Name: Technika i rozważania dotyczące stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym o wysokiej rozdzielczości z pierścieniem 4x1 (HD-tDCS) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 5 s
Description: Poznaj technikę HD-tDCS z montażem pierścieniowym 4x1 do nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Ta metoda zwiększa fokalność pobudzenia w porównaniu do konwencjonalnej tDCS i pozwala bezpiecznie modyfikować pobudliwość kory.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują Kayleen Weaver za pomoc redakcyjną, Alexandre'owi Venturiemu za zgłoszenie się na ochotnika do tego filmu, Dennisowi Truongowi za dostarczenie jednej z rysunków użytych w tym artykule, oraz Fundacji Wallace'a H. Coultera za wsparcie udzielone do przeprowadzenia tej pracy. MS Volz jest finansowany ze stypendium doktoranckiego Deutsche Schmerzgesellschaft e.V. [niemiecki oddział Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Bólem (IASP)].

1. Przeciwwskazania i specjalne względy
<ol>
	<li>Przed konfiguracją urządzenia należy upewnić się, że uczestnik nie ma żadnych przeciwwskazań do HD-tDCS. Zasadne wydaje się założenie, że przeciwwskazania te są takie same jak w przypadku konwencjonalnego tDCS (Tabela 1). Należy również wziąć pod uwagę inne szczególne względy, takie jak leki przyjmowane przez pacjenta. Na przykład leki działające na ośrodkowy układ nerwowy mogą zmienić pożądane efekty stymulacji.</li>
	<li>Dokładnie sprawdź skórę głowy uczestnika pod kątem zmian skórnych, takich jak skaleczenia lub objawy zapalne. Unikaj stymulowania obszarów skóry głowy, które wykazują takie zmiany. Dodatkowo należy unikać stymulacji u pacjentów z wadami czaszki lub metalowymi implantami. Jeśli celem badania jest konkretnie zbadanie tej populacji pacjentów, należy wziąć pod uwagę dodatkowe środki ostrożności i rozważyć specjalne dawkowanie (np. w przypadku obliczeniowych modeli przyszłościowych) 17.</li>
</ol>
2. Materiały
<ol>
	<li>Upewnij się, że wszystkie niezbędne materiały są łatwo dostępne (Tabela 2).</li>
	<li>Umieść plastikowe osłonki HD w modułowej nasadce rejestrującej elektroencefalogram (EEG). Elektroda środkowa powinna odpowiadać obszarowi docelowemu, w tej demonstracji M1, a promień czterech elektrod powrotnych powinien być dostosowany w oparciu o badany protokół. W tej demonstracji używamy promienia około 7,5 cm, przy czym elektroda środkowa jest umieszczona nad M1, a położenie elektrod powrotnych odpowiada w przybliżeniu Cz, F3, T7 i P3 w międzynarodowym systemie EEG 10-20 18.</li>
	<li>Przed każdą sesją stymulacji włącz konwencjonalne urządzenie tDCS (Soterix 1x1 Stymulator prądu stałego o niskiej intensywności) oraz adapter stymulacji wielokanałowej i sprawdź, czy baterie są naładowane. Jeśli tak nie jest, zaświeci się wskaźnik "niskiego poziomu naładowania baterii" na dowolnym urządzeniu, wskazując, że baterie należy wymienić. Po sprawdzeniu stanu naładowania baterii, urządzenia można wyłączyć aż do momentu bezpośrednio przed stymulacją. Konwencjonalne urządzenie tDCS jest urządzeniem zasilanym bateryjnie, które dostarcza prąd stały o natężeniu kilku mA. Ze względu na zmieniającą się impedancję elektrody preferowany jest stymulator sterowany prądem, a nie sterowany napięciem. Ze względów bezpieczeństwa zawsze odradza się korzystanie z zasilaczy, aby uniknąć przypadkowego dostarczenia większych natężeń. Działanie tego urządzenia zostało opisane w naszym poprzednim artykule 19. Po podłączeniu konwencjonalnego urządzenia tDCS do adaptera stymulacji wielokanałowej (ilustracja 1), prąd stały jest dostarczany w konfiguracji 4x1 HD-tDCS, co pozwala na neuromodulację ograniczoną do żądanego obszaru.</li>
	<li>Przed każdą sesją przed użyciem sprawdź wzrokowo elektrody pod kątem oznak nietypowego zużycia lub uszkodzenia. Elektrody HD-tDCS są wielokrotnego użytku, ale mają ograniczoną liczbę zastosowań (patrz Dyskusja). Zespoły elektrod używane w HD-tDCS powinny być specjalnie zaprojektowane lub przetestowane w tym celu. W podejściu przedstawionym w tym artykule wykorzystano spiekane elektrody pierścieniowe Ag/AgCl (rysunek 2). Wykazano, że zastosowanie tych elektrod, w połączeniu z odpowiednim żelem przewodzącym prąd elektryczny i osłonami z tworzywa sztucznego HD, minimalizuje zmiany potencjału elektrody stymulacyjnej i zmiany pH w żelu, nie powodując przy tym znaczącego ogrzewania 9,20, co skutkuje bezpieczniejszym i skuteczniejszym podejściem w porównaniu z innymi typami elektrod.</li>
	<li>Podłącz pięciu spiekanych elektrod pierścieniowych Ag/AgCl do pasujących odbiorników na wyjściowym adaptera 4x1. Elektroda środkowa będzie tą, która określa polaryzację stymulacji jako anodową lub katodową. Upewnij się, że przewód elektrody środkowej jest podłączony do wtyczki środkowego odbiornika. Następnie podłącz pozostałe elektrody do otaczających wtyczek. Należy zauważyć, że ułożenie czterech elektrod powrotnych we wtyczkach odbiornika nie jest krytyczne, ponieważ wszystkie będą miały tę samą polaryzację.</li>
</ol>
3. Pomiary
Pomiar głowy i lokalizacja obszaru stymulacji są identyczne jak w przypadku konwencjonalnego tDCS, jak wyjaśniono w naszym poprzednim artykule 19. Kroki zostaną ponownie szczegółowo opisane w celu uzyskania dalszych wyjaśnień.
<ol>
	<li>Niech uczestnik usiądzie wygodnie na krześle, które może mieć zagłówek.</li>
	<li>Miejsce stymulacji jest określane przez protokół interesujący badaczy, ponieważ stymulacja różnych obszarów daje różne efekty. Najczęściej do pomiarów głowy wykorzystuje się międzynarodowy system EEG 10-20 18, jak opisano poniżej.</li>
	<li>Najpierw zlokalizuj wierzchołek (Cz).
	<ol>
		<li>W tym celu zmierz odległość od nasiona do wcięcia i podziel odległość przez połowę. Nasiono to miejsce na styku czoła i kości nosowych, a wgłębienie jest najbardziej widocznym punktem kości potylicznej (ryc. 3). Zaznacz to miejsce jako linię, używając ołówka olejnego lub nietoksycznego markera na bazie wody.</li>
		<li>Po drugie, zmierz odległość między lewym i prawym punktem przedusznym (tj. obszarem przed tragusem). Podziel tę odległość przez pół i zaznacz miejsce linią. Teraz połącz obie linie, aby utworzyć krzyż. Punkt, w którym przecinają się obie linie, odpowiada Cz.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W zależności od badanego protokołu zidentyfikuj docelowe miejsce na głowie.
	<ol>
		<li>Aby stymulować pierwszorzędową korę ruchową (M1), oblicz 20% odległości od Cz do lewego lub prawego punktu przedusznego, rozpoczynając pomiar od Cz (ryc. 3). W celu bardziej precyzyjnego określenia tego obszaru odpowiednie może być zastosowanie metod wspomagających, takich jak systemy neuronawigacji lub przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Przygotowanie skóry
<ol>
	<li>Przygotuj skórę w miejscu stymulacji, rozdzielając włosy. Wacik nasączony alkoholem może być użyty w celu usunięcia sebum lub produktów do włosów ze skóry głowy. Nie ścieraj skóry. Upewnij się, że nie ma żadnych zmian skórnych.</li>
</ol>
5. Ustawianie elektrod i konfiguracja urządzenia
<ol>
	<li>Po zmierzeniu wymiarów głowy i przygotowaniu skóry znajdź znak odpowiadający M1.</li>
	<li>Następnie, trzymając znak M1 w zasięgu wzroku, umieść modułową nasadkę zapisu EEG na głowie badanego, trzymając środkową plastikową obudowę nad znakiem. Aby utrzymać znak krzyżyka M1 na skórze głowy w zasięgu wzroku, można przesuwać włosy przed umieszczeniem na nich osłonki HD. Upewnij się, że nasadka jest dobrze dopasowana, ale wygodna, i wyreguluj położenie czterech plastikowych osłonek powrotnych. Chociaż inne podejścia są z pewnością wykonalne, w poprzednim badaniu 16 umieściliśmy elektrody powrotne w promieniu około 7,5 cm od M1. Ich lokalizacje odpowiadały w przybliżeniu Cz, F3, T7 i P3 (Rysunek 4). Następnie wyreguluj paski czepka EEG.</li>
	<li>Za pomocą taśmy mierniczej sprawdź, czy odległość między elektrodami jest odpowiednia w oparciu o protokół badania.</li>
	<li>Za pomocą końcówki drewnianego bawełnianego wacika oddziel włosy przez otwór w plastikowej obudowie, aż skóra głowy zostanie odsłonięta. Powtórz pod każdą osłonką.</li>
