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Neuroscience

Transcranial 직접 전류 자극의 전극 위치와 몬티지

doi: 10.3791/2744 Published: May 23, 2011

Summary

Transcranial 직류 자극 (tDCS)은 대뇌 피질의 흥분을 조절하기 위해 설립된 기술이다

Abstract

Transcranial 직류 자극 (tDCS)는이 방법으로 대뇌 피질의 흥분이을 변경하는 비침습 안전한 대안을 제공하는 등 집중적으로 지난 10 년간 조사되었습니다 기법입니다. tDCS 한 세션의 효과는 몇 분 동안 지난 수 있으며, 그 효과는 자극의 극성에 따라, 그 cathodal 자극이 대뇌 피질의 흥분의 감소를 유도 등 및 anodal 자극이 기간 이후 지난 5 대뇌 피질의 흥분의 증가를 유도 자극 6. 이러한 효과는 neuropsychiatric 장애의 다양한 임상인지 신경 과학도에서 탐색하고있다 - 여러 개의 연속적인 세션 4를 통해 적용할 때 특히. neuroscientists와 임상의 관심을 받고있다 한 부분이 통증과 관련된 신경망 3,5의 변조에 대한 tDCS를 사용하는 것입니다. 통증 연구의 두 주요 피질 영역의 변조가 탐험되었다 : 기본 모터 피질과 dorsolateral 전두엽 피질 7. 전극 몽타주의 중요한 역할로 인해,이 문서에서, 우리는 고통에 tDCS 임상 실험을위한 전극 배치에 대해 다른 대안을 보여, 자극의 각 방법의 장점과 단점을 논의.

Protocol

1. 자료

  1. 이 모든 자료는 (표 1, 그림 1) 필요가 있는지 확인하십시오.
    TDCS 장치 miliAmps 범위에서 최대 출력 정전류 자극기와 같은 배터리 구동과 기능을해야합니다. 일부 장치에서는 배터리 청구하실 수 있습니다. 정전압 (전압 제어) stimulators는 tDCS에 적합하지 않습니다. 전원 장치를 콘센트를 사용하면 말 - 기능 장치는 경고도없이 전기 전류의 큰 농도를 제공 하듯이 편리하게 또는 적절하지 않습니다.
  2. tDCS에 사용되는 전극은 일반적으로 전해질 (소금으로 액체)와 포화되는 천공 스폰지 주머니에 둘러싸인 금속이나 전도성 - 고무 전극으로 구성되어 있습니다. 또 다른 가능성은 전도성 겔과 고무 전극의 사용이다. 금속 전극 (자극기에서 전자가 몸을 8 실시 이온으로 변환됩니다 어디에)를 통해 직류 전류의 장시간 통로는 산도의 변화와 같은 바람직하지 않은 전기 제품을 생산하실 수 있습니다. 스펀지 포켓 물리적으로 분리하는 행동 때문에 버퍼, 전기 변경에서 피부 있습니다.
  3. 이러한 이유로, 금속이나 고무 전극 tDCS 동안 피부에 배치해서는 안됩니다. 마찬가지로 자극하는 동안 사용자는 스펀지 탈수와 움직임에 대해 경계한다. 추가 관련 고려 tDCS 전극의 내구성과 다시 사용성입니다. 우리의 경험은 전극의 극성은 회전하고, 적절한 자극 조건 일관되게 유지되며 특히, 고무와 금속 전극이 다시 사용할 수있다. 전해액의 선택은 더 아래에 설명되어 있습니다. 운영 경험에서, 그것은 그들이 가장 전해질 전도 솔루션을 흡수하고 균일한 피부에 접촉 8을 제공하는, 평면 사용하는 것이 좋습니다, 너무 굵은하지 천공 스폰지입니다.
  4. 시사 anesthetics을 적용하기위한 가능성이있다. 특히 단기 지속적인 자극을 위해 올렸이 불가 능할 때, 그것은 somatosensory 인식 및 TDC의 자극으로 인한 불편 감각을 방지 할 수도 있습니다. 지역 anesthetics의 국소 응용 프로그램을 사용하는 또 다른 이유는 전류가 흐르는 여부 및 최적의 눈부신 상황이 보장 될 경우에는 피사체가 느낌이없는 것이 있기 때문에, 사기 및 활성 tDCS 조건 사이의 최고의 comparability를 만드는 것입니다. 눈부신 것은 이러한 상황 7 덜 효과적일 수도로 큰 농도를 사용하는 계획을 할 때 이러한 접근 방식은 특히 취약합니다. 감각 / 통증과 피부 자극은 항상 상관하지 않습니다 있지만, 국소 anesthetics의 과다 사용은 레코딩과 같은 심각한 악영향을 마스크 수도 있습니다.

