조건 중 하나에서 프로토콜이 실제 자극 세션과 유사하지만 치료가 주어지지 않는다는 것을 의미합니다. 이 가짜 또는 가짜 세션은 실제 tDCS에 따른 성능을 비교하고 그 효과에 대한 추론을 하는 기준점 역할을 합니다. 일반적으로, 가짜 프로토콜에서 전류는 짧은 기간 동안만 적용됩니다 - 일반적으로 시작 과 램프 업으로 샴 자극의 끝에 (즉, 페이드 인 / 페이드 아웃, 각 최대 30 초) 패션. 이런 식으로 자극의 지속 시간이 어떤 행동 또는 생리적 효과를 생성하기에 충분하지 않다는 것을 보장한다. 국부 피부/두피 감각은 일반적으로 자극의 시작과 끝에 가장 두드러지기 때문에 (현재 강도의 변화로 인해), 모든 프로토콜에서 유도된 감각은25를구별하기 어렵고 비교하기 어렵다. 이렇게 하면 참가자는 자극이 실제인지 아닌지에 대해 눈을 멀게 하며, 이는 피사체 내 디자인에서 특히 중요합니다.
가짜 제어 외에도 진동 프로토콜의 효과의 특이성을 평가하기 위해 활성 제어 조건도갖는 것이 좋습니다. 예를 들어, 진동 프로토콜에 대한 활성 제어는 동일한강도(26,27)또는 다른 주파수에서 진동 자극을 일정하게 자극할 수 있다(예: theta vs gamma28).
피험자 내부 또는 사이 디자인. 피험자 디자인에서 각 참가자는 실제 tDCS와 sham tDCS를 모두 거치고, 피험자 디자인에서는 한 그룹의 참가자가 실제를 받고 다른 그룹은 가짜 tDCS를 받습니다. 피사체 내 디자인의 주요 장점은 피사체별 혼동을 더 잘 제어하는 것입니다. 즉, 해부학 및 인지 능력의 개별 차이는 각 참가자가 자신의 자아와 비교될 때 가장 잘 제어됩니다. 그러나, 주제 내 디자인이 크로스 오버 패션 (즉, 참가자의 절반은 첫 번째 세션에서 실제 tDCS를 받고 두 번째 세션에서 부끄러움을 받을 수 있기 때문에, 참가자의 나머지 절반은 sham first 및 real tDCS 두 번째를 수신하는 동안) 이 디자인은 임상 및 교육 연구뿐만 아니라 여러 tDCS 세션을 연속하여 관련된 연구에 최적일 수 있습니다. 크로스오버 설계로 크로스오버 암 사이에 는 같지 않은 기준선이 발생할 수 있습니다. 따라서, 주제 내 디자인은 단일 tDCS 세션의 행동 또는 생리적 효과를 평가할 때 가장 적합하며, 불평등한 기준선이 연구 가설에 대한 문제로 간주되지 않는 경우. 단일 tDCS 세션의 효과를 평가하는 주제 내에서 설계에서는 이월 효과를 피하기 위해 실제 tDCS 세션과 sham tDCS 세션 사이에 7 일을 유지하는 것이 좋습니다 (그러나 일부 연구에 따르면 더 짧은 세척 기간은 결과에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 제안합니다29,30)교육 및 세션 간 학습 효과를 최소화하기 위해 균형 잡힌 메모리 작업의 병렬 형태를 사용하는 것이 좋습니다.
피험자 간 설계를 사용하는 경우 제어 그룹은 기준 성능뿐만 아니라 tDCS 효과에 대한 관련성으로 알려진 기타 관련 특성과 신중하게 일치해야 합니다. 임의 그룹 할당은 최적이 아닌 일치로 이어질 수 있으므로 작은 샘플 크기(예: <100)에서 가장 좋은 접근 방식이 아닐 수 있습니다. 두 경우 모두 통계 분석에서 기준 성능을 고려해야 합니다.
