Методическая статья

Стимуляция транскраниального постоянного тока высокого разрешения во время сна

DOI:

10.3791/68911

⸱

5 декабря 2025 г.

 ,  , 
1Center for Sleep and Cognition, Department of Psychiatry, Beth Israel Deaconess Medical Center, 2Division of Sleep Medicine, Harvard Medical School

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол описывает стимуляцию транскраниального постоянного тока высокой четкости во время сна с одновременном мониторингом электроэнцефалографии для изучения причинно-следственных связей между целевой областью мозга и сном, а также связанных с ним процессами.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Транскраниальная стимуляция постоянного тока высокого разрешения (HD-tDCS) обеспечивает высокоточную пространственную модуляцию нейронной активности во время сна. Этот протокол представляет комплексную методологию применения HD-tDCS с использованием конфигурации электрода с кольцом 4 x 1 и одновременной записи высокочёткой электроэнцефалографии (HD-EEG) для мониторинга архитектуры сна и эффектов стимуляции. Метод позволяет систематически настраивать несколько параметров, при этом каждый выбор параметров даёт разные нейрофизиологические результаты. Это даёт возможность нацеливаться на конкретные области мозга и осцилляторные паттерны, специально адаптированные к исследовательской задаче. Успешная реализация этого протокола требует внимания к размещению электродов, управлению импедансом и возможности реального времени стадирования сна. Универсальность этой методологии и её способность решать причинно-следственные связи в физиологии сна открывают широкий спектр применений — от базовой нейронауки до клинических вмешательств, основанных на оптимизации сна. Стандартизированная, но гибкая структура, описанная здесь, устанавливает HD-tDCS как надёжную платформу для систематических исследований нейробиологии сна и её клинических последствий.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Сон жизненно важен для здоровья мозга и когнитивных функций, а специфические колебания сна играют ключевую поддерживающую и восстановительную роль. Возможность модулировать эти колебания сна открывает уникальные возможности для установления причинно-следственной связи между сном, мозговой активностью и когнитивными функциями. В последние годы появились различные методы нейромодуляции, при этом транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) показала перспективы как неинвазивный способ модулировать нейронную активность во времясна 1,2,3,4.

Обычный tDCS подаёт постоянный электрический ток через крупные электроды площадки, обычно 25-35см 2, что приводит к относительно диффузнойстимуляции 5. Эффективность и специфичность tDCS во время сна зависят от нескольких ключевых параметров, которые можно систематически изменять. Размещение электродов фундаментально определяет, какие корковые области получают стимуляцию; Бифронтальные конфигурации могут либо усиливать медленные колебания и веретенасна 6,7, либо сокращать общее времясна 8, в зависимости от монтажа и полярности. Текущая интенсивность (обычно 0,2-2,0 мА) оказывает дозозависимое влияние как на величину нейрофизиологических реакций, так и на переносимостьучастников 9. Временные параметры, включая общую продолжительность стимуляции, длительность нарастания и структуру протокола (непрерывный или прерывистый с определёнными интервалами межстимуляции), определяют как немедленные эффекты, так и последующие эффекты; Например, прерывистые протоколы с интервалами без стимуляции могут повысить возбуждаемость моторной коры, одновременно снижаяадаптацию 10. Кроме того, время стимуляции относительно архитектуры сна влияет на результаты; например, стимуляция сна стадии 2 (N2) в первую очередь влияет на веретена и медленныеколебания 6,7, тогда как стимуляция быстрого движения глаз (REM) влияет на самосознание во время снов11. Это разнообразие результатов, вызванное такими тонкостями выбора параметров, иллюстрирует изысканную чувствительность архитектуры сна — и связанных с ними процессов, таких как когниция, — к целевой нейромодуляции.

