Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

وضعية القطب والمونتاج في تحفيز الحالية عبر الجمجمة مباشرة

doi: 10.3791/2744 Published: May 23, 2011

Summary

العابر لتحفيز التيار المباشر (tDCS) هي تقنية أنشئت لاستثارة تعدل القشرية

Abstract

العابر لتحفيز التيار المباشر (tDCS) هو الاسلوب الذي تم التحقيق بشكل مكثف خلال السنوات العشر الماضية حيث أن هذا الأسلوب يوفر بديلا غير الغازية وآمنة لتغيير استثارة القشرية 2. يمكن للتأثيرات دورة واحدة tDCS الماضي لعدة دقائق ، وآثارها تعتمد على الاستقطاب من التحفيز ، مثل التحفيز المهبطي يؤدي الى انخفاض في استثارة القشرية ، والتحفيز مصعدي يدفع زيادة في استثارة القشرية التي قد تستمر إلى ما بعد مدة التحفيز 6. وقد استكشفت هذه الآثار في علم الأعصاب الإدراكي وسريريا أيضا في مجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية والنفسية -- وخصوصا عندما تطبق على مدى عدة جلسات متتالية 4. أحد المجالات التي قد تجذب انتباه علماء الأعصاب والأطباء هو استخدام tDCS للتعديل من الألم ذات الصلة الشبكات العصبية 3،5. وقد تم اكتشاف تعديل منطقتين القشرية الرئيسي في البحوث الألم : الابتدائية القشرة الحركية وقشرة الفص الجبهي ظهراني 7. نظرا للدور الحاسم من المونتاج القطب ، في هذه المقالة ، وتبين لنا بدائل مختلفة لوضع قطب كهربائي للتجارب السريرية على tDCS الألم ؛ مناقشة مزايا وعيوب كل أسلوب التحفيز.

Protocol

1. مواد

  1. الاختيار إذا ديك كافة المواد اللازمة (الجدول 1 ، الشكل 1).
    ينبغي الأجهزة TDCS تكون البطارية يحركها والدالة كما منباه تيارا ثابت مع الإخراج أقصى في النطاق miliAmps. في بعض الأجهزة ، يمكن البطاريات تكون قيدها. ثابت الجهد (تسيطر الجهد) محفزات يست مناسبة عن tDCS. باستخدام منافذ الكهربائية إلى السلطة الجهاز يست مريحة أو حسب الاقتضاء سوء سير الأجهزة قد تسليم كثافات كبيرة من التيارات الكهربائية مع أي تحذير.
  2. إلكترودات المستخدمة لtDCS تتألف عموما من إلكترودات المعدن أو التوصيلي المطاط المغلقة في الجيب الإسفنج مثقبة وهو المشبعة مع الكهارل (السوائل مع الملح). إمكانية أخرى هو استخدام إلكترود المطاط مع هلام التوصيلي. يمكن مرور المطول الحالية الحالية المباشرة عبر إلكترود ميتاليك (حيث يتم تحويل الإلكترونات من منباه إلى أيونات نفذت خلال الجسم 8) تنتج غير المرغوبة المنتجات الكهروكيميائية مثل التغييرات الأس الهيدروجيني. قد الجيب الإسفنج الفعل إلى منفصلة جسديا ، وبالتالي العازلة ، الجلد من التغييرات الكهروكيميائية.
  3. لهذا السبب ينبغي ، أبدا المعدن أو المطاط إلكترودات توضع على الجلد أثناء tDCS. ينبغي يقظين بالمثل أثناء المستخدم التحفيز ضد التجفاف الإسفنج والحركة. A مواصلة النظر متعلق هو المتانة و re قابليتها - من إلكترودات tDCS. تجربتنا هو أنه ، خصوصا عندما التقاطب من إلكترودات يتم استدارة ، و شروطه التحفيز السليم حافظت باستمرار ، يمكن المطاط والمعدن إلكترودات إعادة المستخدمة. يتم مناقشتها اختيار الكهارل مزيد أدناه. من التجربة التشغيل ، فمن المستحسن لاستخدام مسطح ، والاسفنجيات مثقبة لا الخشنة أيضا.. لأنهم أفضل استيعاب الحل الاسلاكية الكهارل وتوفير موحدة تماس الجلد 8.
  4. هناك إمكانية تطبيق المبنجات الموضعية. خاصة بالنسبة قصيرة دائم التحفيز ، عندما التعليه ليس ممكنا ، قد يمنع التصور الحسية الجسدية والإحساس مريح الناشئة عن التحفيز TDC. آخر سبب استخدام التطبيق الموضعي من المبنجات المحلية هو خلق أفضل المقارنة بين صورية ونشطة ظروف tDCS ، منذ بلا موضوع سيشعرون إذا الحالي هو المتدفقة أم لا وسيكون مضمونة الوضع عمى الأمثل. هذا النهج هو سيما الضعفاء عندما تخطط لاستخدام أكبر كثافات بوصفها عمى قد يكون أقل فعالة في هذا الوضع 7. الرغم يست الإحساس / الألم وتهيج الجلد ارتباطا دائما ، قد الاستخدام المفرط للالمبنجات موضعي قناع آثار الضائرة الخطيرة مثل حرق.

في هذا الدليل نوضح tDCS الأكثر نموذجية تعيين الهاتفي لإدارة الألم : باستخدام إلكترودات المطاط الموصلة ، اسفنجات اكتب جيب مثقبة ، كلا توضع على الرأس ، مع لم مخدر موضعي.

