Jednoczesna przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym i funkcjonalny rezonans magnetyczny

Ogólnym celem tego eksperymentalnego protokołu jest pomiar zmian w aktywności zależnej od poziomu tlenu we krwi indukowanej podczas przezczaszkowej stymulacji elektrycznej. Połączenie przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym może potencjalnie odpowiedzieć na kluczowe pytania w neuronauce poznawczej. Główną zaletą połączenia tych technik jest możliwość pomiaru funkcji mózgu przy jednoczesnym manipulowaniu oscylacjami neurologicznymi w sposób specyficzny dla częstotliwości.

Implikacje tej techniki rozciągają się na diagnostykę i terapię zaburzeń neurologicznych związanych z nieprawidłową synchronizacją. Chociaż technika ta może zapewnić wgląd w ludzkie poznanie wzrokowe, może być również stosowana do innych systemów, takich jak motoryka, zachowanie i pamięć. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które są nowe w tej metodzie, mogą zmagać się ze złożonością konfiguracji, która jest wymagana do zapewnienia braku szumów i wyzwalania zsynchronizowanych eksperymentów.

Zainteresowaliśmy się TCS, ponieważ postrzegaliśmy go jako sposób badania przyczyny wszystkich oscylacji w stosunku do świadomych percepcji. Naszym technikiem rezonansu magnetycznego jest Ilona Pfahlert, a Paule Wunsch jest naszym wolontariuszem. Wstępne badanie wszystkich osób pod kątem przeciwwskazań do badania MR, a także do przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym.

Kiedy pacjent dotrze na miejsce, opisz szczegóły eksperymentu i uzyskaj świadomą zgodę. Zacznij od użycia taśmy mierniczej, aby określić odległość na głowie osoby badanej od nasiona do wcięcia. A potem od ucha do ucha przez czubek głowy.

Oznacz przecięcie tych długości jako pozycję C-Z, zgodnie z systemem 10-20 EEG. Teraz umieść czepek EEG bez elektrod na głowie badanego tak, aby C-Z był wyrównany z zaznaczonym miejscem. Następnie określ i zaznacz pożądane lokalizacje elektrod, używając tego samego rozmieszczenia dla wszystkich badanych, aby zapewnić spójność eksperymentalną.

Następnie za pomocą alkoholu i wacików oczyść włosy i skórę na i wokół zaznaczonych miejsc na skórze głowy, aby usunąć oleje i produkty do włosów. Następnie rozprowadź żel na gumowych elektrodach i mocno dociśnij każdą elektrodę w tych miejscach, zapewniając pełny kontakt od elektrody, przez żel przewodzący, do skóry głowy z minimalną impedancją. Użyj ekranowanego LAN i bezpiecznych MR, aby podłączyć skrzynki filtrów do stymulatora i gumowych elektrod.

Następnie włącz stymulator i przetestuj impedancję. Jeśli nie jest niższy niż 20 kiloomów, dociśnij elektrody do skóry głowy. Lub w razie potrzeby dodaj żel do elektrod.

Należy uważać, aby ograniczyć pokrycie żelem elektrody do mniej więcej tej samej powierzchni co elektrody i usunąć nadmiar żelu z tego obszaru. Następnie pozwól stymulatorowi na wyprowadzenie prądu przez kilka sekund, aby zapoznać badanego z doświadczeniem sensorycznym. Zapytaj ich o percepcję zmysłową podczas tego testu, w tym o to, czy mogą odczuwać i wytrzymywać jakiekolwiek uczucie mrowienia, a także o zakres i lokalizację fosfinów podczas stymulacji.

W tym momencie pozostaw podłączony do gumowych elektrod na obiekcie, ale odłącz stymulator, zapasowy LAN oraz zewnętrzne i wewnętrzne pudełka filtrów, aby osoba badana mogła przejść do skanera. Teraz podłącz zewnętrzną skrzynkę filtra do LAN, który biegnie przez falowód, pozostawiając jak najmniej na zewnątrz falowodu. Następnie podłącz stymulatora.

Upewnij się również, że stymulator jest podłączony do wyjścia wyzwalającego komputera prezentacyjnego. Po upewnieniu się, że osoba badana jest wolna od materiałów magnetycznych i gotowa do eksperymentu MRI, zaprowadź ją do pomieszczenia skanera. Zaopatrz się w zatyczki do uszu w celu ochrony słuchu, a następnie poproś badanego o położenie się na łóżku skanera.