이 안내서에서는 설정 통증 관리를위한 가장 일반적인 tDCS을 설명 : 없음 국소 마취로 전도성 고무 전극, 포켓 타입 천공 스폰지, 머리에 위치를 모두 사용.

2. 측정

  1. 제목이 편안하게 앉아 있는지 확인하십시오.
  2. 자극의 면적은 두피의 측정을 통해 찾을 수 있습니다. 일반적으로 EEG 20분의 10 시스템의 대회가 7 사용됩니다. 자극의 사이트는 실험적인 접근에 따라 달라집니다.
  3. 꼭지점 (그림 2)의 국산화에 찾기 :
    inion에 nasion의 거리를 측정하고 피부 마커를 사용하여 중간 표시합니다.
    Nasion - 비강 뼈의 교차점에있는 이마와 코 사이의 지점 (그림 3).
    Inion - 후두 골의 가장 눈에 띄는 점 (그림 3).
    사전 귀의 지점 사이의 거리를 측정하고 중간 표시합니다. 꼭지점을 찾는 중간 명소를 모두 표시합니다.
    1. 기본 모터 피질, 또는 M1을 찾으려면, 귀의 측정의 20 %를 사용하여 귀의 라인 (꼭지점의 측면) (그림 4)를 통해 CZ에서이 측정을 사용합니다. 이 지점이 C3/C4 뇌파 위치에 해당한다. 로컬 리 제이션의이 방법은 충분히 전통적인 대형 전극의 tDCS의 focality 제공됩니다. 더 많은 초점 tDCS 들어, 대뇌 피질의 로컬 리 제이션의 다른 방법이 필요할 수도 있습니다.
    2. dorsolateral 전두엽 피질 (DLPFC) 9,10 찾으려면 : 한 실용적인 방법으로하면 M1 위치에서 앞으로 오cm를 측정하거나 20분의 10 EEG 시스템을 사용하는 것입니다. 이것은 여기에 본 F3 또는 F4 EEG 위치 (그림 5)에 해당한다. 전통 tDCS 전극을 사용할 때 자극 사이트를 결정하는 이러한 방법은 충분합니다. 더 많은 초점 tDCS 들어, 대뇌 피질의 로컬 리 제이션의 다른 방법은 같은 neuronavigation로 필요할 수 있습니다.

3. 피부 준비

  1. 어떤 사전 종료 염증, 상처 또는 병변에 대한 피부 검사 - 손상된 피부 이상 두개골 병변 이상 자극하지 마십시오.
  2. 전도성을 증가, 로션, 먼지 등의 흔적을 제거하고 자극의 사이트에서 떨어져 머리를 이동하고 피부의 표면을 청소그것이 건조 수 있습니다. 두꺼운 머리 과목, 전도성 젤의 사용이 필요할 수 있습니다.
  3. 재사용 가능한 전극을 사용하는 경우, 마모에 대한 고무 insets과 스폰지를 검사합니다. 마모에 대한 고무 insets과 스폰지를 검사합니다. 악화의 증거가있다면, 더러운 구성 요소를 던져 새로운 전극을 사용합니다.

