Одновременное применение транскраниальной стимуляции током во время воздействия виртуальной реальности

Summary

В этой рукописи излагается новый протокол, позволяющий одновременно применять транскраниальную стимуляцию током во время воздействия сигналов, связанных с травмой зоны боевых действий, с использованием виртуальной реальности для ветеранов с посттравматическим стрессовым расстройством.

Abstract

Транскраниальная стимуляция постоянного тока (tDCS) является формой неинвазивной стимуляции мозга, которая изменяет вероятность возбуждения нейронов посредством модуляции нейронных мембран покоя. По сравнению с другими методами, tDCS относительно безопасен, экономически эффективен и может применяться, когда люди участвуют в контролируемых, специфических когнитивных процессах. Этот последний момент важен, поскольку tDCS может преимущественно влиять на внутренне активные нейронные области. В попытке проверить tDCS в качестве потенциального лечения психических заболеваний, протокол, описанный здесь, описывает новую процедуру, которая позволяет одновременно применять tDCS во время воздействия сигналов, связанных с травмой, с использованием виртуальной реальности (tDCS + VR) для ветеранов с посттравматическим стрессовым расстройством (NCT03372460). В этом двойном слепом протоколе участникам поручают либо получать 2 мА tDCS, либо фиктивную стимуляцию в течение 25 минут, пассивно наблюдая за тремя 8-минутными стандартизированными поездками виртуальной реальности через Ирак или Афганистан, причем интенсивность событий виртуальной реальности увеличивается во время каждой поездки. Участники проходят шесть сеансов tDCS+VR в течение 2-3 недель, а психофизиология (реактивность проводимости кожи) измеряется на протяжении каждого сеанса. Это позволяет тестировать внутри и между сеансами изменения в гиперадушии к событиям виртуальной реальности и вспомогательным эффектам tDCS. Стимуляция осуществляется через встроенное перезаряжаемое устройство tDCS с батарейным питанием с использованием односторонней установки электрода 1 (анод) x 1 (катод). Каждый электрод помещается в многоразовый губчатый карман 3 х 3 см (плотность тока 2,22^А/м2),насыщенный 0,9% нормального физиологического раствора. Губки с электродами прикрепляются к черепу участника с помощью резинового оголовья с электродами, размещенными таким образом, чтобы они нацеливались на области в вентромедиальной префронтальной коры. Гарнитура виртуальной реальности размещается над монтажом tDCS таким образом, чтобы избежать электромагнитных помех.

Introduction

Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) является хроническим и инвалидизирующим состоянием, которое особенно распространено среди ветеранов. Несмотря на его распространенность и разрушительное воздействие, многие, кто получает доказательную психотерапию для ПТСР, имеют значительные остаточные симптомы^1. Синергетическое применение неинвазивной стимуляции мозга вместе с ориентированными на ПТСР принципами психотерапии дает возможность улучшить терапевтические достижения и снизить нагрузку, связанную с ПТСР.

Основным компонентом ПТСР является неспособность ингибировать дезадаптивную реакцию страха^2,3. Патологически повышенная активность в миндалине и дорсальной передней поясной коре, областях, которые облегчают реакцию страха, постоянно сообщалось при ПТСР. Это наряду со снижением активности в вентромедиальной префронтальной коре (VMPFC), области, которая, как^{считается,}снижает реакцию страха^3,4,5,6,7. Соответственно, повышение эндогенной активности VMPFC во время обработки вызывающих страх стимулов может быть перспективным методом улучшения ингибирования страха и эффективности лечения, основанного на воздействии.

Психотерапия, основанная на воздействии, лечение ПТСР первой линии, направлена на облегчение корректировального обучения, обучая пациентов, что опасный опыт (т. Е. Причина их ПТСР) больше не присутствует или не угрожает в их текущей среде^8,9. Эмоциональное участие в терапии ПТСР является важнейшим компонентом успеха^10, но ему препятствуют пациенты, желающие избежать переживания тревожных эмоций и наличия сопутствующих психических расстройств. Одним из привлекательных подходов к максимизации и отслеживанию эмоционального взаимодействия во время сеансов является использование иммерсивных и контекстуально релевантных сред виртуальной реальности (VR)^11,12. Внедрение VR подтверждается предыдущими данными, указывающими на то, что VR может генерировать показатели эффективности, сопоставимые с теми, которые наблюдаются при стандартных когнитивно-поведенческих вмешательствах^11,13,14. VR имеет дополнительное преимущество, задающее стандартизированную среду для разработки лечения для проверки конкретных гипотез.

Кроме того, среда VR позволяет интегрировать дополнительные неинвазивные методы стимуляции мозга, такие как транскраниальная стимуляция постоянного тока (tDCS). tDCS изменяет возбудимость коры через подпороговую модуляцию мембранных потенциалов покоя нейронов с использованием слабого (обычно 1 – 2 мА) постоянного электрического тока^15. Стимуляция обычно предоставляется в течение 20-30-минутного периода. Эффекты tDCS зависят от текущей полярности. Хотя это упрощение, теоретически положительный поток тока (т.е. анодальная стимуляция) увеличивает вероятность деполяризации нейронов, тогда как отрицательный ток (т.е. катодальная стимуляция) снижает вероятность потенциалов действия нейронов^16,17. Таким образом, tDCS подготовкает мозг к последующим реакциям на внешние раздражители для облегчения обучения и памяти^18.

tDCS имеет благоприятный профиль безопасности как методика низкого риска, которая хорошо переносится и связана с минимальными побочными эффектами^19,20. tDCS также недорог; Устройства tDCS стоят около 9000 долларов США по сравнению с > 70 000 долларов США за клинически доступные неинвазивные методы стимуляции мозга, такие как транскраниальная магнитная стимуляция. Устройства tDCS также портативны, так как они питаются от батарей, в отличие от необходимости выделенной электрической цепи. Такая портативность позволяет использовать в любом офисе или помещении, в том числе и дома. Эти факторы позволяют использовать tDCS в сочетании с терапевтическими вмешательствами, включая VR и существующие модели лечения ПТСР. Гибкое использование может быть особенно важным в новом ландшафте предоставления психиатрической помощи и неинвазивной стимуляции мозга в мире после COVID19.

