Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym i jednoczesne funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zilustrowanie realizacji przezczaszkowej stymulacji prądem stałym lub TDCS podczas jednoczesnego funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Aby ocenić, jak stymulacja wpływa na funkcje ludzkiego mózgu, pierwszym krokiem jest zmontowanie niezbędnego sprzętu, w tym rezonansu magnetycznego, kompatybilnych, elektrod i pudełek filtrujących. Drugim krokiem jest ustawienie sprzętu TDCS wewnątrz i na zewnątrz skanera.

Następnie uczestnik jest poddawany kontroli przesiewowej i przygotowywany do badania TDCS za pomocą skanera wewnętrznego. Po przeniesieniu uczestnika do otworu skanera, włączana jest stymulacja i rozpoczyna się eksperyment FMRI. Ostatecznie, wyniki uczestników skanowanych podczas A-T-D-C-S są porównywane w projekcie badanych z wynikami uzyskanymi podczas oddzielnej pozorowanej sesji TDCS, aby ujawnić wpływ stymulacji na funkcjonalną aktywność mózgu.

Główną zaletą wewnątrzchorobowych w porównaniu z czysto behawioralnymi protokołami TS jest to, że pozwala na badanie mechanizmu neuronalnego leżącego u podstaw efektów symulacji. Ponadto, w porównaniu z innymi technikami obrazowania neurologicznego, takimi jak E-E-G-F-M-R-I, oferuje lepszą rozdzielczość przestrzenną, a także umożliwia weryfikację położenia elektrody na płytce kablowej. Połączone zastosowanie FMRI i TDCS może pomóc w rozwikłaniu mechanizmów neuronalnych związanych z działaniem TDCS w zdrowym mózgu, a także w wielu różnych stanach patologicznych, takich jak udar mózgu lub demencja.

Zrozumienie, jak TDCS działa w mózgu, może ostatecznie poprawić kliniczne zastosowania tej techniki, ponieważ wiele krytycznych kroków musi być wykonanych we właściwej kolejności w sposób wrażliwy na czas. Dobre planowanie i zapoznanie się z tymi krokami jest niezbędne do pomyślnego wdrożenia. Jeśli technika jest prawidłowo wykonana, stanowi tylko minimalne ryzyko dla uczestników.

Naukowcy muszą jednak upewnić się, że postępują zgodnie z ustalonymi wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa MRI i TDCF. Projekt eksperymentalny składa się z dwóch segmentów FMRI wykonywanych podczas pięciominutowej sekwencji stanu spoczynku T-D-C-S-A i 11-minutowego zadania jawnego generowania semantycznego słowa. 20 minut w TDCS rozpoczyna się około jednej do dwóch minut przed skanowaniem i obejmuje cały czas trwania dwóch skanów funkcjonalnych, a także krótkie przerwy i instrukcje między skanami.

Dodatkowe skany strukturalne są pobierane po rezonansie magnetycznym spoczynku i zadaniu F. Sesja stymulacji pozorowanej składa się z 30 sekund TDCS przed FMRI w stanie spoczynku bez TDCS przez pozostałą część protokołu dla zadania językowego, użyj oprogramowania do prezentacji bodźców, aby wyświetlić wizualny obraz różnych kategorii semantycznych na ekranie wewnątrz skanera. Projekcja odbywa się za pomocą projektora i systemu luster podłączonych do komputera.

Mikrofon kompatybilny z rezonansem magnetycznym służy do transmisji jawnych odpowiedzi werbalnych. Aby skonfigurować program urządzenia TDCS, urządzenie dostarczające stały prąd stały o natężeniu jednego miliampera przez 20 minut upewnia się, że stymulator jest wystarczająco naładowany. W przeciwnym razie może się wyłączyć podczas eksperymentu, zmontuj cały sprzęt, i elektrody niezbędne do TDCS, jak opisano w protokole tekstowym.

