Обзорная статья

От протокола к практике: скрытые источники вариабельности при транскраниальной стимуляции постоянным током

DOI:

10.3791/72415

⸱

21 августа 2026 г.

 ,  , 
1Institute for Medical Research, University of Belgrade, 2Faculty of Philosophy, Institute of Psychology, University of Belgrade

В этой статье

Краткое содержание

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

В данном обзоре проводится критическая оценка трудноподдающихся стандартизации процедурных элементов протоколов tDCS, включая выбор устройства, подготовку электродов и кожи головы, выбор проводящей среды, позиционирование, фиксацию и контроль импеданса, а также предлагаются рекомендации, основанные на практическом опыте, для снижения процедурной вариабельности и повышения методологической согласованности.

Аннотация

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

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) широко используется в нейробиологических исследованиях и клинической практике, так как она является неинвазивным, относительно недорогим и технически доступным методом с очень благоприятным профилем безопасности. Однако кажущаяся простота может скрывать трудности при реализации и практические источники вариабельности, которые влияют на качество стимуляции, комфорт участника, воспроизводимость и интерпретацию результатов. В стандартных протоколах обычно указываются интенсивность тока, продолжительность стимуляции, размер электродов и монтаж, однако меньше внимания зачастую уделяется выбору устройства, подготовке электродов, проводящей среде, работе с волосами и кожей головы, устранению проблем с импедансом, фиксации электродов, точности позиционирования и решениям, зависящим от оператора. Эти аспекты трудно полностью стандартизировать, поскольку они зависят от индивидуальных особенностей участника, используемых устройств и расходных материалов, а также от навыков и опыта оператора. Тем не менее, они имеют центральное значение для точности соблюдения протокола и должны рассматриваться как методологические переменные, а не как незначительные технические детали. В данном обзоре обсуждаются практические сложности при внедрении tDCS и приводятся основанные на опыте рекомендации по повышению точности, качества и согласованности между сессиями, участниками, а также исследовательскими и клиническими центрами. Основное внимание уделяется «скрытым» процедурным шагам, которые определяют, будет ли номинально идентичный протокол стимуляции фактически реализован сопоставимым образом. Обсуждение этих практических аспектов реализации призвано дополнить существующие рекомендации по безопасности и отчетности, а также подчеркнуть роль практического обучения в обеспечении надежного и воспроизводимого проведения tDCS.

Введение

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

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) представляет собой широко используемый метод неинвазивной стимуляции мозга, при котором слабый электрический ток подается через электроды, размещенные на коже головы, для модуляции активности мозга1. Интенсивность стимуляции обычно варьируется от 1 до 2 mA, хотя в зависимости от области применения в исследованиях использовались токи примерно от 0.5 до 4 mA2. Широкое внедрение этого метода в фундаментальную и клиническую нейробиологию обусловлено не только его научным и терапевтическим потенциалом, но и практическими преимуществами: устройства tDCS портативны, относительно недороги, технически доступны и хорошо переносятся, что подтверждается благоприятным профилем безопасности, установленным на тысячах участников1,2. По сравнению с транскраниальной магнитной стимуляцией (TMS), tDCS характеризуется более низкой стоимостью оборудования, возможностью проведения процедур на дому и более широким профилем применимости благодаря меньшему количеству противопоказаний3. В результате за последние два десятилетия использование tDCS значительно расширилось, что отчетливо отражено в библиометрическом анализе данной области4,5. При традиционной tDCS обычно используются два электрода, расположенных на коже головы6, хотя в некоторых экспериментальных парадигмах применяются экстрацефальные позиции возвратного электрода7, в то время как при высокоточной tDCS (HD-tDCS) и других многоэлектродных протоколах используются несколько более мелких электродов для достижения более направленной стимуляции8. Применение обоих подходов поддерживается растущим числом руководств, касающихся безопасности, отчетности и методологических стандартов1,9,10,11.

В отличие от ТМС, которая обычно предполагает более встроенный мониторинг, такой как нейронавигация и обратная связь по моторному порогу в реальном времени, низкая стоимость, портативность и техническая простота tDCS также приводят к тому, что выполнение процедуры может существенно различаться в зависимости от оператора и учреждения без какого-либо контроля, что делает вариативность на уровне реализации особенно значимой проблемой именно для tDCS.

В частности, кажущаяся простота tDCS может вводить в заблуждение, и по-прежнему сохраняется значительный разрыв между методологическими рекомендациями и практическими реалиями применения tDCS в исследовательских и клинических условиях. Существующие руководства справедливо делают акцент на параметрах стимуляции, соображениях безопасности и стандартах отчетности; однако в них, как правило, недостаточно подробно обсуждаются процедурные решения, которые определяют, будет ли протокол воспроизводиться последовательно на практике.

Другими словами, теоретически протоколы определяются такими параметрами, как сила тока, длительность стимуляции, размер электродов и монтаж электродов. Однако на практике качество и стабильность фактического воздействия зависят от ряда процедурных решений, которые редко подробно обсуждаются в опубликованных рукописях, включая способ выбора и настройки устройства, метод подготовки электродов и вид используемой проводящей среды, способы обработки кожи головы и волос для обеспечения адекватного контакта, методы определения и проверки положения электродов, способы фиксации установки на протяжении сеанса, а также подходы к интерпретации импеданса и устранению возникающих проблем12,13,14. Следовательно, протоколы, которые в литературе выглядят строго стандартизированными, могут существенно различаться в своей практической реализации применительно к разным участникам, сеансам, операторам и лабораториям. В данном обзоре исследуется вариабельность этих контекстуальных и практических параметров с акцентом на процедурные детали, которые определяют, будет ли номинально идентичный протокол выполняться последовательно и воспроизводимо для разных участников, сеансов, операторов и лабораторий. Эти часто упускаемые из виду факторы определяют точность подачи стимуляции и, следовательно, могут влиять на наблюдаемые эффекты tDCS. Такие детали реализации не являются второстепенными по отношению к протоколу; напротив, именно они определяют, будет ли протокол выполнен в соответствии с замыслом. Цель данной работы — эксплицировать неявные знания, которые опытные специалисты по tDCS накапливают с течением времени, но которые редко отражаются в формальных методологических отчетах.

