Pozycjonowanie i montaż elektrod w przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Podsumowanie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest uznaną techniką modulacji pobudliwości kory mózgowej^1,2. Ze względu na wpływ na plastyczność kory, łatwość obsługi oraz profil bezpieczeństwa, metoda ta jest wykorzystywana jako narzędzie badawcze w neuronauce. Jednym z obszarów, w którym tDCS wykazuje obiecujące wyniki, jest łagodzenie bólu ^3-5.

Streszczenie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to technika intensywnie badana w ciągu ostatniej dekady, ponieważ metoda ta oferuje nieinwazyjną i bezpieczną alternatywę w celu zmiany pobudliwości kory mózgowej². Efekty jednej sesji tDCS mogą utrzymywać się przez kilka minut, a ich charakter zależy od polaryzacji stymulacji; na przykład stymulacja katodowa wywołuje spadek pobudliwości kory, natomiast stymulacja anodowa indukuje wzrost pobudliwości kory, który może utrzymywać się po zakończeniu stymulacji⁶. Efekty te były badane w neuronauce poznawczej, a także klinicznie w szeregu zaburzeń neuropsychiatrycznych – szczególnie w przypadku zastosowania kilku sesji z rzędu⁴. Jednym z obszarów przyciągających uwagę neuronaukowców i klinicystów jest wykorzystanie tDCS do modulacji sieci neuronalnych związanych z bólem^3,5. W badaniach nad bólem analizowano modulację dwóch głównych obszarów kory: pierwotnej kory ruchowej oraz grzbietowo-bocznej kory przedczołowej⁷. Ze względu na kluczową rolę rozmieszczenia elektrod, w niniejszym artykule przedstawiamy różne alternatywne układy rozmieszczenia elektrod w badaniach klinicznych tDCS nad bólem, omawiając zalety i wady każdej metody stymulacji.

Protokół

1. Materiały

1. Sprawdź, czy posiadasz wszystkie niezbędne materiały (Tabela 1, Rysunek 1).
   Urządzenia do tDCS powinny być zasilane bateryjnie i działać jako stymulatory prądu stałego z maksymalnym wyjściem w zakresie miliamperów. W niektórych urządzeniach baterie mogą być ładowalne. Stymulatory stałego napięcia (sterowane napięciem) nie nadają się do tDCS. Korzystanie z gniazdek elektrycznych do zasilania urządzenia jest niewygodne i niewłaściwe, ponieważ wadliwie działające urządzenia mogą dostarczyć prądy elektryczne o dużym natężeniu bez ostrzeżenia.
2. Elektrody stosowane w tDCS zazwyczaj składają się z elektrod metalowych lub z przewodzącej gumy, zamkniętych w perforowanej kiesonce z gąbki, która jest nasycona elektrolitem (płynem z solą). Inną możliwością jest zastosowanie elektrody gumowej z żelem przewodzącym. Przedłużone przepływanie prądu stałego przez elektrodę metalową (gdzie elektrony ze stymulatora są przekształcane w jony transportowane przez organizm⁸) może prowadzić do powstania niepożądanych produktów elektrochemicznych, takich jak zmiany pH. Kiesonka z gąbki może służyć do fizycznego oddzielenia, a tym samym buforowania skóry przed zmianami elektrochemicznymi.
3. Z tego powodu elektrody metalowe lub gumowe nigdy nie powinny być przykładane bezpośrednio do skóry podczas tDCS. Podobnie podczas stymulacji użytkownik powinien zwracać uwagę na odwadnianie się gąbki oraz jej przemieszczanie się. Kolejną powiązaną kwestią jest trwałość i możliwość ponownego wykorzystania elektrod tDCS. Nasze doświadczenie wskazuje, że zwłaszcza gdy polaryzacja elektrod jest zmieniana, a odpowiednie warunki stymulacji są konsekwentnie zachowane, elektrody gumowe i metalowe mogą być używane ponownie. Wybór elektrolitu jest omówiony poniżej. Z doświadczenia operacyjnego zaleca się stosowanie płaskich i niezbyt grubych gąbek perforowanych, ponieważ najlepiej wchłaniają one przewodzący roztwór elektrolitu i zapewniają jednolity kontakt ze skórą⁸.
4. Istnieje możliwość zastosowania miejscowych środków znieczulających. Szczególnie w przypadku krótkotrwałej stymulacji, gdy stopniowanie natężenia (ramping) nie jest możliwe, może to zapobiec percepcji somatosensorycznej i nieprzyjemnym odczuciom wynikającym ze stymulacji tDC. Innym powodem stosowania miejscowego znieczulenia jest chęć stworzenia najlepszej porównywalności między warunkami pozornymi (sham) a aktywnym tDCS, ponieważ żaden badany nie poczułby, czy prąd płynie, czy nie, co gwarantowałoby optymalne zaślepienie. Podejście to jest szczególnie podatne na błędy przy planowaniu stosowania większych natężeń, gdyż zaślepienie może być w tej sytuacji mniej skuteczne⁷. Chociaż odczucia/ból i podrażnienia skóry nie zawsze są ze sobą skorelowane, nadmierne stosowanie miejscowych środków znieczulających może maskować poważne działania niepożądane, takie jak oparzenia.

