Method Article

Ustanowienie jednoczesnej przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym i elektroencefalografii do rejestrowania aktywności ludzkiego mózgu

August 29th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Fehér, K. D. et al., Jednoczesne nagrywanie elektroencefalografii podczas przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym (tACS). J. Vis. Exp. (2016)

Ten film demonstruje konfigurację jednoczesnej przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym (tACS) i eksperymentów elektroencefalografii (EEG) w celu dostarczania rytmicznych sygnałów elektrycznych do mózgu podczas rejestrowania aktywności mózgu. Procedura zapewnia izolację elektrod i zapobiega mostkowaniu żelu, zapewniając dokładną stymulację i czyste sygnały EEG.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie procedury z udziałem ludzi zostały przeprowadzone zgodnie z instytucjonalnymi, krajowymi i międzynarodowymi wytycznymi dotyczącymi dobrostanu ludzi i zostały zweryfikowane przez lokalną instytucjonalną komisję rewizyjną.

UWAGA: Rysunek 1 ilustruje montaż i konstrukcję elektrod do przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym (tACS) i nasadki elektroencefalograficznej (EEG). Używamy elastycznej czepka EEG (ryc. 1D) do przytrzymania elektrody tACS przymocowanej do skóry głowy.

1. Montaże

UWAGA: Reprezentatywne wyniki uzyskuje się z następujących montaży elektrod tACS.

  1. Montaż 1: Umieść obie elektrody na skórze głowy, w lewej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) (elektroda F3) i lewej tylnej korze ciemieniowej (PPC) (elektroda P3) (ryc. 1A).
  2. Montaż 2: Umieść jedną elektrodę tACS na skórze głowy po lewej elektrodzie DLPFC (elektroda F3), a drugą elektrodę tACS na lewym ramieniu (Rysunek 1B).
  3. Montaż 3: Umieść jedną elektrodę tACS na skórze głowy po lewej elektrodzie PPC (elektroda P3), a drugą elektrodę tACS na lewym ramieniu (Rysunek 1C).

2. Przygotowanie elektrod tACS

  1. Jeśli na ramieniu zostanie umieszczona referencyjna elektroda tACS (montaż 2 i 3), zrób to najpierw.
    1. Przed założeniem elektrody barkowej należy przygotować skórę za pomocą ściernego żelu przygotowującego skórę do EEG i elektrokardiografii. Użyj gazika, aby delikatnie wyszorować skórę żelem.
    2. Nałóż żel EEG na elektrodę tACS i umieść elektrodę na ramieniu.
    3. Przymocuj elektrodę na ramieniu taśmą klejącą.
  2. Załóż czepek EEG. Dostosuj pozycję nasadki zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20 do pozycjonowania elektrod i zapnij pasek podbródkowy.
  3. Zaznacz miejsca, aby wskazać, gdzie elektroda tACS zostanie umieszczona na skórze głowy. Użyj czerwonego pisaka na bazie wody, po pierwsze dlatego, że kolorowy materiał pióra zmniejsza efekty izolacyjne, a po drugie, można go łatwo zmyć wodą.
  4. Jeśli wstrzykiwacz nie dotrze do skóry głowy w celu oznaczenia, ponieważ otwory w nasadce EEG do wprowadzenia żelu są zbyt ciasne (ryc. 1D), użyj drewnianego patyczka, takiego jak drewniana rączka wacika.
    1. Pomaluj dokładnie końcówkę kija i użyj tej końcówki do oznaczenia skóry głowy.
    2. Zdejmij czepek EEG i sprawdź, czy oznaczenie się powiodło. W razie potrzeby wypełnij oznaczenie, aby można je było później łatwo zauważyć.
  5. Wykonaj następujące kroki (2.5.1-2.5.4) w zależności od długości włosów uczestnika. Jeśli uczestnik ma krótkie włosy (do około 10 centymetrów), pomiń następujące kroki (należy również zauważyć, że niektóre fryzury, takie jak dredy, uniemożliwiają założenie elektrod tACS). Jeśli uczestnik ma dłuższe włosy:
    1. Umieść elektrodę tACS tak, aby jej środek był zaznaczony czerwoną plamką na skórze głowy. Należy pamiętać, że w tym momencie na elektrodę tACS nie należy nakładać żelu EEG.
    2. Nawlecz wszystkie włosy wewnątrz wewnętrznego pierścienia elektrody tACS.
    3. Zwiąż wyleczone włosy za pomocą spinaczy kablowych. Zwróć uwagę, aby włosy wokół elektrody tACS nie zostały z nią związane przez spinacze.
    4. Po związaniu włosów wyjmij elektrodę tACS.
  6. Nałóż żel EEG na skórę głowy elektrody tACS.
    1. Przed nałożeniem żelu podłącz elektrody tACS skóry głowy i ramienia do stymulatora, ale jeszcze nie włączaj stymulatora. Nałóż cienką warstwę żelu EEG na elektrodę tACS. Ważne jest rzadkie nakładanie żelu.
    2. Ostrożnie umieść elektrodę tACS z powrotem na głowie.
      1. Jeśli uczestnik ma dłuższe włosy, przeciągnij związane włosy z powrotem przez wewnętrzny otwór elektrody tACS, nie dotykając żelu EEG na elektrodzie tACS.
      2. Podczas umieszczania elektrody tACS należy zwrócić szczególną uwagę na czerwony znak na skórze głowy, który znajduje się pośrodku elektrody tACS. Po umieszczeniu elektrody tACS na skórze głowy jej położenie nie może być już zmieniane.
      3. Usuń wiązania z włosów po umieszczeniu elektrody tACS.
    3. Włącz stymulator i monitoruj impedancję. Ostrożnie wywierając pewien nacisk na elektrodę tACS, należy zwrócić szczególną uwagę, aby czerwony punkt oznaczenia był zawsze utrzymywany na środku elektrody tACS.
    4. Ostrożnie podnieś krawędzie elektrody tACS i nałóż trochę więcej żelu EEG pod włosami, a nie między elektrodą tACS a włosami (ryc. 2). Jest to szczególnie ważne, jeśli uczestnik ma dużo włosów (patrz dyskusja).
    5. Kontynuuj wywieranie nacisku na elektrodę tACS, aż impedancja spadnie stabilnie poniżej 10 kΩ. Monitorować impedancję elektrody tACS za pomocą stymulatora tACS. W razie potrzeby ostrożnie dodaj dodatkowy żel EEG, ale zawsze rzadko.
      UWAGA: Impedancja elektrody tACS monitorowana przez stymulator tACS jest mierzona między elektrodami tACS, co ma tę wadę, że nie dostarcza oddzielnych informacji o wartości impedancji dla każdej elektrody. W zależności od systemu wzmacniacza EEG, może być również możliwy pomiar impedancji elektrod tACS za jego pomocą, a następnie pomiar impedancji dla każdej elektrody osobno.
    6. Zwróć uwagę na ewentualny żel wydostający się z elektrody tACS i usuń nadmiar żelu EEG za pomocą bawełnianego wacika.

