Обновленная техника для надежного, легкого и переносного транскраниального электрического стимуляции, включая транскраниальную стимуляцию прямого тока
3 января 2020 г.
При администрировании транскраниальной стимуляции прямого тока (tDCS), воспроизводимая подготовка электрода и размещение имеют жизненно важное значение для переносится и эффективной сессии. Целью данной статьи является демонстрация обновленных современных процедур установки для администрирования tDCS и связанных с ними транскраниальных методов электрической стимуляции, таких как транскраниальная переменная стимуляция тока (tACS).
Цель этого видео состоит в том, чтобы продемонстрировать обновленные процедуры установки для администрирования транскраниальной стимуляции прямого тока, tDCS, и связанных с ними транскраниальных электрических методов стимуляции, таких как транскраниальная переменная стимуляция тока, tACS. В этом мы демонстрируем tDCS с помощью широко применяемых монтажей, предназначенных для моторной коры и дорсолатеральной стимуляции префронтальной коры. Современный метод tDCS объяснил здесь избегает измерения ленты для определения размещения электродов, громоздкие шаги вставки резины углерода, утомительные процедуры смачивания электродных губок, и использование резинки в качестве головных уборов.
Этот процесс оптимизирован с помощью специализированного головного убора и предварительно насыщенного электрода разъема оснастки. Для каждого монтажа, есть конкретные головные уборы. Хотя некоторые материалы будут зависеть от конкретного протокола исследования или лечения, Есть основные элементы, которые являются общими для современных приложений tDCS.
Перед сеансом tDCS убедитесь, что все необходимые материалы удобны. Для исследования испытаний, прежде чем начать исследование, субъект должен дать согласие на участие в исследовании. Форма согласия содержит подробную информацию о протоколе исследования, рисках и преимуществах исследования.
Эта форма предназначена для раскрытия соответствующей информации субъектам, с тем чтобы они могли сделать добровольный выбор принять или отказаться от лечения. Она проистекает из правовых и этических прав, так как субъекты должны быть осведомлены о том, что происходит с их телом, а также от этических обязанностей исследователя, чтобы получить участников, участвующих в их физическом и психическом благополучии. Письменное согласие должно быть собрано с участников до начала стимуляции.
Настройка начинается с первого измерения окружности головы субъекта, чтобы определить соответствующий размер головных уборов, которые будут использоваться. Существуют различные размеры головных уборов в зависимости от электромонтажа. Проконсультируйтесь с руководством пользователя вашего головного убора, чтобы выбрать соответствующий размер на основе измерений.
Осмотрите кожу, где, как ожидается, будет размещен электрод. Если вы наблюдаете какие-либо видимые повреждения, не вводить tDCS. Если это возможно, подвергать кожу головы, расставив волосы пальцами, чтобы убедиться, что солевой просачивается через волосы в кожу головы, для повышения качества контакта между электродом и кожей головы.
Мы используем одноразовый, предварительно собранный электрод губки оснастки. Вынравите из мешка два электрода губки пять сантиметров на пять сантиметров. Электроды, используемые в tDCS, как правило, проводящие резиновые электроды, заключенные в губку, насыщенную электролитным раствором, в основном солевой раствор.
Предварительно насыщенные и новые электроды используются для повышения надежности. Головные уборы с фиксированным положением используются для защиты электродов над мозговой мишенью. Чтобы точно располагать электроды губки над областью мозга M1SO, сначала располагаем кольцом, представляющим насион, ремень, расположенный в нижней части ремешка, над насионом.
Насион является частью передней части мозга, расположенной между лбом и носом. Затем отрегулируйте верхнюю часть ремешка так, чтобы он перпендикулярно нижней части ремешка. Верхняя часть ремешка предназначена для того, чтобы сидеть примерно над ухом, симметрично расположенная по обе стороны головы.
Задняя эластичная часть ремешка должна быть расположена над инионом, наиболее заметной точкой затылочной кости. Убедитесь, что головные уборы уютно, но не неудобно плотно. Подключите черный катод, соединяющий кабель, к соответствующему входу черного драйвера устройства tDCS.
Повторите это для красного анода, соединяющего кабель для его соответствующего местоположения на устройстве tDCS. Убедитесь, что полярность соединения верна, так как эффекты tDCS считаются специфическими полярности. В контексте tDCS и электрической стимуляции в целом, анод является положительным терминалом, где положительный ток попадает в организм, а катод является отрицательным терминалом, где положительный ток выходит из организма.
В контексте tACS, нет понятия анода и катода, так как оба терминала будут действовать анод и катод в качестве альтернативы. Прежде чем инициировать сеанс tDCS, убедитесь, что предмет удобен и бодрствует. Подтвердите, что устройство включено, кабели должным образом подключены, а головные уборы и электрод правильно расположены.