W niniejszym przewodniku ilustrujemy najtypniejszą konfigurację tDCS stosowaną w leczeniu bólu: z użyciem przewodzących elektrod gumowych oraz kieszonkowych gąbek perforowanych, obie umieszczone na głowie, bez zastosowania znieczulenia miejscowego.

2. Pomiary

1. Upewnij się, że badany siedzi wygodnie.
2. Obszar stymulacji zostanie wyznaczony poprzez pomiar skalpu. Zazwyczaj stosuje się konwencję systemu EEG 10/20⁷. Miejsce stymulacji zależy od przyjętego podejścia eksperymentalnego.
3. Wyznacz lokalizację Vertex (Rysunek 2):
   Zmierz odległość od nasion do inion i zaznacz punkt środkowy za pomocą markera skórnego.
   Nasion – punkt między czołem a nosem, w miejscu złączenia kości nosowych (Rysunek 3).
   Inion – najbardziej wystający punkt kości potylicznej (Rysunek 3).
   Zmierz odległość między punktami przeduszny i zaznacz punkt środkowy. Wykorzystaj oba wyznaczone punkty środkowe, aby odnaleźć Vertex.
4. 1. Aby zlokalizować pierwotną korę ruchową, czyli M1, odlicz 20% pomiaru międzyusznego i zastosuj tę miarę od punktu Cz wzdłuż linii przedusznej (na bok od Vertex) (Rysunek 4). Punkt ten powinien odpowiadać lokalizacji C3/C4 w systemie EEG. Ta metoda lokalizacji jest wystarczająca, biorąc pod uwagę ogniskowość tradycyjnych dużych elektrod tDCS. W przypadku bardziej ogniskowego tDCS mogą być wymagane inne metody lokalizacji korowej.
   2. Aby zlokalizować grzbietowo-boczną korę przedczołową (DLPFC)^9,10: Jedną z praktycznych metod jest pomiar pięciu centymetrów do przodu od lokalizacji M1 lub zastosowanie systemu EEG 10/20. Powinno to odpowiadać lokalizacji F3 lub F4 w systemie EEG, jak pokazano tutaj (Rysunek 5). Ta metoda wyznaczania miejsca stymulacji jest wystarczająca przy użyciu tradycyjnych elektrod tDCS. W przypadku bardziej ogniskowego tDCS mogą być potrzebne inne metody lokalizacji korowej, takie jak neuronawigacja.

3. Przygotowanie skóry

1. Obejrzyj skórę pod kątem istniejących podrażnień, nacięć lub zmian chorobowych – unikaj stymulacji w miejscach uszkodzenia skóry oraz nad zmianami w obrębie czaszki.
2. Aby zwiększyć przewodność, odsunij włosy z miejsca stymulacji i oczyść powierzchnię skóry, usuwając wszelkie ślady balsamu, zabrudzenia itp., a następnie poczekaj, aż skóra wyschnie. W przypadku osób z gęstym owłosieniem konieczne może być zastosowanie żelu przewodzącego.
3. W przypadku korzystania z elektrod wielorazowego użytku, sprawdź, czy gumowe wkładki i gąbki nie wykazują oznak zużycia. Sprawdź, czy gumowe wkładki i gąbki nie wykazują oznak zużycia. Jeśli występuje jakakolwiek oznaka degradacji, wyrzuć zużyte elementy i użyj nowej elektrody.

