Одновременно Электроэнцефалография Запись Во транскраниальной стимуляции переменный ток (ПВР)

Художественная динамика внеклеточного электрических токов в мозге были обнаружены в течение столетия ^1,2. В то время как для большинства это время рассматривается как неспецифической шума в данных, сегодня они широко считается сыграть главную роль в обработке информации в мозге ^{3,4,5,6,7,8,9.} Наше понимание причинно-следственной связи между конкретными частот колебательной активности мозга и когнитивных процессов продвинулись в последнее десятилетие через развитие различных подходов к вмешательству прямой модуляции колебательный деятельность ^8,10. Транскраниальная переменного тока стимуляции (ПВР) является одним из таких перспективных подходов к модуляции ритмической активности в головном мозге ^10. ПВР является неинвазивным методом стимуляции мозга, которая применяется слабый переменный синусоидальный () токов из головы и модулирует возбудимость коры головного мозга в частотно-специфическим образом ^{11, 12, <}/ SUP> ^{13, 14, 15.} Будучи перспективным методом для изучения роли ритмической активности в головном мозге, нейрофизиологические механизмы ПВР до сих пор не удается. Некоторые исследования показали эффекты ОДУ на восприятия ^{11,13,16,17,18} и двигательные функции ^19,20,21,22, так же как воздействие на высших когнитивных процессов ^{23,24,25,26,27, 28} , Нейрофизиологическая доказательства уноса колебаний мозга после стимуляции были представлены с использованием ЭЭГ ^{13, 14, 15.} Есть в настоящее время несколько сообщений о нейрофизиологической доказательство в людях для эффекта ПВР во время стимуляции ^{12, 13, 22.} Так как мозг является очень прочным, чтобы внешнее возмущение, например на сайте доказательства значение для понимания насущных нейрофизиологические эффекты ОДУ.

Электрическийtroencephalography (ЭЭГ), захватив электрофизиологическое активности в головном мозге с высоким временным разрешением, является идеальным выбором для изучения эндогенных и захваченных колебательные нейронных деятельности. Недавние исследования, проведенные Helfrich и его коллеги сообщили онлайн нейрофизиологические эффекты ОДУ, но в то же время измерения ЭЭГ во ПВР оказалось сложно из-за выдающегося артефакта ПВР ^{12, 13.} Для успешного параллельных экспериментов ПВР-ЭЭГ, запись высококачественных данных ЭЭГ является одним из важных аспектов, который находится в центре внимания данной статье, и в то же время способ предварительной обработки, чтобы удалить артефакт ПВР также имеет решающее значение. В нашей лаборатории, мы разрабатываем наши собственные предварительной обработки трубопровода, позволяющую для удаления артефакта ПВР по данным ЭЭГ ^29. Здесь мы опишем, как успешно записывать сигналы ЭЭГ из области стимулирования и технических соображений, важных для успешного записи.

Этика заявление: Процедуры с участием человека в качестве субъекта были одобрены комитетом по этике кантона Берн (КЭК-BE 007/14).

Примечание: На рисунке 1 показана монтажи, а также дизайн ПВР электродов (см также обсуждение), и ЭЭГ крышка. Мы используем колпачок ЭЭГ, выполненный из эластичного материала (рис 1D) для удержания электрода ПВР прикрепленный на волосистой части головы.

1. Монтажи

Примечание: представитель результаты, полученные из следующих ПВР электродов монтажей.

1. Монтаж 1: Поместите обе электроды на коже головы, в левой префронтальной коре дорсолатеральной (ДЛПФК) (F3) электрода и слева задней теменной коре (PPC) (Р3) электрода (рис 1А).
2. Монтаж 2: Положите одну ПВР электрод на кожу головы в левой ДЛПФК (F3 электрод), и поместите другой ПВР электрод на левом плече (рис 1B).
3. Монтаж3: Поместите один ПВР электрод на кожу головы на левом PPC (Р3) электрода, и поместите другой ПВР электрод на левом плече (рис 1в).