W sterowni rezonansu magnetycznego umieść zewnętrzną skrzynkę filtra w pobliżu rurki filtra RF, która służy do wprowadzania do pomieszczenia skanera. Zwróć uwagę, że zewnętrzna skrzynka filtra jest wyraźnie oznaczona. Nie wolno mieszać wewnętrznej i zewnętrznej skrzynki filtra.

Następnie podłącz stymulator do pudełka zewnętrznego za pomocą stymulatora. Zmierz długość skrzynki wymaganej do połączenia wewnętrznej i zewnętrznej skrzynki filtrów, tak aby wystarczająca ilość mogła przebiegać wzdłuż ścian pomieszczenia skanera. Włóż skrzynki do rurki filtra RF i podłącz go do zewnętrznej skrzynki filtra w pomieszczeniu skanera.

Umieść wewnętrzną skrzynkę filtra w tylnym końcu otworu skanera i użyj taśmy klejącej, aby utrzymać ją na miejscu. Przymocuj skrzynki do ścian za pomocą taśmy samoprzylepnej i podłącz go do wewnętrznej skrzynki filtra skanera, unikając pętli w, ponieważ mogą one powodować nagrzewanie się RF. Gruntownie. Badanie przesiewowe uczestników pod kątem przeciwwskazań do rezonansu magnetycznego i TDCS, takich jak rozruszniki serca, środek ciała i klaustrofobia.

Po wyjaśnieniu procedury uzyskaj informacje, tak jak w przypadku konwencjonalnych konfiguracji TDCS, aby przygotować się do umieszczenia elektrody. Sprawdź skórę uczestnika pod kątem istniejących wcześniej zmian i odsuń włosy. Następnie oczyść skórę alkoholem, aby poprawić jej kondycję.

Po namoczeniu kieszeni gąbki roztworem soli fizjologicznej, włóż elektrody kompatybilne z MRI do kieszeni za pomocą pisaka, który pozostawia ślady magnetyczne inne niż faro. Najpierw zaznacz przecięcie T trzy F trzy i F siedem C3 na głowie badanego, a następnie zaznacz punkt środkowy między F siedem i F trzy. Teraz zaznacz środek linii łączącej te dwa punkty i umieść anodę w tym punkcie.

Następnie umieść katodę w prawej pozycji nadoczodołowej i przymocuj obie elektrody gumką. Po końcowej kontroli bezpieczeństwa na zewnątrz skanera, poprowadź uczestnika do pomieszczenia skanera, a następnie zbliż się do skanera, aby podłączyć elektrody do wewnętrznej skrzynki filtra. Następnie włącz stymulator i przetestuj impedancję, na przykład naciskając jednocześnie prawy górny i lewy dolny przycisk stymulatora.

Impedancje są zazwyczaj wyższe podczas tej procedury w porównaniu ze standardowymi protokołami T DS S ze względu na wyższą rezystancję długości i skrzynek filtrujących, dlatego bardzo ważne jest, aby przetestować impedancje przed rozpoczęciem skanowania. Jeśli zostaną osiągnięte limity impedancji, stymulator zatrzyma się automatycznie, jeśli tak nastąpi. Możliwe środki zaradcze obejmują upewnienie się, że elektrody mają kontakt ze skórą głowy, oczyszczenie skóry, ponownie, nałożenie większej ilości roztworu soli fizjologicznej na gąbki.

Ustawić uczestnika na suwnicy skanera. Upewnij się, że elektrody są nadal we właściwej pozycji. Następnie przeprowadź elektrody przez lewą dolną część cewki głowicy i zabezpiecz, aby upewnić się, że nie zaczepi się o suwnicę.

Gdy suwnica jest przesuwana. Następnie zamknij cewkę głowicy i przekaż przycisk awaryjny uczestnikowi. Następnie wsuń uczestnika do skanera.

Następnie odwiert, sięgnij po elektrody z tyłu skanera i podłącz go do wewnętrznej skrzynki filtra i opuść pomieszczenie. Użyj interkomu skanera, aby poinformować uczestnika o rozpoczęciu sesji skanowania. Rozpocznij skanowanie lokalizatora strukturalnego za pomocą konsoli skanowania po zakończeniu okresu pozyskiwania.