4. Ustawienie elektrod

1. Po zlokalizowaniu miejsca stymulacji i przygotowaniu skóry należy założyć jeden z elastycznych lub gumowych pasków mocujących wokół obwodu głowy. Elastyczny pasek powinien zostać umieszczony pod guzkiem potylicznym, aby uniknąć przemieszczania się podczas stymulacji. Paski elastyczne powinny być wykonane z materiału nieprzewodzącego (w przeciwnym razie będą pełnić funkcję elektrod) oraz materiału niechłonnego (aby zapobiec wchłanianiu płynu z gąbek).
2. Każdą stronę gąbek należy nasączyć roztworem soli fizjologicznej. Dla gąbki o powierzchni 35 cm² wystarczające może być około 6 mL roztworu na stronę (łącznie 12 mL na gąbkę). Należy uważać, aby nie przesączyć gąbki zbyt mocno (nie może być nadmiernie mokra – nie powinno być wycieków wody; ale nie może być też sucha, aby zapewnić dobry kontakt elektrody). Należy unikać wyciekania płynu na badanego. W razie potrzeby można użyć strzykawki, aby dodać więcej roztworu.
   Istnieją dowody na to, że roztwory elektrolitów z niższymi stężeniami NaCl (15 mM) są postrzegane jako bardziej komfortowe podczas tDCS niż roztwory z wyższymi stężeniami NaCl (220 mM)^11,12. Ponieważ siła jonowa wody dejonizowanej jest znacznie mniejsza niż w przypadku wszystkich roztworów NaCl, do przeprowadzenia prądu przez elektrodę i skórę wymagane jest znacznie wyższe napięcie w porównaniu z roztworami NaCl. Dlatego zaleca się stosowanie roztworów o umiarkowanym stężeniu NaCl, w zakresie od 15 mM do 140 mM, ponieważ tDCS przy tych stężeniach z większym prawdopodobieństwem zostanie uznane za komfortowe, wymaga umiarkowanie niższego napięcia, zapewniając jednocześnie dobre przewodzenie prądu.¹¹ Rozważano również stosowanie żeli (zaadaptowanych z takich zastosowań jak EEG) – głównym ograniczeniem jest większy kłopot z przygotowaniem i czyszczeniem po stymulacji, bez udowodnionej korzyści w zakresie wyników przy zastosowaniu perforowanych elektrod gąbkowych.
3. Podłącz kable do urządzenia.
   Należy zapoznać się z instrukcją obsługi stymulatora, aby dowiedzieć się, czy stymulator powinien zostać włączony przed czy po podłączeniu umieszczonych elektrod do urządzenia. W przypadku wszystkich stymulatorów elektrody nie powinny być odłączane ani podłączane po zainicjowaniu przepływu prądu. Należy upewnić się, że polaryzacja połączenia jest prawidłowa, ponieważ efekty tDCS są ściśle zależne od polaryzacji (zazwyczaj kolor czerwony oznacza elektrodę anodową, a czarny lub niebieski elektrodę katodową; jest to konwencja, ale należy to sprawdzić w instrukcji urządzenia). Należy pamiętać, że w kontekście tDCS (i szerzej – stymulacji elektrycznej w ogóle), „Anoda” zawsze oznacza względny biegun dodatni, przez który prąd dodatni wpływa do ciała, podczas gdy „Katoda” oznacza względny biegun ujemny, przez który prąd dodatni następnie opuszcza ciało.
4. Bezpiecznie włóż pin przewodu łączącego do otworu gniazda w przewodzącym gumowym wkładzie.
5. Wsuń przewodzący gumowy wkład do gąbki. Izolowana część kabla będzie wystawać z otworu kieszeni gąbki. Upewnij się, że cały przewodzący gumowy wkład jest przykryty gąbką i że żadna część pinu przewodu łączącego nie jest widoczna.
6. Umieść jedną elektrodę gąbkową pod elastycznym paskiem na głowę. Upewnij się, że podczas tego procesu nadmiar płynu nie zostanie wyrzucony z gąbki na skórę głowy, ponieważ spowoduje to rozproszenie przepływu prądu na skórze głowy i opróżnienie gąbki z płynu.
7. Połącz drugi elastyczny pasek na głowę z pierwszym elastycznym paskiem zgodnie z konfiguracją elektrod, której chcesz użyć (Tabela 2). Można zastosować inne elastyczne paski na głowę.
8. Umieść drugą elektrodę gąbkową na głowie pod drugim elastycznym paskiem. Upewnij się, że umieściłeś ją w zaznaczonym obszarze, który chcesz stymulować.
9. Ścieżka od jednego zacisku urządzenia, przez jedną elektrodę, przez ciało, przez drugą elektrodę i z powrotem do drugiego zacisku urządzenia tworzy obwód – którego całkowity opór (suma oporu elektrod i ciała) może zostać zmierzony. Jeśli całkowity opór jest nienaturalnie wysoki, może to wskazywać na nieprawidłowe ustawienie elektrod. Jeśli urządzenie mierzy opór – co jest zalecane – pole wskaźnika powinno wyświetlać odpowiedni kontakt elektrod. Idealnie dąży się do uzyskania impedancji poniżej 5k Ohmów. Niektóre urządzenia wskazują napięcie na ścieżce zamiast oporu – w takim przypadku opór można obliczyć po prostu korzystając z prawa Ohma (Opór = Wskazane Napięcie / Prąd przyłożony). Wiele urządzeń nadal dostarcza informacji o oporze w trakcie stymulacji, co stanowi przydatny sposób wykrywania potencjalnie niebezpiecznych sytuacji (takich jak wysychanie elektrody). W niektórych przypadkach urządzenie automatycznie przerwie stymulację lub zmniejszy jej intensywność, jeśli opór wzrośnie powyżej określonego progu.