2. القياسات

  1. تأكد يجلس موضوع مريح.
  2. سيتم العثور مجال التحفيز خلال قياس الفروة. عادة يستخدم الاتفاقية النظام 10/20 EEG 7. موقع التحفيز يعتمد على نهجكم التجريبية.
  3. العثور توطين فيرتكس (الشكل 2) :
    قياس مسافة nasion إلى inion وعلامة المنتصف باستخدام الواسمات الجلد.
    Nasion -- أشر بين جبهته والأنف ، عند تقاطع عظام الأنفي (الشكل 3).
    Inion -- أشر ابرز العظم القذالي (الشكل 3).
    قياس المسافة بين نقاط مسبقا الأذني وعلامة منتصفه. علامة كلا البقع المنتصف لتجد فيرتكس.
    1. لتحديد موقع الابتدائي القشرة الحركية أو M1 ، استخدم 20 ٪ من القياس الأذني واستخدام هذا القياس من تشيكوسلوفاكيا خلال خط الأذني (إلى الجانب من فيرتكس) (الشكل 4). ينبغي هذه البقعة تقابل C3/C4 الموقع EEG. تعطى يكفي هذا الأسلوب من الأقلمة على focality التقليدية tDCS إلكترودات الكبيرة. عن tDCS أكثر البؤرية ، قد يلزم غيرها من أساليب الأقلمة القشرية.
    2. لتحديد موقع القشرة ظهراني جانبي قبل الجبهية (DLPFC) 9،10 : إحدى الأسلوب العملي هو قياس خمسة سنتيمترات الأمام من الموقع M1 أو لاستخدام نظام 10/20 EEG. ينبغي هذا تتوافق إلى موقع EEG F3 أو F4 ، كما شوهد هنا (الشكل 5). هذا الأسلوب تحديد موقع التحفيز يكفي عندما باستخدام التقليدية tDCS إلكترودات. عن tDCS أكثر البؤرية ، قد يلزم غيرها من أساليب الأقلمة القشرية ، مثل neuronavigation.

3. الجلد التحضير

  1. افحص الجلد لأي تهيج مسبقا تغادرها ، التخفيضات ، أو آفات -- تجنب حفز أكثر الجلد التالف وأكثر الآفات الجمجمة.
  2. لزيادة تصرف ، حرك الشعر بعيدا من موقع التحفيز ونظيفة سطح الجلد لإزالة أي علامات غسول ، الأوساخ ، الخ واتركه حتى يجف. عن الموضوعات مع الشعر سميكة ، قد استخدام هلام التوصيلي يكون ضروريا.
  3. إذا باستخدام إعادة استخدامها إلكترودات ، افحص insets المطاط واسفنجات للارتداء. افحص insets المطاط واسفنجات للارتداء. إذا هناك أي الأدلة التدهور ، رمي أصل المكونات القذرة واستخدام إلكترود جديدة.

4. موقف إلكترودات

  1. بعد العثور موقع إعداد التحفيز والجلد ينبغي كنت مكان أحد الاشرطه الرأس دنة أو المطاط حول محيط الرأس. ينبغي وضع مازح الرأس دنة تحت inion بوصفها لتجنب حركة أثناء التحفيز. ينبغي أدلى الاشرطه دنة المواد عدم إجراء (أو أنهم سوف الدالة كما إلكترودات) وغير ماصة المادية (لتجنب الاشرطه امتصاص السائل من اسفنجات).
  2. ينبغي المنقوعة كل جانب من اسفنجات بمحلول المالحة. عن الإسفنج 35 2 الطول ، قد حوالي 6 مليلتر من محلول لكل جانب تكفي (مجموعه 12 مليلتر لكل الإسفنج). تكون حذرا بعدم نقع أكثر الاسفنجة (ليس مفرط الرطب - هناك ينبغي توجد مياه بتسريب ؛ لكن أيضا الجافة ليس بوصفه إلى يملك الاتصال إلكترود جيدة). تجنب السوائل بتسريب عبر الموضوع. يمكنك استخدام محقنة لإضافة المزيد حل إذا الحاجة.
    هناك أدلة التي يتم المتصورة حلول الكهارل مع تركيزات أقل كلوريد الصوديوم (15 ملي) بوصفها أكثر مريحة أثناء tDCS من تلك حلول مع تركيزات أعلى كلوريد الصوديوم (220 MM) 11،12. منذ قوام الأيونية المياه deionised أقل بكثير من جميع الحلول كلوريد الصوديوم ، هناك الفولطية أكبر بكثير المطلوبة لتحمل الحالى عبر إلكترود وخلال الجلد مقارنة حلول كلوريد الصوديوم. بالتالي ، فمن المستحسن استخدام حلول مع تركيز كلوريد الصوديوم معتدلة ، في ملي 15 طائفة إلى 140 ملي ، كما tDCS في هذه تركيزات هو أكثر المرجح أن المتصورة بوصفها مريحة ، يتطلب الفولطية السفلي باعتدال بينما تسمح يزال الاسلاكية جيدة من 11. الحالية كما تم استخدام الهلامات (مقتبس من تطبيقات مثل EEG) نظرت -- قيدا الرئيسي هو مشاحنات زيادة تعيين الهاتفي تنظيف التحفيز التالية ، دون استفادته ثبت بخصوص نتائج عندما باستخدام إلكترودات الإسفنج مثقبة.
  3. توصيل الكابلات إلى الجهاز.
    يتشاور مع الخاص منباه دليل التشغيل على إذا ينبغي تعمل بالطاقة منباه بشأن قبل أو بعد توصيل إلكترودين إلى منباه. باستخدام جميع محفزات ، ينبغي ألا الأقطاب تكون مفصولا أو متصلا عندما شرع تدفق الحالية. ضمان التقاطب الاتصال هو الصحيح كما آثار tDCS هي التقاطب عاليا محددة (عادة أحمر يشير الإلكترود الأنود والأسود أو زرقاء يشير الإلكترود الكاثود ؛ هذا هو اتفاقية - لكن الاختيار مع جهازك). نلاحظ أن في سياق tDCS (والتحفيز الكهربائي أعم عموما) ، "الأنود" اشار دائما طرفية النسبي إيجابية حيث تدفقات الايجابية الحالية مقدمة الجسم ، بينما "الكاثود" يشير المحطة النسبي السلبية حيث الايجابية الحالية مخارج ثم الجسم.
  4. إدراج دبوس الحبل موصل بإحكام حيز افتتاح الوعاء بشأن المطاط التوصيلي أقحم.
  5. أزح المطاط التوصيلي أقحم حيز الاسفنجة. سوف الجزء معزول من الكابلات نتأ من افتتاح الاسفنج جيب. ضمان غطت المطاط التوصيلي أقحم بأكمله بواسطة الاسفنجة وأن هناك أي جزء من موصل دبوس الحبل مرئيا.
  6. مكان واحد إلكترود الإسفنج أدناه رباط الرأس دنة. ضمان عدم المقذوفة السوائل المفرط من الاسفنجة بمعزل الفروة خلال هذه العملية بوصفها هذا سينتشر تدفق الحالى عبر الفروة وتستنفد الاسفنجة من السوائل.
  7. توصيل الثانية مازح الرأس دنة إلى مازح الرأس دنة الاولى وفقا لإلكترود المونتاج تريد استخدامه (الجدول 2). يمكن استخدامها الأخرى الاشرطه الرأس دنة.
  8. ضع إلكترود الإسفنج الثانية بشأن الرأس تحت مازح الرأس دنة الثانية. تأكد كنت مكان زجه منطقة ملحوظ تريد حفز.
  9. المسار من طرفية الجهاز احد ، خلال أحد إلكترود ، عبر الجسم ، خلال إلكترود الثانية ، والظهر إلى طرفية الجهاز الثاني أشكال دارة -- يمكن تقاس المقاومة مجموعه التي (مجموع إلكترودات والمقاومة الجسم). إذا المقاومة الشامل هو شاذ عالية ، قد يشير هذا إلكترود غير سليمة تعيين الهاتفي. إذا مقاومتكم قياس الجهاز -- سيوصى هذا -- ينبغي الحقل مؤشرا العرض المناسبة الاتصال الإلكترود. مثالي ، ينبغي للمرء نهدف إلى نملك المعاوقة تحت 5K أوم. بعض الأجهزة تبين الجهد عبر المسار بدلا من المقاومة -- في هذه الحالة يمكن حسابها المقاومة باستخدام ببساطة أوم القانون (المقاومة = اذكر الفولطيه / الحالية المطبقة). العديد من الأجهزة مواصلة تقديم مؤشرا المقاومة أثناء التحفيز ، الذي يوفر طريقة مفيدة لاكتشاف الخطرة يحتملالوضع (مثل إلكترود التجفيف). في بعض الحالات ، سوف الجهاز تنهي تلقائيا التحفيز أو تقليل كثافة التحفيز إذا زيادات المقاومة أبعد عتبة معينة.