Sprawdź skanowanie lokalizatora pod kątem artefaktów o wysokiej częstotliwości, klikając dwukrotnie skanowanie lokalizatora i dostosowując kontrast, przytrzymując prawy przycisk myszy podczas przesuwania myszy w lewo i w prawo. Użyj interkomu skanera, aby zakomunikować badanemu, że rozpocznie się stymulacja i że może on odczuwać mrowienie na skórze głowy przez krótki czas. Następnie powtórz instrukcje dla pierwszego skanowania funkcjonalnego.

W przypadku skanowania w stanie spoczynku poinstruuj uczestnika, aby miał zamknięte oczy przez cały czas trwania pięciominutowego skanowania. Ruszać się jak najmniej i nie myśleć o niczym szczególnym. Upewnij się również, że projektor jest wyłączony ręcznie.

Uruchom TDCS na około jedną do dwóch minut przed rozpoczęciem skanowania funkcjonalnego w stanie spoczynku. Użyj konsoli skanera, aby załadować sekwencję stanu spoczynku. Kliknij dwukrotnie sekwencję stanu spoczynku, aby otworzyć pole widzenia i dostosować pozycję, aby pokryć cały mózg i w przybliżeniu wyrównać się z przednim tylnym spoidłem.

Teraz rozpocznij pierwsze skanowanie. Monitoruj impedancję przez cały czas trwania eksperymentu za pomocą drugiego badacza podczas wykonywania podwójnie ślepych badań, gdy sekwencja stanu spoczynku jest uruchomiona. Załaduj drugą sekwencję obrazowania funkcjonalnego, która jest zadaniem językowym, i dostosuj pole widzenia tak jak przed użyciem konsoli skanera, aby skrócić czas wymagany między skanowaniami.

Po zakończeniu sekwencji stanu spoczynku włącz projektor, aby umożliwić wizualne przedstawienie bodźców eksperymentalnych podczas zadania językowego. Kliknij dwukrotnie ikonę oprogramowania do prezentacji i załaduj paradygmat językowy. Użyj interkomu skanera, aby powtórzyć instrukcje dla paradygmatu FMRI związanego z zadaniem i rozpocznij zadanie na końcu eksperymentu stymulacji i FMRI.

Kontynuuj zaplanowane skany strukturalne. Pod koniec eksperymentu odłącz elektrody od wewnętrznej skrzynki filtra przed wyjęciem uczestnika z otworu skanera. Następnie odłącz cewkę głowicy i poproś uczestnika, aby usiadł i ostrożnie wyjął elektrody.

Badania FMRI podczas zadania semantycznego generowania słów wykazały zmniejszoną aktywność w brzusznej części dolnego zakrętu czołowego zarówno u młodszych, jak i starszych dorosłych, którzy otrzymali A-T-D-C-S, w porównaniu z sytuacją, gdy ci sami badani byli skanowani podczas stymulacji pozorowanej. Nie stwierdzono istotnych różnic w lewym grzbietowym dolnym zakręcie czołowym i FMRI. Skanowanie stanu spoczynku wykonane podczas A-T-D-C-S w porównaniu ze skanem stanu spoczynku uzyskanym u tych samych 18 uczestników podczas oddzielnej pozorowanej sesji TDCS ilustruje obszary mózgu wykazujące zwiększoną łączność podczas A-T-D-C-S oznaczone na czerwono i regiony wykazujące zmniejszoną łączność oznaczone na niebiesko.

W przyszłości ta nowa technika może być stosowana w populacjach klinicznych w celu zwiększenia skuteczności istniejących interwencji lub opracowania nowych, naukowo uzasadnionych protokołów. Aby lepiej zrozumieć podstawowe efekty TT CS, technika ta może zostać uzupełniona innymi technikami, takimi jak EEG TT S, w celu wykorzystania lepszej rozdzielczości czasowej tych technik. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć wymagania techniczne, implementację i względy bezpieczeństwa związane z łącznym stosowaniem TDCS i MRI.