Транскраниальная постоянного тока Стимулирование и синхронный Функциональная магнитно-резонансная томография

Общая цель данного эксперимента – проиллюстрировать реализацию транскраниальной стимуляции постоянным током или ТДКТ при одновременной функциональной магнитно-резонансной томографии. Чтобы оценить, как стимуляция влияет на функции мозга человека, первым делом необходимо собрать необходимое оборудование, которое включает в себя МРТ, совместимые кабели, электроды и фильтрующие коробки. В качестве второго шага необходимо настроить оборудование TDCS внутри и снаружи сканера.

Далее участник проходит скрининг и подготавливается к внутрисканному TDCS. После того, как участник был перемещен в отверстие сканера, стимуляция включается, и начинается эксперимент FMRI. В конечном счете, результаты сканирования участников, просканированных во время A-T-D-C-S, сравниваются в рамках дизайна испытуемых с результатами, полученными во время отдельного сеанса фиктивной TDCS, чтобы выявить влияние стимуляции на функциональную активность мозга.

Основное преимущество внутрибольничных протоколов по сравнению с чисто поведенческими протоколами ТС заключается в том, что они позволяют изучить нейрональный механизм, лежащий в основе симуляции эффектов. Кроме того, по сравнению с другими методами нейровизуализации, такими как E-E-G-F-M-R-I, обеспечивает превосходное пространственное разрешение, а также позволяет проверить положение электрода на текале. Совместное использование FMRI и TDCS может помочь разгадать нейронные механизмы, связанные с действием TDCS в здоровом мозге, а также при ряде различных патологических состояний, таких как инсульт или деменция.

Понимание того, как TDCS работает в мозге, может в конечном итоге улучшить клиническое применение этого метода, потому что ряд критических шагов должен быть выполнен в правильном порядке и с учетом времени. Для успешной реализации необходимо хорошее планирование и ознакомление с этими шагами. При правильном выполнении этот метод представляет лишь минимальный риск для участников.

Тем не менее, исследователи должны обязательно следовать установленным рекомендациям по безопасности МРТ и TDCF. Экспериментальный дизайн состоит из двух сегментов FMRI, выполняемых во время пятиминутной последовательности состояний покоя T-D-C-S-A и 11-минутной открытой семантической генерации слов. 20-минутный сеанс в TDCS начинается примерно за одну-две минуты до сканирования, охватывает всю продолжительность двух функциональных сканирований, а также короткие перерывы и инструкции между сканированиями.

Дополнительные структурные сканирования проводятся после МРТ покоя и задачи F. Сеанс фиктивной стимуляции состоит из 30 секунд TDCS перед состоянием покоя FMRI без TDCS в течение оставшейся части протокола для языковой задачи, использования программного обеспечения для презентации стимулов для проецирования визуального изображения различных семантических категорий на экран внутри сканера. Проекция осуществляется с помощью проектора и системы зеркал, подключенных к компьютеру.

Микрофон, совместимый с МРТ, используется для передачи явных вербальных ответов. Чтобы настроить программу устройства TDCS, устройство, подающее постоянный постоянный ток в один миллиампер в течение 20 минут, должно обеспечить достаточный заряд стимулятора. В противном случае он может отключиться во время эксперимента, собрать все оборудование, кабели и электроды, необходимые для TDCS, как описано в текстовом протоколе.

В комнате управления МРТ поместите внешнюю фильтрующую коробку рядом с трубкой радиочастотного фильтра, которая используется для прокладки кабелей в комнату сканера. Обратите внимание, что внешний фильтрующий бокс имеет четкую маркировку. Внутреннюю и внешнюю фильтрующую коробку нельзя путать.

Далее подключите стимулятор к внешней коробке с помощью кабеля стимулятора. Измерьте длину кабеля коробки, необходимого для подключения внутренней и внешней коробок фильтра, чтобы достаточное количество кабеля проходило вдоль стен комнаты сканера. Вставьте кабель коробки в трубку радиочастотного фильтра и подключите его к внешней коробке фильтра в комнате сканера.

Поместите внутреннюю коробку фильтра внутрь заднего конца отверстия сканера и удерживайте ее на месте с помощью клейкой ленты. Прикрепите кабель коробки к стенам с помощью клейкой ленты и подключите его к внутренней коробке фильтра сканера, избегая петель в кабелях, так как они могут вызвать радиочастотный нагрев. Тщательно. Скрининг участников на наличие противопоказаний МРТ и ТДКС, таких как кардиостимуляторы, середина тела и клаустрофобия.

После объяснения процедуры получите информацию, как и при использовании обычных установок TDCS, чтобы подготовиться к установке электродов. Осмотрите кожу участника на наличие ранее существовавших повреждений и уберите все волосы. Затем очистите кожу спиртом, чтобы улучшить состояние кожи.

Пропитав карманы губки физиологическим раствором, вставьте совместимые с МРТ электроды в карманы с помощью ручки, которая оставляет немагнитные следы. Сначала отметьте пересечение букв Т три F три и F семь C3 на голове испытуемого, а затем отметьте середину между F семь и F 3. Теперь отметьте центр линии, соединяющей эти две точки, и поместите анод в эту точку.

