Transcraniana direto Estimulação atual e simultânea Ressonância Magnética Funcional

O objetivo geral do experimento a seguir é ilustrar a implementação da estimulação transcraniana de corrente contínua ou TDCS durante a aquisição simultânea de imagens por ressonância magnética funcional. Para avaliar como a estimulação afeta as funções cerebrais humanas, o primeiro passo envolve montar o equipamento necessário, que inclui ressonância magnética, cabos compatíveis, eletrodos e caixas de filtro. Como segundo passo, o equipamento de TDCS precisa ser configurado dentro e fora do scanner.

Em seguida, o participante é triado e preparado para a estimulação transcraniana de corrente contínua intra-scanner. Após o participante ter sido posicionado dentro do túnel do scanner, a estimulação é iniciada e o experimento de FMRI tem início. Por fim, os resultados dos participantes escaneados durante a estimulação transcraniana de corrente contínua ativa são comparados, em um delineamento intra-sujeitos, com os resultados obtidos durante uma sessão separada de estimulação placebo, a fim de revelar o impacto da estimulação sobre a atividade cerebral funcional.

A principal vantagem da estimulação transcraniana direta em comparação com protocolos comportamentais puramente baseados em TS é que ela permite estudar os mecanismos neuronais subjacentes aos efeitos de simulação. Além disso, em comparação com outras técnicas de neuroimagem, como EEG-fMRI, oferece resolução espacial superior e também permite a verificação da posição do eletrodo na dura-máter. O uso combinado de fMRI e tDCS pode ajudar a elucidar os mecanismos neurais associados à ação da tDCS no cérebro saudável, bem como em diversas condições patológicas, como acidente vascular cerebral ou demência.

Compreender como a estimulação cerebral não invasiva funciona no cérebro pode, eventualmente, melhorar as aplicações clínicas dessa técnica, pois diversas etapas críticas precisam ser executadas na ordem correta e de maneira cronometrada. Um bom planejamento e o conhecimento dessas etapas são necessários para uma implementação bem-sucedida. Se executada corretamente, a técnica apresenta risco mínimo para os participantes.

No entanto, os pesquisadores devem garantir que sigam as diretrizes estabelecidas de segurança para RNM e TDCS. O delineamento experimental consiste em dois segmentos de RNMf realizados durante uma sequência de estado de repouso de cinco minutos com TDCS e uma tarefa semântica de geração de palavras em voz alta de 11 minutos. Os 20 minutos de TDCS começam aproximadamente um a dois minutos antes das aquisições, abrangem toda a duração dos dois exames funcionais e também incluem breves pausas e instruções entre as aquisições.

Outras varreduras estruturais são adquiridas após os exames de repouso e de tarefa com RMf. A sessão de estimulação simulada consiste em 30 segundos de ETC antes da RMf em estado de repouso, sem ETC durante o restante do protocolo para a tarefa de linguagem; utilize um software de apresentação de estímulos para projetar uma imagem visual de várias categorias semânticas em uma tela localizada dentro do scanner. A projeção é realizada por meio de um projetor e um sistema de espelhos conectado ao computador.

Um microfone compatível com ressonância magnética é utilizado para a transmissão de respostas verbais explícitas. Para configurar o dispositivo de TDCS, programe o aparelho para entregar uma corrente contínua constante de um miliampère durante 20 minutos e certifique-se de que o estimulador esteja suficientemente carregado. Caso contrário, ele poderá desligar durante o experimento; monte todos os equipamentos, cabos e eletrodos necessários para a TDCS conforme descrito no protocolo textual.

No controle da ressonância magnética, posicione a caixa do filtro externo próximo ao tubo do filtro RF usado para passar cabos para a sala do escâner. Observe que a caixa do filtro externo está claramente identificada. As caixas do filtro interno e externo não devem ser confundidas.

Em seguida, conecte o estimulador à caixa externa utilizando o cabo do estimulador. Meça o comprimento do cabo da caixa necessário para conectar as caixas de filtro interna e externa, deixando cabo suficiente para percorrer ao longo das paredes da sala do scanner. Insira o cabo da caixa no tubo do filtro RF e conecte-o à caixa de filtro externa na sala do scanner.

Coloque a caixa do filtro interno dentro da extremidade traseira do orifício do scanner e use fita adesiva para mantê-la no lugar. Prenda o cabo da caixa nas paredes com fita adesiva e conecte-o à caixa do filtro interna do scanner, evitando qualquer looping nos cabos, pois isso pode induzir aquecimento por RF. Verifique cuidadosamente os participantes quanto a contraindicações para RNM e TDCS, como marca-passos, metais no corpo e claustrofobia.

Após explicar o procedimento, obtenha o consentimento informado, como em configurações convencionais de TDCS, para se preparar para a colocação dos eletrodos. Inspecione a pele do participante em busca de lesões pré-existentes e afaste os cabelos. Em seguida, limpe a pele com álcool para melhorar a condição da pele.

Após encharcar os bolsos da esponja com solução salina, insira os eletrodos compatíveis com ressonância magnética nos bolsos utilizando uma caneta que deixe traços não magnéticos. Primeiro, marque a interseção de T três F três e F sete C3 na cabeça do sujeito e, em seguida, marque o ponto médio entre F sete e F três. Agora, marque o centro de uma linha que conecta esses dois pontos e posicione o ânodo nesse ponto.