Протокол, подробно описанный ниже, предназначен для интеграции tDCS во время администрирования VR (tDCS + VR) у людей с ПТСР, связанным с зоной боевых действий, чтобы усилить тревожное привыкание. Сеансы VR позволяют стандартизировать воздействие событий, связанных с травмой, среди участников, чтобы обеспечить согласованное содержание для этого привыкания. Участники проходят шесть сессий tDCS + VR в течение двух-трех недель, причем каждая сессия состоит из трех идентичных проходов VR. Шесть сессий были выбраны для приближения продолжительности VR в Rothbaum et al.¹⁴ и Difede & Hoffman^21. Это количество сеансов показало эффективность в типичных исследованиях лечения, не основанных на VR(например, Bryant et al.²²⁾и было дополнительно информировано технико-экономическими данными из предыдущего пилотного исследования^23. На протяжении каждого сеанса измеряется психофизиология (т.е. проводимость кожи). Это позволяет тестировать внутри и между сеансами изменения в гиперадушии к событиям виртуальной реальности и вспомогательным эффектам tDCS. Интенсивность tDCS устанавливается на уровне 2 мА и подается через встроенный перезаряжаемый стимулятор на батарейном питание, который обеспечивает постоянный постоянный ток с использованием односторонней электродной установки 1 (анод) x 1 (катод). Каждый электрод помещается в многоразовый губчатый карман 3 х 3 см (плотность тока 2,22^А/м2),насыщенный 0,9% нормального физиологического раствора. Губки с электродами прикрепляются к черепу участника с помощью резинового оголовья с анодом, размещенным над областями Fp1 и AF3, и катодом над PO8 системы координации электродов ЭЭГ 10 -20, чтобы нацелиться на вентромедиальную префронтальную кору, предотвращая катодальную стимуляцию над префронтальной корой. Подобные монтажи электродов, направленные на нацеливание на VMPFC, были использованы для модуляции вымирания условных реакций страха нашей лабораторией^24,25, а также другими^26. Гарнитура виртуальной реальности размещается поверх монтажа tDCS таким образом, чтобы избежать помех электродам tDCS. tDCS должен начинаться во время инициации VR²³ и продолжаться на протяжении всего процесса. Участники возвращаются на 1- и 3-месячные оценочные визиты после лечения, чтобы оценить долгосрочное влияние tDCS + VR на изменения симптомов ПТСР, депрессии, тревоги и гнева, а также улучшение сна и качества жизни. Гипотезы, которые должны быть проверены, следующие: 1A) прогноз о том, что активный tDCS + VR, по сравнению с sham + VR, приводит к большему изменению симптомов ПТСР и качества жизни / социальной функции в конце лечения и 1B) устойчивые изменения через 1 и 3 месяца после лечения, и 2) что изменение психофизиологических реакций, отражающих привыкание, относится к изменениям симптомов ПТСР и качества жизни / функционирования по-разному после активного tDCS + VR по сравнению с sham + VR. Данное клиническое исследование зарегистрировано под ClinicalTrials.gov идентификатором: NCT03372460.

Protocol

Правомочные участники подписывают письменное информированное согласие до начала любых исследовательских процедур. Исследования проводятся в соответствии с институциональными, национальными и международными руководящими принципами исследований в области человека. Все описанные методы были одобрены Институциональным наблюдательным советом Медицинского центра Providence VA.

ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол tDCS+VR требует двух преданных своему делу сотрудников-исследователей. Одним из сотрудников является контроллер VR, который управляет VR и управляет стимулами VR в различные моменты времени, описанные ниже. Второй сотрудник исследования управляет компьютером, на котором собрана психофизиология.