5. Rozpoczęcie tDCS

1. Przed rozpoczęciem procedury należy przeprowadzić przesiew osób badanych pod kątem przeciwwskazań (patrz dyskusja).
2. Podczas procedury osoba badana powinna być zrelaksowana, czuć się komfortowo i być w stanie czuwania. Należy unikać niekontrolowanych zakłóceń bieżącej aktywności kory podczas tDCS. Wykazano, że w przypadku stymulacji obszaru kory ruchowej intensywny wysiłek poznawczy niezwiązany z obszarem docelowym, a także masywna aktywacja kory ruchowej poprzez przedłużony skurcz mięśni znosi efekty tDCS¹³.
3. Skonfiguruj ustawienia stymulatora tDCS, którego chcesz użyć, w tym natężenie, czas oraz, jeśli Twoje urządzenie na to pozwala, ustawienie stanu pozorowanego (sham) (Rysunek 10). Należy pamiętać, że niektóre stymulatory muszą zostać włączone przed nawiązaniem kontaktu elektrod ze skórą, aby uniknąć wstrząsów elektrycznych.
4. Teraz uruchom tDCS. Aby zmniejszyć ewentualne działania niepożądane, rozpocznij przepływ prądu poprzez stopniowe zwiększanie jego natężenia (ramping). Wiele komercyjnych urządzeń posiada funkcje automatycznego zwiększania i zmniejszania natężenia prądu. Należy zauważyć, że osoby badane zazwyczaj nadal odczuwają pewne lokalne wrażenia nawet po zaprzestaniu przepływu prądu.
5. Niektóre osoby badane mogą odczuwać dyskomfort podczas początkowego okresu tDCS. W takich przypadkach natężenie prądu można umiarkowanie zmniejszyć na pewien czas, np. o 50%, dopóki osoba badana się nie przyzwyczai, a następnie stopniowo zwiększyć je z powrotem do pożądanego poziomu. Funkcja ta może zależeć od używanego urządzenia.
6. Na początku stymulacji większość osób badanych odczuje lekkie swędzenie, które w większości przypadków następnie zanika. Podobnie, gwałtowne zmiany w obwodzie stymulującym mogą natychmiast wywołać pobudzenie nerwów obwodowych. Osoba badana może zauważyć to jako krótkotrwałe fosfeny siatkówkowe, jeśli elektrody znajdują się w pobliżu oczu. Efektów tych można w dużej mierze uniknąć poprzez stopniowe zwiększanie i zmniejszanie natężenia prądu na początku i na końcu zabiegu. Może to również zapobiec zawrotom głowy lub vertigo, o których sporadycznie donoszono przy nagłym zwiększeniu lub zmniejszeniu natężenia prądu.⁷
7. Po stymulacji przepływ prądu również powinien zostać stopniowo wygaszony. Uwaga dotycząca tDCS wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS): tDCS z elektrodami o powierzchni mniejszej niż około 2 cm² nazywa się HD-tDCS i często wykorzystuje macierz elektrod (więcej niż dwie), aby kierować prąd przez mózg w konkretnych zastosowaniach¹⁴. Niniejsza publikacja metodyczna skupia się wyłącznie na konwencjonalnym tDCS (z użyciem większych elektrod gąbkowych) i ważne jest podkreślenie, że HD-tDCS wymaga specyficznych elektrod¹⁵, przygotowania skóry oraz odpowiedniego sprzętu stymulatora. Nie zaleca się stosowania tDCS z natężeniem 1-2 mA przy użyciu elektrod gąbkowych w konfiguracji HD-tDCS^14,15.

6. Po zakończeniu procedury

1. W celu regularnej oceny przezczaszkowej stymulacji prądem stałym oraz monitorowania bezpieczeństwa tej techniki w dłuższym okresie czasu, zaleca się stosowanie kwestionariusza działań niepożądanych.
2. Taki kwestionariusz powinien obejmować wszelkie możliwe działania niepożądane związane z tDCS. Do najczęstszych działań niepożądanych należą mrowienie, świąd, uczucie pieczenia, ból głowy oraz dyskomfort. Przykład takiego kwestionariusza znajduje się w artykule Brunoni et al. (2011)¹⁶. Zaleca się również zbieranie ilościowych danych na temat działań niepożądanych, na przykład przy użyciu skali ocen od 1 do 5 lub od 1 do 10.
3. Należy również zastosować kwestionariusz działań niepożądanych po stymulacji pozorowanej (sham), aby zapewnić lepszą porównywalność między oboma wariantami stymulacji. Istnieją dowody na to, że stymulacja pozorowana wywołuje podobne nasilenie świądu i mrowienia, co stymulacja aktywna.

