Estabelecendo Estimulação Transcraniana Simultânea por Corrente Alternada e Eletroencefalografia para Registrar a Atividade Cerebral Humana

Abstract

Fonte: Fehér, K. D. et. al., Registro de eletroencefalografia simultânea durante a estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS). J. Vis. Exp. (2016)

Este vídeo demonstra a configuração de experimentos simultâneos de estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS) e eletroencefalografia (EEG) para fornecer sinais elétricos rítmicos ao cérebro enquanto registra a atividade cerebral. O procedimento garante o isolamento do eletrodo e evita a ponte de gel para estimulação precisa e sinais de EEG limpos.

Protocol

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

NOTA: A Figura 1 ilustra as montagens e o desenho dos eletrodos de estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS) e da tampa de eletroencefalografia (EEG). Usamos uma touca elástica de EEG (Figura 1D) para segurar o eletrodo tACS preso ao couro cabeludo.

1. Montagens

NOTA: Os resultados representativos são obtidos a partir das seguintes montagens de eletrodos tACS.

1. Montagem 1: Coloque os dois eletrodos no couro cabeludo, no córtex pré-frontal dorsolateral esquerdo (DLPFC) (eletrodo F3) e no córtex parietal posterior esquerdo (PPC) (eletrodo P3) (Figura 1A).
2. Montagem 2: Coloque um eletrodo de tACS no couro cabeludo no DLPFC esquerdo (eletrodo F3) e coloque outro eletrodo de tACS no ombro esquerdo (Figura 1B).
3. Montagem 3: Coloque um eletrodo de tACS no couro cabeludo no PPC esquerdo (eletrodo P3) e coloque outro eletrodo de tACS no ombro esquerdo (Figura 1C).

2. Preparação de eletrodos tACS

1. Se um eletrodo tACS de referência for colocado no ombro (Montagem 2 e 3), faça isso primeiro.
   1. Antes de colocar o eletrodo do ombro, prepare a pele com um gel abrasivo para preparação da pele para EEG e eletrocardiografia. Use uma gaze para esfregar levemente a pele com o gel.
   2. Aplique gel de EEG no eletrodo tACS e coloque o eletrodo no ombro.
   3. Prenda o eletrodo no ombro com fita adesiva.
2. Coloque a tampa do EEG. Ajuste a posição da tampa de acordo com o sistema internacional 10-20 para posicionamento do eletrodo e aperte a tira do queixo.
3. Marque pontos para indicar onde o eletrodo tACS será posicionado no couro cabeludo. Use uma caneta vermelha à base de água, primeiro porque o material colorido da caneta reduz os efeitos isolantes e, segundo, pode ser facilmente lavada com água.
4. Se a caneta não atingir o couro cabeludo para marcação devido aos orifícios na tampa de EEG para inserção de gel serem muito apertados (Figura 1D), use um bastão de madeira, como o cabo de madeira de um cotonete.
   1. Pinte bem a ponta do palito e use esta ponta para marcar o couro cabeludo.
   2. Remova a tampa do EEG e verifique se a marcação foi bem-sucedida. Se necessário, preencha a marcação para que possa ser facilmente identificada mais tarde.
5. Execute as etapas a seguir (2.5.1-2.5.4) dependendo do comprimento do cabelo do participante. Se o participante tiver cabelo curto (até cerca de 10 centímetros), pule as etapas a seguir (deve-se notar também que certos penteados, como dreadlocks, impossibilitam a aplicação de eletrodos tACS). Se o participante tiver cabelos mais longos:
   1. Coloque o eletrodo tACS com seu centro marcado pela mancha vermelha no couro cabeludo. Observe que nenhum gel de EEG deve ser colocado no eletrodo tACS neste momento.
   2. Passe todo o cabelo dentro do anel interno do eletrodo tACS.
   3. Prenda o cabelo rosqueado com fichários de cabo. Preste atenção para garantir que o cabelo ao redor do eletrodo tACS não fique preso a ele pelos aglutinantes de cabos.
   4. Depois que o cabelo for amarrado, remova o eletrodo tACS.
6. Aplique gel de EEG no couro cabeludo do eletrodo tACS.
   1. Antes de aplicar o gel, conecte os eletrodos tACS do couro cabeludo e do ombro ao estimulador, mas não ligue o estimulador ainda. Aplique uma fina camada de gel de EEG no eletrodo tACS. Uma aplicação esparsa de gel é importante.
   2. Coloque cuidadosamente o eletrodo tACS de volta na cabeça.
      1. Se o participante tiver cabelos mais longos, passe o cabelo preso de volta pelo orifício interno do eletrodo tACS, sem tocar no gel de EEG no eletrodo tACS.
      2. Ao colocar o eletrodo tACS, preste muita atenção à marca vermelha no couro cabeludo que está sendo mantida no meio do eletrodo tACS. Uma vez que o eletrodo tACS tenha sido colocado no couro cabeludo, sua posição não pode mais ser alterada.
      3. Remova os aglutinantes de cabos do cabelo assim que o eletrodo tACS for colocado.
   3. Ligue o estimulador e monitore a impedância. Enquanto pressiona cuidadosamente o eletrodo tACS, preste muita atenção para que o ponto de marcação vermelho seja sempre mantido no meio do eletrodo tACS.
   4. Levante cuidadosamente as bordas do eletrodo tACS e aplique um pouco mais de gel de EEG sob o cabelo, não entre o eletrodo tACS e o cabelo (Figura 2). Isso é especialmente importante se o participante tiver muito cabelo (veja a discussão).
   5. Continue pressionando o eletrodo tACS até que a impedância esteja estável abaixo de 10 kΩ. Monitore a impedância do eletrodo tACS pelo estimulador tACS. Adicione cuidadosamente gel de EEG adicional, se necessário, mas sempre esparsamente.
      NOTA: A impedância do eletrodo tACS monitorado pelo estimulador tACS é medida entre os eletrodos tACS, o que tem a desvantagem de não fornecer informações separadas do valor da impedância para cada eletrodo. Dependendo do sistema amplificador de EEG, também pode ser possível medir a impedância dos eletrodos tACS por meio dele e, em seguida, medir a impedância de cada eletrodo separadamente.
   6. Preste atenção a qualquer gel que escape do eletrodo tACS e remova o excesso de gel de EEG com um cotonete.