	<li>Wprowadź około 1,5 ml żelu przewodzącego prąd elektryczny przez otwór każdej plastikowej osłonki, zaczynając od powierzchni skóry głowy. Aplikację żelu można uzyskać za pomocą plastikowej strzykawki. Ostrożnie unikaj rozprowadzania żelu poza obwodem plastikowej obudowy, ponieważ może to prowadzić do bocznikowania prądu elektrycznego i niewystarczającego przepływu prądu (rysunek 5).</li>
	<li>Następnie, z szorstką powierzchnią skierowaną w dół i gładką zaokrągloną powierzchnią skierowaną do góry, umieść jedną spiekaną elektrodę pierścieniową Ag/AgCl w każdej plastikowej obudowie HD. Używając strzykawki lub tłoka jako prowadnicy, jeśli to konieczne, opuścić elektrodę pierścieniową, aż oprze się na podstawie plastikowej osłony.</li>
	<li>Dodaj trochę więcej żelu, aby przykryć elektrodę, a następnie użyj nasadek dostarczonych z plastikowymi osłonkami HD, aby zablokować elektrody na miejscu (Rysunek 6). Ta nasadka utrzyma elektrodę na miejscu przez cały czas stymulacji. Obróć nasadkę, aby zablokować ją na miejscu. Jeśli plastikowa nasadka nie obraca się łatwo, nie używaj nadmiernej siły. Ponownie wyreguluj elektrodę zgodnie z opisem w 5.6, a następnie spróbuj zablokować nasadkę na miejscu. Nasadka plastikowej obudowy HD została zaprojektowana tak, aby łatwo się obracała, jeśli spiekana elektroda oczkowa Ag/AgCl jest włożona całkowicie i we właściwym położeniu.</li>
	<li>Aby zmniejszyć napięcie elektrod, owiń je wokół każdej plastikowej osłony i przyklej do krzesła lub ubrania osoby badanej (Rysunek 7).</li>
	<li>Podłącz zaokrąglony koniec wyjściowego do portu wyjściowego adaptera 4x1.</li>
	<li>Użyj wejściowego, aby podłączyć wielokanałowy adapter stymulacji 4x1 do konwencjonalnego urządzenia tDCS. Podłącz końcówkę z wtyczką stożkową wejściowego do portu wejściowego adaptera 4x1, a drugi koniec wejściowego (dwie wtyczki bananowe) do portu wyjściowego konwencjonalnego urządzenia tDCS. Co ważne,, który jest oznaczony jako "Środek", to ten, który określi polaryzację prądu stałego dostarczaną z elektrody środkowej jako anodową lub katodową. Należy pamiętać, że w przypadku korzystania z wielokanałowego adaptera stymulacji 4x1 w połączeniu z konwencjonalnym urządzeniem tDCS nie ma przełącznika ani przycisku do wyboru centralnej anody lub centralnej katody. Polaryzacja ta jest określana w procesie podłączania połączeniowego wtyków bananowych do konwencjonalnych wyjść urządzenia tDCS, jak opisano powyżej. W TDCS I HD-TDCS "ANODE" ODNOSI SIĘ DO STOSUNKOWO DODATNIEGO ZACISKU, W KTÓRYM DODATNI PRĄD PRZEPŁYWA DO CIAŁA. Z drugiej strony "katoda" jest względnym ujemnym zaciskiem, w którym prąd dodatni wychodzi z ciała.</li>
	<li>Gdy połączenia będą gotowe, włącz oba urządzenia.</li>
	<li>Upewnij się, że wartości impedancji mieszczą się w odpowiednim zakresie, przekręcając pokrętło "Wybór trybu" w adapterze stymulacji wielokanałowej 4x1 do pozycji "Scan". Urządzenie następnie przeskanuje elektrody, pokazując impedancję jednej elektrody na raz w oknie wyświetlacza. Przycisk "Przełącznik ołowiu" może być użyty do przełączenia tego automatycznego przełączania elektrod na wyświetlaczu. Przycisk można nacisnąć, aby zablokować wyświetlacz na wybranej elektrodzie i sprawdzić impedancję. Następnie można go ponownie nacisnąć, aby urządzenie mogło zmienić wyświetlaną elektrodę. Adapter do stymulacji wielokanałowej 4x1 będzie mierzył impedancję w "jednostkach jakości". Jakość styku jest normalizowana do tych "jednostek jakości" przez obwód testowy w oparciu o fakt, że rezystancja elektrody jest nieliniowa w stosunku do procesów elektrochemicznych na granicy elektrod 21 i że w związku z tym rezystancja elektrody (impedancja) może być myląca. Na przykład pozornie zmierzona rezystancja jest całkowicie zależna od prądu testowego 22. Pożądane są niższe wartości "jednostek jakości". Chociaż do tej pory nie są dostępne żadne ścisłe wytyczne, wartości niższe lub równe 1,50 do 2,0 "jednostek jakości" były używane jako punkt odcięcia we wcześniejszych badaniach 15,16 .</li>
</ol>
Nie aktywuj konwencjonalnego urządzenia tDCS, gdy adapter stymulacji wielokanałowej 4x1 jest w trybie "Skanuj" (kontrola impedancji), ponieważ stymulacja nie zostanie dostarczona do obiektu.
<ol start="13">
	<li>Jeśli wartości impedancji przekraczają te pożądane limity, otwórz nasadkę plastikowej obudowy zawierającej elektrodę wykazującą wysoką impedancję i wyjmij spiekaną elektrodę pierścieniową Ag/AgCl. Postępuj zgodnie z procedurami opisanymi powyżej (tj. 5.4-5.7), aby wyregulować włos i elektrodę w celu uzyskania optymalnej impedancji. Sprawdź ponownie impedancję, jak opisano w 5.12. Po osiągnięciu docelowej wartości jakości załóż zatyczkę na obudowę. W razie potrzeby powtórz tę samą procedurę dla innych elektrod. Wskazanie optymalnej jakości może się różnić w zależności od obiektu, ale wskaźnik jakości wyższy w jednej elektrodzie niż w innych może wskazywać na słaby kontakt w tej elektrodzie.</li>
	<li>Gdy potwierdzisz, że jakość impedancji wszystkich elektrod mieści się w żądanym zakresie, przekręć pokrętło "Wybór trybu" w adapterze stymulacji wielokanałowej 4x1 z "Scan" na "Pass". To ustawienie umożliwia przepływ prądu z konwencjonalnego urządzenia tDCS przez elektrody do urządzenia 4x1. Operator jest teraz gotowy do rozpoczęcia stymulacji.</li>
</ol>
6. Stymulacja
<ol>
	<li>Upewnij się, że uczestnik siedzi wygodnie na krześle i pozostaje przytomny podczas stymulacji.</li>
	<li>HD-tDCS jest teraz stosowany przy użyciu elementów sterujących konwencjonalnego urządzenia tDCS, jak pokazano w naszym poprzednim artykule 19. Potwierdź czas trwania i intensywność dostarczanej stymulacji i dostosuj urządzenie w razie potrzeby. Dodatkowo określ tryb sesji (stymulacja pozorowana lub aktywna). Jeśli wybrany zostanie tryb pozorowany, urządzenie będzie automatycznie dostarczać prąd tylko przez okres trzydziestu sekund. Doniesiono, że podejście to jest skuteczne w przypadku zaślepienia uczestników zarówno konwencjonalnych badań tDCS 23, jak i HD-tDCS 15.</li>
	<li>Zainicjuj sesję HD-tDCS, naciskając przycisk "Start" konwencjonalnego urządzenia tDCS. Kontrolka "Start" będzie migać wraz ze wzrostem intensywności prądu stałego, a następnie świecić w sposób ciągły po osiągnięciu prądu docelowego. Timer pokaże wtedy pozostały czas, a wskaźnik "True Current" pokaże natężenie prądu dostarczanego do elektrody środkowej i czterech elektrod powrotnych razem wziętych.</li>
	<li>Może się zdarzyć, że badani będą wykazywać dyskomfort, swędzenie lub mrowienie podczas początkowego okresu stymulacji 24. Jeśli te objawy są zbyt nieprzyjemne, zaleca się ręczne zmniejszanie natężenia prądu o 0,2-0,5 mA przez kilka sekund za pomocą funkcji "Relaks", aż pacjent poczuje się komfortowo. Bezpośrednio po tym należy stopniowo zwiększać intensywność prądu z powrotem do dawki pierwotnej. Wyżej wymienione odczucia zazwyczaj mają tendencję do zanikania po kilku minutach stymulacji.</li>
</ol>
7. Po zabiegu
<ol>
	<li>Po zakończeniu sesji, w razie potrzeby, rezystancje na wszystkich kanałach można ponownie zmierzyć. Otwórz plastikowe nasadki i delikatnie wyjmij spiekane elektrody pierścieniowe Ag/AgCl z obudów. W razie potrzeby użyj końca bawełnianego wacika, aby uniknąć szarpania drutów elektrod. Elektrody należy delikatnie umyć wodą z kranu w celu usunięcia żelu, a następnie wysuszyć przed przechowywaniem.</li>
	<li>Następnie zdejmij czepek EEG z osadzonymi plastikowymi osłonkami. Nie zdejmuj czepka EEG z zamkniętymi plastikowymi czepkami, ponieważ włosy uczestnika mogą zostać wciągnięte w czepki i/lub osłonki. Plastikowe osłonki należy następnie umyć w celu usunięcia żelu i osuszyć ręcznikiem papierowym.</li>
	<li>Za pomocą ręcznika papierowego usuń pozostały żel z głowy fotografowanej osoby. Ponieważ żel jest hydrorozpuszczalny, można użyć trochę wody, aby go usunąć.</li>
	<li>Zaleca się, aby po każdej sesji stymulacji poprosić uczestnika o wypełnienie kwestionariusza w celu monitorowania wszelkich zdarzeń niepożądanych (Tabela 3).</li>
</ol>