Высокоопределённая tDCS (HD-tDCS) использует меньшие электроды, такие как кольцевая монтажная система 4 x 1 (примерно 0,95 см² поверхности против 2-35 см² у обычных резиновых электродов), что позволяет более фокально нацеливаться на области мозга с повышенной пространственной точностью — это возможность концентрировать электрический ток внутри конкретной цели при минимизации распространения на соседние области по сравнению с более крупными резиновыми электродами, применяемыми ранее12. HD-tDCS также создаёт более ограниченное распределение электрического поля, и генерируемый ток в основном ограничен корковыми областями непосредственно подэлектродами 13. Эта продвинутая пространственная специфичность минимизирует внецелевые эффекты и открывает путь к высокоточным функциональным корреляциям между сайтами стимуляции и наблюдаемымирезультатами 14. Такая селективность позволяет более точно проверять гипотезы, специфичные для регионов мозга, одновременно снижая сбивают с толку факторы от непреднамеренной стимуляции соседних кортикальныхобластей 5,12,13,14,15. Повышенная точность и точность фокуса HD-tDCS позволяют механистически анализировать определённые области мозга и их связь с различными аспектами физиологии и когнитивных функций сна. Адаптивность HD-tDCS усиливается при сочетании с непрерывными нейрофизиологическими записями, такими как непрерывная высокоточная электроэнцефалография (ЭЭГ). Таким образом, платформа с таким трансляционным потенциалом способна продвигать как фундаментальные исследования в области нейронауки, так и разработку клинических вмешательств для сна и нейропсихиатрическихзаболеваний 4.

Этот протокол описывает комплексную методологию применения HD-tDCS во время сна с использованием кольцевой конфигурации 4 x 1 с одновременной записью ЭЭГ для мониторинга архитектуры сна и эффектов стимуляции. Этот подход разработан как универсальный, позволяя исследователям настраивать параметры стимуляции для решения различных исследовательских вопросов, связанных с нейронаукой сна.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Исследование было одобрено и проведено в соответствии с этическими нормами нашего института. Участники исследования получили информированное согласие с полными объяснениями процедур, рисков и преимуществ.

1. Противопоказания и вопросы безопасности

  1. Перед началом экспериментальной подготовки убедитесь, что у участника нет противопоказаний для HD-tDCS на основе действующих рекомендаций по безопасности16,17 (Таблица 1).
  2. Тщательно осмотрите кожу головы участника на наличие кожных поражений. Избегайте стимуляции участков с повреждением или воспалением.
  3. Изучите препараты участника, так как препараты, действующие на центральную нервную систему, могут изменять эффект стимуляции.
  4. Получите информированное согласие с полными объяснениями процедур, рисков и преимуществ.
  5. Скрининг базовыхсимптомов 16 на наличие уже существующих симптомов, которые можно спутать с эффектами, связанными состимуляцией 16,17. К ним относятся: головная боль, дискомфорт в коже головы, покалывание, зуд, жжение, покраснение кожи, сонливость, трудности с концентрацией и изменения настроения.

2. Подготовка оборудования

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол описывает использование отдельных, независимых устройств для записи HD-tDCS и EEG (рисунок 1). Некоторые коммерчески доступные системы интегрируют как возможности стимуляции, так и записи в одном устройстве. Пользователям таких интегрированных систем следует ознакомиться с инструкциями, специфичными для производителя.

  1. Соберите всё необходимое оборудование и материалы (Таблица 2, Рисунок 2 и Рисунок 3).
  2. Убедитесь, что стандартное устройство tDCS имеет достаточный источник питания.
    1. Включите оба устройства и проверьте состояние питания согласно спецификациям производителя.
    2. Для устройств на батарейках: если загораются индикаторы низкого заряда батареи, замените батареи (для систем, которые можно заменить пользователем) или зарядить устройство (для интегрированных аккумуляторных систем).
    3. Для устройств с программным управлением: проверьте состояние питания через интерфейс управления.
    4. Для устройств с питанием от сети: обеспечьте правильное подключение к розетке с соответствующей медицинской изоляцией.
  3. Проверьте все электроды на наличие признаков необычного износа или повреждений.
    1. Для электродов спечённого кольца Ag/AgCl: проверьте наличие отложений продуктов электролиза на поверхности электрода.
    2. Для электродов из углеродичной резины: проверьте на трещины, хрупкость или неравномерный износ.
    3. Для одноразовых электродов: убедитесь, что они не превысили одноразовые или рекомендуемые лимиты использования.
    4. Замените любые повреждённые или чрезмерно использованные электроды в соответствии с рекомендациями производителя по частоте замены.
  4. Подключите кабели электродов Ag/AgCl с спечёнными кольцами к соответствующим приёмникам выходного кабеля адаптера размером 4 x 1.
    1. Подключите центральный электродный провод к центральному штекеру приёмника.
    2. Подключите оставшиеся электроды к окружающим вилкам.