7. Reprezentatywne wyniki:

Przy prawidłowej konfiguracji urządzenie tDCS powinno wskazywać, że prąd płynie podczas aktywnej stymulacji tDCS lub powinno wyświetlać tryb sham podczas przeprowadzania procedury stymulacji pozorowanej (Rysunek 10).

Należy zauważyć, że nawet gdy urządzenie wskazuje przepływ prądu przez system, prąd może w rzeczywistości przepływać przez skórę (tzw. bocznikowanie). Aby uniknąć tego efektu, zaleca się zachowanie odpowiedniego dystansu między elektrodami. Na podstawie badań modelowania zalecamy, aby odległość ta wynosiła co najmniej 8cm przy użyciu elektrod o wymiarach 5x7cm¹⁷.

Ponadto zaleca się skorzystanie z komputerowych modeli głowy¹⁴ oraz badania neurofizjologiczne. Te dodatkowe kroki pozwoliłyby upewnić się, że konkretny montaż jest powiązany ze znaczącymi zmianami pobudliwości kory w badanym obszarze.

Charakterystycznym efektem stymulacji anodowej jest zwiększenie pobudliwości mózgu, podczas gdy stymulacja katodowa prowadzi do zmniejszenia pobudliwości kory mózgowej. Silne dowody na to zjawisko wykazano w badaniach ukierunkowanych na pierwszorzędową korę ruchową (Rycina 6).

Zmiana rozmiaru elektrody prowadzi do zmiany efektów ogniskowych. Poprzez zmniejszenie średnicy elektrody można uzyskać bardziej ogniskową stymulację. Można to udowodnić, stosując TMS nad korą ruchową. Z drugiej strony, zwiększenie rozmiaru elektrody może spowodować, że stanie się ona funkcjonalnie nieefektywna (Rysunek 8).

Przy czasie trwania sesji wynoszącym 20 minut lub więcej oraz przy zastosowaniu wielu sesji w kolejne dni, efekty tDCS będą utrzymywać się dłużej. Przykładem takiego zastosowania jest leczenie zespołów bólowych.

Ważnym punktem jest lokalizacja elektrody odniesienia. Jeśli wybrano pozycję pozaczaszkową, badacz powinien mieć na uwadze rozkład prądu, ponieważ elektroda odniesienia może przesunąć szczyt prądu indukowanego i zmodyfikować efekty tDCS.

Rycina 1. Materiały

Rycina 2: Położenie wierzchołka. Obszary kory oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rycina 3: Położenie nasion i inion

Rycina 4: Położenie kory ruchowej. Obszary korowe oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rysunek 5: Położenie DLPFC. DLPFC = grzbietowo-boczna kora przedczołowa. Obszary korowe oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rycina 6: Zmiana pobudliwości kory w zależności od polaryzacji prądu i montażu tDCS. Tabela: Wywołane efekty stymulacji tDC na wielkość potencjału wywołanego ruchowo (MEP), ocenianą za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). Amplitudy MEP po stymulacji podano jako procent MEP bez stymulacji. Należy zauważyć, że tylko montaż kora ruchowa (M1) – przeciwległy nadorbitalny (Fp2) prowadzi do istotnego zwiększenia wielkości MEP po stymulacji anodalnej i zmniejszenia amplitudy MEP po stymulacji katodalnej. W innych montażach tDCS nie stwierdzono istotnych efektów wpływu na amplitudę MEP. Rycina: Rozmieszczenie elektrod⁶ (zmodyfikowano na podstawie Nitsche 2000).

Rycina 7: Rozmiary elektrod

Rycina 8: Zmniejszenie rozmiaru elektrody prowadzi do bardziej ogniskowego efektu tDCS. Amplitudy potencjałów wywołanych mięśniowych (MEP) mięśnia odwodziciela małego palca (ADM) oraz pierwszego mięśnia międzykostnego grzbietowego (FDI) podczas anodalnej lub katodalnej tDCS. Przy zastosowaniu elektrody o powierzchni 35 cm², anodalna i katodalna tDCS wpływają na amplitudę MEP mięśnia ADM i FDI w podobnym stopniu. W tej konfiguracji oba obszary reprezentacji mięśni dłoni znajdują się pod elektrodą stymulującą. W przypadku mniejszej elektrody, umieszczonej wyłącznie nad obszarem reprezentacji ADM, zmiany amplitudy MEP w korowej reprezentacji FDI nie są odtwarzalne (patrz żółta kolumna)¹⁸ (zmodyfikowano na podst. Nitsche 2007).