Существующие руководства, касающиеся стандартов безопасности, этики, права и отчетности при транскраниальной электростимуляции (tES), уже содержат исчерпывающие рекомендации по определению параметров и дозировке1,9,10,11,15. Данный обзор призван дополнить их, сосредоточив особое внимание на процедурном исполнении, а именно: качестве подготовки электродов, методах обработки кожи головы и волос, компромиссах при фиксации и устранении неполадок во время сеанса, что систематически не рассматривается в другой методологической литературе по tDCS. Ожидается, что этот обзор принесет наибольшую пользу исследователям и клиницистам, начинающим работать с tDCS, стажерам, проходящим обучение в новой лаборатории, а также группам, координирующим многоцентровые исследования, где недокументированная вариативность процедур с наибольшей вероятностью может повлиять на воспроизводимость. Хотя данный обзор ограничен tDCS, многие обсуждаемые процедурные принципы применимы и к другим модальностям tES , включая транскраниальную стимуляцию переменным током (tACS) и осцилляторную tDCS (otDCS).

В то же время данный обзор восполняет пробел между установленными эмпирическими данными и практическим применением, объединяя опубликованную литературу с накопленным лабораторным и клиническим опытом. Такой подход позволяет нам предложить стратегии, основанные на доказательствах, наряду с рекомендациями, опирающимися на опыт, касательно тонких процедурных факторов, которые еще не были исчерпывающе изучены в контролируемых исследованиях.

Обзор и перспектива

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

Выбор устройства

По мере роста популярности tDCS увеличивается и число коммерческих систем, выходящих на рынок. Все устройства для tDCS обладают общими базовыми характеристиками: стимулятором с постоянным током с батарейным питанием, электродами с электролитическим компонентом и головным убором, предназначенным для фиксации электродов на коже головы16. Однако, помимо этого, устройства существенно различаются по другим параметрам, включая возможности мониторинга импеданса, варианты подачи имитации (шам-стимуляции), гибкость настройки нарастания тока, регистрацию данных, защитные отключения, а также совместимость с различными типами и размерами электродов. Стимуляторы исследовательского и клинического класса, как правило, должны соответствовать официальным нормативным стандартам и стандартам качества (включая тестирование на биосовместимость согласно ISO 10993-12717 и сертификацию медицинских изделий, такую как маркировка CE или разрешение/одобрение FDA, в зависимости от юрисдикции и предполагаемого использования), с документально подтвержденной точностью тока и порогами защитного отключения, в то время как устройства, предназначенные для потребительского рынка, не обязательно проходят аналогичные предпродажные испытания или постоянный контроль качества. Эти различия в характеристиках устройств имеют практические последствия, которые часто недооцениваются. Например, некоторые устройства ограничивают максимальный ток значением 2 mA, тогда как интенсивность до 4 mA оказалась хорошо переносимой и всё чаще применяется в исследовательских протоколах; некоторые системы совместимы только с одним типом или размером электродов; а некоторые коммерческие гарнитуры предлагают лишь ограниченный набор предопределенных позиций электродов. Протоколы, требующие многоканальной подачи тока через электроды меньшего размера, такие как HD-tDCS, накладывают собственные ограничения по совместимости. В клинических и домашних условиях возможность реализации многоэлектродных протоколов может быть дополнительно ограничена техническими возможностями устройств и нормативными требованиями, поскольку оборудование, используемое в клиническом контексте, должно иметь соответствующее разрешение или одобрение регулирующих органов — требование, которое часто приводит к созданию менее гибких систем с более строгими ограничениями, установленными производителем. Срок службы батареи и зависимость от стабильного интернет-соединения в случае управления устройствами через программное обеспечение являются дополнительными факторами, которые могут влиять на надежность сеанса, что редко учитывается.

Основной вывод заключается в том, что выбор устройства должен определяться целями исследования, а не наоборот. На практике это не всегда достижимо из-за ограниченности ресурсов и доступности оборудования. Важно, чтобы ограничения, связанные с устройством, были четко указаны в отчете об исследовании; то есть устройство следует рассматривать не как часть фоновой лабораторной инфраструктуры, а как неотъемлемый элемент протокола, особенно при сравнении результатов различных исследований. Независимо от выбора устройства, приоритетом должна оставаться безопасность: устройства с батарейным питанием и оптической изоляцией предпочтительнее систем, подключенных к электросети, поскольку неисправность оборудования в последних может привести к подаче неконтролируемой силы тока при отсутствии надлежащей защиты18. Все устройства должны проходить регулярное техническое обслуживание и эксплуатироваться соответствующим образом обученным персоналом.

Свойства и обслуживание электродов

Электроды представляют собой интерфейс, через который подается ток, и их тип, размер, материал и способ подготовки могут влиять на распределение тока, импеданс, кожные ощущения и точность стимуляции. Несмотря на то, что за последние несколько лет выбор доступных вариантов электродов расширился, выбор между ними редко бывает однозначным.