샘플 크기입니다. 자주 묻는 질문 중 하나는 "tDCS 효과를 감지해야 하는 참가자 수"입니다. 이 질문에 대한 대답은 실험 설계, 예상 효과 크기, 통계 분석 유형 등을 포함한 연구의 여러 측면에 따라 달라집니다. 뇌 자극 실험의 샘플 크기는 종종 너무 작으며, 이 분야의 연구는31의힘이 약하기 때문에 진정한 긍정적 인 결과의 약 50 %를 놓친 것으로 추정됩니다. 전력 분석을 통해 계획된 통계 분석을 위한 연구 설계 및 예상 효과 크기를 기반으로 각 특정 실험에 대한 적절한 샘플 크기를 결정할 수 있습니다. 전력 분석은 R 환경에서 수행하거나 G*Power32와같은 무료 전문 소프트웨어를 사용할 수 있으며 항상 사전(예: 실험 전)을 수행해야 합니다. 전원은 >.80(이상적으로 .95)로 설정되어야 하며 단일 tDCS 세션 에 이어 메모리 작업에 대한 예상 효과 크기는 일반적으로 .15-20 (η2)또는 코헨 f 0.42-0.50 사이입니다. 따라서 일반적으로 주제 간 연구를 위해 총 20-30명의 참가자를 등록하고 주제 간 연구를 위해 그룹당 30-40명의 참가자를 등록하여 만족스러운 힘을 달성하고 따라서 유형 II 오류를 감소시켜야 합니다. 그러나 샘플 크기는 계획된 분석을 포함한 다른 요인의 수와 사용되는 동작 측정값의 민감도에 따라 달라집니다. 따라서 이상적으로는 특정 설계의 효과 크기를 이해하고 해당 데이터를 전력 분석을 위한 입력으로 사용하기 위해 초기 실험을 실행하는 것이 이상적입니다. 그러나 소수의 참가자만파일럿 실험을 실행하면 효과 크기의 결함이 있고 신뢰할 수 없는 추정치가 발생할 수 있습니다. 따라서 리소스가 제한되면 유사한 결과를 가진 이전 연구에 의존하는 것이 좋으며, 문헌에 보고된 것보다 다소 작은 효과 크기를 추정하여 약간 더 보수적인 접근 방식을 취하는 것이 좋습니다.
결과 측정 메모리에 tDCS의 효과를 평가하려면 적절한 행동 작업을 선택해야 합니다. tDCS 효과를 직접 감지하는 기능은 작업의 감도에 따라 달라지므로 사실, 메모리 작업의 선택은 연구 설계의 중요한 측면 중 하나입니다. 여기서 가장 표준화된 기억 평가 도구 또는 고전적인 신경 심리학 적 작업이 특정 집단에서 tDCS 효과를 감지 할 만큼 민감하지 않을 수 있다는 것입니다. 또한 표준화된 대부분의 작업은 두 개 이상의 병렬 형태로 제공되지 않으므로 피험자 내 설계에서는 사용할 수 없습니다. 이러한 이유로 대부분의 tDCS 메모리 스터디에서는 사용자 지정 빌드 작업을 사용합니다. 결과 측정값을 설계하거나 선택할 때 는 작업이 관심 있는 메모리 함수의 초점/선택적 척도인지 확인해야 합니다. (2) 민감한 (즉, 스케일이 작은 변화조차도 감지할 만큼 충분히 미세하다); (3) 참가자에 대 한 도전 (즉, 작업 어려움충분 하 고 따라서 셀링 효과 피하기 위해); (4) 신뢰할 수 있습니다 (즉, 측정 오차가 가능한 한 최소화된다). 따라서 측정값의 감도를 보장하고 신뢰성을 극대화하기 위해 충분한 수의 시험이 있는 경험적으로 검증된 엄격하게 병렬 형태의 메모리 작업을 사용해야 합니다. 이상적으로는 최대 성능을 달성할 수 없으며 작업 양식에 동일한 난이도지수를 갖도록 실험 참가자와 동일한 집단에서 샘플링된 그룹에서 작업을 미리 테스트해야 합니다. 마지막으로, 제어된 지속 시간과 정확한 타이밍을 허용하므로 가능한 한 전산화된 작업을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 이렇게 하면 모든 참가자가 자극 의 타이밍(tDCS 중 또는 다음)과 관련하여 동시에 메모리 평가를 받을 수 있습니다. 각 작업 또는 작업 블록의 지속 시간은 피로와 주의 력 수준에 변동을 피하기 위해 10 분 이상이어야합니다. 인지 평가는 총 90분 이상이어야 합니다(tDCS 중 및 이후의 작업 포함).