5. tDCS بدء

  1. مسبق لبدء الإجراء ، الموضوعات الشاشة لأي موانع (انظر المناقشة).
  2. ينبغي موضوع تكون استرخاء ، مريحة ومستيقظا أثناء الإجراء. ينبغي تجنبها التدخل غير المنضبط مع النشاط القشرية الحالية أثناء tDCS. عن التحفيز إلى منطقة القشرة الحركية ، تم برهنت أنه جهد الإدراكية مكثفة متعلق المنطقة المستهدفة ، فضلا التنشيط الهائل للالقشرة الحركية بواسطة تقلص العضلات المطول يلغي آثار tDCS 13.
  3. ضبط الإعدادات على منباه tDCS التي تريد حفز مع ، بما كثافة والوقت وإذا المنطبق إلى جهازك ، الإعداد الشرط صورية (الشكل 10). نلاحظ أن بعض محفزات يتعين وجوده قبل أدلى الاتصال بين إلكترودات والجلد لتجنب الصدمات الكهربائية.
  4. الشروع الآن tDCS. للحد أي آثار المعاكسة بدء تدفق الحالي بواسطة التعليه احتياطي الحالية. الأجهزة التجارية العديد تشمل الميزات إلى المنحدر تلقائيا الحالية بشأن وقبالة. احد أشر أنه ينبغي احظت هو أن الموضوعات مواصلة عادة الشعور بعض الإحساس المحلية حتى بعد قفها الحالية.
  5. قد بعض الموضوعات خبرة الانزعاج خلال الفترة tDCS الأولي. قد في هذه الحالات يكون الحالية انخفضت باعتدال لفترة مؤقتة مثلا بنسبة 50 ٪ ، كموضوع يضبط ، ثم زادت تدريجيا احتياطية إلى المستوى المرجوة. قد هذه الميزة تعتمد على الجهاز المستخدمة.
  6. في بداية التحفيز ، سوف أغلبية الموضوعات ينظرون ضجة الحكة طفيف ، التي ثم يتلاشى في معظم الحالات. بالمثل ، التغيرات السريعة من الدارة حفز قد لحث فورا المحيطية ملقيا العصب. يمكن موضوع إشعار بأنها phosphenes الشبكية قصيرة مع إلكترودات قرب العينين. يمكن هذه الآثار تجنبها حد كبير بواسطة التعليه الحالية صعودا ونزولا في بداية ونهاية العلاج. هذا قد أيضا منع الدوخة أو دوار أفادت أحيانا عندما الحالية يتم زيادة فجأة أو إنقاصه. 7
  7. بعد التحفيز ، ينبغي تدفق التيار تكون قبالة رفعت كذلك مذكرة بشأن الرفيع تعريف tDCS (HD - tDCS) :. TDCS مع أصغر إلكترودات ثم يسمى حوالي 2 سم 2 HD - tDCS واستخدامات غالبا صفيف إلكترود (أكثر من اثنين) لتوجيه الحالية خلال الدماغ لتطبيقات محددة 14. ركزت هذه الورقة أساليب فقط على tDCS التقليدية (باستخدام إلكترودات أكبر الإسفنج) ، ومن المهم أن أؤكد أن HD - tDCS يتطلب إلكترودات محددة 15 ، إعداد الجلد ، والأجهزة منباه. غير مستحسن أنها تنطبق tDCS باستخدام 1-2 الأمبيرية لإلكترودات الإسفنج 14،15.