Материал электрода

В традиционном методе tDCS обычно используются резиновые электроды, заключенные в карманы из губок, смоченных в физиологическом растворе, и такая конфигурация до сих пор широко применяется. Однако даже в этой категории существует определенная вариативность: материалы губок различаются по пористости и толщине6,19, что влияет на необходимый объем физиологического раствора, скорость высыхания губки во время сеанса и количество раз, которое одну и ту же губку можно использовать для разных участников. Для карманов с губкообразными электродами не установлено фиксированного лимита повторного использования; в целом их можно применять в течение длительного времени (значительно дольше одного исследования, потенциально годами) при условии надлежащего обращения, очистки и хранения между сеансами. Их следует заменять при появлении признаков износа (например, потертость, разрывы или затвердевание), а не после определенного количества сеансов, так как срок их службы во многом зависит от качества губки, условий эксплуатации и хранения.

Также используются металлические и серебряно-хлоридные (Ag/AgCl) электроды, особенно в многоэлектродных установках, таких как HD-tDCS20. Многоразовые серебряные электроды обладают преимуществом в виде более низкого импеданса, однако они имеют более короткий срок службы. Хотя некоторые авторы полагают, что при соблюдении надлежащих практик (включая ротацию электродов в монтажах 4x1, последовательное нанесение проводящего геля, правильную фазу насыщения и мониторинг импеданса) электроды можно безопасно использовать на протяжении примерно 10 сеансов20, спецификации производителей могут существенно различаться. Тем не менее на практике электроды часто используются либо гораздо дольше (если не обнаружено ухудшения качества сигнала), либо гораздо короче (если наблюдается деградация; Рисунок 1), чем рекомендовано. Несмотря на это, необходим регулярный осмотр перед каждым использованием для выявления потенциальных дефектов, которые могут нарушить подачу стимуляции. Кроме того, для сохранения функциональности и продления срока службы электроды требуют надлежащего ухода, включая тщательную очистку и сушку после использования.

Проводящая среда

Выбор проводящей среды является одним из наиболее значимых и наименее стандартизированных аспектов подготовки к tDCS. Проводящие материалы на основе электролитов служат для обеспечения равномерной ионной проводимости между электродом и кожей, снижения импеданса и минимизации локальной плотности тока6. Однако каждый из доступных вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Физраствор недорог, легкодоступен и прост в применении, что делает его наиболее широко используемым проводником, применяемым исключительно с резиновыми электродами, вставленными в губчатые карманы. Тем не менее, заранее определить подходящее количество физраствора затруднительно. В частности, слишком влажные губки могут начать подтекать и растекаться по коже головы14, что потенциально может привести к возникновению непреднамеренных «мостиков» между электродами или к неконтролируемому распределению тока; слишком сухие губки приводят к повышенному импедансу и неравномерному контакту. Попытки стандартизировать нанесение физраствора путем назначения фиксированного объема, например, 10–15 ml7, могут вводить в заблуждение, особенно неопытных пользователей, так как оптимальное количество зависит от типа и размера губки, температуры и влажности в помещении, а также от свойств волос14. Более толстые или более гигроскопичные губки требуют большего объема физраствора для достижения насыщения; для меньших электродов требуются меньшие губки, поэтому необходим меньший объем во избежание подтекания. Низкая влажность в помещении ускоряет испарение, что ведет к большему дрейфу импеданса в течение сеанса; более высокая температура в помещении может вызвать более быстрое испарение физраствора и необходимость нанесения дополнительных порций. Основной вывод, основанный на практических наблюдениях авторов, заключается в том, что процесс нанесения должен основываться на контексте и опираться на опыт исследователя, а не выполняться строго по шаблону. Из-за риска растекания физраствора для меньших электродов более подходящими являются проводящий гель и паста. На рисунке 2 показаны способ нанесения и подходящее количество для обоих типов проводящих сред.

Гель обеспечивает более стабильный контакт и меньший риск возникновения мостикования, чем физиологический раствор, однако при сжатии он может распространиться за пределы электрода, фактически увеличивая активную поверхность контакта способами, которые трудно контролировать или количественно оценить. Токопроводящая паста обеспечивает наиболее стабильный контакт, особенно для небольших электродов, гарантируя наилучшую фиксацию и хорошее прилипание к коже, если позволяет волосяной покров. Паста наносится непосредственно на электрод и не требует смешивания; тем не менее, ее необходимо наносить контролируемым равномерным слоем, соответствующим границам электрода. Добиться одинаковой толщины этого слоя требует определенного навыка, поэтому в условиях интенсивной исследовательской работы выполнение этой процедуры часто бывает субоптимальным. Неравномерное нанесение пасты может привести к неоднородной подаче тока и повысить риск локальных кожных реакций14. Примечательно, что в отличие от физиологического раствора или геля, паста не впитывается волосами. Следовательно, у участников с густыми волосами или при выборе участков кожи головы с плотным волосяным покровом добиться стабильной поверхности контакта может быть сложнее21. Последующее удаление пасты с кожи и волос также более трудоемко, чем промывание. На рисунке 3 представлены примеры правильного и неправильного нанесения токопроводящей пасты.