<ol><li>Villamar, M. F., Santos Portilla, A., Fregni, F., Zafonte, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+brain+stimulation+to+modulate+neuroplasticity+in+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromodulation%22%5BJournal%5D)">Noninvasive brain stimulation to modulate neuroplasticity in traumatic brain injury.</a> Neuromodulation. 15, 326-338 (2012).</li>
<li>Dos Santos, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immediate+effects+of+tDCS+on+the+%CE%BC-opioid+system+of+a+chronic+pain+patient%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Immediate effects of tDCS on the μ-opioid system of a chronic pain patient.</a> Front Psychiatry. 3, 1-6 (2012).</li>
<li>Nitsche, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation%3A+state+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation: state of the art.</a> Brain Stimul. 11, 642-651 (2008).</li>
<li>Datta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gyri+-precise+head+model+of+transcranial+DC+stimulation%3A+Improved+spatial+focality+using+a+ring+electrode+versus+conventional+rectangular+pad%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad.</a> Brain Stimul. 2, 201-207 (2009).</li>
<li>Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-distance+dependent+after-effects+of+transcranial+direct+and+random+noise+stimulation+with+extracephalic+reference+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%3A+Official+Journal+of+the+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 121, 2165-2171 (2010).</li>
<li>Nitsche, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaping+the+effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+of+the+human+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Shaping the effects of transcranial direct current stimulation of the human motor cortex.</a> Journal of Neurophysiology. 97, 3109-3117 (2007).</li>
<li>Dasilva, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((tDCS-induced+analgesia+and+electrical+fields+in+pain-related+neural+networks+in+chronic+migraine%5BTitle%5D)+AND+%22Headache%22%5BJournal%5D)">tDCS-induced analgesia and electrical fields in pain-related neural networks in chronic migraine.</a> Headache. 52, 1283-1295 (2012).</li>
<li>Antal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+artifacts+induced+by+electrical+stimulation+during+conventional+fMRI+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Imaging artifacts induced by electrical stimulation during conventional fMRI of the brain.</a> Neuroimage. , (2012).</li>
<li>Minhas, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodes+for+high-definition+transcutaneous+DC+stimulation+for+applications+in+drug+delivery+and+electrotherapy%2C+including+tDCS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrodes for high-definition transcutaneous DC stimulation for applications in drug delivery and electrotherapy, including tDCS.</a> J. Neurosci. Methods. 190, 188-197 (2010).</li>
<li>Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+multi-electrode+stimulation+increases+focality+and+intensity+at+target%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target.</a> J. Neural Eng. 8, 046011(2011).</li>
<li>Datta, A., Truong, D., Minhas, P., Parra, L. C., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inter-Individual+Variation+during+Transcranial+Direct+Current+Stimulation+and+Normalization+of+Dose+Using+MRI-Derived+Computational+Models%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Inter-Individual Variation during Transcranial Direct Current Stimulation and Normalization of Dose Using MRI-Derived Computational Models.</a> Front Psychiatry. 3, 91(2012).</li>
<li>Edwards, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+and+modeling+evidence+for+focal+transcranial+electrical+brain+stimulation+in+humans%3A+a+basis+for+high-definition+tDCS%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high-definition tDCS.</a> Neuroimage. , Under review (2013).</li>
<li>A pilot study on effects of 4x1 High-Definition tDCS on motor cortex excitability. Caparelli-Daquer, E. M., et al. 34th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, , IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 735-738 (2012).</li>
<li>Kuo, H. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparing+cortical+plasticity+induced+by+conventional+and+high-definition+4+x+1+ring+tDCS%3A+A+neurophysiological+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: A neurophysiological study.</a> Brain Stimul. , (2012).</li>
<li>Borckardt, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pilot+study+of+the+tolerability+and+effects+of+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+%28HD-tDCS%29+on+pain+perception%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pain%22%5BJournal%5D)">A pilot study of the tolerability and effects of high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) on pain perception.</a> J. Pain. 13, 112-120 (2012).</li>
<li>Villamar, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focal+modulation+of+the+primary+motor+cortex+in+fibromyalgia+using+4x1-ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+%28HD-tDCS%29%3A+immediate+and+delayed+analgesic+effects+of+cathodal+and+anodal+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pain%22%5BJournal%5D)">Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4x1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation.</a> J. Pain. 14, 371-383 (2013).</li>
<li>Datta, A., Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation+in+patients+with+skull+defects+and+skull+plates%3A+high-resolution+computational+FEM+study+of+factors+altering+cortical+current+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation in patients with skull defects and skull plates: high-resolution computational FEM study of factors altering cortical current flow.</a> Neuroimage. 52, 1268-1278 (2010).</li>
<li>Reilly, E. L. Ch. 7. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aReilly%2C+EL+%22Electroencephalography%3A+Basic+Principles%2C+Clinical+Applications%2C+and+Related+Fields%22">Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields</a>. Niedermeyer, E., Lopes da Silva, F. H. , Lippincott Williams & Wilkins. 139-141 (2004).</li>
<li>DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode+positioning+and+montage+in+transcranial+direct+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation.</a> J. Vis. Exp. (51), e2744(2011).</li>
<li>Bio-heat transfer model of transcranial DC stimulation: comparison of conventional pad versus ring electrode. Conference proceedings. Datta, A., Elwassif, M., Bikson, M. 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, , IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 670-673 (2009).</li>
<li>Merrill, D. R., Bikson, M., Jefferys, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+excitable+tissue%3A+design+of+efficacious+and+safe+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols.</a> J. Neurosci. Methods. 141, 171-198 (2005).</li>
<li>Hahn, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+extra-low+voltage+transcranial+direct+current+stimulation%3A+Current+and+time+dependent+impedance+decreases%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%3A+Official+Journal+of+the+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Methods for extra-low voltage transcranial direct current stimulation: Current and time dependent impedance decreases.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. , (2012).</li>
<li>Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+DC+stimulation+%28tDCS%29%3A+a+tool+for+double-blind+sham-controlled+clinical+studies+in+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation.</a> Clin. Neurophysiol. 117, 845-850 (2006).</li>
<li>Brunoni, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+on+reporting+and+assessment+of+adverse+effects+associated+with+transcranial+direct+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Neuropsychopharmacol%22%5BJournal%5D)">A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation.</a> Int. J. Neuropsychopharmacol. 14, 1133-1145 (2011).</li>
<li>Palm, U., Keeser, D., Schiller, C., Fintescu, Z., Nitsche, M., Reisinger,, Padberg, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+lesions+after+treatment+with+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Skin lesions after treatment with transcranial direct current stimulation (tDCS).</a> Brain Stimul. 1, 386-387 (2008).</li>
<li>Datta, A., Baker, J. M., Bikson, M., Fridriksson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individualized+model+predicts+brain+current+flow+during+transcranial+direct-current+stimulation+treatment+in+responsive+stroke+patient%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Individualized model predicts brain current flow during transcranial direct-current stimulation treatment in responsive stroke patient.</a> Brain Stimul. 4, 169-174 (2011).</li>
<li>Antal A, T. D., Poreisz, C., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+unravelling+task-related+modulations+of+neuroplastic+changes+induced+in+the+human+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex.</a> Eur. J. Neurosci. 26, 2687-2691 (2007).</li>
<li>Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+current+stimulation+focality+using+disc+and+ring+electrode+configurations%3A+FEM+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis.</a> J. Neural Eng. 5, 163-174 (2008).</li>
</ol>

MF Villamar, MS Volz, AF DaSilva i F Fregni deklarują, że nie ma konfliktu interesów w związku z tym artykułem. City University of New York posiada własność intelektualną dotyczącą nieinwazyjnej stymulacji mózgu, której wynalazcami są M Bikson i A Datta. M Bikson i A Datta posiadają udziały w Soterix Medical, Inc.