3. Подготовка конденсатора ЭЭГ и электрода HD-tDCS (Рисунок 2 и Рисунок 3)

  1. Выберите подходящий размер ЭЭГ-колпачка для участника, исходя из окружности головы. Обратитесь к руководству производителя для выбора размера конденсаторов ЭЭГ.
  2. Определить конфигурацию полярности электрода HD-tDCS на основе целей исследования. Для анодальной стимуляции центральный электрод служит анодом (положительным), а окружающие электроды — катодами (отрицательными). Для катодной стимуляции центральный электрод служит катодом (отрицательным), а окружающие электроды — анодами (положительными). Распространённые расположения (и ожидаемые цели для мозга) включают:
    1. Используйте двустороннее фронтолатеральное расположение (F3/F4) для наведения цели напрефронтальную кору 6.
    2. Используйте центральное (Cz) расположение для целевой цели по сенсомоторнымобластям 18.
    3. Используйте затылочное положение (Oz) для наведения цели назрительную кору 19.
    4. Используйте теменную (P3/P4) для нацеливания наассоциационные коры 20.
    5. Опционально) Используйте вычислительное моделирование поля для визуализации и оптимизации распределения тока ( рисунок 4):
      1. Получите структурное МРТ участника, если оно доступно, или используйте стандартную модель головы.
      2. Используйте программное обеспечение для полового моделирования (например, SIMNIBS, ROAST или специализированные инструменты, такие как HD-Explore) для моделирования потокатока 21,22.
      3. Входные положения электродов и параметры стимуляции (интенсивность тока, полярность).
      4. Оценить предсказанное распределение поля, чтобы обеспечить адекватное таргетирование предполагаемой области интереса.
      5. Корректируйте положение электродов по мере необходимости, чтобы оптимизировать фокус и интенсивность поля на целе.
  3. Удалите электроды записи ЭЭГ в выбранном месте стимуляции из крышки ЭЭГ. Это позволяет электродам стимуляции HD-tDCS занимать эти позиции так, чтобы они имели прямой контакт с кожей головы через те же отверстия в крышке. Удаленные электроды ЭЭГ не могут записывать значимые данные из этих мест во время стимуляции из-за насыщения током.
  4. Вставьте электроды или держатели электродов HD-tDCS в крышку (рисунок 2).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые системы HD-tDCS используют электроды, которые вставляются непосредственно в крышку без отдельных держателей. Следуйте специфическим инструкциям производителя.
    1. Для систем с держателями электродов: разместите и закрепите держатели так, чтобы сторона с крышкой была обращена к внешней стороне крышки ЭЭГ, а противоположная сторона (без крышки) — к внутренней части крышки ЭЭГ, чтобы она соприкасалась с кожей головы участника.
    2. Для систем с электродами прямого вставки: следуйте рекомендациям производителя по правильной ориентации электродов и механизму закрепления.
  5. Нанесите клеевая проводящая пасту (высокая вязкость, без хлоридов; Десять-20) пасты для подготовки ЭЭГ-колпачка, как рекомендует производитель.
    1. Переверните крышку ЭЭГ наизнанку и установите её на поролоновую головку.
    2. Расправьте все складки на ткани кепки.
    3. С помощью депрессора для языка покройте электроды ЭЭГ пастой. Не используйте пасту на электродах стимуляции HD-tDCS.
    4. Сформируйте пасту в виде куполов. Наносите меньше пасты спереди, где меньше волос и больше на макушке и затылке.
    5. Избегайте нанесения слишком большого количества пасты на каждое место электрода и её попадания на ткань, так как чрезмерное разливание может привести к мосту.