2. Подготовка ОДУ Электроды

1. Если ссылка ПВР электрод будет размещен на плечо (Montage 2 и 3), сделать это первым.
   1. Перед размещением плеча электрод, подготовить кожу с абразивным кожи готовится гель для ЭЭГ и ЭКГ. Используйте марлевый тампон, чтобы вымыть кожу слегка кожи готовится геля.
   2. Применить ЭЭГ гель на электроде ПВР и поместить электрод на плечо.
   3. Закрепите электрод на плече с помощью клейкой ленты.
2. Положите на крышке ЭЭГ. Отрегулируйте положение крышки в соответствии с международным 10-20 системы позиционирования электрода ^30, и закрепите ремень подбородка колпачка ЭЭГ.
3. Отметить видит, чтобы указать, где электрод ПВР будет позиционироваться на волосистой части головы. Используйте водуоснованное красной ручкой, во-первых, изолирующие эффекты цветовой материала пера уменьшается, а во-вторых, он может быть легко смыть водой.
4. Если есть проблема с пером не доходящая до головы для маркировки, из-за отверстия в крышке ЭЭГ для вставки гель слишком плотно (рис 1D), используйте деревянную палочку, например, деревянную ручку ватным тампоном ,
   1. Краска наконечник палки тщательно и использовать этот совет, чтобы отметить головы.
   2. Снимите крышку ЭЭГ и проверить, если маркировка была успешной. При необходимости, заполнить в маркировке, так что он легко может быть замечен позже.
5. Выполните следующие действия (2.5.1-2.5.4), в зависимости от длины волос участника. Если участник имеет короткие волосы (до около 10 сантиметров), пропустите следующие шаги (следует также отметить, что некоторые прически, такие как грозные замков, делают применение ПВР электродов невозможно). Если участник имеет больше хайр:
   1. Поместите электрод ПВР с центром отмеченного красным пятном на голове. Обратите внимание, что нет ЭЭГ гель не следует ставить на электроде ПВР в этот момент.
   2. Автор из всех волос внутри внутреннего кольца электрода ПВР.
   3. Привязать резьбой из волос с кабельной стяжкой. Обратите внимание на то волосы вокруг электрода ПВР не получить связаны с электродом ПВР по кабельных связующих.
   4. После волосы были связаны, удалить электрод ПВР.
6. Применить ЭЭГ гель электрода скальп ПВР.
   1. Перед нанесением геля, подключите головы и плеча ПВР электроды стимулятора, но не включить стимулятор еще. Нанесите тонкий слой геля ЭЭГ на электрод ПВР. Разреженный применение геля является важным.
   2. Осторожно поместите электрод ПВР обратно на голову.
      1. Если участник имеет длинные волосы, резьба связанный волосы через внутреннее отверстие электрода ПВР, без него, чтобыuching гель ЭЭГ на электроде ПВР.
      2. При размещении электрода ПВР, обратить пристальное внимание на красной отметки на кожу головы держат в середине электрода ПВР. После того, как электрод ПВР был помещен на волосистой части головы, его положение может не быть изменен.
      3. Удалить кабельные связующие из волос, как только электрод ПВР был помещен.
   3. Включите стимулятор и контролировать сопротивление. В то время как тщательно положить некоторое давление на электроде ПВР, обратите самое пристальное внимание, что красная метка место всегда держал в центре электрода ПВР.
   4. Аккуратно поднимите края электрода ПВР и применить некоторые более ЭЭГ гель под волосами, а не между электродом ПВР и волос (рис 2). Это особенно важно, если участник имеет много волос (см обсуждения).
   5. Продолжать давить на электроде ПВР до сопротивление не стабильно ниже 10 кОм. Монитор импедансПВР электрод в ПВР stimulator.Carefully добавить дополнительную гель ЭЭГ, при необходимости, но всегда негусто.
      Примечание: Импеданс электрода ПВР контролируемого стимулятора ПВР измеряется между ПВР электродов, которая имеет тот недостаток, что не обеспечивает отдельную информацию значения импеданса для каждого электрода. В зависимости от системы усилителя ЭЭГ, это также может быть возможным, чтобы измерить сопротивление электродов ПВР через это, и затем быть в состоянии измерить сопротивление для каждого электрода в отдельности.
   6. Обратите внимание на любой гель спасаясь от электрода ПВР, и удалить излишки геля ЭЭГ с помощью ватного тампона.