Rysunek 9: Gęstość prądu zależna od tkanki. Gęstości prądu obliczone dla różnych tkanek. Wartość gęstości prądu zależy od przewodności tkanki. Należy zauważyć, że do istoty szarej dociera około 10% gęstości prądu¹⁹ (zmodyfikowano na podstawie Wagner 2007a).

Rysunek 10: Różne warunki stymulacji: aktywna i pozorowana (sham). Niektóre urządzenia tDCS oferują konfiguracje dla warunku aktywnego i pozorowanego. Zazwyczaj stosowana stymulacja jest sygnalizowana sygnałem świetlnym.

Materiał

Urządzenie tDCS

Bateria 9V (2x)

Dwie gumowe opaski na głowę

Dwie przewodzące elektrody gumowe

Dwie elektrody gąbkowe

Kable

Roztwór NaCl

Taśma miernicza

Tabela 1. Materiały

Pozycjonowanie elektrody anody	Pozycjonowanie elektrody katody	Obserwacje	Uwagi
Pierwotna kora ruchowa (M1)	Nadorbitalna	Jest to najczęściej stosowany montaż. Wykazano, że pobudliwość korowa może zmienić się do 40%6 (Rysunek 6). Stymulacja anodowa prowadzi do depolaryzacji neuronów i wzrostu ich pobudliwości, podczas gdy stymulacja katodowa daje przeciwne rezultaty6.	Stymulowana jest tylko jedna kora ruchowa – może to być problem w przypadku obustronnych zespołów bólowych. Należy również wziąć pod uwagę zakłócający wpływ elektrody nadorbitalnej.
Pierwotna kora ruchowa (M1)	Pierwotna kora ruchowa	- Interesujące podejście w przypadku występowania dwupółkulowej nierównowagi między korami ruchowymi (np. po udarze) - Można stosować z dwiema elektrodami stymulacji anodowej (patrz szósty wiersz), gdzie elektrodę katodową umieszcza się na przykład w obszarze nadorbitalnym.	Elektrody mogą znajdować się zbyt blisko siebie – problem bocznikowania (shunting). Zmniejszenie powierzchni elektrod zwiększy stopień bocznikowania wzdłuż skóry 19 Zatem bocznikowanie może być związane nie tylko z pozycjonowaniem elektrod, ale także z ich rozmiarem. Względna rezystancja tkanek zależy od pozycji i rozmiaru elektrody – całkowita rezystancja, przez którą płynie prąd, zależy od właściwości elektrod19.
Grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC)	Nadorbitalna	Najczęściej stosowana do stymulacji DLPFC – pozytywne wyniki w leczeniu depresji20 oraz przewlekłego bólu3.	Przy tym montażu możliwa jest tylko jednostronna stymulacja DLPFC.
Grzbietowo-boczna kora przedczołowa	Grzbietowo-boczna kora przedczołowa	- Interesujące podejście w przypadku występowania dwupółkulowej nierównowagi. - Można stosować w sytuacji dwóch stymulacji anodowych (patrz szósty wiersz), gdzie elektrodę katodową umieszcza się na przykład w obszarze nadorbitalnym.	Elektrody mogą znajdować się zbyt blisko siebie – problem bocznikowania 19. (Patrz drugi wiersz, czwarta kolumna).
Potyliczna	Vertex	Interesująca aktywna kontrola dla badań nad przewlekłym bólem lub do modulacji kory wzrokowej.	W przypadku zastosowania jako kontrola aktywna, elektrody referencyjne są umieszczane w różnych miejscach – problem porównywalności między podejściami wewnątrz- i międzyeksperymentalnymi.
Dwie elektrody anodowe, np. obie kory ruchowe	Nadorbitalna	Symultaniczna zmiana pobudliwości korowej	Hamowanie transkalozalne może wprowadzić czynnik zakłócający21
Jedna elektroda nad celem korowym, np. pierwotna kora ruchowa (M1)	Zewnątrzczaszkowa	Pozwala uniknąć zakłócającego efektu dwóch elektrod o przeciwnych polaryzacjach w mózgu7.	W zależności od zamierzonego celu, rozkład prądu może nie być optymalny i w konsekwencji prowadzić do nieskutecznej stymulacji22

Tabela 2. Pozycjonowanie elektrod⁷

Uwaga: Możliwe jest, że różnice między poszczególnymi pozycjami elektrod wynikają z aktywacji różnych populacji neuronów ze względu na odmienne orientacje pola elektrycznego.