Измеритель неустумности является вторичным методом для обеспечения хорошего контакта, но он не заменяет необходимость убедиться, что все шаги протокола следуют правильно. Проверьте счетчик на наличие контакта. Если общее качество контакта субъекта является аномально низким, это может указывать на неправильную установку электродов, что приводит к высокому снижению.
Если качество контакта продолжает оставаться низким после регулировки головных уборов и/или разумно дополняя физраствор, вы можете нажать Pre-Stim Tickle, если он доступен на вашем устройстве, чтобы достичь лучшего качества контакта. Запрограммировать продолжительность сеанса tDCS, интенсивность или, если это применимо к устройству, настройку фиктивного состояния. Обратите внимание, что некоторые стимуляторы рекомендуется включать до контакта между электродами и кожей.
Если вы используете устройство tES для сеанса tDCS, не забудьте выбрать параметр формы волны tDCS. Инициировать tDCS, нажав кнопку "Пуск". Для того, чтобы уменьшить любые побочные эффекты, некоторые устройства включают автоматический ток наращивать в начале стимуляции, в котором устройство наращивает ток медленно в течение 30 секунд.
В начале стимуляции испытуемые часто воспринимают зуд и/или покалывание под электродами, которые затем исчезают в большинстве случаев. Некоторые испытуемые могут испытывать дискомфорт в течение начального периода tDCS. В таких случаях ток может быть умеренно уменьшен на временный период по мере корректировки предмета.
Затем постепенно увеличиваем ток обратно до нужного уровня. Эта функция может зависеть от используемого устройства и протокола. Электроды не должны быть обезвожены во время стимуляции, чтобы обеспечить хорошее качество контакта.
Если электроды обезвоживаются, вы можете использовать шприц, чтобы постепенно добавить больше солевого раствора в электроды. Если добавление солевого раствора не улучшает качество контакта, подтвердите ощущение кожи от субъекта. В конце сеанса стимуляции устройство будет сбавляться с интенсивности лечения до нуля.
Удалите головные уборы, загруженные электродами, из кожи головы субъекта. Наконец, отключит устройство. В этой таблице сравнивается общая разница между традиционными методами применения tDCS и обновленными методами tDCS, как поясняется в этом видео.
Кроме того, мы провели эксперимент, в котором мы измерили время установки с помощью традиционных и современных методов tDCS. Для этого мы набрали экспертов и новичков в обоих методах и измерили, сколько времени каждый участник занял для проведения установки. Установка повторялась пять раз, и каждое испытание было приумно индивидуально.
Результаты показывают, что современный метод требует значительно меньше времени установки как для экспертов, так и для начинающих участников, чем традиционный метод. Используя традиционный метод tDCS, среднее время установки, затя взятое экспертом, составило примерно восемь минут. Используя традиционный метод tDCS, среднее время установки, затеваемое новичком, составило около 10 1/2 минут.
Новички допустили ошибки в настройке и, как правило, не смогли добиться безошибочной установки даже после пяти сеансов. Используя современный метод tDCS, среднее время установки, затыкаемое экспертами, составило чуть более минуты. Используя современный метод tDCS, среднее время установки, затя взятое новичками, составило около 2 с 1/2 минут.
Новички, как правило, смогли достичь безошибочной установки к пятой сессии, и любые ошибки были незначительными. Современный метод tDCS позволяет с сопоставимой точностью размещение электродов с экспертным оператором измерять традиционные позиции ЭЭГ 10-10. Для оператора или самооблечения современный метод tDCS очень надежен.
Современный подход tDCS объясняется здесь увеличивает надежность установки при одновременном сокращении времени установки стимуляции.
Обзор
В данной статье представлены обновленные процедуры подготовки к проведению транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS) и связанных с ней методов, таких как транскраниальная стимуляция переменным током (tACS). Правильная подготовка и размещение электродов имеют решающее значение для эффективности сеансов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Электрофизиология
- Транскраниальная электрическая стимуляция
Теоретические основы
- tDCS представляет собой метод неинвазивной стимуляции головного мозга.
- Расположение электродов влияет на эффективность стимуляции и комфорт испытуемого.
- Современные методики направлены на упрощение процесса подготовки установки.
- Этические соображения требуют получения информированного согласия от участников.
Цель исследования
- Предоставить четкое руководство по настройке tDCS и tACS.
- Повысить надежность размещения электродов.
- Повысить комфорт участников во время сеансов стимуляции.
Используемые методы
- Измерение окружности головы для подбора размера шлема.
- Использование предварительно насыщенных электродов с кнопками.