4. 위치 전극

  1. 자극과 피부 준비 사이트를 찾는 후에 당신은 머리 원주 주위의 탄성 또는 고무 헤드 스트랩 중 하나를 배치해야합니다. 자극하는 동안 움직임을 피하기 위해 탄성 머리 스트랩은 inion 아래에 위치해야합니다. 탄성 스트랩가 아닌 수행 자료 (또는 그들이 전극으로 작동합니다) 및 비 흡수성 소재 (스폰지에서 액체를 흡수 스트랩을 피하기 위해)의하여야한다.
  2. 스폰지의 각 측면은 생리 식염수로 적셔해야합니다. 35cm이 스폰지 들어, 측면마다 솔루션의 약 6 ML은 (스폰지 당 12 ML 총) 충분 수 있습니다. 이상 (;뿐만 아니라 건조하지로 좋은 전극 접촉을하지 지나치게 젖어있을 새는 물이 없어야합니다) 스폰지를 적시게하지 않도록주의하십시오. 제목 통해 누출 액체를 피하십시오. 당신은 필요한 경우 더 많은 솔루션을 추가하는 주사기를 사용할 수 있습니다.
    낮은 NaCl 농도 (15 ㎜)과 전해질 해결책이 높은 NaCl 농도 (220 ㎜) 11,12 분들 솔루션보다 tDCS 동안 더 편안한으로 인식하는 증거가있다. deionised 물의 이온 강도가 모두 NaCl 솔루션보다 훨씬 적은이기 때문에, NaCl 솔루션에 비해 전극 전역과 피부를 통해 전류를 운반하는 데 필요한 훨씬 더 큰 전압이 있습니다. 여전히 현재 11. 좋은 전도도를 허용하면서 이러한 농도에 tDCS 편안한으로 인식 될 가능성이 더 높습이므로 따라서, 그것이, 범위 15 MM에서 140 mm까지, 중간 NaCl 농도와 솔루션의 사용을 권장합니다, 적당히 낮은 전압을 필요로 젤 (예 : EEG와 같은 응용 프로그램에서 적응)의 사용도 고려되었습니다 - 주요 한계는 뇌를 스폰지 전극을 사용할 때 결과에​​ 대한 입증된 혜택없이 설정 청소 다음의 자극의 증가 불편합니다.
  3. 장치에 케이블을 연결합니다.
    자극기가에 이전하거나 자극기에 위치 전극을 연결한 후 전원을해야하는 경우에 자극기 운영 설명서 참조하십시오. 모든 stimulators를 사용하여 전극을 분리 또는 전류 흐름이 시작되었을 때 연결해서는 안됩니다. . 연결 극성이 tDCS의 효과가 높은 극성 있으므로 정확한지 구체적인 (;이 대회 -하지만 귀하의 장치로 확인 일반적으로, 빨간색은 양극 전극을 표시하고, 검정 또는 파란색의 음극 전극을 나타냅니다) 확인 tDCS (일반적으로보다 광범위하게 전기 자극)의 맥락에서, 항상 긍정적인 전류 흐름 소개의 신체, "음극은"상대 단자를 나타내며 긍정적인 전류가 다음 종료 상대 긍정적인 터미널을 "양극"표시합니다 몸.
  4. 삽입된 페이지 전도성 고무에있는 소켓의 개통으로 안전하게 커넥터 핀 코드를 삽입합니다.
  5. 스폰지에 삽입된 페이지 전도성 고무를 슬라이드. 케이블의 절연 부분은 스폰지 - 포켓 열 내다 것입니다. 삽입된 페이지 전체 전도성 고무는 커넥터 핀 코드의 어떠한 부분도 없다는 것을 스펀지에 의해 덮여 있으며 확인하면 표시됩니다.
  6. 탄성 머리 스트랩 그 아래 스펀지 전극를 놓습니다. 이것은 두피를 통해 현재의 흐름을 확산하고 유체의 스폰지를 고갈되므로 과도한 유체이 과정에서 두피 생명 스펀지에서 배출 아니라는 것을 확인하십시오.
  7. 사용하려는 몽타주 전극 (표 2)에 따라 최초의 탄성 머리 스트랩으로 두 번째 탄성 머리 스트랩을 연결합니다. 기타 탄성 머리 스트랩을 사용할 수 있습니다.
  8. 두 번째 탄성 머리 스트랩 아래의 머리에 두 번째 스펀지 전극를 놓습니다. 당신이 자극하려는 표시된 영역에 그것을 장소가 있는지 확인하십시오.
  9. 다시 두 번째 장치 단자에 한 장치 터미널에서 하나의 전극을 통해 몸 전체, 두 번째 전극을 통해 경로 및 회로를 형성 -의 총 저항 (전극과 몸 저항의 합계)을 측정할 수 있습니다. 전체 저항이 비정상적으로 높은 경우,이 설정 부적 절한 전극을 나타낼 수 있습니다. 이것이 권장되는 것입니다 - - 장치 측정 저항하면 표시 필드는 적절한 전극 연락처를 표시해야합니다. 이상적으로, 하나는 5K Ohms에서 임피던스를 목표로한다. 일부 장치는 오히려 저항보다는 길을 건너 전압을 나타냅니다 -이 경우에는 저항은 단순히 ohms 법 (저항이 = 전류 / 전압 적용 표시)를 사용하여 계산하실 수 있습니다. 많은 장치가 자극의 과정 동안 저항의 표시를 제공하기 위해 계속 이것은 잠재적인 위험을 감지하는 유용한 방법을 제공합니다상황 (예 : 건조 전극 등). 어떤 경우에는, 장치는 자동으로 자극을 해지하거나 자극 강도 특정 임계값 이상의 저항이 증가하는 경우를 줄일 수 있습니다.