Размер электрода

Смежным аспектом является размер электрода и его взаимосвязь с плотностью тока. Размер электрода определяет плотность тока (интенсивность тока, деленная на площадь электрода), которая ограничена установленными пределами безопасности и поэтому требует тщательного учета. В большинстве исследований с участием людей используется диапазон плотности тока примерно от 0,04 до 0,06 mA/cm2. Однако эффективная площадь контакта не всегда соответствует номинальным размерам электрода. Например, губчатые вставки вокруг электрода могут существенно увеличить эффективную площадь контакта, если они слишком толстые (Рисунок 4). Аналогично, когда токопроводящий гель растекается за пределы намеченной границы электрода, фактическая поверхность контакта становится больше запланированной (Рисунок 4).

Напротив, губчатые прокладки не должны быть слишком тонкими, так как это может усилить кожные ощущения при стимуляции. Толщина губки около 0.5 cm обычно считается оптимальной8, хотя коммерчески доступные губки обычно имеют толщину от 0.1 до 0.8 cm19. Аналогичные проблемы могут возникнуть и с другими типами электродов и проводящими средами. Например, сжатый проводящий гель может вытечь за пределы intended границы электрода, увеличивая эффективную площадь контакта. Напротив, при использовании проводящей пасты недостаточное давление системы фиксации или густой волосяной покров могут уменьшить или привести к неравномерному распределению фактической площади контакта, что приведет к более плохому и менее стабильному контакту электрода.

Размер и тип электродов следует выбирать в соответствии с планируемым монтажом и протоколом стимуляции. Квадратные резиновые электроды размером 5 × 5 cm или 5 × 7 cm остаются наиболее часто используемой конфигурацией для традиционной tDCS 1 × 122, хотя круглые электроды становятся все более популярными, поскольку квадратная геометрия способствует концентрации тока в углах. Напротив, в многоэлектродных монтажах обычно применяются электроды меньшего размера, при этом кольцевая конфигурация 4 × 1 представляет собой один из наиболее часто используемых вариантов расположения. Таким образом, размер электрода отражает баланс между фокальностью стимуляции (малые электроды) и более низкой пиковой плотностью тока (крупные электроды). Кроме того, повышенная точность воздействия, обеспечиваемая многоэлектродными конфигурациями, требует более строгого соблюдения правил размещения, что делает такие системы более подверженными ошибкам позиционирования.

Инструменты моделирования электрического поля (э-поля) все чаще используются для подбора и размещения электродов, особенно при воздействии на анатомически сложные области коры головного мозга. Широко используемые, свободно доступные программные пакеты, такие как SimNIBS23 и ROAST24, позволяют проводить индивидуальное моделирование распределения токов с использованием данных структурной МРТ. Даже при назначении идентичного монтажа (например, F3–F4) фактическое расстояние между электродами может варьироваться в пределах 2 cm25  из-за различий в обхвате головы, что изменяет пространственное распределение индуцированного электрического поля. Эти межиндивидуальные различия могут быть еще более выражены в монтажах, включающих экстрацефальные возвратные электроды. В целом, увеличение расстояния между электродами расширяет область значительного тока, снижая при этом фокальность, тогда как меньшее расстояние между электродами повышает фокальность за счет большей концентрации тока в поверхностных слоях и повышенной вероятности шунтирования через кожу головы.

Несмотря на то что моделирование электрического поля предоставляет ценные рекомендации и должно учитываться при разработке протокола, следует признать несколько важных ограничений. Современное программное обеспечение не учитывает толщину волос или ее влияние на распределение электрического поля; модели, созданные на основе стандартных шаблонов головы, не отражают индивидуальную анатомическую вариабельность; и, что наиболее важно, современные модели предполагают равномерный контакт электрода с кожей головы по всей поверхности электрода. Следовательно, моделируемые распределения тока могут существенно отличаться от тех, что достигаются при фактической стимуляции.

Методы позиционирования, подготовка волос и кожи головы

Даже при условии стандартизации монтажа электродов, их типа и проводящей среды, позиционирование электродов и подготовка кожи головы остаются одними из самых недооцененных источников неточности и вариативности при проведении tDCS. На этом этапе процедуры вышеупомянутые проблемы (например, эффективная площадь контакта) либо нивелируются, либо усугубляются, что, как показывает практический опыт, зависит от навыков оператора и его внимания к деталям.

Расположение электродов

Точное позиционирование электродов имеет решающее значение для соблюдения протокола, однако надежность обычно используемых методов позиционирования зачастую ниже, чем принято считать. Стандартизированные системы координат скальпа включают исходную систему 10–2025 и ее расширение с более высоким разрешением — систему 10–1026. В исследованиях tDCS размещение электродов обычно основывается на системе ЭЭГ 10–10, в которой положения определяются путем измерения стандартизированных расстояний от анатомических ориентиров (назиона, иниона и преаурикулярных точек) относительно вертекса. Несмотря на то что эта система обеспечивает стандартизированную основу для размещения электродов, данные о фактической меж- и внутриэкспертной вариативности при определении ориентиров и позиционировании электродов ограничены. Тем не менее, в одном исследовании была отмечена низкая или удовлетворительная надежность локализации C3 и C4 даже среди обученных техников, что указывает на то, что относительно небольшие, но систематические ошибки измерения могут привести к клинически значимой вариативности при воздействии на кору головного мозга27.

Даже при правильной идентификации анатомических ориентиров остается неопределенность относительно того, следует ли проводить измерения от верхней, нижней или центральной части ориентира (Рисунок 5). Локализация преаурикулярной точки особенно подвержена ошибкам; при ее определении следует руководствоваться пальпацией височно-нижнечелюстного сустава спереди от уха во время открывания и закрывания челюсти. Эта вариабельность дополнительно усугубляется индивидуальными различиями в геометрии головы, из-за чего одна и та же координата 10–20 может соответствовать участкам коры, различающимся у разных людей на величину до 2 cm25.