- Специальные шлемы для различных вариантов расположения электродов.
- Мониторинг импеданса для контроля качества контакта.
Основные результаты
- Продемонстрированы эффективные методы размещения электродов.
- Описана важность комфорта и согласия участника.
- Предложен оптимизированный подход к настройке tDCS.
- Подчеркнута значимость правильного обращения с оборудованием.
Выводы
- Модернизированные процедуры повышают эффективность tDCS.
- Правильная настройка оборудования необходима для получения достоверных результатов.
- Безопасность и комфорт участников имеют первостепенное значение в исследованиях.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Методы транскраниальной электростимуляции (tES), такие как tDCS, tACS и tRNS, все чаще используются в доклинических исследованиях и на ранних этапах поиска новых лекарственных средств для модуляции нейронных цепей и оценки степени воздействия на мишени в системах, релевантных конкретным заболеваниям. Надежные, стандартизированные и хорошо переносимые протоколы стимуляции необходимы для получения воспроизводимых данных при валидации мишеней и в рабочих процессах фенотипического скрининга. Описанная обновленная методика снижает вариативность настройки и вероятность ошибок, зависящих от оператора, обеспечивая согласованное применение на этапах биологического поиска и разработки анализов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: обеспечивает точную и воспроизводимую нейромодуляцию корковых мишеней для исследования причинно-следственной роли в фенотипах, связанных с заболеванием.
- Практическая ценность: стандартизированное головное устройство и предварительно собранные электроды сокращают время подготовки и минимизируют ошибки размещения, что повышает пропускную способность при скрининге для валидации мишеней.
Скрининг и разработка методов анализа
- Научная ценность: обеспечивает количественные нейрофизиологические показатели при сочетании с ЭЭГ или поведенческими тестами, что позволяет проводить исследования зависимости «доза-эффект» и механизмов действия.
- Практическая ценность: мониторинг импеданса и предварительно насыщенные электроды обеспечивают стабильное качество контакта, снижая вариабельность данных при высокопроизводительном скрининге.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Обеспечивает моделирование систем, имеющих значение для изучения заболеваний, путем неинвазивной стимуляции коры головного мозга у доклинических видов или в моделях, производных от клеток человека, для оценки модуляции мишени.
- Практическая ценность: Адаптируемость к формам волны tACS и tRNS позволяет гибко разрабатывать протоколы частотно-специфической нейромодуляции в исследованиях по снижению механистических рисков.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод вписывается в континуум от поисковой биологии до идентификации ведущих соединений, где надежная нейромодуляция обеспечивает проверку гипотез и уточнение путей на ранних этапах валидации мишеней.
- Поисковая биология: Обеспечивает контролируемое воздействие на нейронные цепи для оценки участия мишени в формировании фенотипов, значимых для заболевания.
- Скрининг: Стандартизированная установка и мониторинг импеданса поддерживают воспроизводимую подачу стимулов в различных планшетах для анализа или когортах испытуемых.
- Аналитика: Облегчает сбор электрофизиологических или поведенческих данных, которые помогают сравнивать условия стимуляции и эффекты соединений.
- Трансляционные исследования: Обеспечивает преемственность при переходе от моделей in vitro или in vivo к воздействию на кору головного мозга человека в случаях, когда механизмы заболевания связаны с дисрегуляцией коры.
- Корпоративное повторное использование: Головное устройство с фиксированным положением и система кнопочных электродов позволяют проводить стандартизацию между исследованиями и разными центрами в рамках многопроектных программ нейромодуляции.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Прогностическая уверенность в модуляции мишени за счет надежной подачи стимуляции с низкой вариабельностью.
- Операционная ценность: Сокращение времени настройки и снижение частоты ошибок повышают операционную эффективность в исследовательских процессах в области нейронаук.
- Стратегическая ценность: Повышенная воспроизводимость данных способствует принятию более обоснованных решений «да/нет» при приоритизации мишеней и идентификации ведущих соединений.
- Влияние на портфель: Решения о продвижении проектов с учетом рисков улучшаются за счет снижения биологического шума в анализах, основанных на нейромодуляции.
Особенности реализации
- Обучение нейроанатомии и подбору монтажа электродов для точного воздействия на кору головного мозга.
- Доступ к устройствам tES с программируемыми формами сигнала (tDCS, tACS, tRNS) и мониторингом импеданса.
- Стандартизация размеров головных уборов и протоколов размещения электродов во всех исследовательских центрах.
- Вопросы адаптации для различных групп испытуемых, включая педиатрические модели или модели нейродегенеративных заболеваний.
- Ограничения включают зависимость от надлежащей подготовки кожи и насыщения физиологическим раствором для оптимального контакта электрода со скальпом.