Em seguida, posicione o cátodo sobre a região supra-orbital direita e fixe ambos os eletrodos com uma faixa de borracha. Após uma verificação final de segurança fora do escâner, conduza o participante para dentro da sala do escâner e aproxime-se dele para conectar o cabo do eletrodo à caixa de filtro interna. Em seguida, ligue o estimulador e verifique a impedância, por exemplo, pressionando simultaneamente os botões superior direito e inferior esquerdo do estimulador.

As impedâncias geralmente são mais altas durante este procedimento em comparação com os protocolos padrão de T DS S devido à maior resistência do comprimento dos cabos e das caixas de filtro, portanto é essencial testar as impedâncias antes do início da aquisição. Se os limites de impedância forem atingidos, o estimulador é interrompido automaticamente caso isso ocorra. Soluções possíveis incluem garantir que os eletrodos tenham contato com o couro cabeludo, limpar a pele e aplicar mais solução salina aos esponjas.

Posicione o participante na mesa do scanner. Certifique-se de que os eletrodos ainda estão na posição correta. Em seguida, passe o cabo dos eletrodos pela parte inferior esquerda da bobina de cabeça e fixe o cabo para garantir que ele não fique preso na mesa.

Enquanto o gantry é movido, feche a bobina da cabeça em seguida e entregue o botão de emergência ao participante. Depois, deslize o participante para dentro do scanner.

Em seguida, pegue o cabo do eletrodo na extremidade traseira do scanner e conecte-o à caixa do filtro interno e saia da sala. Use o interfone do scanner para informar ao participante o início da sessão de aquisição. Inicie a varredura localizadora estrutural usando o console de varredura após o término do período de aquisição.

Inspecione a varredura localizadora em busca de artefatos de alta frequência clicando duas vezes na varredura localizadora e ajustando o contraste mantendo o botão direito do mouse enquanto move o mouse para a esquerda e para a direita. Use o interfone do scanner para comunicar ao sujeito que a estimulação será iniciada e que ele ou ela poderá sentir uma sensação de formigamento no couro cabeludo por um curto período de tempo. Em seguida, repita as instruções para a primeira varredura funcional.

Para o exame no estado de repouso, instrua o participante a manter os olhos fechados durante toda a duração do exame de cinco minutos. Peça para se mover o mínimo possível e não pensar em nada em particular. Além disso, certifique-se de que o projetor foi desligado manualmente.

Inicie a estimulação transcraniana de corrente contínua (TDCS) aproximadamente um a dois minutos antes do início da aquisição funcional em repouso. Utilize o console do scanner para carregar a sequência de estado de repouso. Dê dois cliques na sequência de estado de repouso para abrir o campo de visão e ajuste a posição para cobrir todo o cérebro e alinhá-lo aproximadamente com a comissura anterior-posterior.

Agora, inicie o primeiro exame. Monitore a impedância durante todo o experimento com a ajuda de um segundo pesquisador ao realizar estudos duplo-cegos enquanto a sequência de estado de repouso estiver em execução. Carregue a segunda sequência de imagem funcional, que é a tarefa de linguagem, e ajuste o campo de visão como anteriormente, utilizando o console do scanner, para reduzir o tempo necessário entre os exames.

Após o término da sequência de estado de repouso, ligue o projetor para permitir a exibição visual dos estímulos experimentais durante a tarefa de linguagem. Dê dois cliques no ícone do software de apresentação e carregue o paradigma de linguagem. Utilize o interfone do scanner para repetir as instruções do paradigma de fMRI relacionado à tarefa e inicie a tarefa ao final da estimulação e do experimento de fMRI.

Continue com os exames estruturais planejados. Ao final do experimento, desconecte o cabo do eletrodo da caixa de filtro interna antes de retirar o participante da abertura do scanner. Em seguida, remova a bobina craniana e peça ao participante que sente e retire cuidadosamente os eletrodos.

Estudos de fMRI durante uma tarefa de geração de palavras semânticas mostraram atividade reduzida na porção ventral do giro frontal inferior tanto em adultos mais jovens quanto mais velhos que receberam A-T-D-C-S, em comparação com o momento em que os mesmos indivíduos foram submetidos à estimulação simulada. Nenhuma diferença significativa foi encontrada no giro frontal inferior dorsal esquerdo e na fMRI. A varredura de estado de repouso realizada durante A-T-D-C-S, em comparação com uma varredura de estado de repouso adquirida nos mesmos 18 participantes durante uma sessão separada de TDCS simulado, ilustra regiões cerebrais que apresentam conectividade aumentada durante A-T-D-C-S, indicadas em vermelho, e regiões com conectividade reduzida, indicadas em azul.

No futuro, esta nova técnica poderá ser utilizada em populações clínicas para aumentar a eficácia de intervenções existentes ou para desenvolver novos protocolos cientificamente fundamentados. Para aprofundar o entendimento dos efeitos subjacentes do TT CS, essa técnica poderia ser complementada por outras técnicas, como o EEG TT S, a fim de explorar a resolução temporal superior dessas técnicas. Após assistir a este vídeo, você deverá ter um bom entendimento dos requisitos técnicos, da implementação e das considerações de segurança do uso combinado de TDCS e MRI.