1. Скрининг, диагностические интервью и магнитно-резонансная томография

1. Набирать участников, состоящих из ветеранов мужского и женского пола, с особым акцентом на операцию «Несокрушимая свобода» (Афганистан), операцию «Иракская свобода» и операцию «Новый рассвет» (Ирак) на основе следующих прав. Критерии включения: (1) диагноз хронического ПТСР с травмой, связанной с опытом военной зоны, (2) возраст между 18-70 годами и (3) если в лечении, симптоматический, несмотря на продолжающиеся стабильные схемы лечения в течение не менее 6 недель до процедур исследования. Продолжающиеся лекарства и психотерапия разрешены продолжать в неизменном виде во время исследования. Критерии исключения следующие: соответствуют установленным критериям безопасности для магнитно-резонансной томографии (МРТ), поскольку процедуры МРТ являются компонентом этого исследования и включают кардиостимулятор, имплантируемое устройство (глубокая стимуляция мозга) или металл в головном мозге, шейном отделе спинного мозга или верхней части грудного отдела спинного мозга, беременность или планирование забеременеть во время исследования. Дополнительными tDCS-специфическими исключениями являются поражения кожи в месте стимуляции, которые могут изменять импеданс (например, сосудистые родинки или ангиомы). Другими критериями исключения являются пожизненная история средней или тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ); текущие нестабильные медицинские условия; текущее (или прошлое, если это уместно) значительное неврологическое расстройство или пожизненная история а) судорожного расстройства б) первичных или вторичных опухолей ЦНС в) инсульта или г) аневризмы головного мозга, любого первичного психотического расстройства, биполярного расстройства I, активных умеренных / тяжелых расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ (в течение последнего месяца, исключая никотин / кофеин), активных суицидальных намерений или плана попытки самоубийства в течение 6 месяцев, как обнаружено на скрининговых инструментах или в решении следственной группы.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Участники этого исследования были набраны из Провиденс ВА.
2. Получить письменное информированное согласие до начала любых процедур исследования.
3. Проводить диагностические интервью и анкеты для проверки диагноза и оценки тяжести ПТСР с использованием структурированного клинического интервью для DSM 5 (SCID-5)^27,шкалы ПТСР клинициста (CAPS-5)²⁸и контрольного списка ПТСР для DSM5 (PCL-5)^29.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Введение SCID-5 дополнительно позволяет выявлять любые сопутствующие диагнозы, которые могут исключать критерии исключения исследования, изложенные выше. Дополнительные оценки, такие как Quick Inventory of Depressive Symptomatology Self-Report (QIDS-SR)^30,зависят от гипотез отдельных исследовательских групп.
4. Проверяйте участников на безопасность для прохождения tDCS и МРТ на основе критериев исключения, перечисленных выше.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Формы безопасности МРТ предварительного скрининга можно получить у www.MRIsafety.com
5. Запланируйте участников на выполнение шести сеансов VR в течение двух-трех недель, так что участники завершают сеанс VR примерно каждые два будних дня.

2. Рандомизация

1. Перед первоначальным исследованием внедрения tDCS+VR извлеките активные tDCS и фиктивные коды из руководства по устройству tDCS и введите их в программу рандомизации, чтобы обеспечить ослепление администрирования tDCS+VR или sham+VR.
2. Используя программу рандомизации, создайте рандомизированные урны, назначив участников для получения либо активного tDCS, либо фиктивного во время виртуальной реальности на основе пола (мужчина; женщина) и тяжести симптомов PCL-5 (низкий; высокий).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Программа рандомизации должна генерировать код устройства tDCS, который впоследствии может быть введен в устройство tDCS, чтобы гарантировать, что администратор tDCS остается слепым к тому, применяется ли активная или фиктивная стимуляция. Таким образом, это двойной слепой протокол, в котором как участники, так и администраторы tDCS слепы к статусу стимуляции.

3. Настройка устройства tDCS

1. Запрограммировать устройство tDCS со следующими параметрами и настройками, перечисленными в 3.1.1 и 3.1.2, нажав обе клавиши в левой части устройства tDCS для сохранения каждой настройки.
   1. Установка A: 30 с нарастите до 1 мА, стимуляция 1 мА в течение 30 с и спуск до 30 с.
   2. Настройка B: 30 с нарастие до интенсивности 2 мА, стимуляция 2 мА в течение 25 мин и 30 с спуск до выключения.
2. Настройте устройство tDCS в режим исследованияили другую функцию двойного ослепления, следуя инструкциям устройства tDCS.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Установка A используется для получения информации об импедансе до стимуляции и оценки переносимости tDCS до начала VR. Кроме того, применение кратковременный электрический ток ранее использовалось для обеспечения некоторой степени соматического ощущения, чтобы помочь в изучении ослепления^24,25,31. Настройка B позволяет ввести конкретный код исследования для рандомизации (активной или фиктивной) для каждого участника. Настройки C и D в этом протоколе не используются.

4. Психофизиологическая установка

1. Используйте жесткое и программное обеспечение, способное записывать и анализировать электродермальную активность (EDA) / гальванический кожный ответ (GSR) на специальном компьютере психофизиологической записи, который отличается от компьютера, на котором работает программное обеспечение VR.
2. Создать шаблон сбора данных в соответствии с процедурами, специфичными для программного обеспечения, со следующими настройками сбора данных: 5 мкВ; 10 ГЦ; DC. Частота сердечных сокращений: 1000 усиления, норма, DZ, 0,05 Гц.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Создание шаблона сбора данных обеспечивает согласованность параметров сбора данных между сессиями и участниками.

5. Ознакомильный визит tDCS: настройка и администрирование

ПРИМЕЧАНИЕ: Для следующих шагов добавление TM1 и TM2 относится к исследованию «член команды 1» и «член команды 2», так что различные шаги могут быть завершены одновременно.