ЭЭГ-шапочки со встроенными предопределенными электродными сетками позволяют сократить грубые ошибки при размещении и все чаще используются в применении tDCS. Однако они не компенсируют индивидуальные различия в геометрии головы или картировании связи скальпа с корой головного мозга. Поскольку фиксированное расстояние между электродами не адаптируется к изменениям размера или формы головы, номинальные позиции шапочки по системе 10–10 могут не точно соответствовать заданным координатам для конкретного участника, что усиливает вариативность, связанную с ручными измерениями27. Различия в форме головы и объеме волос могут дополнительно ухудшить посадку шапочки, особенно при HD-tDCS, где использование более мелких электродов и необходимость в более высокой точности наведения делают ошибки позиционирования более значимыми.

Системы нейронавигации, использующие индивидуальные данные МРТ для направления размещения электродов, обеспечивают наивысший уровень анатомической точности. Однако их стоимость, временные затраты и ограниченная практичность часто делают их непригодными для рутинного использования в исследовательских целях и в клинической практике tDCS.

Некоторые клинические и домашние системы tDCS спроектированы с использованием предопределенных монтажей, что позволяет пользователям размещать гарнитуру без проведения формальных процедур локализации или независимой верификации. Хотя такие системы упрощают эксплуатацию, они также допускают значительное смещение электродов. Следовательно, удобство упрощенной настройки должно быть сбалансировано с reduced контролем за фактическим позиционированием электродов, что может снизить эффективность стимуляции. Недавние попытки устранить этот недостаток включают разработку индивидуальных 3D-печатных домашних нейростимуляторов, способных обеспечивать фокальную стимуляцию с одновременной интеграцией ЭЭГ28; однако их экономическая эффективность еще не установлена.

Подготовка кожи головы и волос

Стандартная подготовка кожи головы включает очистку кожи спиртом для удаления поверхностного жира и загрязнений, что позволяет снизить поверхностный импеданс и улучшить контакт с электродами. Для участников с минимальным волосяным покровом или при стимуляции фронтальных областей кожи головы такой подготовки может быть достаточно. Однако, как правило, требуется дополнительная подготовка для теменных, височных и затылочных зон, где плотность волос обычно выше (Рисунок 6).

Основным принципом является то, что волосы следует аккуратно раздвигать, а не прижимать под электродом9. Сжатие не удаляет волосы с пути прохождения тока; напротив, оно прижимает волосы, создавая неравномерно проводящий слой между электродом и кожей головы, что может привести как к увеличению импеданса, так и к искажению распределения тока. Тщательный пробор или плетение кос, особенно у участников с густыми или сильно курчавыми волосами, требует времени, но существенно улучшает контакт электрода за счет обнажения чистого участка кожи головы в целевой зоне. Тем не менее, практический опыт показывает, что степень обнажения кожи головы не может быть полностью стандартизирована для всех участников. Следовательно, межиндивидуальные различия в характеристиках волос представляют собой реальный источник вариативности при подаче тока21.

Перед каждым сеансом необходимо оценивать состояние кожи в предполагаемом месте стимуляции. Определенные состояния, такие как открытые раны или дерматологические поражения, могут являться абсолютными противопоказаниями к стимуляции в данной области4. Менее выраженные изменения, включая недавние солнечные ожоги, чрезмерную сухость или шелушение кожи, не обязательно исключают возможность стимуляции, но могут изменить локальный импеданс или снизить комфорт участника.

Рубцевание не следует рассматривать как универсальное противопоказание к tDCS. Скорее, его значимость зависит от размера, глубины и анатомического расположения рубца относительно предполагаемого места стимуляции. Небольшие поверхностные рубцы, как правило, не считаются препятствием для стимуляции, тогда как более крупные или глубокие рубцы требуют большей осторожности и, во многих случаях, исключения прямой стимуляции над пораженной областью, поскольку они могут существенно изменить локальный импеданс и вызвать распределение тока, отклоняющееся от запланированного протокола таким образом, который невозможно надежно предсказать.

Фиксация электрода

Поддержание положения электродов на протяжении всего сеанса стимуляции представляет собой еще одну практическую сложность. Система фиксации должна предотвращать смещение электродов, не создавая при этом избыточного давления и не вызывая дискомфорта у участника. Слишком плотная фиксация может быть неудобной и привести к деформации контактной поверхности электрода, в то время как недостаточная фиксация повышает вероятность смещения электродов, особенно во время длительных сеансов стимуляции или при изменении положения тела участника.

К наиболее часто используемым методам фиксации относятся эластичные ремни, колпачки и сетки, хотя в продаже имеются и специализированные системы фиксации29. Эластичные ремни были одними из первых методов фиксации и остаются широко применяемыми, особенно для монтажей в моторной коре. Однако они менее подходящи для многих других корковых мишеней, так как обладают ограниченной возможностью регулировки, могут создавать неравномерное давление на изогнутую поверхность скальпа и, как правило, менее удобны, чем альтернативные методы фиксации.

Шапочки обеспечивают более равномерную поддержку и позволяют использовать более широкий диапазон позиций электродов, однако они должны быть подходящего размера, в идеале — регулироваться во всех направлениях и правильно подогнаны для обеспечения стабильного контакта. Сетки являются наиболее гибким вариантом и легко адаптируются к индивидуальной геометрии головы. Однако их способность стабилизировать небольшие электроды зависит от материала и эластичности сетки, что часто требует баланса между стабильностью фиксации и комфортом участника.