3. Montagem da tampa de EEG

1. Depois que a impedância dos eletrodos tACS atingir o limite de 10 kΩ, monte a tampa de EEG novamente. Coloque a touca de EEG com muita delicadeza e cuidado, principalmente se o material da touca de EEG for elástico, pois é fácil mover a posição do eletrodo de tACS do couro cabeludo durante esta etapa.
   NOTA: O deslocamento do eletrodo de tACS espalha o gel de EEG abaixo do eletrodo de tACS e faz com que o gel de EEG se conecte aos eletrodos de EEG. É importante não puxar uma tampa elástica com força, pois isso pode fazer com que ela ricocheteie depois, o que também resultaria na movimentação do eletrodo tACS.
2. Aperte a alça da tampa de EEG.

4. Preparação de eletrodos de EEG

1. Aplique gel de EEG de viscosidade apropriada (conforme discutido em detalhes na discussão) aos eletrodos de EEG para criar contato entre o couro cabeludo e os eletrodos de EEG. Comece com os eletrodos de EEG de aterramento e referência. Em seguida, prossiga para os eletrodos localizados nas proximidades do eletrodo tACS. Em seguida, continue para os eletrodos restantes (consulte Discussão).
2. Para eletrodos de EEG ao redor do eletrodo tACS, injete gel com a ponta da agulha apontando para uma direção oposta ao eletrodo tACS. Empurre suavemente os eletrodos de EEG para baixo enquanto aplica o gel, para que o gel não escape por baixo dos eletrodos.
3. Use uma vara de madeira para aumentar o contato entre os eletrodos de EEG e o couro cabeludo, conforme ilustrado na Figura 3. Não use a ponta da agulha para esse fim, pois ela raspará o couro cabeludo do participante e, além disso, não é tão eficaz para esse fim.
   1. Empurre o gel para baixo com o bastão em direção ao couro cabeludo e esfregue suavemente o couro cabeludo com a parte superior do bastão em um movimento giratório. Para eletrodos localizados nas proximidades do eletrodo tACS, tente manter o ângulo do bastão ortogonalmente ao couro cabeludo, pois os movimentos laterais do bastão espalharão o gel sob o eletrodo. Se necessário, aplique um pouco mais de gel de EEG e, em seguida, use o bastão de madeira para melhorar ainda mais a impedância.
4. Para evitar a ponte por vazamento de gel (Figura 4), seja econômico ao aplicar o gel para diminuir a impedância dos eletrodos de EEG nas imediações do eletrodo tACS. Em vez disso, tente diminuir a impedância o máximo possível usando apenas o bastão de madeira antes de considerar adicionar mais gel.
5. Uma vez que uma boa impedância tenha sido alcançada com o bastão de madeira, insira cuidadosamente e abaixe a agulha até que a ponta toque o couro cabeludo. Em seguida, aplique suavemente o gel enquanto puxa a agulha para fora, ajudando assim a estabilizar o contato entre o eletrodo de EEG e o couro cabeludo.
6. Procure impedâncias de eletrodo de EEG abaixo de 5 kΩ para obter dados ideais, pois isso reduz a interferência de ruído e a distorção do sinal.
7. Uma vez que as impedâncias tenham sido reduzidas ao nível apropriado, teste se uma ponte foi criada entre o eletrodo tACS e os eletrodos de EEG circundantes devido ao vazamento de gel.
   1. Aplique estimulação sinusoidal breve, com intensidade de interesse experimental (por exemplo, 1 mA pico a pico).
      NOTA: Devido às limitações de alguns sistemas (ver tabela de materiais), não é possível verificar se há bridging online, mas apenas através da aplicação de estimulação e, em seguida, verificar se algum canal do amplificador de EEG fica saturado.
   2. Veja se algum canal está saturado durante a estimulação.
      NOTA: Como evidenciado pelos resultados representativos, a ponte via gel de vazamento entre os eletrodos tACS e EEG saturará esse canal do amplificador de EEG e descartará a gravação de dados desses eletrodos. Uma vez estabelecida uma ponte via gel com vazamento, não é possível desfazê-la. A única opção é interromper o experimento.
8. Verifique as impedâncias mais uma vez. Em seguida, comece a gravar.

Results

Figura 1. Ilustração de montagem. (A) Montagem com dois eletrodos de tACS colocados no couro cabeludo (F3 e P3). (B) Montagem com um eletrodo de tACS colocado no couro cabeludo (F3) e um eletrodo de tACS de referência c...

Materials