4. Настройка участников

  1. Удобно посадите участника в кресло.
  2. Нанесите лицевые и наземные опорные электроды с помощью клеевой проводящей пасты с использованием электродов золотого стакана. Закрепите электроды медицинской лентой.
    1. Очистите участки спиртовым тампоном, отшелушите слегка абразивным гель-препаратом (например, Nuprep) на ватной палочке (например, ватной палочкой) и удалите все жидкости сухим марлевым квадратом. Электродные участки соответствуют стандартным требованиям к монтажу полисомнографии для стадирования сна согласно критериям23 Американской академии медицины сна (AASM) и включают:
      Референс (лоб); служат опорными электродами
      A1/A2 (мастовидные формы, кость за ушами); служат опорными электродами.
      LOC/ROC (правый и левый внешний канти возле глаз, правая поднята, левая опущена); Записывайте движения глаз.
      ЭМГ (2 на подбородок); Записывайте мышечный тонус для различия стадий сна.
      Грунт (ключица/ключица); стабилизирует усилитель и снижает шум в общем режиме.
    2. Заполните электроды клеевой проводящей пастой и нанесите на место, избегая открытия пасты на обратной стороне электрода.
    3. Для возвращающего электрода HD-tDCS приложите соответствующий стимулирующий электрод к ключице и закрепите его скотчем. Наносите физиологический раствор или гель в соответствии с требованиями производителя.
  3. Найдите и отметьте центральную точку для установки крышки ЭЭГ.
    1. Сначала локализуйте вершину (Cz).
      1. Измерьте расстояние от назиона (соединения лба и носовых костей) до иниона (самой заметной точки затылочной кости). Отметьте середину пути линией.
      2. Измерьте расстояние между левой и правой предушными точками. Отметьте середину пути линией.
      3. Cz расположен на пересечении этих линий. Слегка распыляйте волосы водой с помощью пульверизатора ( рисунок 3), чтобы облегчить установку крышки ЭЭГ.
  4. Переверните подготовленную ЭЭГ-крышку плотно и удобно на голове участника, нацелившись на Cz-электрод с отмеченным Cz-сайтом. Закрепите ЭЭГ-колпачок на голове участника с помощью подбородочных ремней.
  5. С помощью шприца заполните электродные участки проводящим гелем (например, e-gel).
    1. Слегка поднимите электрод и вставьте крупногабаритный наконечник иглы с тупым наконечником в центр электрода. Аккуратно пошевелите иглой, чтобы убрать волосы, и нанесите проводящий гель (~0,5 мл). Аккуратно нажимайте на электрод вниз, чтобы обеспечить прочное соединение между гелем, проводящей пастой и кожей головы.
    2. Избегайте распространения геля за пределы окружности места электрода, чтобы предотвратить шунтирование тока.
    3. Наносите больше проводящего геля на макушку и затылок, чтобы компенсировать большую плотность волос.
    4. Прижимайте каждый электрод к коже головы.
  6. Разместите электроды Ag/AgCl спеченных кольцев в каждом держателе электрода HD-tDCS ( рисунок 2, правая панель).
    1. Положите так, чтобы шероховатая поверхность была обращена вниз, а гладкая, округлая — вверх.
    2. Опустите кольцевой электрод до основания держателя.
    3. Добавьте больше высоковязких проводящих гелей (например, HD-геля), чтобы покрыть электрод.
    4. Используйте предоставленные крышки, чтобы зафиксировать электроды на месте.