6. بعد الإجراء

  1. لتقييم عبر الجمجمة التحفيز DC بانتظام وأن التسجيلة سلامة هذه التقنية مدى فترة طويلة من الوقت ، يتم المستحسن استخدام استبيانا التأثيرات الضائرة.
  2. ينبغي مثل استبيانا تشمل أي الآثار الممكنة المعاكسة المقترنة tDCS. آثار الأكثر شيوعا المعاكسة هي نخز ، الحكة وحرق الأحاسيس ، صداع والانزعاج. يمكنك العثور مثالا للالاستبيان كهذا في مقالة من Brunoni آخرون. (2011) 16. يوصى أيضا فإنه إلى جمع الكمي المعني بالآثار الضارة مثل مقياس to10 1-5 أو 1 الصف.
  3. ينبغي احد أيضا استخدام هذا الاستبيان تأثير المعاكسة بعد الشرط من التحفيز صورية لتكشف أفضل المقارنة بين حالات التحفيز اثنين. هناك أدلة أن صورية التحفيز الأسباب كمية المماثلة الحكة ووخز الأحاسيس بوصفها التحفيز النشط.

7. ممثل النتائج :

مع الإعداد السليم ، ينبغي الجهاز tDCS العرض التي إما الحالي هو المتدفقة أثناء الوضع tDCS النشط ، أو الجهاز يجب عرض صورية الوضع عندما بتشغيل الإجراء التحفيز صورية (الشكل 10).

من مذكرة ، حتى مع الجهاز تشير الحالي هو المتدفقة خلال نظام قد يتم فعلا الحالية يجري القوا خلال الجلد. بغية تجنب هذه تأثير ، فمن المستحسن إلى لقد المسافة كافية بين إلكترودات. وفق دراسات النمذجة نوصي يتعين على الأقل 8cm عندما باستخدام إلكترودات 5x7cm 17.

علاوة على ، فمن المستحسن أن يتشاور النماذج الرأس الكمبيوتر 14 و دراسات الفسيولوجية العصبية. شأنه هذه خطوات إضافية ضمان مقترن المونتاج محددة مع تغييرات هامة في استثارة القشرية في المنطقة التي يجري التحقيق.

ممثل عن التحفيز مصعدي هو طncrease من استثارة الدماغ ، في حين أن التحفيز المهبطي يؤدي إلى الحد من استثارة القشرية. وقد كشف التحقيق عن أدلة قوية لهذه المحاكمات التي تستهدف في المرحلة الابتدائية القشرة الحركية (الشكل 6).

تباين حجم الكهربائي يؤدي إلى اختلاف الآثار التنسيق. وذلك بانخفاض قدره القطر من القطب ، يمكن التوصل إلى المزيد من التحفيز للتنسيق. ويمكن إثبات ذلك عن طريق استخدام TMS على القشرة الحركية. ومن ناحية أخرى حسب حجم الكهربائي المتزايد من الممكن أن يكون غير فعال وظيفيا الكهربائي (الشكل 8).

مع مدة الدورة 20 دقيقة أو أكثر ، وعلى مدى جلسات متعددة مع أيام متتالية ، فإن آثار ما بعد tDCS تستمر لفترة أطول. مثال على ذلك هو علاج متلازمات الألم.

نقطة واحدة المهم هو موقع القطب المرجع. إذا ما تم اختيار موقف extracephalic ، ينبغي أن يكون على بينة من المحقق التوزيع الحالي كما القطب المرجعية قد تحل محل الذروة الحالية التي يسببها وتعديل آثار tDCS.

الشكل 1
الشكل 1. مواد

الشكل 2
الشكل 2 : موقف قمة الرأس. اتسمت المناطق القشرية وفقا لنظام 10/20.

الشكل 3
الشكل 3 : Nasion وInion الوظيفة

الشكل 4
الشكل 4 : موتور القشرة الموضع. اتسمت المناطق القشرية وفقا لنظام 10/20.

الشكل 5
الشكل 5 : موقف DLPFC. DLPFC = قشرة الفص الجبهي ظهراني. اتسمت المناطق القشرية وفقا لنظام 10/20.

الشكل 6
الشكل 6 : تغيير في استثارة القشرية بسبب الاستقطاب الحالي والمونتاج tDCS. الجدول : الآثار المستحثة من التحفيز TDC على حجم المحرك أثار المحتملة (MEP) ، المقررة من قبل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (تي ام اس). وتعطى سعة MEP بعد التحفيز في الهندسة الكهربائية والميكانيكية في المئة من دون تحفيز. علما بأن فقط القشرة الحركية (M1) -- وضع المقابل المونتاج فوق المداري (FP2) يؤدي إلى زيادة كبيرة في حجم MEP بعد مصعدي وانخفاض السعة MEP بعد التحفيز المهبطي. لا توجد أية آثار كبيرة على السعة الكهربائية والميكانيكية في المونتاج tDCS الأخرى. الرقم : المواضع الكهربائي 6 (معدلة من Nitsche 2000).

الشكل 7
الشكل 7 : مقاسات الكهربائي

الشكل 8
الشكل 8 : خفض حجم الكهربائي يؤدي إلى تأثير أكثر من focally tDCS. العضلات أثار احتمال اتساع أحجام (MEP) المبعدة للخنصر (ADM) والعضلات بين العظمية الظهرية الأولى (FDI) خلال tDCS مصعدي أو المهبطي. به شرط القطب 35 2 سم ، ومصعدي tDCS المهبطي التأثير في حجم السعة الكهربائية والميكانيكية وADM من الاستثمار الأجنبي المباشر إلى حد مماثلة. في هذا المونتاج ، وتقع كلتا المنطقتين ناحية التمثيل العضلات تحت القطب محفزة. في حالة أصغر قطب ، الذي يوضع فقط على منطقة تمثيلية من ADM ، وآثار التغيرات السعة الكهربائية والميكانيكية للتمثيل القشرية الاستثمار الأجنبي المباشر لا يمكن استنساخه (انظر العمود الأصفر) 18 (المعدلة من Nitsche 2007).

