January 22nd, 2016
В этой статье мы объясним, как организовать параллельный эксперимент по стимуляции транскраниального переменного тока и ЭЭГ.
Общая цель этого протокола состоит в том, чтобы продемонстрировать, как успешно организовать одновременную транскраниальную стимуляцию переменным током и ЭЭГ, с учетом важных технических соображений для получения успешной записи. Транскраниальная стимуляция переменным током, или tACS, является методом экспериментального контроля ритмической активности в мозге. И изучить сердечную связь этих ритмических действий с поведением.
ЭЭГ предлагает данные с высоким временным разрешением для изучения эндогенной и захваченной кольцевой активности органа. Одновременная запись ЭЭГ во время tACS может помочь ответить на ключевые вопросы, касающиеся непосредственного нейрофизиологического эффекта tACS. Это, в свою очередь, может помочь в дальнейшем понимании ритмической динамики мозга, а также в понимании механизмов и оптимизации параметров tACS для клинических нейромодулирующих приложений.
Этот экспериментальный протокол также может быть адаптирован для других монтажей и корковых мишеней. В этом видео будет продемонстрирован монтаж с электродами tACS, размещенными на плече и коже головы. Начните с подготовки кожи плеча к электроду tACS с помощью марлевой салфетки и абразивного геля для кожи.
Нанесите гель для электроэнцефалографии или ЭЭГ с соответствующей вязкостью на электрод tACS и поместите электрод на плечо. Закрепите электрод на плече с помощью скотча. Далее наденьте на участника ЭЭГ-шапочку.
Отрегулируйте положение колпачка в соответствии с системой позиционирования электродов International 10-20 и застегните подбородочный ремень. Используйте красную ручку на водной основе, чтобы отметить место, указывающее, где расположить электрод tACS на коже головы. Если ручка не доходит до кожи головы, покрасьте кончик деревянной палочки и с помощью этого кончика отметьте кожу головы.
Снимите колпачок ЭЭГ и проверьте, была ли маркировка успешной. При необходимости заполните маркировку, чтобы ее можно было легко заметить позже. Затем для участников с длинными волосами поместите электрод tACS на голову так, чтобы его центр был отмечен красным пятном на коже головы.
Проденьте все волосы внутрь внутреннего кольца электрода tACS и свяжите выдетые волосы кабельными связующими. Следите за тем, чтобы волосы, расположенные вокруг электрода tACS, не связывались с кабельными связующими. После того, как волосы будут связаны, снимите электрод tACS.
Далее подключите к стимулятору электроды tACS кожи головы и плеча, но не включайте его. Нанесите тонкий слой геля ЭЭГ на электрод tACS и аккуратно положите его обратно на голову. Если у участника более длинные волосы, проденьте связанные волосы обратно через внутреннее отверстие tACS-электрода, не позволяя волосам касаться геля ЭЭГ.
Убедитесь, что красная метка на коже головы находится в середине электрода tACS, так как положение больше не может измениться после размещения. Затем снимите с волос кабельные крепления. Теперь включите стимулятор и следите за импедансом.
Осторожно оказывая некоторое давление на электрод tACS, обратите очень пристальное внимание на то, чтобы красное пятно всегда оставалось в середине электрода tACS. Осторожно приподнимите края электрода tACS и нанесите еще немного геля ЭЭГ под волосы. Продолжайте оказывать давление на электрод tACS до тех пор, пока импеданс не станет стабильно ниже 10 кОм.
Обратите внимание на любой гель, выходящий из tACS-электрода, и удалите излишки геля для ЭЭГ с помощью ватного тампона. Как только импеданс опустится ниже порогового значения в 10 кОм, аккуратно снова установите колпачок ЭЭГ и застегните ремешок. Нанесите ЭЭГ-гель с соответствующей вязкостью на электроды ЭЭГ, чтобы создать контакт между кожей головы и электродами ЭЭГ.
Начните с заземляющего и опорного электродов ЭЭГ, а затем приступайте к электродам, расположенным посередине и рядом с электродом tACS. Затем продолжайте работу с оставшимися электродами. Для электродов ЭЭГ, окружающих электрод tACS, вводите гель кончиком иглы, направленным в сторону от электрода tACS.
Осторожно надавливайте на электроды ЭЭГ во время нанесения геля, чтобы гель не вытекал из-под электродов. Чтобы увеличить контакт между электродами ЭЭГ и кожей головы, в частности электродами ЭЭГ, расположенными в непосредственной близости от электрода tACS, надавите на гель деревянной палочкой по направлению к коже головы. Держите угол палочки перпендикулярно коже головы, осторожно растирая кожу головы вращательными движениями, так как боковые движения палочки распространят гель под электродом.
Как только будет достигнут оптимальный импеданс, нанесите еще немного геля, чтобы стабилизировать контакт между электродом ЭЭГ и кожей головы. Затем проверьте наличие моста между электродом tACS и окружающими электродами ЭЭГ из-за утечки геля, применяя кратковременную стимуляцию, и проверьте, не насыщен ли какой-либо канал усилителя ЭЭГ. Наконец, еще раз проверьте импедансы электродов ЭЭГ и начните запись.
Этот протокол объясняет, как успешно организовать параллельный эксперимент tACS и ЭЭГ и избежать образования мостов через утечку геля ЭЭГ, а также больших артефактов tACS. Если происходит мостик между tACS и электродами ЭЭГ, записанный сигнал ЭЭГ становится насыщенным, как показано на рисунке. В отличие от успешно записанного сигнала.
Одновременная запись tACS на ЭЭГ является технически сложным методом. После просмотра этого видео у вас должно быть лучшее понимание того, как успешно организовать этот тип эксперимента для изучения нейрофизиологического механизма tACS.
В данной статье демонстрируется настройка одновременной транскраниальной альтернирующей стимуляции током (tACS) и исследований ЭЭГ. Она описывает важные технические аспекты для успешной записи и последствия для понимания динамических процессов мозга.
Concurrent tACS-EEG recording enables direct measurement of neurophysiological responses to neuromodulation, supporting target validation in CNS drug discovery. This approach provides mechanistic de-risking by linking oscillatory brain activity to cognitive processes, informing predictive confidence in early-stage programs. It addresses a critical gap in understanding the immediate biological effects of neuromodulatory interventions.
This method integrates into the discovery continuum by supporting hypothesis testing in early biology, enabling quantitative neurophysiological readouts for screening, and providing mechanistic insights that inform preclinical continuity and target confidence.