5. Настройка системы HD-EEG

  1. Подготовьте подходящее программное обеспечение для компьютера записи.
  2. Если речь идёт о высокоплотной головке (или аналогичном оборудовании), убедитесь, что все электроды подключены к соответствующим усилителям. На этом этапе может использоваться оптоволоконный разъём, и могут существовать вариации настройки оборудования для записи.
  3. На этом этапе не подключайте электроды стимулятора.
  4. Включите усилитель и запустите программное обеспечение для записи ЭЭГ.
    1. После создания нового файла исследования выберите профиль, подходящий для монтажа высокой плотности.
    2. Проверьте место назначения для хранения файлов и фильтры, подходящие для монтажа.
  5. Проверьте импедансы.
    1. Установите предел импеданса на 25 кОм и стремитесь к импедансам ниже 10 кОм.
    2. Для электродов с высоким сопротивлением рассмотрим следующие корректировки:
      1. Если все или большинство электродов высоки, проверьте, правильно ли подключены все электроды. Проверьте опорный электрод и, при необходимости, заново сделайте опорные электроды.
      2. Если все или большинство из них необычно низкие, проверьте, подключено ли заземление.
      3. Если половина полностью красная, проверьте плотность конденсатора и усилителя.
      4. Если отдельный электрод высоко, нажмите на электрод. Если импеданс остаётся высоким, нанесите ещё проводящий гель с помощью шприца, аккуратно соскребите кожу головы кончиком шприца для электрода для кожи головы или заново нанесите лицевой электрод. Если проблема сохраняется или обнаружено избыточное сопротивление, проверьте соединение между конденсатором, разъёмом и усилителем.
  6. Начните запись ЭЭГ.
  7. Проведите биокалибровку.
    1. Попросите участника открывать и закрывать глаза в течение ~10 секунд. Наблюдайте за альфа-активностью у большинства участников. Ожидайте больших амплитуд в задних каналах, чем в передних. Следите за изменениями амплитуды на коже головы.
    2. Попросите участника посмотреть влево, вправо, вверх и вниз. Затем попросите участника сжать зубы. Наблюдайте движения электродов глаз и подбородка.
    3. Попросите участника несколько раз моргнуть.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Мигающие артефакты должны проявляться в виде крупных отклонений в лобных электродах (например, Fp1, Fp2), так как они находятся ближе всего к глазам. Электроды, расположенные дальше от глаз, могут показывать меньшие отклонения.
    4. Добавляйте дополнительные биокалибровки в соответствии с протоколом исследования (например, дыхание, движение конечностей и т.д.)

6. Настройка стимулятора HD-tDCS

  1. Подготовьте электроды стимуляции HD-tDCS и стимулятор. Подключите электроды к стимулятору только после выполнения следующих задач.
    1. Убедитесь, что стимулятор подключён к розетке, иначе его аккумуляторы полностью заряжены и правильно установлены.
    2. Включите стимулятор.
  2. После включения устройства подключите кабель электрода к задней части устройства.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если устройство не включено до подключения, это может привести к лёгкому разряду. Может понадобиться длинный или специально запланированный электродный кабель, чтобы стимуляцию можно было активировать из диспетчерской или места за пределами спального пространства, чтобы снизить вероятность нарушения сна участника.
  3. Устанавливайте параметры стимуляции на основе дизайна исследования. Настройки включают интенсивность, форму волны (для протоколов tDCS это будет постоянного тока), продолжительность и время нарастания.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти параметры будут варьироваться в зависимости от цели и физиологии мозга. Большинство устройств также имеют настройки для разделения протоколов стимуляции и фикции. На этом этапе необходимо настроить текущее распределение для монтажа стимуляции. В типичной конфигурации 4 x 1 центральный электрод получает 100% от запрограммированной интенсивности тока, в то время как этот ток распределяется между четырьмя возвратными электродами (по 25% каждого).
  4. Установите режим активной стимуляции или фиктивного режима согласно протоколу исследования. Если исследование включает ослепление, необходимы соответствующие меры, чтобы не дать участникам или исследователям узнать, какой режим используется в процессе. Некоторые стимуляторы имеют встроенные функции стимуляции/фикции для этого.
  5. Если электроды HD-tDCS демонстрируют высокое сопротивление (например, больше 600 кОм), проведите короткую тестовую стимуляцию (5-10 с при запрограммированной интенсивности) в режиме SHAM для проверки связности. В идеале выполнить это до того, как участник уснёт.
    1. В режиме SHAM подайте импульс. Ожидайте, что импеданс снизится на 3-5 секунд после подачи импульса. После подтверждения снижения импеданса немедленно прекратите стимуляцию (общая продолжительность теста не должна превышать 10 секунд).
    2. Добавьте больше высоковязких проводящих гелей и/или проверьте соединения до тех пор, пока импеданс не снизится до 20-25 кОм при подаче фиктивного импульса.