3. Montaż czepka EEG

  1. Gdy impedancja elektrod tACS spadnie poniżej progu 10 kΩ, ponownie zamontuj czepek EEG. Załóż czepek EEG bardzo delikatnie i ostrożnie, szczególnie jeśli materiał czepka EEG jest elastyczny, ponieważ w przeciwnym razie łatwo jest zmienić położenie elektrody tACS skóry głowy podczas tego kroku.
    UWAGA: Przesunięcie elektrody tACS rozprowadza żel EEG pod elektrodą tACS i powoduje, że żel EEG łączy się z elektrodami EEG. Ważne jest, aby nie ciągnąć elastycznej nasadki w dół na siłę, ponieważ może to spowodować jej późniejsze odbicie, co również skutkowałoby przesunięciem elektrody tACS.
  2. Zapnij pasek czepka EEG.

4. Przygotowanie elektrod EEG

  1. Nałóż żel EEG o odpowiedniej lepkości (szczegółowo omówiony w dyskusji) na elektrody EEG, aby stworzyć kontakt między skórą głowy a elektrodami EEG. Zacznij od elektrod uziemiających i referencyjnych EEG. Następnie przejdź do elektrod znajdujących się w pobliżu elektrody tACS. Następnie przejdź do pozostałych elektrod (patrz Dyskusja).
  2. W przypadku elektrod EEG otaczających elektrodę tACS, wstrzyknąć żel końcówką igły skierowaną w kierunku przeciwnym od elektrody tACS. Delikatnie dociśnij elektrody EEG podczas nakładania żelu, aby żel nie wydostał się spod elektrod.
  3. Użyj drewnianego patyczka, aby zwiększyć kontakt między elektrodami EEG a skórą głowy, jak pokazano na rysunku 3. Nie używaj do tego celu końcówki igły, ponieważ zeskrobuje ona skórę głowy uczestnika, a ponadto nie jest tak skuteczna w tym celu.
    1. Dociśnij żel patyczkiem w kierunku skóry głowy i bardzo delikatnie pocieraj skórę głowy górną częścią patyczka ruchem obrotowym. W przypadku elektrod znajdujących się w bliskim sąsiedztwie elektrody tACS należy starać się, aby kąt patyczka był prostopadły do skóry głowy, ponieważ ruchy boczne patyczka spowodują rozprowadzenie żelu pod elektrodą. W razie potrzeby nałóż trochę więcej żelu EEG, a następnie użyj drewnianego patyczka, aby jeszcze bardziej poprawić impedancję.
  4. Aby uniknąć mostkowania przez nieszczelny żel (ryc. 4), należy zachować oszczędność podczas nakładania żelu, aby obniżyć impedancję elektrod EEG w bezpośrednim sąsiedztwie elektrody tACS. Zamiast tego spróbuj maksymalnie obniżyć impedancję, używając tylko drewnianego patyczka, zanim rozważysz dodanie większej ilości żelu.
  5. Po osiągnięciu dobrej impedancji za pomocą drewnianego patyczka, ostrożnie włóż i opuść igłę, aż końcówka dotknie skóry głowy. Następnie delikatnie nałóż żel, jednocześnie wyciągając igłę, pomagając w ten sposób ustabilizować kontakt między elektrodą EEG a skórą głowy.
  6. Dąż do impedancji elektrod EEG poniżej 5 kΩ, aby uzyskać optymalne dane, ponieważ zmniejsza to zakłócenia i zniekształcenia sygnału.
  7. Po obniżeniu impedancji do odpowiedniego poziomu sprawdź, czy z powodu wycieku żelu nie powstał mostek między elektrodą tACS a otaczającymi elektrodami EEG.