메모리 향상을 위한 경두개 직접 전류 자극(tdcs)

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement

메모리 향상인지 신경 과학 및 신경 재활에 큰 도전 중 하나입니다. 메모리 향상에 사용되는 다양한 기술 중, 경두개 직접 전류 자극 (tDCS)는 비 침습적 방식으로 메모리 기능의 개선을위한 특히 유망한 도구로 부상하고 있다. 여기에서는 노화 및 치매 연구에서뿐만 아니라 건강한 참가자 연구에서 메모리 향상을 위해 적용 할 수있는 tDCS 프로토콜을 제시합니다. 프로토콜은 약한 상수 아노달 전류를 사용하여 메모리 프로세스에 종사하는 코르티코 해마 기능 네트워크 내의 피질 표적을 자극합니다. 표적 전극은 후방 정수리 피질(PPC) 또는 등쪽 전두엽 피질(DLPFC)에 배치되고, 반환 전극은 외래(즉, 금단형 뺨에)를 배치한다. 또한, 우리는 해마 의존적 기억 기능을 촉진하기 위해 자연적인 뇌 리듬을 모방, 진동 tDCS의 고급 방법을 설명, 개인화 및 비 개인화 방식으로 적용 할 수 있습니다. 설명된 전극 몽타주가 1.5mA와 1.8mA 사이의 현재 강도로 사용된 단일 tDCS 세션(20분)에 따라 연관 및 작업 메모리 개선의 예시 결과를 제시합니다. 마지막으로 메모리에 대한 tDCS 연구를 설계할 때 해야 할 프로토콜 및 방법론적 결정의 중요한 단계에 대해 설명합니다.

설명된 프로토콜은 실험실에서 여러 연구에서 메모리 성능을 향상시키는 데 성공적으로 사용되었습니다. 그러나 유사한 프로토콜은 다른 연구 실험실에서도 사용되었습니다(예:참조 36,37).
작업 메모리에 관해서, 우리의 결과 오른쪽 정면 tDCS의 20 분 (F4 위치; 1.8 mA의 일정한 전류) 향상 구두 WM, 동일한 자극 프로토콜 왼쪽 정 수리 피질 (P3 위치) 더 나은 공간 WM 성능을 초래 하는 동안. 대조적으로, 동일한 자극 프로토콜이 왼쪽 정면(F3) 및 오른쪽 정수리(P4) 코르티제 위에 적용될 때 중요한 효과가 발견되지 않았다. 도 4는 tDCS에 의해 생성된 전기장의 모델링의 대표적인 결과뿐만 아니라 지바노비치 등에서 보고된 데이터를 기반으로 능동 및 샴 tDCS에 따른 성능 측정, 202138을나타낸다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig04.jpg"> 그림 4: (A) 공간 작업 메모리 성능에 왼쪽 PPC (P3-contralateral 뺨 몽타주)의 일정한 nonodal tDCS의 효과 (공간 3 백 작업); (B) 오른쪽 DLPFC (F4-contralateral 뺨 몽타주)의 일정한 nonodal tDCS의 효과 구두 WM 성능 (구두 3 백 작업). 이 그림은 tDCS에 의해 유도된 전기장의 시뮬레이션, 작업 시험의 개요 및 활성 및 가짜 상태에 대한 피험자 내 성능(값은 역균형, 즉, 긍정 값은 평균 이상의 성능을 나타내고 음수 값은 세션의 평균 성능 이하를 나타내지만 세션의 평균 성능 이하를 나타냅니다). 전극 설정에 의해 생성 된 로컬 전기 필드의 시뮬레이션은 COMETS2 MATLAB 툴박스 (41)를사용하여 수행됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
연관 메모리에 정수리 tDCS의 효과 일관 적이 고 강력한 되었습니다. 즉, 일련의 주제 실험에서 우리는 왼쪽 PPC (P3 위치, 1.5 mA의 일정한 전류)를 통해 tDCS의 20 분이 얼굴 단어 협회27,39,40에대한 메모리를 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그림 5에는 대표적인 작업과 결과가 표시됩니다. 또한, 동일한 상수 tDCS프로토콜(40)을사용하여 오른쪽 PPC(P4 위치)를 자극할 때 객체 위치 연결을 평가하는 AM 작업에서 유사한 효과가 관찰되었다.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig05.jpg"> 그림 5: 연관 메모리 성능 (A) 얼굴 단어 쌍 작업에왼쪽 PPC (P3-contralateral 뺨 몽타주)의 일정한 아노달 tDCS의 효과; (B) 연관 메모리 성능에 왼쪽 PPC (P3-contralateral 뺨 몽타주)의 일정한 아노달 tDCS의 효과 (큐에 올바르게 리콜 단어의 비율). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
테타 진동 tDCS와 같은 더 진보된 프로토콜은 덜 광범위하게 연구되었지만, 랭과 동료(26)의 연구뿐만 아니라 실험실에서 수행 된 최근 연구는 가짜에 비해 theta-oscillatory tDCS 프로토콜에 따라 얼굴 단어 AM의 개선을 보였다. 애니메이션 그림은 왼쪽 PPC위에 대한 테타 진동 tDCS에 의해 유도된 전기장의 시뮬레이션을 보여줍니다.
비디오 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/Video1.mp4" target="_blank">이 비디오를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
부록. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/Appendix.zip" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