5. 시작 tDCS

  1. 절차를 시작하기 전에 모든 contraindications을위한 화면 과목 (토론 참조).
  2. 제목이 절차를 수행하는 동안, 편안 편안하고 깨어 있어야합니다. tDCS 동안 현재의 대뇌 피질의 활동을 통제 간섭은 피해야한다. 모터 피질 영역으로 자극을 위해, 그것은 대상 지역뿐만 아니라 장시간 근육 수축에 의해 모터 피질의 대규모 활성화와 관련이없는 집중인지 노력 tDCS 13 효과를 말살 시킨다는 증명되었습니다.
  3. 귀하의 장치 사기 조건 설정 (그림 10)에 해당하는 강도, 시간 및 경우를 포함하여, 함께 자극하려는 tDCS의 자극기에 대한 설정을 조정합니다. 일부 stimulators은 전극과 피부 사이의 접촉은 전기 충격을 피하기 위해 만든되기 전에 켜져 있어야합니다.
  4. 이제 tDCS를 시작합니다. 어떤 악영향을 줄이기 위해서는 전류를 끌어 올렸하여 전류 흐름을 시작합니다. 많은 상업적인 장치는 자동으로 현재를 켜거나 램프 기능을 포함합니다. 주목해야 하나 포인트는 현재이 단종된 후 해당 과목은 보통 심지어 일부 지역의 감각을 기분을 계속합니다.
  5. 일부 과목은 초기 tDCS 기간 동안 불편함이 발생할 수 있습니다. 그러한 경우에는 전류는 알맞게 피사체가 조정으로 다음 점차적으로 원하는 수준으로 다시 증가, 50 % 예를 들어, 임시 기간 동안 감소 수 있습니다. 이 기능은 사용중인 장치에 따라 달라질 수 있습니다.
  6. 자극의 시작 부분에서, 주제의 대부분은 약간의 가려움증의 감각을 인식하고있는 대부분의 경우에 사라져요. 것입니다 마찬가지로, 자극 회로의 신속한 변경 사항은 즉시 주변 신경 발사를 유발 할 수도 있습니다. 주제는 눈 근처에 전극 한때 망막 phosphenes으로 통지하실 수 있습니다. 이러한 효과는 크게 치료의 시작과 끝에있는 최대 전류 아래를 올렸하여 피할 수 있습니다. 갑자기 증가 또는 감소되었을 때 현재이 또한 어지러움이나 현기증을 방지 수도 것이 가끔보고 7.
  7. 자극 후, 현재 흐름뿐만 아니라 ramped 해제해야합니다 참고 고화질 tDCS (HD - tDCS)에 :. 작은 전극 후 약 2cm 2가 HD - tDCS이라고 종종 전극의 배열 (두 개 이상)을 사용하여 함께 TDCS 특정 응용 프로그램 14 두뇌를 통해 현재의 가이드. 이 방법은 종이는 기존 tDCS (큰 스폰지 전극을 사용)에 초점을, 그리고 HD - tDCS 특정 전극 15, 피부 준비, 그리고 자극기 하드웨어를 필요는 것을 강조하는 것이 중요합니다. 이것은 스폰지 전극 14,15 1-2 석사 사용 tDCS을 적용하지 않는 것이 좋습니다.