الشكل 9
الرقم 9 : الأنسجة تعتمد الكثافة الحالية. الكثافة الحالية المحسوبة في الأنسجة المختلفة. حجم الكثافة الحالية تعتمد على التوصيل من الأنسجة. علما أن حوالي 10 ٪ من الكثافة الحالية تصل إلى المادة الرمادية 19 (المعدلة من فاغنر 2007a).

الرقم 10
الرقم 10 : شروط التحفيز المختلفة : نشط مقابل خدعة. توفر بعض الأجهزة tDCS المنبثقة عن مجموعة نشطة وحالة صورية. وعادة ما يشار إلى التحفيز للتطبيق مع إشارة ضوئية.

مادة
TDCS الجهاز
9V البطارية (2X)
شريطين المطاط الرأس
قطبين مطاطية موصلة
قطبين الاسفنج
الكابلات
كلوريد الصوديوم الحل
قياس الشريط

الجدول 1. مواد

الأنود الكهربائي لتحديد المواقع الكاثود الكهربائي لتحديد المواقع الملاحظات المحاذير
القشرة الحركية الأولية (M1) فوق المداري وهذا هو الأكثر استخداما المونتاج. وقد ثبت أنه يمكن تغيير استثارة القشرية ما يصل الى 40 ٪ 6 (الشكل 6). نتائج التحفيز مصعدي في depolarisation العصبية واستثارة الخلايا العصبية في التزايد في حين تحفيز المهبطي ونتائج معاكسة 6. ويتم تحفيز واحد فقط القشرة الحركية -- قد يكون هناك مشكلة لمتلازمات الألم الثنائية. أيضا تأثير الخلط بين القطب فوق المدارية تحتاج إلى النظر فيها.
القشرة الحركية الأولية (M1) القشرة الحركية الأولية -- مقاربة مثيرة للاهتمام عندما يكون هناك خلل في نصف الكرة الغربي ثنائية بين قشرات السيارات (مثل السكتة الدماغية)
-- يمكن استخدامها مع قطبين التحفيز مصعدي (انظر الصف السادس) ، حيث يتم وضع قطب كهربائي في منطقة المهبطي فوق الحجاج على سبيل المثال.
قد تكون قريبة جدا الأقطاب على كل قضية أخرى ، من تحويلة.
وهناك انخفاض في مجال الأقطاب زيادة درجة تحويلة الجلد على طول 19
قد تكون ذات صلة تحويلة ذلك ليس فقط لتحديد المواقع الكهربائي ولكن أيضا لحجم الكهربائي.
المقاومة النسبية للأنسجة يتوقف على موقف القطب والحجم الكلي للمقاومة على التدفقات الحالية التي تعتمد على الخصائص الكهربائي 19.
الفص الجبهي اللحاء ظهراني (DLPFC) فوق المداري الأكثر استخداما لتحفيز DLPFC -- نتائج إيجابية لعلاج الاكتئاب والألم أيضا 20 المزمنة 3. من جانب واحد فقط الوضع التحفيز DLPFC هو ممكن مع هذا المونتاج.
الفص الجبهي اللحاء ظهراني الفص الجبهي اللحاء ظهراني -- مقاربة مثيرة للاهتمام عندما يكون هناك عدم توازن بين الطائفتين في نصف الكرة الغربي.
-- يمكن استخدامها لتنشيط الوضع two مصعدي (انظر الصف السادس) ، حيث يتم وضع قطب كهربائي في منطقة المهبطي فوق الحجاج على سبيل المثال.
قد تكون قريبة جدا الأقطاب على كل قضية أخرى ، من تحويلة 19. (يرجى الرجوع إلى الصف الثاني ، العمود الرابع).
القذالي قنة مراقبة نشطة مثيرة للاهتمام للمحاكمات الألم المزمن أو تعديل من القشرة البصرية. عندما تستخدم التحكم النشط ، يتم وضع أقطاب المرجعية في مختلف المواقع ، مشكلة للمقارنة بين النهج داخل وبين التجريبية.
مصعدي قطبين ، على سبيل المثال كل من القشور موتور فوق المداري في وقت واحد تغير في استثارة القشرية قد تثبيط Transcallosal إضافة عامل التباس 21
قطب واحد على هدف القشرية ، مثل القشرة الحركية الأولية (M1) خارج القحف تجنب تأثير الخلط بين قطبين مع أقطاب المعاكس في الدماغ 7. اعتمادا على الهدف المقصود ، قد لا يكون التوزيع الحالي الأمثل وبالتالي تحفيز فعالة لحث 22

الجدول مواضع الكهربائي 2 7

ملاحظة : من الممكن أن الاختلافات بين المواقف المختلفة يمكن أن القطب تنشيط الخلايا العصبية المختلفة للسكان نتيجة لمختلف التوجهات الحقل الكهربائي.

Discussion

خطوات حاسمة :

الجوانب التي ينبغي فحصها قبل بدء الإجراء :