Kroki krytyczne
Aspekty, które należy sprawdzić przed rozpoczęciem procedury
Przed rozpoczęciem stymulacji badacze powinni upewnić się, że uczestnik nie ma przeciwwskazań do HD-tDCS. Tabela 1 zawiera listę kilku ważnych kwestii, które należy wziąć pod uwagę i podsumowuje najważniejsze przeciwwskazania, w tym obecność metalowych implantów lub urządzeń w głowie, poważne urazy mózgu lub znaczne zmiany skórne. Badacz powinien sprawdzić, czy te ostatnie nie występują w obrębie pierścienia 4x1, przygotowując się do umieszczenia elektrody. Nie zalecamy stosowania tej techniki, jeśli takie zmiany występują. Jest to o tyle istotne, że chociaż nie zgłoszono zmian skórnych podczas stosowania elektrod i osłonek HD pokazanych w tym artykule, uszkodzenia skóry zgłaszano po dostarczeniu kilku kolejnych sesji konwencjonalnego tDCS 3, szczególnie jeśli były wykonywane przez okres 14 dni 25.
Obecność metalowych implantów lub ubytków w czaszce lub miąższu mózgu może znacząco modyfikować przepływ prądu 17,26 i powodować stymulację obszarów korowych innych niż zamierzone. Ze względów bezpieczeństwa należy unikać stymulacji u pacjentów z wszczepionymi urządzeniami medycznymi. Względne przeciwwskazania obejmują obecność padaczki lub przebyty udar mózgu, chyba że badanie koncentruje się na badaniu tych schorzeń. Należy unikać stosowania HD-tDCS u kobiet w ciąży ze względu na brak danych dotyczących bezpieczeństwa.
Niezwykle ważne jest sprawdzenie biegunowości kabli podczas podłączania adaptera stymulacji wielokanałowej 4x1 do konwencjonalnego urządzenia tDCS. Niezastosowanie się do tego może skutkować dostarczeniem uczestnikowi niewłaściwego rodzaju stymulacji. Upewnij się, że kabel oznaczony jako "Środek", który często może być czerwony, jest podłączony do właściwego zacisku (anody lub katody).
Operator powinien również przeprowadzić oględziny spiekanych elektrod pierścieniowych Ag/AgCl pod kątem śladów osadzania się produktów elektrolizy przed każdym użyciem i wymienić je, jeśli jest to wskazane. Po każdej sesji aktywnej stymulacji produkty reakcji elektrochemicznych mają tendencję do gromadzenia się na szorstkiej powierzchni na dnie elektrod. Z tego powodu zaleca się, aby każda elektroda znajdowała się w środku konfiguracji 4x1 tylko dla dwóch sesji aktywnej stymulacji. Następnie można go obrócić i użyć jako jednej z elektrod powrotnych. Gdy każda z pięciu elektrod w zestawie dwukrotnie posłuży jako elektroda środkowa, zaleca się użycie nowego zestawu elektrod. Łatwo jest oznaczyć każdą elektrodę i zapisać liczbę użyć, aby móc je obracać w skoordynowany sposób. Oprócz tolerancji, (ograniczona) rotacja elektrod ma również na celu uniknięcie przypadku o wysokiej impedancji, w którym prąd nie będzie równomiernie dzielony na cztery elektrody powrotne. Operator jest odpowiedzialny za sprawdzenie jakości styku przed stymulacją (jak wyjaśniono w krokach od 5.12 do 5.14) i upewnienie się, że nie zaobserwowano żadnych nienormalnie wysokich wartości rezystancji.
Może się zdarzyć, że uczestnicy nadmiernie poruszają głowami lub nieumyślnie ciągną za kable i wyrywają je lub łamią. Z tego powodu zaleca się owinięcie każdego kabla wokół jego plastikowej obudowy i przyklejenie kabla wyjściowego adaptera 4x1 do powierzchni (np. krzesła lub ubrania uczestnika).
W razie potrzeby możliwe jest dodanie miejscowych środków znieczulających do skóry głowy, aby zapobiec potencjalnie nieprzyjemnym doznaniom i zwiększyć oślepienie uczestników badania. Należy jednak pamiętać, że chociaż nie zgłoszono oparzeń skóry w przypadku HD-tDCS, teoretyczne ryzyko wystąpienia tego niekorzystnego działania może być niewielkie, a zastosowanie miejscowych środków znieczulających może uniemożliwić uczestnikom zgłoszenie go podczas stymulacji. W tej demonstracji, jak również w naszych poprzednich badaniach, nie stosowaliśmy miejscowych środków znieczulających, ponieważ każdy dyskomfort jest ogólnie zgłaszany jako łagodny.
Jak wspomniano powyżej, aby uzyskać optymalne wyniki, bardzo ważne jest, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się żelu elektrycznego poza granice plastikowej obudowy. W przeciwnym razie prąd może przepływać z jednej elektrody na drugą.
Ważne względy podczas stymulacji
O ile nie jest to wymagane w ramach projektu badania, badany nie powinien spać, czytać ani w inny sposób rozpraszać się podczas sesji stymulacji. Jest to ważne, ponieważ doniesiono, że intensywny wysiłek poznawczy, nuda lub sen, aktywacja mięśni i inne czynności prowadzące do zmian w pobudliwości kory mózgowej mogą skutkować zmienionymi i przeciwstawnymi skutkami konwencjonalnego tDCS 27.
Po rozpoczęciu stymulacji i w celu zapobieżenia skutkom ubocznym nagłego rozpoczęcia przepływu prądu, urządzenie automatycznie zwiększa i zmniejsza prąd w górę i w dół w ciągu trzydziestu sekund. Z podobnych powodów nie należy przełączać się między trybami "Pass" i "Scan", gdy konwencjonalne urządzenie tDCS generuje prąd. Zawsze zaleca się okresowe pytanie badanych, czy czują się komfortowo z zabiegiem, aby upewnić się, że stymulacja przebiega bezpiecznie.
Stymulacja w populacjach wrażliwych, w tym u pacjentów pediatrycznych, może wymagać dostosowania dawki.
Praktyczne aspekty po zabiegu
W celu zebrania dalszych dowodów na temat bezpieczeństwa i monitorowania efektów HD-tDCS, zalecamy skorzystanie z kwestionariusza działań niepożądanych, takiego jak ten przedstawiony w Tabeli 3, który powinien być dostarczony uczestnikom po każdej sesji. Upewnij się, że wykonałeś badania przesiewowe pod kątem obecności najczęstszych działań niepożądanych związanych z HD-tDCS, takich jak dyskomfort, mrowienie, swędzenie i pieczenie. Co więcej, znaczenie tych danych można poprawić, prosząc również o ilościowe subiektywne wyniki. Można to osiągnąć dzięki zastosowaniu skali numerycznej, w której pacjenci mogą zgłaszać intensywność lub nasilenie działań niepożądanych, na przykład od 1 do 5 lub od 1 do 10. Ważne jest również, aby dostarczyć kwestionariusz skutków ubocznych po każdej sesji pozorowanej. Pozwala to na porównanie częstości występowania działań niepożądanych związanych zarówno ze stymulacją aktywną, jak i pozorowaną. W przypadku konwencjonalnego tDCS niektóre działania niepożądane są jeszcze częstsze w grupie pozorowanej 24, jednym z przykładów jest ból głowy.
Możliwe modyfikacje
W przypadku 4x1 HD-tDCS protokoły stymulacji mogą być zaprojektowane z uwzględnieniem różnych lokalizacji docelowych, polaryzacji i intensywności prądu oraz promienia pierścienia. Z reguły zwiększenie średnicy pierścienia 4x1 zwiększy głębokość penetracji i maksymalną intensywność pod pierścieniem 28. I odwrotnie, zmniejszenie promienia pierścienia zwiększa ognisko, ale zmniejsza indukowane pole elektryczne mózgu. W związku z tym uzasadnione jest dalsze badanie optymalnej dawki w zależności od wskazania.
Chociaż ten artykuł koncentruje się na 4x1-ringu HD-tDCS, można również zastosować inne zastosowania elektrod, takie jak między innymi 4x2 i 3x3 (podwójny pasek). Chociaż HD-tDCS oferuje wiele opcji dostosowywania, opisane tutaj metody pozycjonowania i przygotowania elektrod powinny być przestrzegane wraz z używaniem wyłącznie sprzętu i akcesoriów, które zostały specjalnie przetestowane w tym celu. Obejmuje to zwrócenie szczególnej uwagi na konstrukcję obudowy z tworzywa sztucznego HD, żel i elektrody. Na przykład elektrody inne niż pierścień spiekany Ag/AgCl zostały również przetestowane w celu dostarczania prądu stałego, takie jak granulat Ag, granulat Ag/AgCl, dysk Ag/AgCl i granulat gumowy 9. Jednak zarówno elektrody Ag, jak i elektrody z granulkami gumowymi indukowały zmiany pH, a wzrost temperatury i potencjału elektrody odnotowano dla wszystkich elektrod z wyjątkiem pierścienia i dysku Ag/AgCl. Dlatego wydaje się, że elektrody pierścieniowe Ag/AgCl mogą być skutecznym i bezpieczniejszym podejściem. W przyszłości modyfikacje podejścia opisanego w tym artykule mogą być również wykorzystywane do przeprowadzania interwencji, takich jak przezczaszkowa stymulacja prądem zmiennym.
Ograniczenia
W tym momencie rola polaryzacji HD-tDCS 4x1-ring na pobudliwość kory mózgowej pozostaje niejasna. Chociaż badania neurofizjologiczne wykazały, że zarówno 1,0 mA, jak i 2,0 mA anodowego 4x1-pierścieniowego HD-tDCS prowadziły do wzrostu pobudliwości korowej wśród zdrowych osób 13,14, potrzebny jest szerszy materiał dowodowy dotyczący konkretnie badań HD-tDCS, zanim będzie można dokonać jakiegokolwiek uogólnienia. Ponadto warto zauważyć, że efekty modulacji pobudliwości korowej za pomocą 4x1-ring HD-tDCS mogą być zależne od czasu, osiągając swój szczyt kilka minut po zakończeniu stymulacji, a nie bezpośrednio po niej 14,16. W związku z tym w celu uzyskania dokładnych wyników mogą być konieczne sekwencyjne oceny w różnych punktach czasowych po interwencji.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to nieinwazyjna technika stymulacji mózgu, zdolna do modyfikowania potencjału błony spoczynkowej neuronów i poziomu spontanicznego odpalania neuronów w obszarze stymulacji, jak również w połączonych sieciach neuronowych 1, w tym w endogennym układzie μ-opioidowym 2, modulując w ten sposób pobudliwość kory mózgowej. Neuromodulacyjne efekty tDCS, w połączeniu z jego niskim kosztem, prostą aplikacją i przenośnością, doprowadziły do jego szerokiego zastosowania w ciągu ostatniej dekady w wielu różnych warunkach. Obejmowały one badania neurofizjologiczne, interwencje poznawcze i behawioralne oraz badania pacjentów oceniające zaburzenia, takie jak przewlekły ból, depresja, migrena, udar, choroba Parkinsona i szumy uszne 3. Jednak dostarczanie prądu stałego (DC) odbywa się za pomocą dużych padów, najczęściej o długości 25-35cm2, które stymulują stosunkowo szerokie obszary kory mózgowej znajdujące się między anodą a katodą 4. Dlatego ogniskowa stymulacja docelowych obszarów kory mózgowej, nieobejmująca stymulacji sąsiednich obszarów anatomicznych, jest trudna do osiągnięcia tą techniką. Zbadano kilka podejść w celu "kształtowania" przepływu prądu poprzez zmianę odległości między elektrodami 5 oraz zwiększanie/zmniejszanie rozmiaru pada w celu zmniejszenia/zwiększenia modulacji w obszarach korowych pod elektrodą 6. Niemniej jednak wysiłki zmierzające do dalszego ukierunkowania przepływu prądu przy jednoczesnym uniknięciu bocznikowania prądu między elektrodami 7,8 pozostają w budowie.
High-Definition (HD)-tDCS to nowo opracowana interwencja, która wykorzystuje tablice mniejszych, specjalnie zaprojektowanych elektrod 9. Przetestowano różne konfiguracje, które można modyfikować w celu poprawy stymulacji tarcz 10. Wśród nich jest konfiguracja pierścieniowa 4x1, montaż, który wykorzystuje elektrodę środkową nakładającą się na docelowy obszar korowy otoczony czterema elektrodami powrotnymi 4. Elektroda środkowa określa polaryzację stymulacji jako anodową lub katodową, a promienie elektrod powrotnych ograniczają obszar podlegający modulacji pobudliwości. Badania modelowania mózgu pokazują, że obszar kory mózgowej poddawany modulacji przy użyciu konfiguracji 4x1 HD-tDCS jest bardziej ograniczony w porównaniu ze standardowym montażem bipolarnym konwencjonalnego tDCS 4. Ponadto jego ogniskowość jest odporna na parametry tkankowe (modelowania) 11. Kliniczne badania neurofizjologiczne z zastosowaniem przezczaszkowej stymulacji elektrycznej 4x1 potwierdzają dostarczanie prądu ogniskowego 12.
Potencjalne zastosowania tej interwencji są podobne do tych z konwencjonalnego tDCS. Badania behawioralne i neurofizjologiczne z użyciem 4x1-ring HD-tDCS nad pierwszorzędową korą ruchową (M1) donoszą o zmianach w pobudliwości kory mózgowej 13 i skutkach ubocznych, które mogą trwać dłużej niż te wywołane przez konwencjonalny tDCS 14. Obecne badania z użyciem 4x1-ring HD-tDCS potwierdzają jego tolerancję zarówno u zdrowych osób w wieku 13-15 lat, jak i u pacjentów w wieku 16 lat, gdy intensywność do 2,0 miliamperów (mA) jest dostarczana przez okres do dwudziestu minut. Chociaż HD-tDCS jest dobrze tolerowany, ważne jest, aby używać wyłącznie urządzeń i elektrod, które zostały specjalnie przetestowane do tego celu.
Celem tego artykułu jest systematyczne pokazanie użycia elektrod 4x1-ringowych dla HD-tDCS. Wybrano stymulację M1, ponieważ jest to najczęściej stosowany montaż w różnych warunkach badań klinicznych. Jednak przedstawione metody można dostosować do celowania w inne obszary mózgu, takie jak grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC). Jak zostanie pokazane tutaj, prawidłowe ustawienie elektrod jest łatwe do wykonania, ale ważne, aby dokładnie stymulować docelowe obszary kory mózgowej. Mamy nadzieję, że ta demonstracja przyczyni się do wsparcia i zwiększenia rygoru przyszłych badań HD-tDCS, które dostarczą dalszych dowodów na mechanizmy i zastosowania tej nowatorskiej interwencji.