7. Протокол мониторинга и стимуляции сна

  1. Подготовьте условия для сна.
    1. Минимизируйте окружающий свет и шум.
    2. Убедитесь, что участник получает комфорт.
    3. Предложите игроку беруши.
    4. Отметьте время в записи ЭЭГ, когда свет выключен.
  2. Отслеживайте ЭЭГ на предмет начала сна и определённых стадий для запуска протокола стимуляции в соответствии с дизайном исследования. При принятии решений по протоколу стимуляции и точке его запуска следует учитывать продолжительность/непрерывность стимуляции (то есть непрерывная или прерывистая), а также целевую физиологию/архитектуру сна.
  3. Отметьте начало стимуляции в записи ЭЭГ соответствующей нотацией.
  4. Если участник просыпается во время стимуляции:
    1. Отменить стимулятор.
    2. Отметьте точку времени соответствующей нотацией на записи ЭЭГ.
    3. Следите за возвращением участника к интересующей стадии сна в соответствии с дизайном исследования и протоколом стимуляции.
    4. Возобновите протокол стимуляции по мере необходимости. Если используется дизайн прерывистой стимуляции, прерванный период стимуляции обычно считается завершённым, и следующая стимуляция будет следующей в расписании (например, если стимуляция #3 прервана, протокол продолжается с стимуляции #4 после возобновления).
    5. Завершите протокол стимуляции.
      1. После окончания финального периода стимуляции отключите шнур стимулятора (соединяющий электроды HD-tDCS) от стимулятора, прежде чем выключить стимулятор.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Опять же, если не отключить устройство до выключения, это может привести к небольшому разряду, который потенциально разбудит участника.
      2. Позвольте участнику продолжать спать (по мере необходимости), без помех, в зависимости от дизайна исследования.

8. Завершение сессии и удаление оборудования

  1. Разбудите участника в нужное время.
    1. Отметьте время в записи ЭЭГ, когда включены светильники.
    2. Аккуратно разбудите участника.
  2. Остановите запись ЭЭГ.
  3. Отключите оборудование.
    1. Снимите колпачки с держателей электродов HD-tDCS.
    2. Аккуратно уберите кольцевые электроды Ag/AgCl, при необходимости используя тупой инструмент, чтобы не тянуть кабели.
    3. Очистите электроды влажным бумажным полотенцем и высушите их для хранения.
  4. Снимите крышку ЭЭГ и очистите места электродов, чтобы снять гели.
  5. Предложите участнику чистящие средства для удаления геля с волос и кожи.
  6. Оценить постстимуляционные побочные эффекты (аналогично скринингу на шаге 1.5). Документируйте тяжесть (например, лёгкую, умеренную или тяжёлую) и вероятную связь с стимуляцией для сравнения реакций на исходный скрининг.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство побочных эффектов HD-tDCS являются лёгкими и временными, обычно проходят в течение нескольких часов послестимуляции 16,17. Если это не так, следует применять институциональные протоколы для сообщения о серьёзных неблагоприятных событиях.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

При правильной реализации протокола HD-tDCS во время сна приводит к измеримым и воспроизводимым изменениям в архитектуре и физиологии сна, которые систематически меняются в зависимости от выбранных параметров стимуляции. Фокальное распределение от двусторонней фронтолатеральной стимуляции на рисунке 4 — один возможный монтаж — иллюстрирует пространственную точность кольцевых электродов размером 4 x 1. Успешная реализация прот...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол обеспечивает стандартизированную, но гибкую методологическую основу для передачи HD-tDCS во время сна с одновременном мониторингом ЭЭГ. Основная сила техники заключается в её фокальной, контролируемой параметрами нейромодуляции и способности непосредственно контролировать нейрофизиологические эффекты. Это позволяет проводить тесты на причинность между целевой мозговой активностью и процессами, связанными со сном.