По опыту авторов, регулируемый силиконовый колпак сетчатого типа обеспечивает оптимальный баланс между стабильностью фиксации, доступом к кортикальным мишеням и комфортом участника, так как он обеспечивает удобный доступ к электродам и облегчает подготовку волос при установке9. Для размещения экстрацефальных электродов, например на щеке, фиксация обычно осуществляется с помощью подбородочного ремня колпака или медицинской клейкой ленты.

Независимо от используемого метода фиксации, основной целью является поддержание полного контакта электрода со скальпом на протяжении всего сеанса стимуляции при обеспечении комфорта участника. Достижение этого баланса может быть особенно сложным в домашних системах tDCS, где участники сами выступают в роли операторов и, следовательно, более подвержены ошибкам позиционирования (Рисунок 7). Следовательно, надлежащее обучение пользователей остается крайне важным30.

Мониторинг импеданса

Мониторинг импеданса является наиболее доступным индикатором качества стимуляции в режиме реального времени; однако его интерпретация не должна сводиться к простой оценке «прошел/не прошел», основанной исключительно на общепринятом пороге 5–10 kΩ16. Поскольку tDCS работает под управлением постоянного тока, умеренные колебания импеданса в пределах нормального рабочего диапазона не изменяют пропорционально подаваемый ток или, в первом приближении, результирующее электрическое поле, так как стимулятор автоматически регулирует прикладываемое напряжение в пределах своих ограничений по податливости для поддержания заданного тока. Следовательно, импеданс служит прежде всего косвенным индикатором факторов, которые могут нарушить точность стимуляции.

Значения импеданса отражают совокупное сопротивление на границе электрод–электролит, внутри проводящей среды и на поверхности кожи. Таким образом, повышенный импеданс может указывать на ряд проблем, включая неполный или неравномерный контакт электрода, замыкание электродов, недостаточное или неравномерное распределение проводящей среды, ненадлежащую подготовку волос, патологии кожи или износ электрода.

Не менее важно, что очень низкий импеданс не должен автоматически интерпретироваться как свидетельство оптимальной стимуляции. Хотя низкий импеданс обычно указывает на хорошую проводимость, он также может свидетельствовать о перемыкании электродов из-за избытка физиологического раствора или проводящего геля, что коренным образом изменяет предполагаемый путь прохождения тока. Видимые признаки перемыкания электродов включают резкое и необычно низкое значение импеданса, нестабильные или быстро колеблющиеся показатели импеданса во время стимуляции, а также заметное скопление влаги между электродами.

Следовательно, импеданс следует оценивать до начала стимуляции и контролировать на протяжении всего сеанса, так как его значения могут изменяться со временем из-за высыхания проводящей среды или постепенного смещения электродов.

Обучение и опыт оператора

Процедурные факторы, обсужденные выше, обладают одной общей характеристикой: их последовательное выполнение в значительной степени зависит от навыков оператора и накопленного практического опыта. Выбор устройства, нанесение электропроводящей среды, подготовка волос, позиционирование электродов, фиксация и устранение проблем с импедансом — все это требует принятия решений с учетом контекста и индивидуальных особенностей участника, что в конечном итоге опирается на экспертные знания оператора. Опытные специалисты вырабатывают практическое и ситуативное суждение, которое направляет принятие процедурных решений в режиме реального времени; однако значительную часть этих знаний трудно сформулировать, и они не могут быть полностью переданы одними лишь письменными протоколами.

Соответственно, формальное обучение, включающее контролируемую практическую подготовку, следует рассматривать как обязательное предварительное условие для проведения tDCS, а не как дополнительное дополнение к изучению протокола. Структурированная модель обучения на основе компетенций, сочетающая дидактическое преподавание, контролируемый практический опыт и периодическую переаттестацию компетенций, представляет собой наиболее прямой подход к снижению вариабельности, зависящей от оператора, и предлагается здесь в качестве наиболее практичной и осуществимой рекомендации. Например, некоторые профессиональные сообщества рекомендуют пройти 20 сеансов под наблюдением перед началом самостоятельного использования в исследованиях и 50 сеансов под наблюдением перед самостоятельным клиническим применением31.

Эта необходимость особенно очевидна в многоцентровых исследованиях, где различия в опыте операторов и местных особенностях проведения процедур могут привести к вариабельности, которую трудно выявить только на основании опубликованных результатов. Практическими стратегиями снижения оператор-зависимой вариабельности являются структурированные программы обучения, сертификация компетенций, наставничество при внедрении метода в новых лабораториях и мероприятия по межцентровой калибровке. Квалификация оператора имеет решающее значение не только для гармонизации процедур между исследовательскими центрами, но и для обеспечения качества каждого отдельного сеанса стимуляции, поскольку именно от оператора в конечном итоге зависит точность реализации запланированного протокола.

Значимость надлежащего обучения будет только расти по мере того, как применение tDCS будет выходить за пределы контролируемых лабораторных и клинических условий в сферу амбулаторного и домашнего использования, где ответственность за настройку устройства и проведение стимуляции все чаще перекладывается с квалифицированных специалистов на обычных пользователей.

Выводы

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

Транскраниальная стимуляция однополярным током (tDCS) во многих отношениях сложнее в надежной реализации, чем может показаться из-за ее внешней простоты. Хотя параметры протокола, такие как интенсивность тока, продолжительность стимуляции, размер электродов и монтаж, определяют суть планируемого вмешательства, они не определяют полностью стимуляцию, которая фактически доставляется к мишени. Характеристики устройства, тип электродов, проводящая среда, подготовка кожи головы и волос, позиционирование и фиксация электродов — каждый из этих факторов вносит индивидуальные, контекстуальные и оператор-зависимые источники вариабельности, которые в конечном итоге могут повлиять на результаты стимуляции.