<table><tbody><tr><td>Jedno konwencjonalne urządzenie tDCS (stymulator prądu stałego Soterix 1x1 o niskiej intensywności)</td><td>Soterix Medical Inc., Nowy Jork, NY, USA</td><td>1300A</td> Jeden wielokanałowy adapter stymulacji <td></td></tr><tr><td>4x1</td><td>Soterix Medical Inc., Nowy Jork, NY, USA</td><td>4X1-C2</td><td></td></tr><tr><td>Cztery baterie</td><td></td><td></td> 9V <td>Dostępne dla wielu producentów</td></tr><tr><td>Jeden modułowy elektr&#8211; nasadka rejestrująca ncefalogram</td><td>EASYCAP GmbH, Niemcy</td><td>EASYCAP</td><td></td></tr><tr><td>Pięć spiekanych elektrod pierścieniowych Ag/AgCl</td><td>Stens Biofeedback Inc., San Rafael, CA, USA</td><td>EL-TP-RNG Spiekane</td><td></td></tr><tr><td>Pięć specjalnie zaprojektowanych osłonek z tworzywa sztucznego i ich odpowiednich nasadek</td><td>Soterix Medical Inc., Nowy Jork, NY, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jeden plastikowy tłok</td><td>Soterix Medical Inc., Nowy Jork, NY, USA</td><td>PSYR-5</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Soterix Medical Inc., Nowy Jork, NY, USA</td><td>wejściowy CSIN-X2,</td><td></td>wyjściowy CSOP-D5</tr><tr><td>Jedna taśma</td><td></td><td></td> miernicza <td>dostępna dla wielu producentów</td></tr><tr><td>Jeden drewniany wacik</td><td></td><td></td> bawełniany <td>Dostępnych jest wielu producentów</td></tr><tr><td>Żel przewodzący prąd elektryczny (Sigma Gel)</td><td>Parker Laboratories, New Jersey, NJ, USA</td><td>15-25</td><td></td></tr><tr><td>Jeden 3- lub 5-ml strzykawka</td><td></td><td></td><td>Dostępnych jest wielu producentów</td></tr><tr><td>Taśma</td><td></td><td></td> klejąca <td>Dostępnych wielu producentów</td></tr><tr><td>Ręczniki</td><td></td><td></td> papierowe <td>Dostępnych jest wielu producentów</td></tr></tbody></table>

technika i rozważania dotyczące stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym o wysokiej rozdzielczości z pierścieniem 4x1 (hd-tdcs)

Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation (HD-tDCS)

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) została niedawno opracowana jako nieinwazyjne podejście do stymulacji mózgu, które zwiększa dokładność dostarczania prądu do mózgu poprzez użycie układów mniejszych elektrod "wysokiej rozdzielczości", zamiast większych elektrod padowych konwencjonalnego tDCS. Celowanie odbywa się poprzez zasilanie elektrod umieszczonych w określonych konfiguracjach. Jednym z nich jest konfiguracja 4x1-ring. W tym podejściu środkowa elektroda pierścieniowa (anoda lub katoda) pokrywająca docelowy obszar korowy jest otoczona czterema elektrodami powrotnymi, które pomagają wyznaczyć obszar stymulacji. Dostarczenie 4x1-ring HD-tDCS jest w stanie wywołać znaczące efekty neurofizjologiczne i kliniczne zarówno u zdrowych ochotników, jak i pacjentów. Co więcej, jego tolerancję potwierdzają badania z użyciem intensywności do 2,0 miliamperów przez okres do dwudziestu minut.
Mimo że 4x1 HD-tDCS jest prosty do wykonania, prawidłowe ustawienie elektrod jest ważne, aby dokładnie stymulować docelowe obszary kory mózgowej i wywierać efekty neuromodulacyjne. Stosowanie elektrod i sprzętu, które zostały specjalnie przetestowane pod kątem HD-tDCS, ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i tolerancji. Biorąc pod uwagę, że większość opublikowanych badań nad 4x1 HD-tDCS była ukierunkowana na pierwszorzędową korę ruchową (M1), szczególnie w przypadku skutków związanych z bólem, celem tego artykułu jest systematyczne opisanie jej zastosowania do stymulacji M1, a także rozważań, które należy podjąć, aby zapewnić bezpieczną i skuteczną stymulację. Jednak opisane tutaj metody można dostosować do innych konfiguracji HD-tDCS i celów korowych.