3. Монтаж ЭЭГ колпачок

1. После импеданс ПВР электродов достигает ниже порога 10 кОм, установить крышку ЭЭГ снова. Поместите на колпачке ЭЭГ очень осторожно и тщательно, особенно если материал колпачка ЭЭГ эластична, так как в противном случае это легко перемещать положение кернар ПВР электрод во время этого шага.
   Примечание: Сдвиг электрода ПВР распространяется гель ЭЭГ под электродом ПВР и вызывает гель ЭЭГ для преодоления с электродами ЭЭГ. Важно, чтобы не тянуть вниз упругий колпачок с силой, так как это может привести к отскок после этого, что также приведет к перемещении электрода ПВР.
2. Закрепите ремень крышки ЭЭГ.

4. Подготовка ЭЭГ Электроды

1. Применение ЭЭГ гель соответствующей вязкости (как подробно обсуждается в обсуждении) к электродам ЭЭГ, чтобы создать контакт между электродами и кожей головы ЭЭГ. Начните с наземными и электродов ЭЭГ. Затем переходите к электродам, расположенным в середине и вблизи электрода ПВР. Затем продолжайте с остальными электродами (см Обсуждение).
2. Для ЭЭГ электродов, окружающих электрод ПВР, вводят гель с наконечником иглы, указывая в направлении от электрода ПВР. Аккуратно надавите EEG электроды при применении геля, так что гель не избежать из-под электродами.
3. Используйте деревянную палку для увеличения контакта между электродами ЭЭГ и волосистой части головы, как показано на рисунке 3. Не следует использовать кончик иглы для этой цели, как это будет царапать кожу головы участника, и, кроме того, не так эффективны для этой цели.
   1. Нажмите вниз гель с палочкой по направлению к коже головы, и очень аккуратно протереть кожу головы с верхней части ручки с вращательным движением. Постарайтесь, чтобы угол палку перпендикулярно к коже головы для электродов, расположенных в непосредственной близости от электрода ПВР, а боковое движение палки распространится гель под электродом. При необходимости, применить некоторые более ЭЭГ гель, а затем использовать деревянную палочку для дальнейшего улучшения сопротивления.
4. Чтобы избежать преодоление с помощью геля негерметичного (рисунок 4), быть бережливым с применением геля для снижения сопротивления электродов ЭЭГВ непосредственной близости от электрода ПВР. Вместо этого, попытаться снизить импеданс как можно больше, используя только деревянную палочку, прежде чем рассматривать добавляя гель.
5. После того, как хорошо сопротивление было достигнуто с деревянной палкой, осторожно вставьте и сбить иглу, пока кончик иглы не коснется головы, затем осторожно применять гель, потянув иглу, тем самым помогая стабилизировать контакт между электродом ЭЭГ а головы.
6. Стремитесь к ЭЭГ электродов сопротивлений ниже 5 кОм для оптимальных данных, так как это уменьшает помехи и шум искажения сигнала.
7. После того, как сопротивления были снижены до соответствующего уровня, тест был ли создан какой-либо мост между электродом ПВР и окружающих электродов ЭЭГ-за утечки геля.
   1. Применение краткое синусоидальный стимуляции, с интенсивностью экспериментальных интересов (например, 1 мА от пика до пика).
      Примечание: Из-за ограничений некоторых систем (см таблицу материалов), это пOT можно проверить для преодоления в Интернете, но только путем применения стимуляции, а затем проверять ли любой канал усилителя ЭЭГ насыщается.
   2. См ли насыщенный любой канал, стимулируя.
      Примечание: Как видно из результатов репрезентативных, преодоление с помощью гель утечки между электродами ПВР и ЭЭГ приведет насыщения этот канал усилителя ЭЭГ и исключает записи данных из этих электродов. Это не возможно, чтобы отменить моста через утечку гель, как только он был создан. Единственный вариант, чтобы прервать эксперимент.
8. ПРОВЕРИТЬ сопротивления еще раз. Затем начать запись.

Показаны примеры неудачных и успешных одновременных ПВР-ЭЭГ измерений, полученных из двух разных записей (рисунок 5). Два ПВР электроды помещали на кожу головы (F3 и P3 электродов) и интенсивности ПВР был 0,9 мА (от пика до пика). В первом примере, электрод F3 ЭЭГ мостиком с фронтальной ПВР электрода через гель (обратите внимание, что при упоминании "преодоление" на протяжении обсуждения ниже, обозначим формирование прямого подключения по ЭЭГ гель, создавая контакт между ОДУ и ЭЭГ электроды). Мостиковая сразу насыщает канал F3 и сигналы ЭЭГ во время ПВР не могли быть записаны (рис 5А). Во втором примере, сигналы ЭЭГ были успешно записаны при применении ПВР (фиг.5В).

Для оценки пространственного распределения величины артефакта ПВР, тобыла рассчитана величина артефакта ПВР во время успешной записи, полученной из трех предметов. ПВР был применен к любой ДЛПФК (F3) электрода или PPC (Р3) электрода. Интенсивность ПВР был 0,9 мА (от пика до пика) наблюдалось .Это что величина пика до пика артефакта ПВР была обратно пропорциональна расстоянию между ЭЭГ и ПВР электрода (рис 6A и 6B). Кроме того, положение опорного электрода ЭЭГ по отношению к электроду ПВР также влияет на пространственное распределение величины артефакта ПВР через каналы ЭЭГ (фиг.6А и 6В). Величина артефакта ПВР составляет от 10 мВ на электродах ЭЭГ более удаленных от места стимуляции, а величина может доходить до 100 мВ на электроде ЭЭГ в середине электрода ПВР. Соотношение между силой тока ПВР и величины артефактов в непосредственной близости отПВР электрод был также рассмотрен (рисунок 7). Это выставлены линейные отношения и насыщенным диапазон напряжения записи при ПВР сила тока составила более 1,6 мА.

Рисунок 1. Иллюстрация монтажа. (А) Монтаж с двумя электродами, расположенными ПВР на волосистой части головы (F3 и P3). (Б) Монтаж с одной ПВР электрода, помещенного на волосистой части головы (F3) и одна ссылка ПВР электрода размещены на ипсилатеральной плечо. (С) Монтаж с одной ПВР электрода, помещенного на волосистой части головы (Р3) и одна ссылка ПВР электрода размещены на ипсилатеральной плечо. (D), эластичный колпачок ЭЭГ имеет электрод скальп ПВР в месте под крышкой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры,

Рисунок 2. Правильное применение дополнительного геля ЭЭГ под электродом ПВР. Дополнительное ЭЭГ гель должен быть применен под электродом ПВР, чтобы улучшить однородность подключения к волосистой части головы. Дополнительное гель следует применять между волосами и кожи головы (синяя стрелка), а не между электродом и ПВР волос, чтобы улучшить контакт. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3. Улучшение соединение электродов ЭЭГ к коже головы. (А) Применение ЭЭГ гель на электроды ЭЭГ с помощью шприца. Используйте тIP иглы смахнуть волосы ниже электрода ЭЭГ, затем тщательно вставлять и сбить иглу, пока кончик иглы не коснется головы. Нанесите гель, потянув иглу, чтобы создать связь между головы и электрода ЭЭГ. (Б) использовать деревянную палочку (например, деревянная ручка ватным тампоном или аналогичный) для дальнейшего улучшения контакта между электродами ЭЭГ и волосистой части головы. Нажмите вниз гель с палочкой по направлению к коже головы, и очень аккуратно протереть кожу головы с верхней части ручки с вращательным движением. Постарайтесь, чтобы угол палку перпендикулярно к коже головы для электродов, расположенных в непосредственной близости от электрода ПВР, а боковое движение палки распространится гель под электродом. При необходимости, применить некоторые более ЭЭГ гель, а затем использовать деревянную палочку для дальнейшего улучшения сопротивления. Для электродов, расположенных в непосредственной близости от электрода ПВР важно также, чтобы быть осторожным с применением более гель FOг цели улучшения контакта. Скорее попытаться улучшить контакт как можно больше, используя деревянную палку. Наконец, когда хорошо сопротивление было достигнуто с деревянной палкой, добавьте немного дополнительного геля для стабилизации контакта между электродом и ЭЭГ головы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 4. Пример утечка ЭЭГ гель, создавая прямой контакт между электродами и ПВР ЭЭГ. Утечка ЭЭГ гель, который создает прямой контакт между ОДУ и электрода ЭЭГ, наблюдается. Преодоление таких как это между ПВР и электродов ЭЭГ могут быть созданы, например, путем добавления избыточных количеств ЭЭГ гель под электродом ПВР или электрода ЭЭГ в непосредственной близости от электрода ПВР,или ПВР электрод перемещаются. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 5. ПВР насыщает усилитель ЭЭГ через преодоление с помощью геля. Исходные данные из двух разных записей, которые ссылаются на CPZ, в течение монтажа с кожи головы ПВР электродами, расположенными на ДЛПФК (F3 электрода) и PCC (Р3 электрода). (A) сигнал, записанный на электрод F3 насыщен за счет преодоления с помощью утечки ЭЭГ гель между электродом F3 ЭЭГ и электродом ПВР. (B) сигналы успешно записаны из всех электродов. Величина артефакта ПВР на F3 электрода превышает более чем на 50 мВ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотретьувеличенная версия этой фигуры.

Рисунок 6. Величина ОДУ артефактов по всей ЭЭГ каналов. Пик-пик величины ОДУ артефактов среднем по трем предметам (мВ). Данные исходные данные, упомянутые в CPZ. (А) Величина артефакта ПВР во время монтажа с одной скальп ПВР электродом, лежащим на левой ДЛПФК (F3) электрода и электрода другие ПВР, размещенной на левом плече (Montage 2, рис 1B). (B) величина артефакта ПВР во время монтажа с одним ЦВР электрода, помещенного на левой PPC (Р3) электрода и электрода другие ПВР, размещенной на левом плече (Монтаж 3, рис 1С). Места канала (С) ЭЭГ. Красный: канал при стимуляции сайте, синий: каналы в непосредственной близости от стимуляции сайте, ссылка (жирный черный): Электрод (CPZ). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 7. Величина артефакта ПВР линейно коррелирует с интенсивностью стимуляции. Пик-пик на величину ОДУ артефакта (мВ) с одного предмета на канале F3. Интенсивности 0,5 до 2 мА были применены с шагом 0,1 мА. Данные исходные данные, упомянутые в CPZ. Монтаж с одной скальп ПВР электродом, лежащим на левой ДЛПФК (F3) электрода и электрода другие ПВР, размещенной на левом плече (Montage 2, рис 1B). Данные показывают, идеальный линейную зависимость между интенсивностью стимуляции прикладной и величины ПВР артефакта в диапазоне интенсивностей от 0,5 до 1,6 мА. В резолюции напряжения был установлен на 150 мВ, но ActuaДиапазон л максимальная приобретение было 161,6 мВ, за которым сигнал был насыщенным. Пунктирная линия отмечает максимальный диапазон напряжения. При стимуляции интенсивности 1,7 мА и выше, когда в результате артефакт величины были более чем 161,6 мВ, F3, канал был насыщенным. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Авторы не имеют финансовой заинтересованности в раскрытии информации.