Одновременная транскраниальная стимуляция переменного тока и функциональная магнитно-резонансная томография

Общая цель этого экспериментального протокола состоит в том, чтобы измерить изменения активности, зависящей от уровня кислорода в крови, индуцированные во время транскраниальной электростимуляции. Сочетание транскраниальной стимуляции переменным током с функциональным магнитно-резонансным представлением может ответить на ключевые вопросы когнитивной нейробиологии. Основным преимуществом комбинирования этих методов является возможность измерения функции мозга при манипулировании нейроколебаниями частотно-специфическим образом.

Применение этого метода распространяется на диагностику и терапию неврологических расстройств, связанных с аномальной синхронизацией. Хотя эта техника может дать представление о зрительном познании человека, она также может быть применена к другим системам, таким как моторика, поведение и память. Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, могут столкнуться со сложностью настройки, которая требуется для обеспечения отсутствия шума и запуска синхронизированных экспериментов.

Мы заинтересовались ТКС, потому что увидели в ней способ изучения причины всех колебаний в сознательном восприятии. Нашим техником по МРТ является Илона Пфалерт, а Пауле Вунш является нашим волонтером. Предварительно обследуйте всех пациентов на предмет противопоказаний к МРТ, а также к транскраниальной стимуляции переменным током.

Когда объект прибудет, опишите детали эксперимента и получите информированное согласие. Начните с использования рулетки, чтобы определить расстояние на голове субъекта от носа до подошвы. А затем от уха до уха над макушкой.

Отметьте пересечение этих длин как положение C-Z, согласно системе 10-20 ЭЭГ. Теперь наденьте ЭЭГ-шапочку без электродов на голову пациента так, чтобы C-Z были выровнены по отмеченному месту. Затем определите и отметьте желаемые места расположения электродов, используя одно и то же расположение для всех испытуемых, чтобы обеспечить согласованность эксперимента.

Далее, используя спирт и ватные диски, очистите волосы и кожу на отмеченных местах на коже головы и вокруг них, чтобы удалить масла и средства для волос. Затем распределите гель по резиновым электродам и плотно прижмите каждый электрод к этим местам, обеспечивая полный контакт от электрода к проводящему гелю к коже головы с минимальным импедансом. Используйте экранированный кабель LAN и безопасные кабели MR для подключения фильтрующих коробок к стимулятору и резиновым электродам.

Затем включите стимулятор и проверьте импеданс. Если она не ниже 20 килоОм, прижмите электроды к коже головы. Или добавьте электродный гель по мере необходимости.

Будьте осторожны, чтобы ограничить покрытие электродным гелем примерно той же площадью поверхности, что и электроды, и удалите излишки геля с этой области. Затем позвольте стимулятору выдать ток в течение нескольких секунд, чтобы ознакомить испытуемого с сенсорным опытом. Спросите их о сенсорном восприятии во время этого теста, в том числе о том, могут ли они чувствовать и выдерживать любые ощущения покалывания, а также о степени и расположении любых фосфинов во время стимуляции.

На этом этапе оставьте кабель подключенным к резиновым электродам на объекте, но отсоедините стимулятор, запасной кабель локальной сети, а также внешний и внутренний фильтрующие коробки, чтобы объект мог переместиться к сканеру. Теперь подключите внешнюю коробку фильтра к кабелю LAN, проходящему через волновод, оставив как можно меньше кабеля за пределами волновода. Затем подсоедините кабель стимулятора.

Также убедитесь, что стимулятор подключен к выходу триггера презентационного компьютера. Убедившись, что субъект свободен от магнитных материалов и готов к эксперименту с МРТ, отведите его в комнату для сканирования. Предоставьте беруши для защиты слуха, а затем попросите испытуемого лечь на кровать сканера.

Положите электродный кабель плашмя в положение, на котором испытуемому будет удобно лежать в течение всего эксперимента, а затем положите подушки вокруг и под его голову. Кроме того, подложите подушку под ноги субъекта для комфорта и уменьшения движения. Обеспечьте и сигнализирующий шар, а также блок безопасной кнопки реагирования МРТ расположен таким образом, что для нажатия кнопки требуется минимальное движение.

Теперь закрепите катушку для головы с прикрепленным зеркалом таким образом, чтобы объект видел проекционный экран в правильной ориентации. Затем временно закрепите свободный конец электродного кабеля от резиновых электродов к катушке головки таким образом, чтобы он не зацеплялся при движении станины. Переместите станину сканера в нужное положение.

Затем с заднего конца отверстия сканера подключите кабель электродов от резиновых электродов к внутренней коробке фильтра, которая подключается к кабелю LAN. Чтобы предотвратить чрезмерное движение во время сканирования, закрепите кабели и фильтрующую коробку вдоль перил станины сканера справа от отверстия с помощью ленты и мешков с песком. Затем поместите экран проектора в заднюю часть отверстия сканера.

Наконец, еще раз проверьте импеданс на стимуляторе, чтобы убедиться, что все кабельные соединения выполнены правильно, прежде чем начать эксперимент. Начните с проверки того, что компьютер для презентации регистрирует, когда субъект нажимает кнопки ответа. Затем получите взвешенное анатомическое изображение T1 с высоким разрешением и изотропным разрешением в один миллиметр.

После получения данных отрегулируйте уровни контрастности и оконности на этом изображении до низких и высоких пределов, чтобы визуально обнаружить шум, который может возникнуть в результате установки стимулятора. Продолжайте этот мониторинг во время получения функциональной визуализации. Теперь запустите эксперимент на презентационном компьютере так, чтобы он начинался с триггера сканера, и запустите стимулятор, чтобы дождаться триггера на выходе этого компьютера.

На этом этапе начните приобретение FMRI. Оставляйте стимулятор включенным и подключенным на протяжении всего эксперимента FMRI, чтобы избежать различий во временном соотношении сигнал/шум между включенным и выключенным стимулятором. Кроме того, контролируйте дисплей стимулятора, чтобы гарантировать, что ток подается в нужное время на протяжении всего экспериментального прогона.

После завершения сканирования отсоедините внутреннюю коробку фильтра от кабеля, подключенного к резиновым электродам. Как только объект выйдет из сканера, снимите электроды, предоставив ему возможность мыть голову. На этом рисунке представлены результаты тестирования влияния силы тока 16 Гц CZOZTACS на жирный сигнал при центральной перекрестной фиксации.

Показаны событийные средние значения сигнала для статистически значимых кластеров, с возрастающим влиянием на сигнал с увеличением силы тока. Здесь мы видим карты Т-баллов, специфичные для текущей силы, иллюстрирующие региональную специфику эффектов, а также увеличивающиеся эффекты на смелую активность с увеличением силы тока. На этом рисунке представлены репрезентативные результаты тестирования частотной зависимости эффектов TACS во время задачи на визуальное восприятие.

На этой схеме показано время эксперимента с визуальным представлением и периодами TACS между блоками центральной перекрестной фиксации. Карты взаимодействия условий и частотных эффектов TACS, а также кластерные апостериорные тесты показывают частотно-специфичные эффекты в теменной коре, при этом TACS на 10 Гц снижается, а сигнал увеличивается на 60 Гц. Эти карты Т-оценки показывают специфические эффекты TACS с частотой 60 герц, выходящие за пределы теменной коры и включающие некоторые затылочные и лобные области.

После освоения этот эксперимент может быть проведен всего за два часа, в зависимости от продолжительности плана эксперимента. При попытке проведения этой процедуры особенно важно убедиться, что стимулятор правильно синхронизирован со временем получения данных МРТ. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как проводить комбинированные эксперименты TACS FMRI.