Jeśli elektrody są rozmieszczone odpowiednio, a wartości impedancji mieszczą się w dopuszczalnym zakresie, prąd stały (DC) będzie przepływać z anody do wielu katod (w przypadku konfiguracji 4x1 HD-tDCS z anodą w centrum) przez cały czas trwania stymulacji. Docelowa intensywność prądu zostanie dostarczona przez konwencjonalne urządzenie tDCS i wyświetlona we wskaźniku „True current”. Podobnie, jeśli wybrano tryb pozorowany (sham), urządzenie automatycznie zaprzestanie dostarczania prądu DC około trzydziestu sekund po jego uruchomieniu, a wskaźnik pokaże przerwanie dostarczania prądu DC (Rycina 8).
U uczestników często występuje świąd, mrowienie lub lekkie uczucie pieczenia po rozpoczęciu stymulacji. Zjawiska te są często obserwowane zarówno podczas pozornej, jak i aktywnej HD-tDCS 15,16 i powinny wskazywać na prawidłowe dostarczanie prądu stałego. Zazwyczaj jednak mają one tendencję do zanikania po pierwszych kilku minutach stymulacji.
Zazwyczaj przyjmuje się, że obszary mózgu o większym przepływie prądu są bardziej podatne na modulację, podczas gdy regiony o niewielkim lub pomijalnym przepływie prądu nie będą bezpośrednio oddziaływać. W związku z tym oczekuje się, że ogniskowy przepływ prądu generowany przez 4x1-HD-tDCS spowoduje lokalną neuromodulację. Modele obliczeniowe 4,14,15 wykazały, że 4x1-ring HD-tDCS skutkuje bardziej ogniskową stymulacją mózgu w porównaniu z konwencjonalnym tDCS (Rysunek 9). Jak zgłoszono w pracy Datta, et al. 4,11, obszar modulacji pobudliwości kory indukowany przez 4x1-ring HD-tDCS był ograniczony do obwodu pierścienia, a szczyt pola elektrycznego znajdował się pod elektrodą centralną. W przeciwieństwie do tego, konwencjonalny tDCS powodował stymulację różnych innych regionów, takich jak ipsilateralny płat skroniowy i bilateralne płaty czołowe, a pole elektryczne osiągało maksimum w połowie drogi między dwiema elektrodami, a nie pod jedną z nich.
HD-tDCS jest nowatorską techniką, dlatego jej efekty nie zostały zbadane tak szeroko, jak w przypadku konwencjonalnej tDCS. Jednak jej potencjalne zastosowania są podobne, przy czym niektóre z nich wciąż wymagają zbadania. Obecne badania z wykorzystaniem HD-tDCS w układzie 4x1-ring wykazują, że u zdrowych ochotników może ona znacząco obniżyć progi czucia ciepła i zimna oraz prowadzić do marginalnego efektu przeciwbólowego w odniesieniu do progów bólu wywołanego zimnem (Rysunek 10) 15. Ponadto może ona powodować istotne zmiany w pobudliwości kory, mierzone za pomocą potencjałów wywołanych w korze ruchowej 13,14 (Rysunek 11). U pacjentów z fibromialgią aktywna HD-tDCS w układzie 4x1-ring wywołała istotną redukcję odczuwanego bólu (Rysunek 12) oraz znacząco zwiększyła progi detekcji bodźców mechanicznych w porównaniu z procedurą pozorowaną (sham) 16.
Badania porównujące HD-tDCS i konwencjonalną tDCS będą istotne dla wyjaśnienia efektów każdej z tych interwencji. Jednakże, w pracy Kuo et al. 14 wykazano już, że pojedyncza dziesięciominutowa sesja anodowej HD-tDCS przy natężeniu 2,0 mA wywołuje bardziej wyraźne i dłużej trwające efekty pobudzenia oraz jest lepiej tolerowana niż konwencjonalna tDCS (Rysunek 13), co przemawia za jej zastosowaniem w badaniach naukowych i potencjalnie w warunkach klinicznych.
<img alt="Układ stymulatora przezczaszkowego do badań nad niestymulacją, obejmujący stymulator DC i jednostkę sterującą." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1. Wielokanałowy adapter stymulacyjny 4x1 (po lewej) podłączony do konwencjonalnego urządzenia tDCS (po prawej).
<img alt="Urządzenie do przezczaszkowej stymulacji prądem stałym przedstawiające elektrody i złącza do badania mózgu." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2. Sinterowane elektrody pierścieniowe Ag/AgCl z gładkimi, zaokrąglonymi (czarnymi) oraz chropowatymi powierzchniami. Elektrody są podłączone do odpowiadających im odbiorników w kablu wyjściowym adaptera 4x1.
<img alt="Model 3D ludzkiej głowy pokazujący rozmieszczenie elektrod EEG, z oznakowaną korą ruchową pierwszorzędową, schemat." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Punkty orientacyjne anatomiczne (lewo) i lokalizacja kory ruchowej pierwszorzędowej (M1) na podstawie międzynarodowego systemu 10-20 EEG (prawo).
<img alt="Schemat rozmieszczenia elektrod EEG na trójwymiarowym modelu głowy, z zaznaczonymi pozycjami F3, C3, Cz, P3, T7." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4. Proponowane rozmieszczenie elektrod HD w oparciu o system EEG 10-20. Można również testować inne montaże.
<img alt="Konfiguracja filtra strzykawkowego do oczyszczania próbek ciekłych; obejmuje rurkę i adapter." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5. Aplikacja żelu przewodzącego (po lewej). Aby zapobiec zwarciu prądu między elektrodami, należy pamiętać, aby żel przewodzący nie wyciekał poza obrys plastikowej obudowy (po prawej).
<img alt="Układ spektrometru wydrukowanego w technologii 3D do badań optycznych, z naciskiem na pomiary absorpcji i emisji." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 6"> 
Rycina 6. Umieszczenie elektrody pierścieniowej w plastikowej obudowie. Chropowata powierzchnia elektrody powinna być skierowana w dół, a gładka, zaokrąglona powierzchnia w górę. Elektroda pierścieniowa powinna zostać następnie opuszczona, aż spocznie na podstawie plastikowej obudowy (lewo), a nakrętka zablokowana w pozycji (prawo).
<img alt="Czapka EEG; pomiar fal mózgowych; zestaw do neuroobrazowania; rozmieszczenie elektrod; badania poznawcze." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig7.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 7"> 
Rysunek 7. Przykładowy zestaw 4x1 HD-tDCS.
<img alt="Panel sterowania elektrodami, stan aktywny i wyłączony, konfiguracja eksperymentu, natężenie prądu, sterowanie czasem trwania." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig8.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 8"> 
Rycina 8. Podawanie trybu aktywnego (lewo) i pozorowanego (prawo) za pomocą konwencjonalnego urządzenia do tDCS. Z DaSilva, et al. 19.
<img alt="Analiza stymulacji mózgu; rozkład pola elektrycznego; tDCS, HD-tDCS; dane MRI; wyniki neuroobrazowania." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50309/50309fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50309/50309fig9.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 9"> 
Rysunek 9. Porównanie modelu obliczeniowego dla HD-tDCS w układzie 4x1-ring w obrębie pierwotnej kory ruchowej (powyżej) oraz konwencjonalnego tDCS z zastosowaniem standardowego bipolarnego montażu gąbkowego (poniżej). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50309/50309fig9large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony rysunek</a>.
<img alt="Wykres przedstawiający zmiany progów sensorycznych: ciepła, zimna i bólu; analiza aktywnej vs. pozorowanej HD-tDCS." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig10.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 10"> 
Rysunek 10. Sensoryczne progi ciepła i zimna oraz progi bólu wywołanego zimnem zmierzone u zdrowych osób przed (pre) i po (post) zastosowaniu 4x1-ring HD-tDCS. Protokół polegał na podaniu 2mA aktywnej anodalnej HD-tDCS lub stymulacji pozorowanej (sham) do kory motorycznej pierwotnej przez 20 min. Zmodyfikowano na podstawie Borckardt, et al. 15. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50309/50309fig10large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony rysunek</a>.
<img alt="Wykres słupkowy porównujący potencjały wywołane ruchowo po stymulacji w różnych warunkach eksperymentalnych." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig11.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 11"> 
Rysunek 11. Wpływ HD-tDCS 4x1-ring na amplitudę potencjałów wywołanych ruchowo (MEP) u zdrowych osób. Protokół polegał na podaniu 1mA aktywnej anodalnej stymulacji HD-tDCS lub stymulacji pozornej (sham) do pierwotnej kory ruchowej przez 20 min. MEP mierzono przed i po stymulacji, a amplitudę tych ostatnich znormalizowano do wartości wyjściowej. Wąsy reprezentują odchylenia standardowe. Zmodyfikowano na podstawie Caparelli-Daquer, et al. 13.
<img alt="Wykres słupkowy odczuwanego bólu; poziom wyjściowy vs. po stymulacji (pozorna, anodowa, katodowa); wyniki w skali VNS." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig12.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 12"> 
Rysunek 12. Wpływ HD-tDCS z konfiguracją 4x1-ring na odczuwanie bólu u pacjentów z fibromialgią. Pacjenci zostali poproszeni o ocenę całkowitego bólu przy użyciu wizualno-numerycznej skali przed stymulacją, bezpośrednio po niej oraz 30 min po stymulacji. Protokół obejmował pojedyncze sesje aktywnej anodowej i katodowej HD-tDCS, aplikowanej do lewej pierwotnej kory ruchowej (2mA przez 20 min) oraz stymulację pozorną (sham). Wąsy reprezentują błąd standardowy. Zmodyfikowano na podstawie Villamar, et al. 16.
<img alt="Wykres amplitudy potencjału wywołanego motorycznie w czasie po stymulacji; przedstawia cztery warunki." src="/files/ftp_upload/50309/50309fig13.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 13"> 
Rycina 13. Porównanie efektów późnych wywołanych stymulacją anodową i katodową przy użyciu konwencjonalnej tDCS oraz HD-tDCS z elektrodą pierścieniową 4x1. Amplitudę potencjału wywołanego motorycznie (MEP) mierzono przed i po podaniu konwencjonalnej stymulacji tDCS o natężeniu 2mA lub HD-tDCS 4x1 przez 10 min. Przeprowadzono sekwencyjne oceny w celu zbadania przebiegu czasowego efektów późnych. Amplitudę MEP po stymulacji znormalizowano do wartości bazowej. Zmodyfikowano na podstawie Kuo, et al. 14.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="always">
 <tbody >
 <tr >
 <td fo:width="1in" rowspan="15">Czy kiedykolwiek…</td>
 <td fo:width="4in">Wystąpiła u Pana/Pani reakcja niepożądana na TMS/tDCS?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpił u Pana/Pani napad drgawkowy?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpiła u Pana/Pani niewyjaśniona utrata przytomności?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpił u Pana/Pani udar mózgu?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpił u Pana/Pani poważny uraz głowy?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Przeszedł Pan/Pani operację głowy?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpiły u Pana/Pani jakiekolwiek schorzenia neurologiczne lub związane z mózgiem?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Wystąpiła u Pana/Pani jakakolwiek choroba, która mogła spowodować uszkodzenie mózgu?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy cierpi Pan/Pani na częste lub silne bóle głowy?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy posiada Pan/Pani w głowie (poza jamą ustną) jakiekolwiek metalowe elementy, takie jak odłamki, klipsy chirurgiczne lub fragmenty powstałe podczas spawania?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy posiada Pan/Pani wszczepione urządzenia medyczne, takie jak rozruszniki serca lub pompy medyczne?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy przyjmuje Pan/Pani jakieś leki?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy jest Pani w ciąży lub czy jest Pani aktywna seksualnie i nie ma pewności, czy może być w ciąży?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy ktoś w Pana/Pani rodzinie cierpi na epilepsję?</td>
 </tr>
 <tr >
 <td>Czy potrzebuje Pan/Pani dalszych wyjaśnień dotyczących tDCS/HD-tDCS lub związanych z nimi ryzyk?</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>
Tabela 1. Przesiewowe badanie w kierunku przeciwwskazań i szczególnych rozważań przed tDCS / HD-tDCS.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="always">
 <tbody >
 <tr>
 <td fo:width="1in" rowspan="14">Materiały</td>
 <td fo:width="4in">Jedno konwencjonalne urządzenie do tDCS</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jeden wielokanałowy adapter stymulacji 4x1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cztery baterie 9 V</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jedna modularna czapka do zapisu elektroencefalogramu (EEG)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pięć spieczonych pierścieniowych elektrod Ag/AgCl</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pięć specjalnie zaprojektowanych plastikowych obudów HD wraz z odpowiadającymi im nakładkami</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jeden plastikowy tłok</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Kable</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jedna taśma miernicza</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jeden drewniany patyczek higieniczny</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Żel przewodzący prąd</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Jedna strzykawka 3- lub 5-ml</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Taśma klejąca</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ręczniki papierowe</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>
Tabela 2. Materiały.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="always">
 <tbody >
 <tr>
 <td>Czy wystąpiły u Państwa którekolwiek z poniższych objawów lub działań niepożądanych?</td>
 <td>Wprowadź wartość (1-4) w polu poniżej. 
 1-Brak 
 2-Łagodne 
 3-Umiarkowane 
 4-Silne</td>
 <td>Jeśli wystąpiły, czy uważają Państwo, że są one związane z HD-tDCS? 
 1-Brak związku 
 2-Zdalny/Mało prawdopodobny 
 3-Możliwy 
 4-Prawdopodobny 
 5-Zdecydowany</td>
 <td>Uwagi</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ból głowy</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ból szyi</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ból skóry głowy</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Oparzenia skóry głowy</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Mrowienie</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Zaczerwienienie skóry</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Senność</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Problemy z koncentracją</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Nagła zmiana nastroju</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Inne (proszę określić):</td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 </tbody>
</table>
Tabela 3. Przesiewowe badanie efektów niepożądanych po HD-tDCS.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS), z montażem pierścieniowym 4x1, jest nieinwazyjną techniką stymulacji mózgu, która łączy w sobie zarówno neuromodulacyjne efekty konwencjonalnego tDCS, jak i zwiększoną ogniskowość. Niniejszy artykuł zawiera systematyczną demonstrację zastosowania 4x1 HD-tDCS oraz zagadnienia potrzebne do bezpiecznej i skutecznej stymulacji.