Целью данного обзора является детальное описание этих источников вариабельности и подчеркивание того, что полная стандартизация и абсолютная точность при реализации tDCS в рутинной практике, скорее всего, недостижимы. Хотя процедурную вариабельность невозможно устранить полностью, ее не следует игнорировать. Вместо этого усилия должны быть сосредоточены на минимизации вариабельности реализации и применении того же уровня строгости к качеству процедуры, какой обычно применяется при выборе параметров стимуляции. Как и многие технические процедуры в экспериментальной и клинической нейронауке, успешное проведение tDCS требует практического обучения, накопленного опыта и способности к контекстуальной оценке, развиваемой в процессе практики и наставничества. Этот принцип применим в традиционных лабораторных условиях и становится еще более важным по мере расширения сферы применения tDCS на амбулаторную помощь, домашнее использование и потенциально бесконтрольное применение, когда ответственность за настройку устройства и проведение стимуляции может перейти от обученных операторов к непрофессиональным пользователям.

Рекомендации, представленные в данном обзоре, и обсуждаемые процедурные факторы призваны дополнить существующие руководства по технике безопасности, этике и отчетности, освещая детали реализации, которые систематически не рассматриваются в текущих инструкциях. Кроме того, они обосновывают необходимость более значительных инвестиций в обучение операторов, более прозрачного описания процедур реализации и более широкого признания того, что качество подачи стимуляции само по себе является важной методологической переменной.

Следует отметить несколько ограничений данного обзора. Во-первых, представленные здесь рекомендации объединяют имеющиеся данные с практическим опытом и еще не были преобразованы в официальные руководства путем достижения широкого экспертного консенсуса. Следовательно, рекомендации, основанные преимущественно на опыте, следует интерпретировать соответствующим образом до получения дополнительных эмпирических доказательств. Во-вторых, эмпирические данные по этим методологическим факторам ограничены; таким образом, целью данной статьи является не преувеличение существующих доказательств, а консолидация доступной литературы вместе с четко сформулированными рекомендациями на основе экспертного мнения, выделение областей, в которых не хватает эмпирических данных, и стимулирование будущих систематических исследований этих важных методологических переменных

Для решения этих проблем в будущих исследованиях рекомендуется подробно описывать, каким образом каждый процедурный фактор (включая выбор устройства, подготовку электродов, проводящую среду, метод позиционирования, фиксацию и контроль импеданса) был реализован в протоколе исследования, чтобы облегчить воспроизводимость и обеспечить возможность проведения значимых сравнений с данными из других публикаций. Чтобы сохранить лаконичность публикуемых рукописей, авторам также рекомендуется предоставлять подробные лабораторные протоколы или стандартные операционные процедуры вместе с открытыми наборами данных в качестве дополнительного средства повышения прозрачности и воспроизводимости.

figure-results-1
Рисунок 1: Поврежденные электроды Ag/AgCl. Электроды Ag/AgCl с признаками повреждения вследствие неправильного хранения и высыхания, что делает их непригодными для дальнейшего использования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.

figure-results-2
Рисунок 2: Правильное нанесение проводящей среды. Репрезентативные примеры, демонстрирующие подходящее количество и распределение проводящей среды для малых и больших стимулирующих электродов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

figure-results-3
Рисунок 3: Правильное и неправильное нанесение токопроводящей пасты. (A) Правильное нанесение токопроводящей пасты, демонстрирующее равномерное и полное покрытие поверхности электрода. (B) Неправильное нанесение токопроводящей пасты, иллюстрирующее неполное и неравномерное покрытие. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

figure-results-4
Рисунок 4: Влияние проводящей среды на эффективную область стимуляции. Схематическая иллюстрация, показывающая, как меняется эффективная площадь контакта электрода в зависимости от используемой проводящей среды. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

figure-results-5
Рисунок 5: Влияние ошибки локализации ориентира на позиционирование электродов. (A) Смещение вверх вследствие неправильного определения положения иниона. (B) Правильная локализация иниона. (C) Смещение вниз вследствие неправильного определения положения иниона. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в более крупном масштабе.

figure-results-6
Рисунок 6: Подготовка волос для многоэлектродной tDCS. Типичная иллюстрация подготовки волос для многоэлектродного монтажа в области затылочной и теменной поверхности скальпа у участника с густыми волосами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

figure-results-7
Рисунок 7: Неправильное расположение электродов при проведении tDCS в домашних условиях. Неполный контакт электрода со скальпом приводит к непреднамеренному распределению тока и смещению эффективной области стимуляции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.

Раскрытие информации

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

Авторы не заявляют о наличии конфликта интересов.

Благодарности

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

Финансовая поддержка данного исследования и публикации была предоставлена в рамках институциональной поддержки Министерства науки, технологического развития и инноваций Республики Сербия авторам JB и MS (номер контракта 451-03-33/2026-03/200015), а также MŽ (номер контракта 451-03-33/2026-03/200163) в соответствующих учреждениях.