해마 피질 네트워크 내의 코어 피질 노드로서 등쪽 전두엽 및 후방 정수리 코르티컬을 대상으로 하는 경두개 직접 전류 자극(tDCS)을 사용하여 메모리 향상을 위한 프로토콜이 제시된다. 이 프로토콜은 건강한 참가자 연구에서 잘 평가되었으며 노화 및 치매 연구에도 적용됩니다.

메모리 향상을 위한 경두개 직접 전류 자극(tDCS)

Memory enhancement is one of the great challenges in cognitive neuroscience and neurorehabilitation. Among various techniques used for memory enhancement, ...

이 비디오의 목적은 메모리 향상에 사용되는 경두개 직접 전류 자극 프로토콜을 시연하는 것입니다. 프로토콜은 건강한 참가자 연구에서 잘 평가되었으며 노화 및 치매 연구에도 적용됩니다. 기억력은 사람과 장소에 대한 정보를 기억하고, 과거의 사건을 회상하고, 새로운 사실과 기술을 배우고, 판단과 결정을 내릴 수 있기 때문에 일상 생활에서 중요한 역할을 합니다.여기서 우리는 작업과 연관된 기억에 초점을 맞춥니다. 작업 메모리는 문제 해결이나 추론과 같은 지속적인 인지 처리를 위한 정보를 일시적으로 유지하고 저장할 수 있는 기능입니다. 반면에 연관된 기억은 여러 가지 경험이나 함께 묶인 정보를 기억할 수 있게 해 줍니다.이 두 가지 유형의 메모리는 거의 모든 일상 활동을 강조합니다. 불행히도, 기억 능력은 정상적인 노화로 감소할 뿐만 아니라 다양한 병리학 적 상태및 조건으로 인해 가장 취약한 기능 중 하나입니다. 이것이 기억 쇠퇴의 예방 과 치료에 대한 새로운 접근에 대한 필요성이 증가하는 이유입니다.경두개 직접 전류 자극, 짧은 tDCS는 뇌 활동을 조절하기 위해 약한 전류를 사용하는 비침습적 뇌 자극 기술이다. tDCS의 효과는 극성에 따라 다릅니다. 즉, 음극이 뉴런 흥분성을 감소시키면서 무달 자극이 증가합니다.따라서, anodal tDCS는 표적 두뇌 지구에 의존하는 인식 기능을 승진시킬 것으로 예상됩니다. tDCS는 안전하고, 견딜 수 있고, 비용 효율적이며 사용하기 쉽습니다. tDCS를 사용하는 주요 과제는 신뢰할 수 있는 효과를 생성하는 최적의 전극 몽타주 및 자극 프로토콜을 찾는 것입니다.메모리를 조절하려면 피질 해마 네트워크 내의 활동에 영향을 줄 필요가 있습니다. 따라서 양극은 네트워크의 두 가지 가장 눈에 띄는 피질 매듭으로 등쪽 전두엽 피질 또는 후방 정수리 피질 위에 배치됩니다. 가장 일반적인 자극 프로토콜은 10 분에서 30 분 사이 지속되는 1 그리고 2 밀리암페어 사이 일정한 아날로그 전류입니다.이 프로토콜의 뒤에 가정된 기계장치는 양전하를 가진 전극이 그 때 향상된 후속 메모리 성능귀착될 근본적인 피질 조직의 흥분성을 증가시킬 것이라는 것입니다. 전체 자극 기간 동안 전류 강도가 동일하게 유지되는 일정한 아노달 tDCS와 달리 현재의 진동 tDCS 프로토콜 강도는 설정된 값 주위의 지정된 주파수에서 변동합니다. 따라서 이러한 유형의 프로토콜은 흥분성을 조절할 뿐만 아니라 관련 뇌 영역의 신경 진동을 조장합니다.메모리 연구원에 대한 tDCS 연구를 계획할 때 만족스러운 전력을 달성하기 위해 적절한 샘플 크기를 결정하는 내부 또는 주제 간 설계에서 가짜 제어구현을 신중하게 고려해야 합니다. 또한 참가자에게 초점을 중요하고 민감하며 신뢰할 수 있으며 도전하는 메모리 작업인 적절한 결과 측정값을 개발하거나 선택하는 것이 중요합니다. 각 tDCS 세션에 대해 다음 자료를 준비해야 합니다.또한, 전극 배치를 돕기 위해 미리 계산된 헤드 측정을 가진 세션 및 테이블에 대한 기본 정보가 있는 양식의 서식을 갖는 것이 좋습니다. tDCS 세션 전에 참가자가 연구에 대한 윤리적 승인에 정의된 포함 기준을 충족하는지 확인합니다. 참가자에게 정보에 입각한 동의에 서명하도록 요청합니다.이 기회를 사용하여 그들이 겪을 절차의 기본 측면을 설명하고 참가자가 가질 수있는 질문에 대답하십시오. 참가자를 의자에 편안하게 앉히고 tDCS 감각 체크리스트를 작성해 보라고 요청하십시오. 이 세션에서는 오른쪽 후방 정수리 피질을 자극합니다.먼저 머리 위를 넘어가는 나침과 이온 사이의 거리를 측정합니다. 얇은 선으로 피부 마커로 중간 거리를 표시합니다. 그런 다음 머리 위를 가는 귀 사이의 거리를 측정하고 중간 거리를 얇은 선으로 표시합니다.정점 또는 Cz은 두 개의 중간선 교차로에서 발견됩니다. 다시 nasion-inion 거리를 측정하고 측정 A.Note 측정 B.는 각 참가자에 대한 프로토콜 시트에 측정값을 적어 측정으로 귀 사이의 거리를 측정으로 주의하십시오. 이러한 세션은 후속 세션에서 조치를 취할 때 확인할 수 있습니다.20%의 거리를 Cz에서 뒤로 이동하여 Pz에 도달하고 그 자리를 표시합니다. Cz에서 C4까지 20%의 거리 B를 오른쪽으로 이동하고 그 자리를 표시합니다. C4에서 시작하여 nasion 이온 선과 병렬로 뒤로 이동합니다.그런 다음 Pz에서 Pz에서 Pz에서 P4.20 %의 오른쪽에 도달하고 C4에서 20 % 뒤로 P4를 찾을 수있는 곳이다. 전도도를 높이려면 자극 부위에서 참가자의 머리카락을 멀리 이동합니다. 더 긴 머리를 가진 참가자를 위한 빗과 헤어밴드를 사용합니다. 자극 의 장소에서 피부 손상의 흔적을 검사.손상된 피부에 전극을 배치하지 마십시오. 알코올에 흠뻑 젖은 면 패드를 사용하여 피부 표면을 청소하고 건조하게하십시오. 반환 전극이 배치될 뺨을 청소합니다.참가자 머리에 실리콘 캡을 넣고 턱 스트랩으로 고정하십시오. 실리콘 스트랩을 사용하여 캡을 참가자 헤드 크기와 모양으로 조정하지만 너무 단단히 만들지는 않습니다. 이것은 나중에 수행됩니다.스폰지 포켓에 식염수 용액을 담급니다. 스폰지는 촉촉하지만 떨어지지 않아야합니다. 일반적으로 스폰지 당 식염수 용액의 10 ~ 15 밀리리터는 충분하다.전극을 스폰지 포켓 안에 넣습니다. 반품 전극을 콘트라토 측측 뺨에 설정하고 캡을 조정합니다. 양극을 배치하려면, 실리콘 스트랩 아래에 스폰지 전극을 넣고 전극의 중심이 표시된 헤드 위치 위에 있는지 확보하십시오.전극이 움직일 수 없지만 참가자에게는 여전히 편안해야 하므로 캡은 단단해야 합니다. 자극을 시작하려면 장치를 켜고 미리 정의된 tDCS 프로토콜을 선택하고 실행합니다. 자극 효과를 방해할 수 있는 구조화되지 않은 활동을 피하려면 tDCS 중 가벼운 인지 참여가 좋습니다.예를 들어, 참가자는 인지 작업의 연습 시험을 수행하거나 자극 하는 동안 쉬운 메모리 게임에 종사할 수 있습니다. 참가자들에게 자극 중에 여러 번 어떻게 느끼는지 보고해 보라고 한다. 자극 프로토콜이 완료되면 자극을 끄고 먼저 스폰지 전극을 제거한 다음 실리콘 캡을 제거합니다.참가자에게 tDCS 후 감각 체크리스트를 작성하고 아직 나열되지 않은 부작용에 대해 보고하도록 요청하십시오. 표시된 장소에서 피부를 청소하고 피부가 변경되면 검사를 합니다. 참가자 간에 메모리 평가를 표준화하려면 전산화된 작업을 사용하는 것이 좋습니다.주체 내 실험을 수행하는 경우 엄격하게 병렬 형태의 작업을 사용해야 합니다. 실명의 성공을 평가하기 위해 참가자는 실제와 가짜 자극을받은 세션을 추측하려고합니다. 윤리적 지침에 따라 참가자는 참여가 완료된 후 자세히 브리핑을 받아야 합니다.식염수와 비누로 스폰지를 씻어 식염수 용액을 완전히 씻어 내보라고 합니다. 빗, 실리콘 캡 및 측정 테이프를 포함한 모든 재사용 가능한 재료를 청소하기 위해 따뜻한 물과 알코올을 사용합니다. 작동 메모리에 관해서, 우리의 결과 보여주었다 20 오른쪽 정면 tDCS의 분 왼쪽 전두엽 피 질에 적용 하는 동일한 자극 프로토콜 더 나은 간격 성능 결과 동안 구두 메모리향상.연관 메모리에 정수리 tDCS의 효과 일관 적이 고 강력한 되었습니다. 즉, 일련의 주제 내 실험에서, 왼쪽 정수리 피질 위에 tDCS의 20 분얼굴과 단어 협회의 메모리를 향상 것으로 나타났다. 요약하자면, 우리는 아노달 tDCS에 대한 설명 된 프로토콜의 응용 프로그램, 표준 또는 더 고급 형태로, 이러한 진동 변조 tDCS와 같은, 메모리 기능의 신뢰할 수있는 향상을위한 수단을 제공 말할 수있다.그것은 메모리 기능 뒤에 기능 신경 네트워크의 신경 생물학의 조사를 허용. 그리고 그것은 뿐만 아니라 임상 연구에 사용할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

기억력 향상을 위한 경두개 직류 자극(tDCS)

Transcranial 직류 자극 (tDCS)은 대뇌 피질의 흥분을 조절하기 위해 설립된...

Transcranial 직접 전류 자극의 전극 위치와 몬티지

출처: Pope, PA 소뇌의 경두개 직류 자극을 사용하여 인지 조절. J. Vis. 경험. (2015년)이 비디오는 소뇌의 신경 활동을 조절하여 인지 기능에 대한 음극 tDCS의 효과를 보여줍니다. tDCS 관리, 인지 작업 수행, 작업 기억에 미치는 영향 분석 단계를 간략하게 설명합니다.

인간의 인지 조절을 위한 소뇌의 경두개 직류 자극

출처: Shaw, MT et al. 원격 감독 경두개 직류 자극: 안전성 및 내약성에 대한 업데이트. J. Vis. 경험. (2017년)이 비디오는 인지 향상을 위해 경두개 직류 자극(tDCS)을 자가 투여하는 과정을 보여줍니다. 전극 배치, 자극 설정, 내약성 평가 및 tDCS에 의해 유도된 신경가소성 효과에 대한 단계를 간략하게 설명합니다.

인지 기능 향상을 위한 경두개 직류 자극의 자가 투여

경 두개 직류 자극 (tDCS)는 비 침습적 인 뇌 자극 기술이다. 성공적으로 인간의 뇌 기능을 조절하는 기초 연구 및 임상에서 사용되고있다. 이 문서는 tDCS 효과의 신경 기초를 조사하기 위해, tDCS의 구현과 동시에 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)에 대해 설명합니다.

경 두개 직류 자극과 동시에 기능성 자기 공명 영상

소뇌에 대한 경두개 직류 자극(tDCS)은 전전두엽 피질에 원격 효과를 가하여 인지와 수행을 조절할 수 있습니다. 이는 다양한 복잡성을 가진 두 가지 정보 처리 작업을 사용하여 입증되었으며, 작업이 어렵지만 쉽지는 않을 때 음극 tDCS만이 성능을 향상시켰습니다.

소 뇌의 경 두개 직류 자극을 사용하여 변조인지

이 원고는 가정에서 치료 세션을 받는 동안 transcranial 직류 자극 (tDCS) 임상 시험에 참여를 가능 하 게 업데이트 원격 관리 프로토콜을 제공 합니다. 프로토콜은 두 다 발성 경화 증 및 파 킨 슨 병 환자에서 성공적으로 조종 되었습니다.

원격으로 감독된 Transcranial 직접 전류 자극: 안전성 및 내성에 대 한 업데이트

Transcranial 직류 자극 (tDCS) 정신 질환 치료를 제안 하는 치료 기술 이다. 동물 모델 tDCS에 의해 갖는 특정 생물 학적 변경 이해 하기 위한 필수적입니다. 이 프로토콜 사용 하 여 만성 이식된 전극 tDCS 마우스 모델을 설명 합니다.

Transcranial 직류 자극 (tDCS) 마우스

여기에서, 우리는 연구를 목표로 정신 및 신경 언어 실험을위한 경두개 직접 전류 자극을 사용하기위한 프로토콜을 설명, 자연주의아직 완전히 제어 된 방법으로, 단어 학습에서 인간의 뇌의 피질 영역의 역할, 그리고 결과를 평가하기위한 행동 절차의 포괄적 인 세트.

언어 학습 및 단어 습득 연구에서 베르니케와 브로카의 경두개 직접 전류 자극 (tDCS)

이 프로토콜은 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 중에 투여되는 국소 경두개 직류 자극(tDCS)을 위한 신경 탐색 전극 배치 방법을 설명합니다.

Neuronavigated Focalized Transcranial Direct Current Stimulation Administered During Functional Magnetic Resonance Imaging

본 연구는 인간-AI 위임 작업에서 인간의 메타인지를 향상시키기 위해 HD-tDCS(High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation)를 적용하는 실험적 패러다임을 제안했습니다. 결과는 메타인지 민감도를 향상시키는 데 있어 HD-tDCS의 효과를 입증했습니다.

메타인지 민감도 향상을 위한 우측 배외측 전두엽 피질에 대한 고화질 경두개 직류 자극

이 프로토콜은 수면 중 고해상도 경두개내 직류 전류 자극과 동시 뇌파 모니터링을 통해 목표 뇌 영역과 수면 및 관련 과정 간의 인과관계를 조사합니다.

수면 중 고화질 경두개내 직류 전류 자극

배우세요 경두개 직접 전류 자극(tDCS)을 활용한 기억력 향상 방법입니다. 배외측 전전두엽과 후두정엽을 자극하여 해마-피질 네트워크를 활성화하고, 건강한 참가자 및 노화·치매 연구에 적용할 수 있는 안전한 비침습적 기술을 익히세요.

메모리 향상을 위한 경두개 직접 전류 자극(tDCS)

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