    1. Zastosuj krótką stymulację sinusoidalną, z intensywnością eksperymentalnego zainteresowania (np. 1 mA od szczytu do szczytu).
      UWAGA: Ze względu na ograniczenia niektórych systemów (patrz tabela materiałów), nie jest możliwe sprawdzenie mostkowania online, ale tylko poprzez zastosowanie stymulacji, a następnie sprawdzenie, czy któryś z kanałów wzmacniacza EEG jest nasycony.
    2. Sprawdź, czy któryś kanał jest nasycony podczas stymulacji.
      UWAGA: Jak wynika z reprezentatywnych wyników, mostkowanie przez nieszczelny żel między elektrodami tACS i EEG nasyci ten kanał wzmacniacza EEG i wykluczy rejestrowanie danych z tych elektrod. Po ustaleniu mostkowania przez nieszczelny żel nie można go cofnąć. Jedynym wyjściem jest przerwanie eksperymentu.
  8. Sprawdź impedancje jeszcze raz. Następnie rozpocznij nagrywanie.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
figure-results-1

Rysunek 1. Ilustracja montażu. (A) Montaż za pomocą dwóch elektrod tACS umieszczonych na skórze głowy (F3 i P3). (B) Montaż z jedną elektrodą tACS umieszczoną na skórze głowy (F3) i jedną elektrodą referencyjną tACS umi...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stymulator dla tACS: Eldith DC-Stimulator plusNeuroConn GmbH, Niemcy W przypadku zdalnego wprowadzania upewnij się, że zamówisz model z włączoną tą funkcją
Karta wyjścia analogowego do wysyłania wyzwalaczy: Płytka wyjścia analogowego statycznego i falowego, model NI PCI-6723National Instruments, USA 13-bit, 32 kanały.
Matlab i zestaw narzędzi do akwizycji danychThe MathWorks, Inc., USA "Zestaw narzędzi do akwizycji danych" dostępny dla MATLAB zapewnia funkcje do sterowania sprzętem do akwizycji danych, takim jak analogowa karta wyjściowa, wyprodukowana przez kilku producentów.
System EEG: eegosports, z 32-kanałową nasadką EEG ze osłoną faliANT neuro, Holandia
elektrody tACSNeuroConn GmbH, Niemcy305090-05 305050Materiały: elektrody z kauczuku przewodzącego. Wymiary elektrod do skóry głowy: Ø zewnętrzna: 60 mm, Ø wewnętrzna: 25 mm (część # 305090-05) Wycięte z oryginalnego rozmiaru Ø 75 mmWymiary elektrody barkowej: 50 x 50 mm (część # 305050)
Żel EEGInselspital, Berno, Szwajcaria Pasta elektroda, zawierająca materiały ścierne (np. pumeks), które szorują skórę, poprawiając kontakt elektrody ze skórą.
Żel do przygotowania skóry do ścierania EEG i elektrokardiografii: NuprepWeaver and Company, USA
Waciki bawełniane, drewniana rączkaSalzmann MEDICO, Szwajcaria Wymiary:150 x 1,5 mm; uchwyt drewniany Ø 2,2 mm
Taśma klejąca: LeukofixBNS medical GmbH, Niemcy04.107.12

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transcranial Alternating Current StimulationElectroencephalography RecordingEEG Gel ApplicationElectrode Isolation TechniqueGel Bridging PreventionImpedance Monitoring MethodEEG Cap MountingScalp Electrode ContactSimultaneous tACS EEGBrain Activity Recording

Related Articles