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nitsche MA, Paulus W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 2000;527(3):633-639.
  2. Ko MH. Safety of transcranial direct current stimulation in neurorehabilitation. Brain Neurorehabil. 2021;14(1):e9.
  3. Antal A, et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 2017;128(9):1774-1809.
  4. Antal A, et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines (2017–2025: An update) endorsed by the European Society for Brain Stimulation (ESBS) and the International Federation for Clinical Neurophysiology (IFCN). Clin Neurophysiol. 2026;184:2111436.
  5. Mutz J, et al. Comparative efficacy and acceptability of non-surgical brain stimulation for the acute treatment of major depressive episodes in adults: Systematic review and network meta-analysis. BMJ. 2019;364:l1079.
  6. Feng D, et al. Research trends and knowledge mapping of transcranial direct current stimulation in depression: A bibliometric study based on Web of Science, Scopus, and PubMed (2000-2025). Front Psychiatry. 2026;17.
  7. Sun W, et al. Bibliometric and visual analysis of transcranial direct current stimulation in the Web of Science database from 2000 to 2022 via CiteSpace. Front Hum Neurosci. 2022;16.
  8. Solomons CD, Shanmugasundaram V. Transcranial direct current stimulation: A review of electrode characteristics and materials. Med Eng Phys. 2020;85:63-71.
  9. Bjekić J, Živanović M, Filipović SR. Transcranial direct current stimulation (tDCS) for memory enhancement. J Vis Exp. 2021;(175):e62681.
  10. Villamar MF, et al. Technique and considerations in the use of 4×1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. 2013;(77):e50309.
  11. Lefaucheur JP, et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clin Neurophysiol. 2017;128(1):56-92.
  12. Bikson M, et al. Guidelines for TMS/tES clinical services and research through the COVID-19 pandemic. Brain Stimul. 2020;13(4):1124-1149.
  13. Timashkov A, et al. The inconsistent effects of tDCS in rehabilitation and cognitive enhancement: Sources of variability and paths to personalization. Front Hum Neurosci. 2026;20.
  14. da Silva PHR, et al. Challenges and future directions of transcranial direct current stimulation for depression: Insights from a systematic review and meta-analysis. Braz J Psychiatry. 2025;47:e20243989.
  15. Horvath JC, Carter O, Forte JD. Transcranial direct current stimulation: Five important issues we aren't discussing (but probably should be). Front Syst Neurosci. 2014;8.
  16. Woods AJ, et al. A technical guide to tDCS and related non-invasive brain stimulation tools. Clin Neurophysiol. 2016;127(2):1031-1048.
  17. Truong DQ, Bikson M. Physics of transcranial direct current stimulation devices and their history. J ECT. 2018;34(3):137-143.
  18. International Organization for Standardization. ISO 10993-1:2018 Biological evaluation of medical devices—Part 1: Evaluation and testing within a risk management process. Available at: https://www.iso.org/standard/68936.html. Accessed July 13, 2026.
  19. DaSilva AF, Volz MS, Bikson M, Fregni F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. J Vis Exp. 2011;(51):e2744.
  20. Hampstead BM, Ehmann M, Rahman-Filipiak A. Reliable use of silver chloride HD-tDCS electrodes. Brain Stimul. 2020;13(4):1005-1007.
  21. Etienne A, et al. Novel electrodes for reliable EEG recordings on coarse and curly hair. In: Proceedings of the 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC); Montreal, Canada; 2020. Available at: https://doi.org/10.1109/EMBC44109.2020.9176067.
  22. Utz KS, Dimova V, Oppenländer K, Kerkhoff G. Electrified minds: Transcranial direct current stimulation (tDCS) and galvanic vestibular stimulation (GVS) as methods of non-invasive brain stimulation in neuropsychology—a review of current data and future implications. Neuropsychologia. 2010;48(10):2789-2810.
  23. Saturnino GB, et al. SimNIBS 2.1: A comprehensive pipeline for individualized electric field modelling for transcranial brain stimulation. In: Makarov S, Horner M, Noetscher G, editors. Brain and Human Body Modeling: Computational Human Modeling at EMBC 2018. Springer; Cham, Switzerland; 2019:3-25. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-030-21293-3_1.
  24. Huang Y, Datta A, Bikson M, Parra LC. ROAST: An open-source, fully automated, realistic volumetric approach-based simulator for TES. In: Proceedings of the 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC); Honolulu, HI, USA; 2018:3072-3075. Available at: https://doi.org/10.1109/EMBC.2018.8513086.
  25. Herwig U, Satrapi P, Schönfeldt-Lecuona C. Using the International 10-20 EEG system for positioning of transcranial magnetic stimulation. Brain Topogr. 2003;16(2):95-99.
  26. Koessler L, Maillard L, Benhadid A, et al. Automated cortical projection of EEG sensors: Anatomical correlation via the international 10-10 system. Neuroimage. 2009;46(1):64-72.
  27. Rich TL, Gillick BT. Electrode placement in transcranial direct current stimulation—How reliable is the determination of C3/C4? Brain Sci. 2019;9(3):69.
  28. Joodaki M, et al. A patient-specific, 3D-printed neurostimulator enabling focal transcranial electrical stimulation and EEG at home. J Neuroeng Rehabil. 2025;22(1):248.
  29. Hampstead BM, et al. Personalized 3D-printed headgear for multi-electrode transcranial electrical stimulation. J Vis Exp. 2025;(223):e68815.
  30. Charvet LE, Kasschau M, Datta A, et al. Remotely supervised transcranial direct current stimulation (tDCS) for clinical trials: Guidelines for technology and protocols. Front Syst Neurosci. 2015;9:26.
  31. Guidelines for module-specific training and certification in Transcranial Magnetic Stimulation and low-intensity Transcranial Electric Stimulation. Available at: https://sb9ff16db593a4b75.jimcontent.com/download/version/1758895154/module/12434678221/name/ESBS_certification_Guidelines.pdf

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

tDCS

Похожие статьи