Technika i rozważania dotyczące stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym o wysokiej rozdzielczości z pierścieniem 4x1 (HD-tDCS)

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) has recently been developed as a noninvasive brain stimulation approach that increases ...

Ogólnym celem tego filmu jest zademonstrowanie zastosowania wysokorozdzielczej przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (HD tDCS) z wykorzystaniem układu pierścieniowego 4x1, na przykładzie stymulacji pierwotnej kory ruchowej, oraz opisanie kwestii niezbędnych do zapewnienia bezpiecznej i skutecznej stymulacji. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez dokonanie w pierwszej kolejności przeglądu sprzętu i przygotowanie materiałów niezbędnych do przeprowadzenia HD tDCS. Następnie zostanie wykonany pomiar głowy badanego, a w oparciu o protokół badania zostaną zlokalizowane obszary podlegające stymulacji.Następnie elektrody są rozmieszczane na głowie badanego i potwierdzana jest odpowiednia jakość kontaktu. Na koniec weryfikowane są parametry stymulacji, w tym polaryzację prądu, natężenie i czas trwania, a następnie przeprowadzana jest interwencja. W rezultacie technika ta jest zdolna do modyfikowania pobudliwości kory z większą precyzyjnością w porównaniu do konwencjonalnej TDCS, co prowadzi do odmiennych efektów neurofizjologicznych i klinicznych.Główną zaletą H-E-D-T-D-C-S nad konwencjonalną przezczaszkową stymulacją prądem stałym jest to, że oprócz przenośności, prostoty wykonania, niskich kosztów i dobrej tolerancji przez badanych, pozwala ona również na stymulację celów AL z większą precyzją. Badania nad modelowaniem mózgu wykazują, że precyzja wysokiej rozdzielczości tDCS jest ograniczona do obwodu pierścienia elektrod, a w różnych próbach zgłaszano jej zdolność do wywoływania efektów neurofizjologicznych i klinicznych u ludzi. Opisana tutaj metoda może zostać dostosowana do innych konfiguracji elektrod i celów korowych.W ostateczności przełoży się to na bardziej racjonalne badania i kliniczne zastosowania neuromodulacyjne. Ponieważ obecnie nie istnieją rygorystyczne wytyczne dotyczące konfiguracji tego montażu i obsługi urządzenia, wizualna prezentacja tej metody jest kluczowa. Nie, nie, przed konfiguracją urządzenia.Należy potwierdzić, że uczestnik nie ma żadnych przeciwwskazań do H-D-T-D-C-S, zgodnie z informacjami podanymi tutaj. Należy upewnić się, że wszystkie niezbędne materiały są łatwo dostępne, jak pokazano tutaj oraz zaznaczono w tabeli drugiej protokołu tekstowego. Następnie należy umieścić plastikowe obudowy HD w modułowej czapce do zapisu elektroencefalograficznego.Elektroda centralna powinna odpowiadać obszarowi docelowemu w niniejszej demonstracji, czyli pierwotnej korze ruchowej lub M1, a promień czterech elektrod powrotnych należy dostosować zgodnie z badanym protokołem. Włącz konwencjonalne urządzenie TDCS oraz wielokanałowy adapter stymulacyjny i przed każdą sesją sprawdź, czy akumulatory są naładowane. Dokonaj oględzin elektrod pod kątem oznak nadmiernego zużycia lub uszkodzeń.Podłącz kable pięciu pierścieniowych elektrod srebra/chlorku srebra do odpowiadających im odbiorników w kablu wyjściowym adaptera 4x1. Elektroda centralna będzie tą, która określa polaryzację stymulacji jako ANODALNĄ lub KATODALNĄ. Upewnij się, że elektroda centralna została podłączona.Podłącz przewód do centralnej wtyczki odbiornika. Następnie podłącz pozostałe elektrody do otaczających ją gniazd. Poproś uczestnika o wygodne usiądźcie na krześle.Dokładnie obejrzyj skórę głowy uczestników pod kątem zmian skórnych, takich jak skaleczenia lub oznaki stanu zapalnego. Aby rozpocząć, zlokalizuj wierzchołek (vertex) lub punkt CZ, mierząc najpierw odległość od nasionion do inion i dzieląc tę odległość na pół. Zaznacz to miejsce linią, a następnie zmierz odległość między lewym a prawym punktem przedusznościm.Podziel tę odległość na pół i zaznacz to miejsce linią. Następnie połącz obie linie, aby stworzyć krzyżyk. W celu stymulacji M1, oblicz 20% odległości od CZ do lewego lub prawego punktu przedusznego, rozpoczynając pomiar od cz.Następnie, utrzymując w zasięgu wzroku znacznik M1, załóż modułową czepek do zapisu EEG na głowę badanego, trzymając centralną plastikową obudowę nad znacznikiem, aby krzyżyk M1 na skórze głowy pozostał widoczny; przed nałożeniem obudowy HD można odsunąć włosy. Upewnij się, że czepek przylega ściśle, lecz komfortowo, a następnie wyreguluj położenie czterech plastikowych obudów powrotnych. Na koniec dostosuj paski czepka za pomocą taśmy mierniczej.Należy potwierdzić, że odległość między elektrodami jest odpowiednia zgodnie z protokołem badania. Następnie, używając końcówki drewnianego patyczka higienicznego, należy rozsunąć włosy przez otwór w plastikowej obudowie, aż do odsłonięcia skóry głowy. Czynność tę należy powtórzyć pod każdą obudową, używając plastikowej strzykawki lub aplikując preparat bezpośrednio z butelki.Wprowadź około 1,5 mililitra żelu przewodzącego elektrycznie przez otwór każdej plastikowej obudowy, zaczynając od powierzchni skóry głowy. Należy uważać, aby nie rozprowadzić żelu poza obwód plastikowej obudowy, ponieważ może to doprowadzić do bocznego odpływu prądu elektrycznego. Następnie, kierując chropowatą powierzchnię do dołu, a gładką, zaokrągloną powierzchnię do góry, opuść elektrodę pierścieniową, aż spocznie ona na dnie plastikowej obudowy, używając strzykawki lub tłoka jako prowadnicy.W razie potrzeby należy dodać więcej żelu, aby pokryć elektrodę, a następnie użyć nasadek dołączonych do plastikowych obudów HD, aby zablokować elektrody na miejscu. Aby zmniejszyć naprężenie kabli elektrod, należy owinąć je wokół każdej plastikowej obudowy i przymocować taśmą do krzesła lub ubrania badanego.Następnie podłącz zaokrąglony koniec kabla wyjściowego do portu wyjściowego adaptera 4x1. Podłącz koniec kabla wejściowego z wtyczką stożkową do portu wejściowego adaptera 4x1, a drugi koniec kabla wejściowego podłącz do portu wyjściowego konwencjonalnego urządzenia tDCS. Ważne jest, że kabel oznaczony jako środkowy (center) jest tym, który określi polaryzację prądu DC dostarczanego przez elektrodę środkową jako anodową lub katodową.Po przygotowaniu połączeń włącz urządzenie. Przekręć pokrętło wyboru trybu w czterokanałowym adapterze do stymulacji wielokanałowej na pozycję scan, aby upewnić się, że wartości impedancji znajdują się w odpowiednim zakresie. Urządzenie rozpocznie skanowanie elektrod, wyświetlając w oknie podglądu impedancję każdej elektrody po kolei.Użyj przycisku przełącznika prowadów, aby włączyć automatyczną zmianę elektrod na wyświetlaczu. Następnie naciśnij przycisk, aby zablokować wybraną elektrodę na wyświetlaczu i sprawdzić impedancję. Wielokanałowy adapter stymulacyjny 4x1 zmierzy impedancję w jednostkach jakości o wartościach mniejszych lub równych 1,5 do 2,0.W poprzednich badaniach jako wartość graniczna stosowano jednostki jakości. Jeśli wartości impedancji wykraczają poza te pożądane granice, należy otworzyć pokrywę plastikowej obudowy zawierającej elektrodę wykazującą wysoką impedancję i wyjąć pierścieniową elektrodę srebrno-chlorkową. Należy postępować zgodnie z opisanymi powyżej procedurami, aby dostosować włos i elektrodę w celu uzyskania optymalnej impedancji.Po osiągnięciu docelowej wartości jakości, załóż z powrotem nasadkę na obudowę. Po potwierdzeniu, że jakość impedancji dla wszystkich elektrod mieści się w pożądanym zakresie, przekręć pokrętło wyboru trybu w czterokanałowym adapterze do stymulacji wielokanałowej z pozycji scan na pass. Upewnij się, że uczestnik siedzi wygodnie w fotelu i pozostaje przytomny podczas stymulacji.Ustaw urządzenie do konwencjonalnej tDCS w tryb pozorowany (sham) lub aktywny, a następnie potwierdź czas trwania oraz natężenie stymulacji. Aby rozpocząć sesję HD tDCS, naciśnij przycisk start w urządzeniu tDCS. Kontrolka startu będzie migać podczas stopniowego zwiększania natężenia prądu stałego, a następnie zaświeci się światłem ciągłym po osiągnięciu docelowego natężenia prądu.Licznik wyświetli wówczas pozostały czas, a wskaźnik prądu rzeczywistego pokaże natężenie prądu dostarczanego do elektrody centralnej i czterech elektrod powrotnych łącznie. Jeśli badany odczuwa dyskomfort w postaci świądu lub mrowienia, należy użyć funkcji relax, aby ręcznie zmniejszyć natężenie o 0,2 do 0,5 mA przez kilka sekund, aż badany poczuje się komfortowo. Bezpośrednio po tym należy stopniowo zwiększyć natężenie z powrotem do pierwotnej dawki.Po zakończeniu sesji można ponownie zmierzyć rezystancję we wszystkich kanałach; jeśli jest to pożądane, należy otworzyć plastikowe kapturki i delikatnie wyjąć z obudów pierścieniowe elektrody z Ag/AgCl. W razie potrzeby można użyć tępego końca patyczka higienicznego. Aby uniknąć szarpania przewodów elektrod, należy zdjąć czepek EEG wraz z zatopionymi w nim plastikowymi obudowami.Następnie, używając ręcznika papierowego i w razie potrzeby wody, usuń pozostały żel z głowy badanego. Poproś badanego o wypełnienie kwestionariusza w celu monitorowania ewentualnych zdarzeń niepożądanych. Jeśli elektrody są odpowiednio rozmieszczone, a wartości impedancji mieszczą się w dopuszczalnym zakresie, prąd będzie przepływać od anody do katody.Urządzenie dostarczy docelową intensywność prądu, która zostanie wyświetlona na wskaźniku rzeczywistego natężenia w trybie pozorowanym (sham). Urządzenie automatycznie przerwie podawanie prądu około 30 sekund po jego zainicjowaniu, a wskaźnik zasygnalizuje zakończenie procesu. Poza konfiguracją czterech pierścieni jeden przez jeden zaprezentowaną w tym filmie, wysokorozdzielczy tDCS może być dostosowany do innych układów elektrod w zależności od badanego protokołu.Modele obliczeniowe wykazują, że pierścieniowa TDCS w konfiguracji 4x1 skutkuje bardziej ogniskową stymulacją mózgu w porównaniu z konwencjonalną TDCS. Obszar modulacji pobudliwości kory jest ograniczony do obwodu pierścienia, a szczyt pola elektrycznego znajduje się pod elektrodą centralną. W przeciwieństwie do tego, konwencjonalna TDCS powoduje stymulację różnych obszarów, takich jak płaty skroniowe po stronie ipsilateralnej oraz obustronne płaty czołowe, a szczyt pola elektrycznego występuje w połowie drogi między dwiema elektrodami, a nie pod nimi.Jedno z badań z wykorzystaniem czterech pierścieni H-D-T-D-C-S wykazało, że u zdrowych ochotników może ono znacząco obniżyć progi sensoryczne dla ciepła i zimna, a także prowadzić do niewielkiego efektu przeciwbólowego w odniesieniu do progów bólu wywołanego zimnem. Ponadto może ono powodować istotne zmiany w pobudliwości kory, mierzone za pomocą potencjałów wywołanych ruchowo. W rzeczywistości zgłoszono, że pojedyncza 10-minutowa sesja anodowej H-D-T-D-C-S przy natężeniu 2.0 mA wywołuje wyraźniejsze i dłużej trwające efekty pobudzające niż konwencjonalna TDCS.Ponadto u pacjentów z fibromialgią aktywny pierścień 4x1 w układzie H-D-T-D-C-S wywołał istotną redukcję ogólnego odczuwanego bólu i znacząco podniósł progi detekcji mechanicznej w porównaniu ze stymulacją pozorną (sham). Po obejrzeniu tego filmu należy mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak w bezpieczny i skuteczny sposób przeprowadzić sesję wysokorozdzielczej stymulacji TDCS. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby pamiętać o dokładnej weryfikacji polaryzacji kabli podczas podłączania czterokanałowego adaptera stymulacji 4x1 do konwencjonalnego urządzenia TDCS.Chociaż wysokorozdzielcza TVCS oferuje wiele opcji personalizacji, ze względów bezpieczeństwa należy stosować wyłącznie opisane tutaj metody pozycjonowania i przygotowania elektrod. Należy używać sprzętu i akcesoriów, które zostały specjalnie przetestowane pod kątem wysokorozdzielczej TVCS. Opisana technika noggle może utorować drogę badaczom w dziedzinie stymulacji mózgu do badania efektów bardziej ogniskowego, nieinwazyjnego dostarczania prądu stałego do dyskretnych celów AL.Potencjalne zastosowania mogą obejmować badania neurofizjologiczne, oceny poznawcze i behawioralne oraz interwencje terapeutyczne skoncentrowane na zaburzeniach takich jak chroniczny ból, udar, choroba Parkinsona i migrena, a także innych. Kwestie te wymagają dalszych badań.