Połóż elektrody płasko w pozycji, która będzie wygodna dla osoby badanej do leżenia przez cały czas trwania eksperymentu, a następnie umieść poduszki wokół i pod jej głową. Umieść również poduszkę pod nogami badanego, aby zapewnić mu wygodę i ograniczyć ruch. Zapewnij i alarmową kulę, a także skrzynkę z przyciskami bezpiecznej reakcji MRI umieszczoną tak, aby do naciśnięcia przycisku wymagany był minimalny ruch.

Teraz zabezpiecz cewkę głowicy za pomocą przymocowanego lusterka tak, aby osoba badana widziała ekran projekcyjny we właściwej orientacji. Następnie tymczasowo przymocuj wolny koniec elektrody od elektrod gumowych do cewki głowicy, tak aby nie zaczepiał się podczas ruchu łoża. Przesuń łoże skanera na miejsce.

Następnie od tylnego końca otworu skanera podłącz elektrody od elektrod gumowych do wewnętrznej skrzynki filtra, która łączy się z LAN. Aby zapobiec nadmiernemu ruchowi podczas skanowania, przymocuj i skrzynkę filtra wzdłuż poręczy łoża skanera po prawej stronie otworu za pomocą taśmy i worków z piaskiem. Następnie umieść ekran projektora w tylnej części otworu skanera.

Na koniec ponownie przetestuj impedancję stymulatora, aby upewnić się, że wszystkie połączenia kablowe są prawidłowo wykonane przed rozpoczęciem eksperymentu. Zacznij od przetestowania, czy komputer prowadzący prezentację rejestruje, kiedy osoba badana naciska przyciski odpowiedzi. Następnie uzyskaj obraz anatomiczny o wysokiej rozdzielczości T1 z rozdzielczością izotropową jednego milimetra.

Po uzyskaniu dostosuj poziomy kontrastu i okien na tym obrazie do niskich i wysokich skrajności, aby wizualnie wykryć szumy, które mogą wynikać z ustawienia stymulatora. Kontynuuj to monitorowanie podczas akwizycji obrazowania funkcjonalnego. Teraz rozpocznij eksperyment na komputerze prezentacyjnym tak, aby rozpoczął się od wyzwalacza skanera i uruchom stymulator, aby poczekał na wyzwolenie wyjściowe tego komputera.

W tym momencie rozpocznij akwizycję FMRI. Pozostaw stymulator włączony i podłączony przez cały eksperyment FMRI, aby uniknąć różnic w stosunku czasowym sygnału do szumu między warunkami włączenia i wyłączenia stymulatora. Monitoruj również wyświetlacz stymulatora, aby upewnić się, że prąd jest wysyłany w żądanych momentach podczas przebiegów eksperymentalnych.

Po zakończeniu skanowania odłącz wewnętrzną skrzynkę filtra od podłączonego do gumowych elektrod. Gdy osoba znajdzie się poza skanerem, wyjmij elektrody, pozostawiając badanemu swobodę umycia włosów. Rysunek przedstawia wyniki badań wpływu natężenia prądu 16 herców CZOZTAC na pogrubiony sygnał podczas centralnego fiksacji krzyżowej.

Pokazano średnie sygnału związane ze zdarzeniami dla statystycznie istotnych klastrów, z rosnącym wpływem na sygnał wraz ze wzrostem natężenia prądu. Tutaj widzimy mapy wyników T specyficzne dla obecnej siły, ilustrujące regionalną specyfikę efektów, a także zwiększające się efekty na śmiałą aktywność przy zwiększonej sile prądu. Rysunek ten przedstawia reprezentatywne wyniki testujące zależność częstotliwości efektów TACS podczas zadania percepcji wzrokowej.

Ten schemat ilustruje czas eksperymentu z prezentacją wizualną i okresami TACS między blokami centralnej fiksacji krzyżowej. Mapy interakcji warunków i efektów częstotliwościowych TACS oraz klastrowe testy post-hoc pokazują efekty specyficzne dla częstotliwości w korze ciemieniowej, przy czym sygnał TACS zmniejsza się o 10 Hz, a sygnał rośnie o 60 Hz. Te mapy wyników T pokazują specyficzne efekty 60-hercowych TACS rozciągających się poza korę ciemieniową, obejmując niektóre obszary potyliczne i czołowe.

Po opanowaniu eksperymentu można go przeprowadzić w ciągu zaledwie dwóch godzin, w zależności od długości projektu eksperymentu. Podczas wykonywania tej procedury szczególnie ważne jest, aby upewnić się, że stymulator jest prawidłowo zsynchronizowany z czasem akwizycji MRI. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzać połączone eksperymenty TACS FMRI.