6. 절차 후

  1. 정기적으로 transcranial 직류 자극을 평가하고 오랜 기간 동안이 기술의 안전성을 기록하기 위해, 그것은 악영향의 질문을 사용하는 것이 좋습니다.
  2. 이러한 설문은 tDCS와 관련된 가능한 악영향을 포함해야합니다. 가장 일반적인 악영향이 느낌, 두통과 불편함을 가려움증 및 레코딩, 따끔 거림 있습니다. 당신은 Brunoni 외의 문서에 그러한 설문에 대한 예제를 찾을 수 있습니다. (2011) 16. 또한 1-5 또는 1 to10 학년 스케일과 같은 악영향을 정량 수집하는 것이 좋습니다.
  3. 하나는 두 자극 상황 사이 좋은 comparability을 나타내기 위해 위장 자극의 상태 후이 역효과의 질문을 사용해야합니다. 위장 자극이 활성화 자극으로 감각을 가려움과 따끔 거림의 유사한 금액을 일으키는 증거가있다.

7. 대표 결과 :

적절한 설치와 함께, tDCS 장치 중 현재 활성 tDCS 상황 중에 흐르는, 또는 위장 자극 절차 (그림 10)를 실행하면 장치가 사기 모드를 표시해야한다고 표시해야합니다.

참고의, 심지어 현재이 시스템을 통해 흐르는 것을 나타내는 장치로, 현재는 실제로 피부를 통해 shunted되고 있습니다. 이 효과를 방지하기 위하여, 그것은 전극 사이에 충분한 거리를 가지고하는 것이 좋습니다. 모델링 연구에 따르면 우리는 5x7cm 전극 17을 사용하는 경우에는 최소한 8cm 것으로하는 것이 좋습니다.

또한, 그것은 컴퓨터의 머리 모델 14 neurophysiological 연구를 상담하는 것이 좋습니다. 이러한 추가 단계는 특정 몽타주가 조사되는 영역에서 대뇌 피질의 흥분에 큰 변화와 관련된 있는지 확인합니다.

anodal 자극에 대한 대표는 내가 있습니다뇌 흥분의 ncrease은 cathodal 자극 반면 대뇌 피질의 흥분의 감소로 연결됩니다. 이에 대한 강력한 증거는 기본 모터 피질 (그림 6)을 대상으로 실험에서 밝혀왔다.

전극의 크기의 변화는 초점 효과 변화로 연결됩니다. 전극의 직경의 감소와 함께, 좀 더 초점 자극을 얻을 수 있습니다. 이것은 모터 피질을 통해 TMS를​​ 사용하여 입증하실 수 있습니다. 증가 전극의 크기에 의해 다른 한편으로 그것은 기능 비효과 전극 (그림 8)이 가능합니다.

20 분 이상의 세션 기간과 연속 일 동안 여러 세션과 함께, tDCS의 후유증이 오래 지속됩니다. 이것에 대한 예제 통증 syndromes의 치료입니다.

한 가지 중요한 포인트는 참조 전극의 위치입니다. extracephalic 위치가 선택되면, 수사관이 유도 전류의 피크를 치환하고 tDCS의 영향을 수정할 수있는 기준 전극과 같은 현재의 유통을 알고 있어야합니다.

그림 1
그림 1. 재료

그림 2
그림 2 : 꼭지점 위치. 피질 영역 20분의 10 시스템에 따라 표시.

그림 3
그림 3 : Nasion 및 Inion 위치

그림 4
그림 4 : 모터 피질 위치. 피질 영역 20분의 10 시스템에 따라 표시.

그림 5
그림 5 : DLPFC 위치. DLPFC은 = dorsolateral 전두엽 피질. 피질 영역 20분의 10 시스템에 따라 표시.

그림 6
그림 6 : 인해 현재의 극성과 tDCS 몽타주로 대뇌 피질의 흥분으로 변경합니다. 표 : 모터의 크기에 TDC의 자극을 유발 효과, 잠재적인 (MEP)를 evoked transcranial 자석 자극 (TMS)에 의해 평가. 자극 후 MEP amplitudes는 자극없이 MEP의 백분율로 부여됩니다. contralateral 위에 - 궤도 (Fp2) 몽타주 설정 anodal 후 MEP 크기의 상당한 증가시키고 cathodal 자극 후 MEP 진폭의 감소로 연결 - 단지 모터 피질 (M1)가 있습니다. 다른 tDCS의 montages에서 MEP의 진폭에는 큰 영향이 없습니다. 그림 : 전극 게재 6 (Nitsche 2000에서 수정).

그림 7
그림 7 : 전극 크기

그림 8
그림 8 : 전극의 크기를 감소하는 것은 tDCS보다 focally 효과를 발생합니다. 근육 evoked 납치범 digiti minimi (ADM)와 anodal 또는 cathodal tDCS 중 첫 번째 지느러미 interosseus 근육 (FDI)의 가능성 (MEP) 진폭 크기를. 35cm 전극의 상태를 사용 anodal 및 cathodal tDCS는 비슷한 정도로 ADM과 외국인 직접 투자의 MEP 진폭의 크기에 영향을 미칩니다. 이 장면에서 두 손 근육의 표현 영역이 자극 전극 아래에 위치하고 있습니다. 은 ADM의 representational 지역에 배치됩니다 작은 전극의 경우에는 대뇌 피질의 외국인 직접 투자의 표현 MEP의 진폭 변화의 효과 (노란색 열을 참조) 18 (Nitsche 2007 수정) 재현할 수 없습니다.

그림 9
그림 9 : 조직 의존 전류 밀도 있습니다. 현재 밀도가 다른 조직으로 계산. 전류 밀도의 크기는 조직의 전도율에 따라 달라집니다. 전류 밀도의 약 10 %가 회색 물질 19 (바그너 2007a에서 수정)에 도달합니다.

그림 10
그림 10 : 다른 자극 조건 : 활성 대 사기. 일부 tDCS 디바이스는 적극적이고 가짜 조건에 대해 설정 팝업을 제공합니다. 보통 해당 자극은 빛의 신호로 표시됩니다.