  • بادئ ذي بدء ، يجب فحص المرضى عن ما إذا كانت هناك أي موانع لtDCS -- وهذه قد تكون موانع تطبيق معين. وهذا يشمل مسائل مثل وجود صداع شديد أو متكرر ، اضطراب مزمن الجلد ، أو ردود الفعل السلبية على علاج tDCS السابقة. إذا كان أو كانت لديه أي معدني في الرأس أو يعاني من اصابة خطيرة في المخ ، قد التغيرات التشريحية تعديل تدفق التيار 23،24. التاريخ من الحمل ، ومصادرة التاريخ من السكتة الدماغية هي عادة ليست موانع صارمة -- وبالفعل ، قد تكون معايير إدراجها في بعض التجارب السريرية.
  • يجب التحقق من أي آفات على فروة الرأس ، بالإضافة إلى موضوعات تمت مقابلتهم على وجه التحديد وفتشت عن وجود أمراض الجلد. إذا كان هناك أي إصابات ، ينبغي تجنب tDCS الداخلي ، أو إذا كان ذلك مناسبا ، ضمنت أنه لن تجرى التحفيز مباشرة أو عبر أكثر من الآفة. ويمكن اعتبار تحفيز موقع مختلف. وأفيد أن tDCS اليومية المتكررة أسباب هامة سريريا تهيج الجلد تحت الأقطاب في بعض المرضى 7. هناك أدلة من الآفات التي يسببها tDCS وفقا لسلامة الجلد. على سبيل المثال ، فقد تبين احمرار واسعة النطاق والتغيرات داخل الجلد البني يابس مع الأشكال المستديرة غير النظامية بسبب تحفيز TDC في شدة من 2 مللي أمبير لمدة 2 اسابيع بما في ذلك خمس جلسات كل أسبوع 25. إذا يشار بقوة tDCS أو أن تتم ، فمن الممكن أن تأخذ في الاعتبار لحفز مع انخفاض كثافة مثل 0،5-1،0 أمبير ، ولكن ليس مضمونا أن هذا سوف يمنع تهيج الجلد أو الآفات. وبالتالي ، ينبغي تفقد حالة الجلد تحت الأقطاب قبل وبعد tDCS 7.
  • تحقق من وصلات الكابلات عن التحليل الكهربائي. استخدام زوج آخر إذا كان واضحا. فمن المستحسن للتحقق من الكابلات بعد حوالي شهرين من الاستخدام.

خلال النشطة على حد سواء ، أو صورية tDCS دائما أسأل ما إذا كان الموضوع لا يزال يشعر بالراحة ويكون قادرا على مواصلة العملية.

التعديلات الممكنة :

  • هناك العديد من انواع المواقع القطب 7 (الجدول 2).
  • هناك أصناف كثيرة من الأحجام الكهربائي 26 (الشكل 7). نظرا لتطبيق الحالي ، وحجم الكهربائي يؤثر على الكثافة الحالية 18 ويؤثر على الدماغ focality التشكيل (الشكل 8). وتشير الدراسات السريرية أصغر حجم القطب الأكبر كثافة 26 الحالي ، ومع ذلك تشير دراسات النمذجة إلى أن العلاقة بين حجم ومساحة القطب تعديل الدماغ قد يكون أكثر تعقيدا 27. وعلاوة على ذلك ، يمكن للآثار من الأقطاب الكهربائية الصغيرة تختلف نوعيا بسبب تحويلة الفرق الحالية في فروة الرأس ، وزيادة التأثير النسبي لحافة منطقة القطب الشاملة 7. هناك بشكل كبير مستويات متفوقة من تحويلة لأحجام صغيرة وذكرت الكهربائي من لمخططات أكبر قطب 19.
  • عالية الوضوح tDCS (HD - tDCS) هي التكنولوجيا التي تحسن focality المكانية ولكنها تتطلب معدات خاصة والضوابط الإجرائية 15.
  • والمونتاج الكهربائي (موقف القطب والحجم) جنبا إلى جنب مع تطبيق الحالي تحديد ولدت قوة الحقل الكهربائي في الدماغ ، مما يؤدي بدوره ، ويحدد مدى فعالية tDCS. وقد اقترح استخدام كثافة القطب مجرد الحالية ، التي تحددها النسبة بين القوة الحالية وحجم القطب ، لتطبيع النتائج السريرية -- ولكن الدراسات تشير الى أن هذه النماذج قد لا تنطبق إلا على نطاق محدود ، وأنه عموما التصميم المونتاج القطب يحدد النتيجة. عموما ، وزيادة الكثافة الحالية (أو الكثافة الحالية) عن أي نتيجة نظرا المونتاج في أقوى التأثيرات. ومن المهم أن نلاحظ أن الكثافة الحالية على سطح الجلد هو أعلى من ذلك بكثير في الدماغ 19 (الشكل 9).
  • موقف "العودة" ("المرجع") قد تؤثر في القطب الشامل نمط تدفق التيار من خلال الدماغ ، وبالتالي التأثير على المخ تحت التشكيل حتى الأقطاب النشطة 22. وبالتالي يجب أن تعتبر جرعة كل من الأقطاب الكهربائية.
  • مدة التحفيز يتوقف على الهدف من المنهج التجريبي. ويرتبط بزيادة مدة التحفيز مع حدوث وأطول مدة من آثار ما بعد 3،4. ومع ذلك ذكرت الدراسة واحدة على الأقل عكس الاتجاهات آثار عندما تمت زيادة مدة التحفيز ، مما يشير إلى أن أكثر كثافة لا تترجم بالضرورة إلى نتائج سريرية أكثر قوة. على الرغم من يعتبر tDCS ضمن معايير نشر آمن وجيد التحمل ، والقدرة على الآثار الجانبية غير المرغوب فيها مع زيادة كثافة متزايدة (الوقت ، duratiعلى ، أو تكرار معدل / العدد).
  • اتجاه الحقل الكهربائي : تحددها مواقف أقطاب وقطبية. التحفيز المهبطي يقلل عادة استثارة القشرية ، في حين أن التحفيز مصعدي يزيد عادة استثارة 2،3 القشرية.
  • همي : للحصول على الشام tDCS يستخدم نفس البروتوكول أعلاه. ومع ذلك ، سيتم تطبيق الحالي لمدة 30 ثانية. هذا هو واحد من مزايا tDCS بالمقارنة مع غيرها من المنظمات غير الغازية أساليب تحفيز المخ. منذ الأحاسيس الناتجة عن tDCS الناشئة النشطة تميل إلى أن يحدث إلا في المراحل الأولى من التطبيق ، وهذه الطريقة الصورية يجعل من الصعب على المريض أن يميز وهمي من تطبيق tDCS النشطة. هذا التحفيز الأولي وجيزة هي طريقة موثوقة وهمي 28.
  • ويمكن أيضا ملاحظة أن هذه التقنية يمكن تطبيقها عند استخدام العلاجات الأخرى مثل الكهرباء عبر الجمجمة جان التقييم التقني 29 أو 30 tRNS.