Dyskusja

Kluczowe etapy:

Kwestie do sprawdzenia przed rozpoczęciem procedury:

• W pierwszej kolejności należy przeprowadzić przesiew pacjentów pod kątem przeciwwskazań do tDCS – przeciwwskazania te mogą zależeć od konkretnego zastosowania. Obejmuje to pytania o występowanie silnych lub częstych bólów głowy, przewlekłych schorzeń skóry lub niepożądanych reakcji po poprzednim leczeniu tDCS. Jeśli pacjent ma wszczepione elementy metalowe w obrębie głowy lub przebył poważny uraz mózgu, zmiany anatomiczne mogą zmodyfikować przepływ prądu^23,24. Historia napadów drgawkowych, ciąża oraz przebyty udar zazwyczaj nie stanowią ścisłych przeciwwskazań – a w rzeczywistości mogą być kryteriami włączenia w niektórych badaniach klinicznych.
• Należy sprawdzić, czy na skórze głowy nie występują żadne zmiany – dodatkowo pacjenci powinni zostać poddani wywiadowi i badaniu w celu stwierdzenia istnienia chorób skóry. W przypadku stwierdzenia jakichkolwiek zmian należy uniknąć procedury tDCS lub, jeśli jest to możliwe, upewnić się, że stymulacja nie będzie prowadzona bezpośrednio nad zmianą lub przez nią. Można rozważyć stymulację w innym miejscu. Doniesiono, że codzienne, powtarzane tDCS u niektórych pacjentów powoduje klinicznie istotne podrażnienia skóry pod elektrodami⁷. Istnieją dowody na występowanie zmian indukowanych przez tDCS w zależności od integralności skóry. Na przykład wykazano rozległe zaczerwienienie i brązowe, strupowe zmiany śródskórne o nieregularnych, okrągłych kształtach w wyniku stymulacji tDC natężeniem 2 mA przez okres 2 tygodni, obejmujący pięć sesji w każdym tygodniu²⁵. Jeśli tDCS jest silnie wskazane lub musi zostać przeprowadzone, można rozważyć stymulację z niższym natężeniem, np. 0.5- 1.0 mA, jednak nie daje to gwarancji zapobieżenia podrażnieniom lub zmianom skórnym. W związku z tym stan skóry pod elektrodami należy ocenić przed i po tDCS⁷.
• Należy sprawdzić złącza kabli pod kątem elektrolizy. W przypadku stwierdzenia takiej zmiany należy użyć innej pary. Zaleca się sprawdzanie kabli po około dwóch miesiącach użytkowania.

Podczas tDCS – zarówno aktywnej, jak i pozorowanej (sham) – należy zawsze pytać badanego, czy nadal czuje się komfortowo i czy jest w stanie kontynuować procedurę.

Możliwe modyfikacje:

• Istnieje wiele wariantów rozmieszczenia elektrod⁷ (Tabela 2).
• Istnieje wiele wariantów rozmiarów elektrod²⁶ (Rycina 7). Przy danym prądzie przyłożonym rozmiar elektrody wpływa na gęstość prądu¹⁸ oraz na ogniskowość modulacji mózgu (Rycina 8). Badania kliniczne sugerują, że im mniejszy rozmiar elektrody, tym większa gęstość prądu²⁶, jednak badania modelowe wskazują, że związek między rozmiarem elektrody a obszarem modulacji mózgu może być bardziej złożony²⁷. Ponadto efekty małych elektrod mogą różnić się jakościowo ze względu na zróżnicowane bocznikowanie prądu w skórze głowy oraz większy efekt krawędziowy w stosunku do całkowitej powierzchni elektrody⁷. W przypadku małych rozmiarów elektrod zgłoszono drastycznie wyższy poziom bocznikowania niż w przypadku większych układów elektrod¹⁹.
• tDCS wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) to technologia, która poprawia ogniskowość przestrzenną, ale wymaga specjalistycznego sprzętu i kontroli proceduralnej¹⁵.
• Montaż elektrod (położenie i rozmiar elektrod) wraz z prądem przyłożonym determinują natężenie wygenerowanego pola elektrycznego w mózgu, co z kolei decyduje o skuteczności tDCS. Zaproponowano wykorzystanie samej gęstości prądu elektrody, zdefiniowanej jako stosunek natężenia prądu do rozmiaru elektrody, w celu normalizacji wyników klinicznych – jednak badania modelowe sugerują, że może to mieć zastosowanie jedynie w ograniczonym zakresie, a o wyniku decyduje ogólny projekt montażu elektrod. Zazwyczaj zwiększenie natężenia prądu (lub gęstości prądu) dla dowolnego montażu skutkuje silniejszymi efektami. Należy zauważyć, że gęstość prądu na powierzchni skóry jest znacznie wyższa niż w mózgu¹⁹ (Rycina 9).
• Położenie elektrody „powrotnej” („referencyjnej”) może wpływać na ogólny wzorzec przepływu prądu przez mózg, a tym samym nawet wpływać na modulację mózgu pod elektrodami aktywnymi²². Zatem należy wziąć pod uwagę położenie obu elektrod.
• Czas trwania stymulacji zależy od celu podejścia eksperymentalnego. Wydłużenie czasu trwania stymulacji wiąże się z wystąpieniem i dłuższym czasem trwania efektów wtórnych^3,4. Jednak przynajmniej jedno badanie wykazało odwrócenie kierunku efektów przy zwiększeniu czasu trwania stymulacji, co sugeruje, że większa intensywność niekoniecznie przekłada się na bardziej wyraźny wynik kliniczny. Choć tDCS w ramach opublikowanych parametrów jest uważana za bezpieczną i dobrze tolerowaną, potencjał wystąpienia niepożądanych efektów ubocznych wzrasta wraz ze zwiększaniem intensywności (czasu, czasu trwania lub częstotliwości/liczby powtórzeń).
• Orientacja pola elektrycznego: definiowana przez położenie i polaryzację elektrod. Stymulacja katodowa zazwyczaj zmniejsza pobudliwość kory, natomiast stymulacja anodowa zazwyczaj zwiększa pobudliwość kory^2,3.
• Placebo: W przypadku sham-tDCS stosuje się ten sam protokół, co powyżej. Jednak prąd jest przykładany przez 30 sekund. Jest to jedna z zalet tDCS w porównaniu z innymi metodami nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Ponieważ odczucia wynikające z aktywnej tDCS mają tendencję do występowania tylko we wczesnych etapach aplikacji, ta metoda sham utrudnia pacjentowi odróżnienie placebo od aktywnej aplikacji tDCS. Ta początkowa i krótka stymulacja jest niezawodną metodą placebo²⁸.
• Należy zauważyć, że technikę tę można zastosować również przy użyciu innych przezczaszkowych terapii elektrycznych, takich jak tACS²⁹ lub tRNS³⁰.