자료
TDCS 장치
9V 배터리 (2X)
두 개의 고무 헤드 밴드
두 전도성 고무 전극
투 스폰지 전극
케이블
NaCl 용액
측정 테이프

표 1. 재료

양극 전극 위치 음극 전극 위치 관찰 주의 사항
기본 모터 피질 (M1) 위에 - 올비털 이것은 가장 많이 사용되는 몽타주입니다. 이것은 대뇌 피질의 흥분이 40 % 6 (그림 6)까지 변경할 수 있습니다 것이 증명되었습니다. cathodal 자극은 반대 결과가 6이있는 동안의 연결 depolarisation 증가의 연결을 흥분의 자극 Anodal 결과. 단 한 모터 피질이 자극됩니다 - 양자 통증 syndromes에 문제가 있습니다. 또한 위에 - 궤도 전극의 혼란함을 주죠 효과가 고려되어야합니다.
기본 모터 피질 (M1) 기본 모터 피질 - 흥미로운 접근 모터 cortices 사이에 이중 반구형 불균형 (예 : 뇌졸중에서와 같이)가있는 경우
- cathodal electrode이 인스턴스에 대한 supraorbital 지역에 배치됩니다이 anodal 자극 전극 (여섯째 행을 참조)와 함께 사용할 수 있습니다.
전극은 너무 가까이 shunting의 서로 - 문제 수 있습니다.
전극의 면적의 감소는 피부에 따라 19 shunting의 정도를 증가합니다
따라서 shunting은뿐만 아니라 전극 위치뿐만 아니라 전극의 크기에 관련이있을 수도 있습니다.
조직의 상대적인 저항은 전류의 흐름은 전극 특성 19에 의존되는 전극 위치와 크기의 전반적인 저항에 의존적일 수 밖에 없습니다.
Dorsolateral 전두엽 피질 (DLPFC) 위에 - 올비털 우울증 20도 만성 통증 치료를위한 3 긍정적인 결과 - 대부분의 DLPFC 자극 위해 사용. 만이 일방적 DLPFC 자극 상황이 몽타주 가능합니다.
Dorsolateral 전두엽 피질 Dorsolateral 전두엽 피질 - 흥미로운 접근 방식은 이중 반구형 불균형이있는 경우.
- cathodal electrode이 인스턴스에 대한 supraorbital 지역에 위치 두 anodal 자극 상황 (여섯째 행 참조)을 위해 사용될 수 있습니다.
전극은 너무 가까이 19 shunting의 서로 - 문제 수 있습니다. (둘째 줄 4 번째 칼럼을 참조하십시오).
후두부 꼭지점 만성 통증 실험 또는 시각 피질의 변조에 대한 흥미 활성을 제어합니다. 활성 제어로 사용할 경우, 기준 전극은 서로 다른 위치에 배치됩니다 - 문제를 내부 및 간 실험적 접근 방법 사이에 comparability을합니다.
두 anodal 전극, 예를 들어 두 자동차 cortices 위에 - 올비털 대뇌 피질의 흥분에 동시 변경 Transcallosal 억제는 혼란함을 주죠 요소 21 추가할 수도 있습니다
대뇌 피질의 목표에 한 전극, 예를 들어 기본 모터 피질 (M1) 엑스트라 - 두개골 두뇌 7 반대 극성을 가진 두 전극의 혼란함을 주죠 효과를 피하십시오. 의도된 목표에 따라, 현재 분포하고 있으므로 최적의 효과 자극에게 22 유발하지 않을 수 있습니다

표 2. 전극 위치 7

참고 : 다양한 전극 위치의 차이가 다른 전기 분야 오리 엔테이션에 따라 다른 인구의 연결의 정품 인증을지도 모른다고 수도 있습니다.

Discussion

중요 단계 :

시작 프로 시저로 사전에 체크하는 측면 :

  • 우선, 환자는 tDCS에 대한 contraindications가 있는지 여부에 대한 검사를해야합니다 -이 contraindications 어플 리케이션 특정있을 수 있습니다. 이것은 심각한이나 잦은 두통, 만성 피부 장애, 또는 이전 tDCS 치료에 불리한 반응의 존재로 질문을 포함하고 있습니다. 그 또는 그녀가 머리에 금속을하거나 심각한 뇌 손상이있다면, 해부 학적 변화는 23,24 전류 흐름을 수정할 수 있습니다. 뇌졸중의 압수, 임신과 역사의 역사는 일반적으로 엄격 contraindications되지 않습니다 - 그리고 사실, 몇몇 임상 시험에 포함 기준 수 있습니다.
  • 두피 - 추가 과목의 모든 병변에 대한 검사는 특히 인터뷰와 피부 질환의 존재에 대한 검사를해야합니다. 어떤 병변이있다면, tDCS 절차는 피할하거나, 해당되는 경우, 자극이 직접 이상이나 병변에 걸쳐 진행되지 않을 것임을 보장해야합니다. 다른 사이트의 자극을 고려할 수 있습니다. 그것은 반복 매일 tDCS 일부 환자 7의 전극 아래에 임상적으로 심각한 피부 자극을 일으키는보고됩니다. tDCS 유도 병변의 증거가 피부 무결성에 따라있다. 예를 들어, 그것은 광범위한 빨갛게 다섯 세션 매주 25를 포함하여 2 주 동안 2mA의 강도에 TDC의 자극으로 인해 불규칙한 둥근 모양과 갈색 피각질의 intracutaneous 변화를 보여왔다. tDCS가 강력하게 표시하거나 실시한다 경우에는 mA 0.5-1.0와 같은 낮은 강도로 자극하는 고려 걸릴 수 있지만 그것은이 피부 자극이나 병변을 예방 것을 보증하지 않습니다. 따라서 전극 아래에 피부의 상태가 tDCS 7 전후 검사해야합니다.
  • 전기에 대한 케이블의 커넥터를 확인하십시오. 분명하면 다른 쌍을 사용합니다. 그것은 사용의 약 달이 케이블을 확인하는 것이 좋습니다.