1. Когда участник прибудет, аккуратно очистите, без энергичного растирания, кожу участника в приблизительных местах, где губки/электроды будут помещены спиртовой тампон и дайте высохнуть.
2. Измерьте и запишите окружность головы участника. Рассчитайте 5% и 10% окружности, которая будет использоваться позже для размещения электродов.
3. Наденьте на участника головной ремень, покрывая участки, где будут размещены губки и электроды, таким образом, чтобы еще можно было поместить один палец под головной ремень.
4. Убедитесь, что разъем резиновой ленты находится сбоку головки, чтобы он не мешал электродам и не мешал дисплею VR, установленному на голове.
5. Заполните каждую электродную губку 4 мл физиологического раствора с помощью шприца. Вставьте электроды в губчатые карманы.
6. Находясь позади участника, установите местоположение катодного электрода, используя ранее рассчитанные 10% окружности головы, и измерьте это расстояние от иниона головки вправо. Поместите катодальный электрод и проверьте измерения так, чтобы катод был примерно позади правого уха на сосцевидном отроце.
7. Затем переставьте на лицо участнику и установите местоположение анодального электрода, измерив ранее рассчитанные 10% окружности головы от наса вверх, а затем измерив ранее рассчитанные 5% окружности головы вправо. Поместите анодальный электрод и проверьте измерения так, чтобы анод касался 10 – 20 мест электродов ЭЭГ AF3 / Fp1.
8. Включите устройство tDCS, а затем подключите электроды.
9. Чтобы загрузить параметр A, выйдите из режима обучения, нажав правую верхнюю кнопку, затем введите основной код устройства с помощью верхней и нижней левой кнопок. После ввода основного кода нажмите кнопку ОК с помощью левой нижней кнопки. Затем убедитесь, что стрелка указывает на триггер. Используйте верхнюю правую кнопку для перемещения по настройкам, пока она не прочитает, загрузите... настройка. Прокрутите стрелку вниз экрана с помощью стрелок влево, затем с помощью верхней правой стрелки перейдите ко всем настройкам и вернитесь к настройке A. Наконец, щелкните верхнюю стрелку влево, чтобы загрузить параметр A.
10. Проверьте импеданс, одновременно нажав верхнюю правую и нижнюю левую кнопку, чтобы убедиться, что между электродами tDCS и черепом участника есть достаточный контакт. Запишите начальное сопротивление.
    1. Всегда убедитесь, что электроды не подключены к устройству, прежде чем включать его. Точно так же обязательно всегда отключите электроды перед выключением устройства.
       ПРИМЕЧАНИЕ II: Устройство tDCS автоматически отключается, если сопротивление превышает 55 Ом. В качестве ориентира не запускайте устройство tDCS, если импенсинг превышает 35 Ом, чтобы ограничить вероятность автоматического отключения. Если сопротивление слишком велико, добавьте немного физиологического раствора в губки, отодвиньте волосы участника с дороги или затяните резиновое оголовье, если оно кажется слишком свободным. Избегайте капания физиологического раствора на участника – если это происходит, губки слишком насыщены.
11. Начните стимуляцию при установке A. Запишите импеданс до, во время и после стимуляции в настройках A. После завершения стимуляции в режиме настройки А извлеките электроды из устройства tDCS и выключите устройство.
12. TM1: Поместите два самоклеящихся одноразовых электродных пластыря EDA на тенарную часть недоминирующей руки участника.
13. TM1: Откройте программное обеспечение для сбора данных EDA/GSR, чтобы обеспечить новый сбор данных. Откройте ранее созданный шаблон сбора данных и щелкните Создать/записать новый эксперимент. Калибруйте сигнал EDA в соответствии с конкретными программными инструкциями, сначала прикрепляя один электрод к одному электродному патчу, калибруя, а затем подключая второй электрод ко второму электродному патчу.
14. TM1: Чтобы обеспечить адекватный сигнал GSR, попросите участника сделать глубокий вдох и задержать его в течение 10 с, прежде чем выдохнуть.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Увеличение ГСР должно быть заметным. Если никаких изменений в ГСР не обнаружено, исследовательский персонал может хлопать в ладоши без предупреждения, чтобы вызвать реакцию ГСР. Базовое значение уровня проводимости кожи ниже 2 мкС может быть проблематичным, поскольку оно может указывать на слишком низкую проводимость кожи для измерения GSR на протяжении всего сеанса VR.
15. TM2: Включите систему виртуальной реальности и откройте программу Patient Application. Убедитесь, что разрешение экрана установлено на 1280 x 720, и нажмите кнопку Воспроизведения. Затем откройте программу Clinician Controller и выберите сценарий вождения в сельской местности в Ираке или в сельской местности Афганистана на основе сцены, которая наиболее актуальна для развертывания участника. В окне аватара пациента выберите позицию Водителя. Установите громкость звука на уровне 65% от максимальной.
16. TM2: С помощью участника поместите головной дисплей на голову участника, следя за тем, чтобы дисплей не смещал электроды. Проверьте комфорт. Затем положите наушники на голову участника и проверьте комфорт.
17. TM1: Начните сбор данных EDA и запишите 2 минуты базового EDA, объяснив участнику, что им нужно будет спокойно сидеть в течение 2 минут. Нажмите F1 на клавиатуре, чтобы отметить начало базового периода, и F3, чтобы отметить конец базового периода.
    ПРИМЕЧАНИЕ I: Использование клавиш F1, F2 и F3 для маркировки имеет важное значение для последующего анализа данных. F5 может использоваться для обозначения помех, генерируемых участником при сборе данных EDA(например, кашель, движение и т. Д.).
    1. После завершения базового EDA не прекращайте сбор данных EDA, а продолжайте работать до тех пор, пока не будут завершены все три диска.
18. Включите устройство tDCS и снова подключите электроды. Устройство теперь отражает режим исследования и настройку B. Используйте нижнюю правую кнопку, чтобы нажать OK, чтобы подтвердить, что настройка B запрограммирована на применение интенсивности 2 мА в общей сложности 25 минут, с 30-с подъемом и рампом вниз каждый.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Во время сеанса VR участники могут выразить некоторый дискомфорт от оголовья или зудящее, колючие ощущения. Тем не менее, участники должны быть проинструктированы сообщать о любой боли или все более нагревании или жжении, поскольку это требует немедленного отключения устройства tDCS, чтобы избежать локальных ожогов кожи.
19. Введите код рандомизации конкретного участника, полученный из программного обеспечения рандомизации, и нажмите OK,затем начните стимуляцию, нажав верхнюю левую кнопку, чтобы нажать Y.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Участники должны быть проинформированы о том, что некоторые люди испытывают кибер-болезнь от VR и что это чувство похоже на автомобильную болезнь. Если возникает кибер-болезнь, она должна быстро отступить. Прежде чем участник уйдет, спросите, может ли он управлять транспортным средством. Если нет, может быть предоставлена поддерживающая терапия, и обычно достаточно дополнительного времени ожидания.
20. Чтобы запустить диск, нажмите кнопку Выкл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Каждый участник будет делать три проезда за сеанс, каждый продолжительностью около 8 минут, в общей сложности 24 минуты. 25 минут активной или фиктивной стимуляции, запрограммированной в устройстве tDCS, позволяют использовать дополнительную минуту для регистрации с участником в перерывах между проходами.
21. Для первой сессии (VR1, день 1) Контроллер VR должен провести участника через возникновение событий VR, используя устную подсказку во время первого проезда следующим образом: «Впереди будет дорожная засада. В 3... 2... 1... go» (VR Controller выбирает «дорожную засаду» в меню VR).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это будет сделано только для первого прохождения VR в первом сеансе. Для всех других VR-проездов или сессий участник должен пройти через диск без словесных подсказок. Тем не менее, VR Controller может напомнить участникам, что они увидят те же сцены, что и предыдущий проезд, но устное предупреждение о предстоящих событиях VR предоставляться не будет.
22. Контроллер VR: убедитесь, что каждый проезд начинается как минимум с 30 секунд вождения только в среде VR. Затем администрирует каждое событие VR (с минимальным количеством 10 заезда между каждым событием), щелкнув событие, помеченное в программной среде контроллера клиницистики. События VR будут происходить в следующем порядке: выстрелы, вертолет Blackhawk, пролетавший над головой, засада повстанцев и еще одна засада повстанцев, за которой последуют СВУ, засада на мосту и взрыв транспортного средства перед автомобилем участника. Смотрите Приложение 1 для определения времени различных событий VR в сценариях вождения Афганистана и Ирака.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эта последовательность событий VR повторяется в том же порядке, и события VR повторяются в одно и то же время во время каждого из трех прохождений VR во время каждого сеанса VR.
23. В то время как контроллер VR администрирует события VR, сотрудник, контролируя сбор данных о проводимости кожи, нажимает клавишу F2 на клавиатуре каждый раз при проведении события VR.
24. Когда автомобиль вернется к началу движения, остановите автомобиль от движения, нажав кнопку Дроссельной заслонки под управлением водителя.
25. После каждого проезда контроллер VR должен зарегистрироваться у участника, чтобы обеспечить безопасность и комфорт участника, прежде чем продолжить следующий проезд. Если участник упоминает потенциально более серьезные побочные эффекты tDCS, такие как ощущение жжения или увеличения нагрева, пожалуйста, следуйте руководству по ручному руководству устройства tDCS для остановки tDCS.
26. Завершите диски 2 и 3, используя тот же порядок событий VR, что и во время диска 1.
27. После завершения всех трех проходов VR за один сеанс проверьте и запишите импеданс tDCS, выйдя из режима исследования, сначала нажав верхнюю правую кнопку и введя основной код устройства с помощью верхней и нижней левой кнопок.
28. Отключите электроды от устройства tDCS и выключите устройство.
29. Запросите у участника любые потенциальные побочные эффекты, ввести опросник³²о побочных эффектах tDCS.
30. Наконец, очистите гарнитуру VR, наушники и резиновое оголовье после использования спиртовым тампоном и дезинфицирующими салфетками. Сделайте снимок экрана с полностью собранным следом EDA с течением времени для обработки контроля качества.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В качестве мер предосторожности для снижения распространения COVID-19 может потребоваться проведение дополнительных мер по очистке и профилактике. Например, участникам может потребоваться носить хирургические маски для лица. Ношение маски увеличивает вероятность запотевания VR-линз. Хирургическая лента может быть использована для наклеивания масок на нос участника, чтобы уменьшить запотевание. Аналогичным образом, наличие нескольких оголовьев - как для tDCS, так и для гарнитуры VR - и наушников обеспечит разнесенный использование между участниками для очистки и дезинфекции.

6. Анализы

1. Предварительная обработка GSR
   1. Используя программное обеспечение для обработки GSR, откройте сохраненный файл GSR участника и сохраните новую копию файла для предварительной обработки, чтобы исходный, необработанный файл данных оставался сохраненным.
   2. Визуально проверьте данные на наличие артефактов и общего дрейфа, затем удалите или исправьте их. Следуйте ранее опубликованным рекомендациям по удалению артефактов и исправлению общего дрейфа, которые можно найти на https://www.birmingham.ac.uk/Documents/college-les/psych/saal/guide-electrodermal-activity.pdf
2. Базовый уровень проводимости кожи
   1. Запишите среднее, минимальное и максимальное значения (в мкС) за 2-минутный базовый период, выбрав курсором 2-минутный базовый период. Эта информация обеспечивает некоторый индекс уровня проводимости тонизирующей кожи и уровня реакции на ЭДА.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя здесь используется 2-минутный базовый период, может использоваться более длительный период времени до четырех или 5 минут.
3. Реакция проводимости кожи (SCR), связанная с событиями, на стимулы VR
   1. Определите и создайте эпохи, связанные с событиями VR, используя маркировку событий типа стимула в данных, выбрав одну секунду перед каждым событием VR и до десяти секунд после каждого события VR. Ширина эпохи — это количество времени, включенного для захвата SCR. Каждый комплект психофизиологического оборудования будет иметь свой набор инструкций по созданию эпох. Обратитесь к руководству вашего психофизиологического устройства для получения этой информации.
      ПРИМЕЧАНИЕ I: Хотя SR обычно имеют начало или задержку 1-3 с после презентации события, события VR не всегда представляются сразу после начала. Например, в то время как взрыв СВУ и дальний выстрел из пушки произойдут немедленно при начале, начало огня из пушки в рамках засады повстанцев или пролета Blackhawk задерживается на несколько секунд. Таким образом, окно 10-х годов для анализа SCR должно быть достаточно либеральным, чтобы захватывать SCR в ответ на все события VR.
      ПРИМЕЧАНИЕ II: Убедитесь, что для анализа выбраны события, а не фиксированные временные интервалы. Здесь события определяются пользователем типом 2 - событие специфичного для VR start, введенного членом исследовательской группы.
   2. Следуйте процедурам обработки данных, изложенным в программном обеспечении для психофизиологии, используемом для того, чтобы отметить начало и конец каждой интересующих эпохи и извлечь данные SCR, связанные с событиями. Пример использования подхода «Цикл поиска» см. в Приложении 2. Экспорт предварительно обработанных данных GSR для дальнейшего анализа.
4. Дальнейшие анализы
   ПРИМЕЧАНИЕ: Учитывая относительно большие эпохи, связанные с событиями VR, а именно от 1 с до 10 с после событий VR, предварительно обработанный выходной файл будет содержать как SR, связанные с событиями, так и не связанные с событиями, или неспецифические SR. Чтобы определить SCR, связанный с событием, используйте первое положительное отклонение, которое превышает пороговое значение 0,02 мкС, возникающее по крайней мере через две секунды. Окно в две секунды выбирается, так как эпоха содержит 1 с до презентации события VR, а SR, связанные с событиями, обычно не имеют задержки менее 1 с.
   1. Используя программное обеспечение для статистического анализа, определите, является ли распределение данных SCR нормальным. Если нет, примените преобразование квадратного корня или Log для исправления перекоса/куртоза, выполнив действия, соответствующие используемому пакету статистического анализа.
5. Используйте линейные смешанные модели для проверки влияния активного tDCS или фиктивного на SКР во время VR, где группа (активная tDCS или фиктивная) является переменной между субъектами, статистически контролирующей базовый уровень проводимости кожи (SCL) и другие демографические или клинические факторы(например, тяжесть ПТСР). Чтобы проверить влияние tDCS на привыкание между сессиями, используйте сеанс VR (1 – 6) в качестве переменной внутри субъектов. Чтобы оценить влияние tDCS на привыкание в течение сеанса, используйте отдельные сквозные (1-3) в каждом сеансе VR в качестве внутритематической переменной.

Results

Репрезентативные результаты, представленные здесь, отражают индивидуальные психофизиологические данные от четырех участников, которые заполнили вышеописанный протокол. Зачисленные участники являются ветеранами с диагнозом ПТСР и - в соответствии с критериями включения в исследование - в возрасте от 18 до 70 лет. Учитывая, что в настоящее время это продолжающееся двойное слепое рандомизированное фиктивно-контролируемое исследование (NCT03372460), невозможно представить данные, касающиеся эффективности активного tDCS по сравнению с фиктивным. Таким образом, представлены отдельные необработанные, необработанные, данные о проводимости кожи, собранные в рамках этого продолжающегося клинического исследования. Это даст предварительное представление о том, что можно ожидать, включая препятствия при сборе психофизиологических данных и записей проводимости кожи, в частности. Данные о двенадцати ветеранах с ПТСР, связанным с зоной боевых действий, с использованием вышеуказанного протокола в рамках отдельного пилотного исследования ранее были опубликованы^23.

Основываясь на визуальном осмотре следов проводимости кожи, участник A(рисунок 1),по-видимому, демонстрирует признаки привыкания между сеансами от первого сеанса VR до средней точки протокола, во время третьего сеанса VR, до последнего, шестого сеанса VR.

Рисунок 1: Пример трассировки необработанных данных о проводимости кожи от участника А. На рисунке 1 показаны скриншоты необработанных данных о проводимости кожи, полученных во время сеанса VR 1 (вверху), сеанса VR 3 (середина) и сеанса VR 6 (внизу). Снижение реактивности проводимости кожи указывает на привыкание между сеансами. Сеансы VR 2, 4 и 5 не изображены, чтобы обеспечить лучшее визуальное сравнение трассировок проводимости кожи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Визуальный осмотр участника B необработанной трассировки проводимости кожи(рисунок 2),по-видимому, указывает на привыкание в течение сеанса при сравнении первого проезда (красный квадрат) с третьим проездом (зеленый квадрат). Предыдущие исследования показывают, что, хотя привыкание в течение сеанса важно, привыкание между сеансами может быть лучшим предиктором успеха длительного лечения лечения^{ПТСР 33,34}на основе длительного воздействия.

Рисунок 2: Пример трассировки необработанных данных о проводимости кожи от участника B. На рисунке 2 показаны скриншоты необработанных данных о проводимости кожи, полученных во время первого диска (красный квадрат) и третьего диска (зеленый квадрат) одного сеанса VR. Данные, представленные на этом рисунке, могут указывать на привыкание в течение сеанса от первого проезда к третьему проезду. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Визуальный осмотр данных о проводимости кожи участника C(рисунок 3),по-видимому, показывает менее резкий профиль привыкания по сравнению с участником A(рисунок 1),этот участник, тем не менее, демонстрирует привыкание как между сеансом, так и внутри сеанса. Кроме того, как и у участника А, уровень проводимости кожи численно выше во время первого сеанса VR по сравнению с оставшимися пятью сессиями.

Рисунок 3: Пример трассировки необработанных данных о проводимости кожи от участника C. На рисунке 3 показаны скриншоты необработанных данных о проводимости кожи от участника C для сеансов VR с 1 по 6, упорядоченные сверху вниз. Участник С, по-видимому, демонстрирует как между сессиями, так и внутри сессии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Необработанные данные о проводимости кожи от участника D(рисунок 4)демонстрируют уровень проводимости кожи, который можно считать слишком низким для правильного анализа с отсутствием визуально обнаруживаемых реакций проводимости кожи. Таким образом, эти данные представляют собой сбой сбора данных. Хотя необработанные данные также показывают наличие артефактов и потерю электродного сигнала, устойчиво низкие уровни проводимости кожи и отсутствие визуально обнаруживаемых реакций проводимости кожи во всех шести сеансах VR очевидны для этого человека.

Рисунок 4: Пример трассировки необработанных данных о проводимости кожи от участника D. На рисунке 4 показаны скриншоты необработанных данных о проводимости кожи от участника D во время сеансов VR с 1 по 6, упорядоченные сверху вниз, демонстрирующие неизмеримые уровни проводимости кожи и реакции, а также артефакты (синие овалы) и потерю электродного сигнала EDA (зеленый квадрат). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Discussion

Протокол, подробно описанный выше, описывает одновременное применение tDCS и VR, в отличие от последовательного применения любого метода. По отношению к существующим методам важно одновременное применение tDCS с VR. В то время как VR обеспечивает контекстуально богатую и захватывающую среду для обработки, связанной со страхом, подпороговая стимуляция, обеспечиваемая tDCS, позволяет модулировать внутреннюю нейронную активацию, связанную с этой обработкой, связанной со страхом. В этом протоколе есть несколько критических шагов, которые можно разделить на те, которые относятся к реализации tDCS + VR, и те, которые связаны с сбором психофизиологических данных для анализа. Что касается tDCS+VR, то крайне важно обеспечить правильную рандомизацию и одновременное применение tDCS на протяжении всего сеанса VR. Другой ослепленный сотрудник может выполнить дальнейшее подтверждение рандомизации.

Что касается обеспечения одновременного tDCS+VR, то важны два аспекта; 1) импеданс, достигаемый при настройке tDCS и 2) запуск устройства tDCS в непосредственной близости от запуска VR. Последний вопрос является относительно простым и должен гарантировать, что tDCS непрерывно применяется на протяжении всей презентации VR, оставаясь в пределах пределов безопасности tDCS, когда интенсивность 2 мА применяется в течение 25-минутной продолжительности^20. В отношении импеданса желательно низкое сопротивление. Знание того, достигается ли адекватное сопротивление или качество контакта, зависит от используемого устройства tDCS. Некоторые устройства будут отображать импеданс в Омах, где чем ниже, тем лучше, в то время как другие устройства используют 10- или 20-точечную шкалу отображения, представляющую качество контакта, где чем выше, тем лучше. Независимо от конкретного устройства, использование обычного физиологического раствора, 0,9% раствора NaCl, в отличие от обычной водопроводной воды для увлажнения электродных губок, улучшает импеданс^35. Следует в дальнейшем избегать употребления обычной водопроводной воды, поскольку она связана с возникновением небольших поражений кожи^35,36,одним из наиболее серьезных возможных побочных эффектов tDCS. Поражения кожи также могут возникать, если кожа под электродами энергично истирается до tDCS³⁷ или если используется проводящий гель, который может высушить^35,38,и поэтому его также следует избегать. Наконец, высокое сопротивление перед запуском tDCS может привести к достижению или превышению предписанных параметров безопасности устройства, что приведет к отключению устройства в середине администрирования VR. Хотя важно достаточно увлажнить губки электродов, чтобы обеспечить адекватное сопротивление, это должно быть сбалансировано, не чрезмерно замачив электроды, так как это может привести к утечке или капанию физиологического раствора при размещении гарнитуры VR. Утечка физиологического раствора может позволить электрическому току «распространиться» на большую площадь, что приведет к более низкой, но неизвестной плотности тока^39,которая зависит от интенсивности tDCS (в мА) и размера электродов (в^см2). Кроме того, важно, чтобы дисплей, установленный на голове VR, физически не касался губок / электродов, чтобы избежать нарушения потока тока и смещения электродов по мере движения головы участниками.