Успешное и надёжное выполнение HD...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы с благодарностью выражаем Центральное учреждение координатора клинических исследований Медицинского центра Бет Израэль Диаконисс (RRID:SCR_027579) за их неоценимую поддержку этой работы, включая выделенное исследовательское пространство и инфраструктуру. Мы также благодарим Ядро за их щедрую поддержку, которая позволила опубликовать эту рукопись.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Электроды с спеченными кольцами Ag/AgClSoterix MedicalHD-1AGE-12 Для настройки стимуляции
Спиртовые мазкиNANAДля настройки ЭЭГ
беруши NANAЗа помощь участникам в заснении 
EC2NatusCR-003Для настройки ЭЭГ
Конденсатор для записи ЭЭГ (с прикреплёнными электродами)Natus21114Для настройки ЭЭГ
ЭлектрогельElectro-Cap International, Inc. E11Для настройки ЭЭГ
Марлевые квадраты NANAДля настройки ЭЭГ
Электроды Gold Cup NatusF-E5GH-48Для электроокулографии (EOG) и электромиографии (EMG)
HD-EEG-система с возможностью 64 канала NatusУсилитель ЭЭГ для мониторинга мозгаДля настройки ЭЭГ
HD-gel Soterix MedicalHD-1GELДля настройки стимуляции
Держатели электродов HD-tDCSSoterix MedicalHD-1A.2 Для настройки стимуляции
Адаптер стимуляции HD-tDCSМногоканальный адаптер стимуляции Soterix Medical 4x1Модель 4X1-C3A Для настройки стимуляции
система стимуляции HD-tDCS Soterix Medical M× Система транскраниальной стимуляции N HDМодель 9002 Для настройки стимуляции
Модель головки для закрепления и подготовки геля на ЭЭГ-колпачке (если потребуется)Для настройки ЭЭГ
NuprepУивер и компания10-30Для настройки ЭЭГ
Ватные палочкиВатные палочкиhttps://www.qtips.com/Для настройки ЭЭГ
НожницыNANAДля настройки ЭЭГ
Специализированный кабель/кабель разъёма и nbsp;Soterix MedicalCUS_MxN_CBL Для электродов стимуляции
Пульверизатор (и стакан) с водойNANAДля настройки ЭЭГ
ЗаписьNANAДля настройки ЭЭГ
Шприц объёмом 10 куб. см с тупым наконечником 16-го калибраNANAДля установки ЭЭГ/стимуляции
Десять-двадцатьУивер и компания10-20-8Для настройки ЭЭГ
Депрессор языкаNANAДля настройки ЭЭГ
ПолотенцаNANAДля настройки ЭЭГ