الأساس المنطقي لاستخدام tDCS في الآلام المزمنة :

حقيقة أن العديد من الطرائق العلاجية الدوائية تقديم الإغاثة متواضع فقط للمرضى الألم المزمن يزيد من احتمال أن يكون السبب وراء استمرار هذه الفوضى المنهكة قد تقع ضمن التغييرات التجميلية في الشبكات العصبية الألم ذات الصلة. ومن المثير للاهتمام ، يمكن أن يتحقق التشكيل النشاط القشرية غير جراحية بواسطة tDCS ، كما هو موضح سابقا ، والتي تم الإبلاغ عن الآثار العلاجية لانتاج دائم في الألم المزمن بسبب التغيرات في اللدونة القشرية.

سريرية تأثير tDCS في الألم المزمن :

وقد تبين أن tDCS تطبيقها على القشرة الحركية التغييرات القشرية استثارة المحلي (الشكل 6) 6. أكثر دقة ، ونتائج التحفيز مصعدي في زيادة استثارة الخلايا العصبية ، في حين أن التحفيز قد المهبطي 6 نتائج معاكسة. في الواقع ، على تطبيق مصعدي tDCS M1 يؤدي إلى مزيد من التحسن في نطاق التماثلية البصرية (VAS) تقييمات الألم من tDCS صورية. وقد استنسخ هذا التأثير العلاجي على الألم بعد التحفيز M1 ، وإن عابرة ، في عدة مجموعات من المرضى الذين يعانون من أعراض آلام الأعصاب مثل التهاب العصب الثالث ، poststroke متلازمة الألم 31 وآلام الظهر وفيبروميالغيا 32. ومن المثير للاهتمام ، وأظهرت التجارب السريرية في ألم الأعصاب ، وذلك بسبب إصابة الحبل الشوكي ، والتحفيز من القشرة الحركية التي tDCS تحسن الألم والتأثير التراكمي للمسكنات التي استمرت اسبوعين بعد التحفيز. وهناك أيضا أدلة على أثره مسكن في المرضى الذين يعانون فيبروميالغيا 33 التي لا تزال كبيرة بعد ثلاثة أسابيع من المتابعة لtDCS مصعدي من M1 مقارنة مع صورية التحفيز ، وكذلك تحفيز DLPFC 33. على الرغم من أن آثار tDCS مصعدي على DLFPC لتحسين الألم لم تستكشف على نطاق واسع ، فقد تبين أنها يمكن أن تستخدم لتعديل عتبات الألم في الاشخاص الاصحاء 34. ومع ذلك ، والتحفيز لهذه المنطقة في الدماغ هو أسلوب موثوق بها لتعزيز الذاكرة العاملة 10 ، وزيادة الأداء على المهام الذاكرة في مرض الزهايمر (9) والحد من جديلة ، أثارت شغف التدخين بشكل كبير 35 على سبيل المثال ، وبالتالي فمن المتصور أيضا أن هذه قد تكون استراتيجية مفيدة لتعديل الوجدانية والعاطفية الشبكات المعرفية المرتبطة بمعالجة المرضى الذين يعانون من آلام في الألم المزمن.

Disclosures

جامعة سيتي في نيويورك حاصل على براءة اختراع تحفيز الدماغ ، والتي ماروم Bikson هو المخترع. ماروم Bikson هو المؤسس المشارك لشركة Soterix الطبية

Acknowledgments

تلقى DaSilva AF دعم التمويل من منح التمويل CTSA التكنولوجيا الفائقة ، وجامعة ميشيغان لإكمال هذا الاستعراض. ويتم تمويل فولز MS بواسطة منحة من منح شاريتيه ستيفتونغ.