В этом протоколе проводимость кожи считается основным показателем исхода. Проводимость кожи является психофизиологическим показателем активности симпатической нервной системы^40. Типичные факторы, связанные с приобретением проводимости кожи, такие как влияние температуры и влажности окружающей среды, старение, статус курения, употребление кофеина и использование лекарств с антихолинергическим эффектом^41,должны быть рассмотрены, но не всегда могут быть устранены. Например, можно попросить участников воздержаться от использования продуктов, содержащих кофеин, до сеансов VR, но неэтично просить их прекратить прием антидепрессантов. Более того, по причинам, которые не всегда ясны, часть людей демонстрирует очень низкие или неизмеримые уровни проводимости кожи и / или реакции проводимости кожи, что показано на рисунке 4. Поэтому важно зачислить достаточный размер выборки, чтобы допустить потерю или отсутствие данных. Что касается реализации этого протокола, следует также упомянуть, что маркеры событий в настоящее время вводятся вручную во время сбора психофизиологических данных. Хотя это ограничение, в больничных системах нередко компьютер, управляемый не больницей, в данном случае компьютер, который работает в среде VR, не может быть подключен к зашифрованной сети информационных технологий больницы. Это означает, что невозможно, чтобы компьютер, который работает в среде VR, посылал сигналы(например, через пульс TTL) на компьютер сбора психофизиологических данных, который находится в больничной сети. Хотя это менее элегантно, одним из решений является присутствие двух членов исследовательской группы во время каждой сессии VR; тот, который управляет администрированием VR, и тот, который вручную вводит маркеры событий в психофизиологическое отслеживание, как видно в верхней части каждого рисунка (см. Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3 и Рисунок 4). Тем не менее, это не учитывает наличие небольшой разницы во времени, менее половины секунды, с момента, когда события VR инициируются контроллером VR и входят в маркер события вторым лицом. Будущие исследования, возможно, захотят смягчить это, чтобы маркеры событий могли автоматически регистрироваться. Тем не менее, присутствие второго члена исследовательской группы, отличного от человека, который управляет средой VR, который может наблюдать за участником во время сеансов, настоятельно рекомендуется. Следует ожидать, что некоторые участники могут иметь сильные эмоциональные реакции во время исследования или испытывать побочные эффекты, связанные с кибер-болезнью. Способность исследовательской группы быстро реагировать на эти ситуации обеспечивает наилучший возможный уход.

Таким образом, этот протокол использует одновременный tDCS во время VR для расширения жилья в сценариях, связанных с травмой. Основным преимуществом этого подхода является использование иммерсивного контекста, связанного с травмой, и применение неинвазивной техники стимуляции мозга во время клинически значимого когнитивного процесса, в отличие от последовательного выполнения любого из них. В то время как протокол, описанный здесь, использует приложение в офисе в ветеранской выборке с ПТСР, этот подход одновременной неинвазивной стимуляции мозга и виртуальной реальности может привести к другим расстройствам, основанным на страхе и тревоге, а также к домашним применениям подходов, основанных на воздействии.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Модуль сбора данных ЭКГ	Biopac	Part #: ECG100C	ECG100C Усилитель электрокардиограммы регистрирует электрическую активность, генерируемую сердцем, для записи ЭКГ.
Электродные пластыри для ЭКГ	Biopac	Part #:  EL503, EL503-10	Эти предварительно гелированные одноразовые электроды имеют круговой контакт и наиболее подходят для кратковременной записи, включая поверхностные ЭМГ, ЭКГ, ЭОГ и т. Д
Отведения ЭКГ	Biopac	2 x Часть #: LEAD110	Эти электроды используются с одноразовыми защелкивающимися электродами серии EL500.
Модуль сбора данных EDA/GSR	Biopac	Часть #:  EDA100C	Усилитель электрокожной активности EDA100C измеряет как уровень проводимости кожи (SCL), так и реакцию кожи на проводимость (SCR), поскольку они изменяются в зависимости от активности потовых желез (эккрина) из-за стресса, возбуждения или эмоционального возбуждения.
Электродные пластыри EDA/GSR	Biopac	Part #:  EL507, EL507-10	Эти одноразовые защелкивающиеся электроды предназначены для исследований электродермальной активности и предварительно покрываются изотоническим гелем. Электроды, не содержащие латекса, хорошо прилегают и прилегают к пальцам/рукам. Используйте с неэкранированным электродным выводом LEAD110A или SS57L.
EDA/GSR лидирует	в Biopac	2 x Part #:  LEAD110, LEAD110A, LEAD110S-R, LEAD110S-W	Эти электроды используются с одноразовыми защелкивающимися электродами серии EL500.
HD/tDCS-Explore Программное обеспечение для нейротаргетинга	Soterix Medical	Contact Soterix Medical	Software для помощи в моделировании электрического поля и оптимизации монтажей электродов для нацеливания на мозг. Бесплатные доступные варианты включают ROAST и SIMNibs, которые работают в Matlab.
Психофизиология (ЭКГ и программное обеспечение для анализа EDA/GSR	Biopac	Part #:  ACK100W, программное	обеспечение для сбора и анализа данных ACK100M Biopac AcqKnowledge позволяет анализировать осциллограммы и мгновенно просматривать, измерять, анализировать и преобразовывать данные.
Психофизиологическое измерительное оборудование для ЭКГ и EDA/GSR	Biopac	Часть #:  MP160WSW, MP160WS	системой сбора данных MP160; требуется подключение модулей EDA/GSR и ЭКГ, заказываемых отдельно, см. следующие две записи.
Программное обеспечение для рандомизации и сбора данных	Redcap	https://www.project-redcap.org/	обеспечение REDCap и поддержка консорциума  доступны бесплатно  некоммерческим организациям, которые присоединяются к консорциуму REDCap. Для присоединения необходимо предоставить стандартное лицензионное соглашение через Интернет.
Физиологический раствор - 0,9% NaCi	например, Vitality Medical	, например, #37-6280	Обычный физраствор можно приобрести у разных поставщиков.
Электроды и губки tDCS	Jali Medical (США)	Связаться с Jali Medical	Электроды и губки tDCS продаются отдельно - свяжитесь с продавцом, чтобы заказать правильный размер (например, 5x5 см)
Транскраниальный стимулятор постоянного тока (tDCS)	Jali Medical (США)	Связаться с Jali Medical	НейроКонн DC-STIMULATOR PLUS* - это одноканальный программируемый стимулятор постоянного и переменного тока.
Система виртуальной реальности	Virtual Better	Contact Virtualbetter	PTSD Suite от Virtualbetter "Bravemind" - это приложение для клиницистов, специализирующихся на лечении посттравматического стрессового расстройства (ПТСР).