technique-considerations-use-4x1-ring-high-definition-transcranial

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Technika i zagadnienia dotyczące stosowania 4x1 Pierścieniowej wysokorozdzielczej stymulacji prądem jednokierunkowym przezczaszkowej (HD-tDCS)

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest uznaną techniką modulacji pobudliwości kory mózgowej1,2. 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.

Pozycjonowanie i montaż elektrod w przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Źródło: Chen, W., et al. Określanie lokalizacji stymulacji za pomocą digitizera 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film przedstawia procedurę dostarczania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym w wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) poprzez dokładne pozycjonowanie elektrod za pomocą systemu 10-10, mapowanie ich lokalizacji za pomocą digitizera 3D i zastosowanie stymulacji w celu modulacji aktywności neuronalnej w docelowym regionie...

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym o wysokiej rozdzielczości w celu aktywacji docelowego obszaru mózgu

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest techniką nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Z powodzeniem stosuje się go w badaniach podstawowych i warunkach klinicznych do modulowania funkcji mózgu u ludzi. W artykule opisano implementację tDCS i jednoczesnego funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) w celu zbadania neuronalnych podstaw efektów tDCS.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym i jednoczesne funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

W tym artykule wyjaśniamy, jak skonfigurować jednoczesną przezczaszkową stymulację prądem zmiennym i eksperyment EEG.

Jednoczesna rejestracja elektroencefalografii podczas przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym (tACS)

Podczas stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS), powtarzalne przygotowanie i rozmieszczenie elektrod jest niezbędne dla tolerowanej i efektywnej sesji. Celem tego artykułu jest zademonstrowanie zaktualizowanych nowoczesnych procedur konfiguracji podawania tDCS i powiązanych technik przezczaszkowej stymulacji elektrycznej, takich jak przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS).

Zaktualizowana technika niezawodnej, łatwej i tolerowanej przezczaszkowej stymulacji elektrycznej, w tym przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Pokazujemy protokoły modulacji (tDCS, HD-tDCS) i mapowania (TMS robota) kory ruchowej u dzieci.

Nieinwazyjna modulacja i robotyczne mapowanie kory ruchowej w rozwijającym się mózgu

Prezentowany tutaj jest protokół pozwalający na osiągnięcie większej dokładności w określaniu lokalizacji stymulacji, łączący digitizer 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości.

Określanie lokalizacji stymulacji za pomocą digitizera 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości

Ten protokół opisuje metodę umieszczania elektrod sterowanych neuronami do ogniskowej, przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) podawanej podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Neuronavigated Zogniskowana przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podawana podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego

To badanie przedstawia nowatorski protokół przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) w połączeniu ze stymulacją poznawczą w celu rozwiązania problemu pourazowego zaniedbania połowiczno-przestrzennego. Wstępne dane uzyskane od pacjenta pilotażowego zapewniają wykonalność procedury i sugerują potencjalną skuteczność, stanowiąc podstawę dla przyszłego, równoległego, potrójnie ślepego, kontrolowanego badania klinicznego.

Randomizowane, potrójnie ślepe i równolegle kontrolowane badanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym w rehabilitacji poznawczej po udarze mózgu

Badanie zaproponowało eksperymentalny paradygmat stosujący wysokorozdzielczą przezczaszkową stymulację prądem stałym (HD-tDCS) w celu poprawy metapoznania człowieka w zadaniach delegacji człowieka do AI. Wyniki wykazały skuteczność HD-tDCS w poprawie wrażliwości metapoznawczej.

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej

Protokół ten opisuje wysokorozdzielczą przezczaszkową stymulację prądem stałym podczas snu z jednoczesnym monitorowaniem elektroencefalografii w celu zbadania przyczynowych zależności między docelowymi obszarami mózgu a snem oraz powiązanymi procesami.

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podczas snu

Poznaj technikę HD-tDCS z montażem pierścieniowym 4x1 do nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Ta metoda zwiększa fokalność pobudzenia w porównaniu do konwencjonalnej tDCS i pozwala bezpiecznie modyfikować pobudliwość kory.

Technika i rozważania dotyczące stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym o wysokiej rozdzielczości z pierścieniem 4x1 (HD-tDCS) (Wideo) | JoVE Journal

Technika i rozważania dotyczące stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym o wysokiej rozdzielczości z pierścieniem 4x1 (HD-tDCS)

Przeglądaj więcej filmów