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
  2. Fehér, K. D., et al. Shaping the slow waves of sleep: a systematic and integrative review of sleep slow wave modulation in humans using non-invasive brain stimulation. Sleep Med Rev. 58 (1), 101438(2021).
  3. Krone, L. B., Fehér, K. D., Rivero, T., Omlin, X. Brain stimulation techniques as novel treatment options for insomnia: a systematic review. J Sleep Res. 32 (6), e13927(2023).
  4. Krone, L. B., Song, S. H., Jaramillo, V., Violante, I. R. The future of non-invasive brain stimulation in sleep medicine. J Sleep Res. 34 (5), e70071(2025).
  5. Datta, A., Bansal, V., Diaz, J., Patel, J., Reato, D., Bikson, M. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  6. Marshall, L., Helgadóttir, H., Mölle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  7. Ladenbauer, J., et al. Brain stimulation during an afternoon nap boosts slow oscillatory activity and memory consolidation in older adults. Neuroimage. 142 (1), 311-323 (2016).
  8. Frase, L., et al. Modulation of total sleep time by transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuropsychopharmacology. 41 (10), 2577-2586 (2016).
  9. Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. J Physiol. 595 (4), 1273-1288 (2017).
  10. Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation. Brain Stimul. 6 (3), 424-432 (2013).
  11. Voss, U., et al. Induction of self awareness in dreams through frontal low current stimulation of gamma activity. Nat Neurosci. 17 (6), 810-812 (2014).
  12. Edwards, D., Cortes, M., Datta, A., Minhas, P., Wassermann, E. M., Bikson, M. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high-definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  13. Datta, A., Truong, D., Minhas, P., Parra, L. C., Bikson, M. Inter-individual variation during transcranial direct current stimulation and normalization of dose using MRI-derived computational models. Front Psychiatry. 3, 91(2012).
  14. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. J Neural Eng. 8 (4), 046011(2011).
  15. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4×1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. J Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  16. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  17. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: evidence based update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
  18. Marshall, L., Mölle, M., Siebner, H. R., Born, J. Bifrontal transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neurosci. 6, 23(2005).
  19. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527 (3), 633-639 (2000).
  20. Mendes, A. J., et al. Modulation of the cognitive event-related potential P3 by transcranial direct current stimulation: systematic review and meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 132, 894-907 (2022).
  21. da Silva, R., de, M. F., et al. Transcranial direct current stimulation in obsessive-compulsive disorder: an update in electric field modeling and investigations for optimal electrode montage. Expert Rev Neurother. 19 (10), 1025-1035 (2019).
  22. Farnell Sharp, A., Witney, A. Optimising electrode montages in conventional transcranial direct current stimulation and high-definition transcranial direct current stimulation of the cerebellum for pain modulation. Brain Sci. 15 (4), 344(2025).
  23. Troester, M., et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. , American Academy of Sleep Medicine. Darien, IL. (2023).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? safety, sensations and secondary induced effects. Clin Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Khorrampanah, M., Seyedarabi, H., Daneshvar, S., Farhoudi, M. Optimization of montages and electric currents in tDCS. Comput Biol Med. 125, 103998(2020).
  26. Im, C., Lee, J., Kim, D., Jun, S. C., Seo, H. Seeking optimal montage for single-pair transcranial direct current stimulation using Bayesian optimization and Hyperband-A feasibility study. Neuromodulation. 28 (1), 86-94 (2025).
  27. Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
  28. Khanmohammadi, R., Inanlu, M., Manesh, V. R. Region-specific cognitive effects of HD-tDCS in older adults: M1, DLPFC, and cerebellum. Behav Brain Res. 486 (1), 115571(2025).
  29. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. A. Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591 (7), 1987-2000 (2013).
  30. Lerner, O., Friedman, J., Frenkel-Toledo, S. The effect of high-definition transcranial direct current stimulation intensity on motor performance in healthy adults: a randomized controlled trial. J Neuroeng Rehabil. 18 (1), 103(2021).
  31. Effects of electrode configurations and injected current intensity on the electrical field of transcranial direct current stimulation: a simulation study. Mackenbach, C., Tian, R., Yang, Y. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2020, 3517-3520 (2020).
  32. Evans, C., Zich, C., Lee, J. S. A., Ward, N., Bestmann, S. Inter-individual variability in current direction for common tDCS montages. Neuroimage. 260, 119501(2022).
  33. Klaus, J., Schutter, D. J. L. G. Electrode montage-dependent intracranial variability in electric fields induced by cerebellar transcranial direct current stimulation. Sci Rep. 11 (1), 22183(2021).
  34. Laakso, I., Tanaka, S., Koyama, S., De Santis, V., Hirata, A. Inter-subject variability in electric fields of motor cortical tDCS. Brain Stimul. 8 (5), 906-913 (2015).
  35. Saita, M., Ikenaka, T., Matsushima, Y. Isolation and characterization of -D-mannosidase from soy bean. J Biochem. 70 (5), 827-833 (1971).
  36. Noury, N., Hipp, J. F., Siegel, M. Physiological processes non-linearly affect electrophysiological recordings during transcranial electric stimulation. Neuroimage. 140, 99-109 (2016).
  37. Kasten, F. H., Herrmann, C. S. Recovering brain dynamics during concurrent tACS-M/EEG: an overview of analysis approaches and their methodological and interpretational pitfalls. Brain Topogr. 32 (6), 1013-1019 (2019).
  38. Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent electroencephalography recording during transcranial alternating current stimulation (tACS). J Vis Exp. (107), e53527(2016).
  39. Helfrich, R. F., Schneider, T. R., Rach, S., Trautmann-Lengsfeld, S. A., Engel, A. K., Herrmann, C. S. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  40. Lafon, B., et al. Low frequency transcranial electrical stimulation does not entrain sleep rhythms measured by human intracranial recordings. Nat Commun. 8 (1), 1199(2017).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

tDCS4x1

Похожие статьи