Затем поместите катод над правым надглазничным положением и прикрепите оба электрода с помощью резиновой ленты. После заключительной проверки безопасности снаружи сканера проведите участника внутрь комнаты сканера, а затем подойдите к сканеру, чтобы подсоединить кабель электрода к внутренней коробке фильтра. Далее включите стимулятор и проверьте импеданс, например, нажав одновременно верхнюю правую и нижнюю левую кнопку стимулятора.

Импедансы обычно выше во время этой процедуры по сравнению со стандартными протоколами T DS S из-за более высокого сопротивления длины кабеля и фильтрующих коробок, поэтому крайне важно проверить импедансы перед началом сканирования. Если достигнуты пределы импеданса, то при этом стимулятор автоматически останавливается. Возможные средства включают в себя обеспечение контакта электродов с кожей головы, очищение кожи, опять же, нанесение большего количества солевого раствора на губки.

Расположите участника на портале сканера. Убедитесь, что электроды все еще находятся в правильном положении. Затем пропустите кабель электрода через нижнюю левую часть катушки головки и закрепите кабель так, чтобы он не зацепился за портал.

По мере перемещения портала. После этого закройте катушку головки и передайте участнику аварийную кнопку. Затем вставьте участника в сканер.

Затем проведите скважину, дотянитесь до кабеля электрода с заднего конца сканера, подключите его к внутренней коробке фильтра и выйдите из комнаты. Используйте домофон сканера, чтобы сообщить участнику о начале сеанса сканирования. Начните сканирование структурного локализатора с помощью сканирующей консоли после окончания периода сбора.

Проверьте сканирование локализатора на наличие высокочастотных артефактов, дважды щелкнув по скану локализатора и регулируя контрастность, удерживая правую кнопку мыши при перемещении мыши влево и вправо. Используйте домофон сканера, чтобы сообщить испытуемому о том, что стимуляция начнется и что он или она может почувствовать покалывание на коже головы в течение короткого времени. Затем повторите инструкции для первого функционального сканирования.

Для сканирования состояния покоя попросите участника держать глаза закрытыми в течение всего пятиминутного сканирования. Двигаться как можно меньше и ни о чем не думать конкретно. Кроме того, убедитесь, что проектор выключен вручную.

Запустите TDCS примерно за одну-две минуты до начала функционального сканирования в состоянии покоя. Используйте консоль сканера для загрузки последовательности состояний в состоянии покоя. Дважды щелкните по последовательности состояний покоя, чтобы открыть поле зрения и отрегулировать положение так, чтобы оно охватывало весь мозг и выровнялось примерно с передней задней спайкой.

Теперь начните первое сканирование. Контролируйте импеданс на протяжении всего эксперимента с помощью второго исследователя при выполнении двойных слепых исследований во время выполнения последовательности состояний покоя. Загрузите вторую функциональную последовательность изображений, которая является языковой задачей, и отрегулируйте поле зрения, как и раньше, с помощью консоли сканера, чтобы сократить время, необходимое для сканирования.

После окончания последовательности состояний покоя включите проектор, чтобы обеспечить визуальное отображение экспериментальных стимулов во время языкового задания. Дважды щелкните по значку программы для презентаций и загрузите языковую парадигму. Используйте домофон сканера, чтобы повторить инструкции для парадигмы FMRI, связанной с задачей, и начните с задачи в конце эксперимента по стимуляции и FMRI.

Продолжайте запланированное сканирование конструкций. В конце эксперимента отсоедините кабель электрода от внутренней фильтрующей коробки, прежде чем вытащить участника из отверстия сканера. Затем отсоедините катушку головки и попросите участника сесть и осторожно снять электроды.

Исследования FMRI во время задания на семантическую генерацию слов показали снижение активности в вентральной части нижней лобной извилины как у молодых, так и у пожилых людей, получавших A-T-D-C-S, по сравнению с тем, когда те же субъекты были просканированы во время симуляции стимуляции. Не было обнаружено существенных различий в левой дорсальной нижней лобной извилине и ФМРТ. Сканирование в состоянии покоя, выполненное во время A-T-D-C-S, по сравнению со сканированием в состоянии покоя, полученным у тех же 18 участников во время отдельного сеанса фиктивной TDCS, иллюстрирует области мозга, демонстрирующие улучшенную связность во время A-T-D-C-S, обозначенные красным цветом, и области, показывающие сниженную связность, обозначенные синим.

В будущем этот новый метод может быть использован в клинических популяциях для повышения эффективности существующих вмешательств или для разработки новых научно обоснованных протоколов. Чтобы углубить наше понимание основополагающих эффектов ТТ КС, этот метод может быть дополнен другими методами, такими как ЭЭГ ТТ С, чтобы использовать превосходное временное разрешение этих методов. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о технических требованиях, реализации и соображениях безопасности при совместном использовании TDCS и МРТ.