References

  1. Fregni, F., Pascual-Leone, A. Technology insight: noninvasive brain stimulation in neurology-perspectives on the therapeutic potential of rTMS and tDCS. Nat Clin Pract Neurol. 3, (7), 383-383 (2007).
  2. Wagner, T., Valero-Cabre, A., Pascual-Leone, A. Noninvasive human brain stimulation. Annu Rev Biomed Eng. 9, 527-527 (2007).
  3. Fregni, F., Freedman, S., Pascual-Leone, A. Recent advances in the treatment of chronic pain with non-invasive brain stimulation techniques. Lancet Neurol. 6, (2), 188-188 (2007).
  4. Lefaucheur, J. P., Antal, A., Ahdab, R., Ciampi de Andra, D., Fregni, F., Khedr, E. M., Nitsche, M., Paulus, W. The use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) to relieve pain. Brain Stimul. 1, (4), 337-337 (2008).
  5. Antal, A., Paulus, W. Transcranial magnetic and direct current stimulation in the therapy of pain. Schmerz Apr. 24, (2), 161-161 (2010).
  6. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527, (Pt 3), 633-633 (2000).
  7. Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N., Antal, A. Transcranial direct current stimulation: state of the art. Brain Stimul. 11, 642-642 (2008).
  8. Merrill, D. R., Bikson, M., Jefferys, J. G. Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols. J Neurosci Methods. 141, (2), 171-171 (2005).
  9. Boggio, P. S., Khoury, L. P., Martins, D. C., Martins, O. E., de Macedo, E. C., Fregni, F. Temporal cortex direct current stimulation enhances performance on a visual recognition memory task in Alzheimer disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 80, (4), 444-444 (2009).
  10. Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M., Bermpohl, F., Antal, A., Feredoes, E., Marcolin, M. A., Rigonatti, S. P., Silva, M. T., Paulus, W., Pascual-Leone, A. Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory. Exp Brain Res. 166, (1), 23-23 (2005).
  11. Dundas, J. E., Thickbroom, G. W., Mastaglia, F. L. Perception of comfort during transcranial DC stimulation: effect of NaCl solution concentration applied to sponge electrodes. Clin Neurophysiol. 118, (5), 1166-1166 (2007).
  12. Minhas, P., Datta, A., Bikson, M. Cutaneous perception during tDCS: Role of electrode shape and sponge salinity. Clin Neurophysiol. 11, (2010).
  13. Antal, A., Terney, D., Poreisz, C., Paulus, W. Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex. Eur J Neurosci. 26, (9), 2687-2687 (2007).
  14. Datta, A. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2, (4), 201-201 (2009).
  15. Minhas, P., Bansal, V., Patel, J., Ho, J. S., Diaz, J., Datta, A., Bikson, M. Electrodes for high-definition transcutaneous DC stimulation for applications in drug delivery and electrotherapy, including tDCS. J Neurosci Methods. 190, (2), (2010).
  16. Brunoni, A. R. A Systematic Review on Reporting and Assessment of Adverse Effects associated with Transcranial Direct Current Stimulation. Int J Neuropsychopharmacol. Forthcoming (2011).
  17. Wagner, T. Transcranial direct current stimulation: a computer-based human model study. Neuroimage. 35, (3), 1113-1113 (2007).
  18. Nitsche, M. A., Doemkes, S., Karaköse, T., Antal, A., Liebetanz, D., Lang, N., Tergau, F., Paulus, W. Shaping the effects of transcranial direct current stimulation of the human motor cortex. J Neurophysiol. 97, (4), 3109-3109 (2007).
  19. Wagner, T., Fregni, F., Fecteau, S., Grodzinsky, A., Zahn, M., Pascual-Leone, A. Transcranial direct current stimulation: a computer-based human model study. Neuroimage. 35, (3), 1113-1113 (2007).
  20. Boggio, P. S., Rigonatti, S. P., Ribeiro, R. B., Myczkowski, M. L., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., Fregni, F. A randomized, double-blind clinical trial on the efficacy of cortical direct current stimulation for the treatment of major depression. Int J Neuropsychopharmacol. 11, (2), 249-249 (2008).
  21. Williams, J. A., Pascual-Leone, A., Fregni, F. Interhemispheric modulation induced by cortical stimulation and motor training. Phys Ther. 90, (3), 398-398 (2010).
  22. Lang, N., Nitsche, M. A., Rothwel, J. C., Williams, J. A., Lemon, R. N. Effects of transcranial direct current stimulation over the human motor cortex on corticospinal and transcallosal excitability. Exp Brain Res. 156, (4), 439-439 (2004).
  23. Bikson, M., Datta, A., Rahman, A., Scaturro, J. Electrode montages for tDCS and weak transcranial electrical stimulation: role of "return" electrode's position and size. Clin Neurophysiol. 121, (12), (1976).
  24. Bikson, M., Fregni, F. Transcranial direct current stimulation in patients with skull defects and skull plates: high-resolution computational FEM study of factors altering cortical current flow. Neuroimage. 52, (4), 1268-1268 (2010).
  25. Datta, A., Baker, J. M., Bikson, M., Fridriksson, J. Individualized model predicts brain current flow during transcranial direct-current stimulation treatment in responsive stroke patient. Brain Stimulation. Forthcoming (2011).
  26. Palm, U., Keeser, D., Schiller, C., Fintescu, Z., Nitsche, M., Reisinger, E. Padberg Skin lesions after treatment with transcranial direct current stimulation (tDCS). Brain Stimul. 1, (4), 386-386 (2008).
  27. Datta, A., Elwassif, M., Bikson, M. Bio-heat transfer model of transcranial DC stimulation: comparison of conventional pad versus ring electrode. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 670-670 (2009).
  28. Miranda, P. C., Faria, P., Hallett, M. What does the ratio of injected current to electrode area tell us about current density in the brain during tDCS? Clin Neurophysiol. 120, (6), 1183-1183 (2009).
  29. Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation. Clin Neurophysiol. 117, (4), 845-845 (2006).
  30. Antal, A. Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans. Brain Stimul. 1, (2), 97-97 (2008).
  31. Terney, D. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. J Neurosci Methods. 28, (52), 14147-14147 (2008).
  32. Fregni, F., Boggio, P. S., Mansur, C. G., Wagner, T., Ferreira, M. J., Lima, M. C., Rigonatti, S. P., Marcolin, M. A., Freedman, S. D., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A. Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neuroreport. 16, (14), 1551-1551 (2005).
  33. Antal, A., Terney, D., K hnl, S., Paulus, W. Anodal transcranial direct current stimulation of the motor cortex ameliorates chronic pain and reduces short intracortical inhibition. J Pain Symptom Manage. 39, (5), (2010).
  34. Fregni, F., Gimenes, R., Valle, A. C., Ferreira, M. J., Rocha, R. R., Natalle, L., Bravo, R., Rigonatti, S. P., Freedman, S. D., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., Boggio, P. S. A randomized, sham-controlled, proof of principle study of transcranial direct current stimulation for the treatment of pain in fibromyalgia. Arthritis Rheum. 54, (12), (2006).
  35. Boggio, P. S., Zaghi, S., Lopes, M., Fregni, F. Modulatory effects of anodal transcranial direct current stimulation on perception and pain thresholds in healthy volunteers. Eur J Neurol. 15, (10), 1124-1124 (2008).
  36. Fregni, F., Liguori, P., Fecteau, S., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., Boggio, P. S. Cortical stimulation of the prefrontal cortex with transcranial direct current stimulation reduces cue-provoked smoking craving: a randomized, sham-controlled study. J Clin Psychiatry. 69, (1), 32-32 (2006).
وضعية القطب والمونتاج في تحفيز الحالية عبر الجمجمة مباشرة
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (51), e2744, doi:10.3791/2744 (2011).More

DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (51), e2744, doi:10.3791/2744 (2011).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter