High-definition transcraniële gelijkstroomstimulatie tijdens de slaap

We gebruiken neuromodulatie tijdens de slaap om de relaties te onderzoeken tussen doelgerichte hersengebieden en slaapfysiologie. High-definition transcraniële gelijkstroomstimulatie met gelijktijdige elektro-encefalografie bevordert het onderzoek naar regulatie van en herstel uit slaap. Om te beginnen verzamel je alle benodigde apparatuur en materialen die nodig zijn voor de procedure.

Zorg ervoor dat het conventionele tDCS-apparaat een adequate voeding heeft, en vervang indien nodig de batterijen. Zet HD-tDCS en EEG-apparaten aan en controleer de stroomstatus volgens de specificaties van de fabrikant. Kies een EEG-kap van passende grootte op basis van de hoofdomtrek van de deelnemer.

Gebruik bilaterale frontale laterale posities F3 en F4 om de prefrontale cortex te targeten. Voer vervolgens de posities van de elektrode en stimulatieparameters in. Plaats de HD-tDCS-elektroden of de elektrodehouders op de aangewezen posities op de EEG-kap, draai de EEG-kap binnenstebuiten en plaats deze op een schuimkop voor betere toegang.

Breng vervolgens de hoogviskose, chloridevrije kleefgeleidende pasta aan op de dop. Met een tongdepressor bedek je elke EEG-elektrode met pasta, zodat je het niet aanbrengt op HD-tDCS stimulatie-elektroden. Vorm de geleidende pasta tot koepelvormige structuren.

Breng een kleinere hoeveelheid pasta aan aan de voorkant van de hoofdhuid, waar minder haar is, en een grotere hoeveelheid op de kruin en achterkant van het hoofd, waar de haardichtheid hoger is. Maak nu elke elektrodeplek schoon met een alcoholstaafje. Exfolieer de plek met licht schurende voorbereidingsgel met een wattenstaafje en verwijder daarna eventueel restvloeistof met een droog gaas.

Doellocaties zijn onder andere het voorhoofd en mastoïden achter de oren voor referentie-elektroden. Buitenste canthi bij de ogen om oogbewegingen vast te leggen, kin voor elektromyografie-elektroden en sleutelbeen voor de grondelektrode. Vul vervolgens elke elektrode met een kleefgeleidende pasta en breng deze aan op de voorbereide plek.

Bevestig elke elektrode met medisch tape. Op dezelfde manier breng je alle gezichts- en aardreferentie-elektroden aan met gouden beker-elektroden gevuld met kleefgeleidende pasta. Voor de HD-tDCS aardelektrode plaats je de stimulatie-elektrode op het sleutelbeen en bevestig je deze met tape.

Meet nu de afstand van de nasion tot de inion en markeer het halve punt langs deze lijn. Meet vervolgens de afstand tussen de linker- en rechter preauriculaire punten en markeer het middenpunt van deze lijn met een zichtbare lijn. Identificeer de CZ-locatie op het kruispunt van de nasion-, inion- en preauriculaire lijnen.

Daarna spuit je het haar van de deelnemer licht met water met een spuitfles om te helpen bij het plaatsen van de EEG-dop. Draai de voorbereide EEG-kap om en plaats deze stevig op het hoofd van de deelnemer, waarbij de CZ-elektrode wordt uitgelijnd met de gemarkeerde CZ-site. Zet de pet vast met de kinriemen voor een comfortabele en stabiele pasvorm.

Om elke elektrodeplek met geleidende gel te vullen, trek je elke elektrode iets omhoog en steek je de grote stompe puntnaald in het midden. Beweeg voorzichtig met de naald om het haar te verplaatsen en doseer ongeveer 0,5 milliliter geleidende gel. Duw de elektrode weer naar beneden om stevig contact te maken tussen de gel, pasta en hoofdhuid.

Plaats de zilver- of zilverchloride-gecentreerde ringelektroden in elke HD-tDCS elektrodehouder met het ruwe oppervlak naar beneden gericht en het gladde afgeronde oppervlak naar boven. Voeg meer geleidende gel met hoge viscositeit aan over elke ingebrachte elektrode om het oppervlak volledig te bedekken. Vergrendel elke elektrode met de meegeleverde condensatoren.

Zet de versterker aan nadat je de benodigde kabels hebt aangesloten en start de EEG-opnamesoftware op de aangesloten computer. Controleer de elektrodeimpedanties met de software. Stel de impedantielimiet in op 25 kiloohm en streef ernaar waarden onder de 10 kiloohm voor alle elektroden te bereiken.

Vraag de deelnemer om ongeveer 10 seconden zijn ogen te openen en te sluiten. Let op de aanwezigheid van alfagolfactiviteit, die doorgaans prominenter is in posterieure kanalen dan in voorste kanalen. Houd de hoofdhuid in de gaten op amplitudevariaties.

Vraag de deelnemer om naar links, rechts, omhoog en omlaag te kijken en vervolgens de tanden op elkaar te klemmen terwijl ze de opnames van de oog- en kinelektroden bekijken voor bewegingssignalen. Vraag de deelnemer om meerdere keren te knipperen. Verbind de kabels van de zilver- of zilverchloride-gecentreerde ringelektroden met de bijbehorende ontvangers op de 4x1 adapteruitgangskabel. Schakel de stimulator aan met de aan/uit-knop.

Zodra de stimulator aan staat, steek je de elektrodekabel stevig in de achterkant van het apparaat. Stel de stimulatieparameters in volgens het onderzoeksontwerp. Stel de intensiteit in.

Selecteer de golfvorm als gelijkstroom voor transcraniële gelijkstroomstimulatieprotocollen en stel de duur en opbouwtijden in. Kies actieve stimulatie of schijnmodus zoals voorgeschreven door het studieprotocol. Als de HD-tDCS-elektroden een hoge impedantie vertonen, geef dan een korte teststimulatie onder de schijninstelling om de connectiviteit te verifiëren.

Start de opname en markeer de tijd in de EEG-opname wanneer de lichten uitgaan. Monitor het EEG op tekenen van slaapstart en specifieke slaapstadia om stimulatie te activeren volgens het studieprotocol. Markeer het begin van de stimulatie in de EEG-opname met een duidelijke notatie.

Zodra de laatste stimulatieperiode is afgelopen, trek je de stimulatiekabel uit het apparaat. Noteer de tijd in de EEG-opname wanneer de lampen aangaan. Na het wekken van de deelnemer uit de slaapstand stop je de EEG-opname via de softwareinterface.

Verwijder voorzichtig de elektroden van de zilveren of zilverchloride ring van de hoofdhuid van de deelnemer. Maak de gebruikte elektroden schoon met een vochtig keukenpapier en laat ze aan de lucht drogen voordat je ze opbergt. Zodra de EEG-kap van het hoofd van de deelnemer is verwijderd, maak je alle elektrodeplaatsen grondig schoon om resterende geleidende gels te verwijderen.

Bilaterale frontale laterale HD-tDCS produceerde een focale elektrische veldverdeling, waarmee de ruimtelijke precisie werd benadrukt die bereikt kan worden met een 4x1 ringelektrodemontage. Schone EEG-signalen met minimale artefacten werden waargenomen tijdens de opbouwfase, wat de correcte protocolimplementatie bevestigde met optimale elektrodevoorbereiding. HD-tDCS biedt verbeterde ruimtelijke precisie en focale targeting ten opzichte van conventionele tDCS, waardoor effecten van het off-target tijdens de slaap worden geminimaliseerd.

Dit maakt mechanistische studies van regio-specifieke slaapfysiologie mogelijk en de ontwikkeling van gerichte interventies voor neuropsychiatrische aandoeningen. Toekomstig onderzoek zal adaptieve gesloten-lus systemen ontwikkelen en computationele modellen verfijnen voor verbeterde targeting.