Uzasadnienie zastosowania tDCS w leczeniu przewlekłego bólu:

Fakt, że wiele farmakologicznych metod terapeutycznych przynosi jedynie niewielką ulgę pacjentom z bólem przewlekłym, sugeruje możliwość, że przyczyną utrzymywania się tego wyniszczającego zaburzenia mogą być zmiany plastyczne w sieciach neuronowych związanych z bólem. Co interesujące, modulację aktywności kory mózgowej można przeprowadzić nieinwazyjnie za pomocą tDCS, jak opisano wcześniej, co według doniesień wywołuje trwałe efekty terapeutyczne w bólu przewlekłym dzięki zmianom w plastyczności kory.

Efekt kliniczny tDCS w przewlekłym bólu:

Wykazano, że tDCS zastosowane do kory ruchowej zmienia lokalną pobudliwość kory (Rysunek 6)⁶. Dokładniej, stymulacja anodowa skutkuje zwiększeniem pobudliwości neuronalnej, podczas gdy stymulacja katodowa daje przeciwstawne rezultaty⁶. W istocie zastosowanie anodowej tDCS nad obszarem M1 prowadzi do większej poprawy w ocenach bólu w wizualnej skali analogowej (VAS) niż w przypadku pozornej tDCS. Ten efekt terapeutyczny w zakresie bólu po stymulacji M1, choć przejściowy, został odtworzony u kilku grup pacjentów z zespołami bólu neuropatycznego, takimi jak neuralgia nerwu trójdzielnego, zespół bólowy po udarze³¹, ból pleców oraz fibromialgia³². Co interesujące, w badaniach klinicznych nad bólem neuropatycznym wynikającym z urazu rdzenia kręgowego, stymulacja kory ruchowej za pomocą tDCS wykazała poprawę w zakresie bólu oraz kumulacyjny efekt przeciwbólowy, który utrzymywał się przez dwa tygodnie po stymulacji. Istnieją również dowody na jej działanie przeciwbólowe u pacjentów z fibromialgią³³, które pozostaje istotne po trzech tygodniach obserwacji w przypadku anodowej tDCS obszaru M1 w porównaniu ze stymulacją pozorną, a także stymulacją obszaru DLPFC³³. Chociaż efekty anodowej tDCS nad DLFPC w celu redukcji bólu nie zostały szeroko zbadane, wykazano, że może ona być stosowana do modulowania progów bólowych u zdrowych ochotników³⁴. Niemniej jednak stymulacja tego obszaru mózgu jest niezawodną techniką zwiększania pamięci operacyjnej ¹⁰, poprawy wyników w zadaniach pamięciowych w chorobie Alzheimera⁹ oraz znaczącej redukcji głodu nikotynowego wywołanego bodźcami³⁵; w związku z tym można przypuszczać, że może to być również przydatna strategia modulowania afektywno-emocjonalnych sieci poznawczych związanych z przetwarzaniem bólu u pacjentów z bólem przewlekłym.