모두 활성 또는 가짜 - tDCS 동안 항상 피사체가 여전히 편안한 느낌과 절차를 계속 할 수 있는지 물어보십시오.

가능한 수정 :

  • 전극 위치 7 (표 2) 많은 종류가 있습니다.
  • 전극 크기 26 (그림 7)의 여러 종류가 있습니다. 현재 적용 주어진, 전극의 크기는 전류 밀도 18 영향과 두뇌 변조 (그림 8)의 focality 영향을 미친다하십시오. 임상 연구는 그러나 모델링 연구 두뇌 변조의 전극 크기와 공간의 관계 27 더 복잡있을 수 제안, 전극 큰 전류 밀도 26 작은 크기를 제안했습니다. 또한, 작은 전극의 영향은 질적으로 두피에 전류 차동 shunting, 그리고 전반적인 전극 면적 7 큰 가장자리 효과 상대적으로 인해 달라질 수 있습니다. 큰 전극 방식 19 이상보고 작은 전극 크기 shunting의 우수한 수준 크게있었습니다.
  • 고화질 tDCS (HD - tDCS)는 공간 focality을 향상하지만, 특별한 하드웨어 및 절차적 제어 15 필요한 기술입니다.
  • 적용된 현재와 함께 전극 몽타주 (전극 위치와 크기)은 차례​​로, tDCS의 효능을 결정, 두뇌에서 생성되는 전기장의 강도를 결정합니다. 현재 강도와 전극의 크기 사이의 비율에 의해 정의된 막 전극 전류 밀도,의 사용은 임상 결과를 정상화하기 위해 제안되었습니다 - 그러나 모델링 연구는 단지 제한된 범위에서 적용할 수 있으며, 그 전반적인 전극 몽타주 디자인 결과를 결정하는 것이 좋습니다. 일반적으로 강한 효과에 주어진 몽타주 결과를 현재의 강도를 (또는 전류 밀도) 증가. 피부 표면의 전류 밀도가 뇌의 19 일 (그림 9)에서보다 훨씬 높은 수있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
  • "리턴"( "참조")의 위치는 전극 두뇌를 통해 전반적인 전류 흐름 패턴에 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 심지어 활성 전극 22 미만 뇌 변조에 영향을 미칩니다. 따라서 전극의 물약을 고려하여야한다.
  • 자극의 기간은 실험적 접근 방법의 목적에 따라 달라집니다. 자극 기간의 증가는 발생과 후유증 3,4의 긴 기간과 연결됩니다. 그러나 적어도 한 연구보다 적극성이 필요보다 강력한 임상 결과로 번역하지 않는 제안, 자극 기간이 증가했습니다 효과 방향의 반전을보고했다. 게시 매개 변수 내에서 tDCS는 안전한 것으로 간주하고 잘 (시간, durati, 강도 증가와 원치 않는 부작용의 증가에 대한 잠재력을 용납지만, 또는 반복 속도 / 번호).
  • 전기장의 방향 : 전극의 위치와 극성에 의해 정의된. anodal 자극은 일반적으로 대뇌 피질의 흥분 2,3 증가 반면 Cathodal 자극은 일반적으로 대뇌 피질의 흥분을 감소시킵니다.
  • 위약 : 체하다 - tDCS 위의 같은 프로토콜이 사용됩니다. 그러나, 현재는 30 초 동안 적용됩니다. 이것은 다른 비침습 두뇌 자극 방법에 비해 tDCS의 장점 중 하나입니다. 발생하는 감각이 활성 tDCS에서 발생한 이후 응용 프로그램의 초기 단계에서만 발생하는 경향이 사기 방법은 어려운 환자가 활성 tDCS 응용 프로그램에서 위약을 구분 할 수 있습니다. 이것은 초기와 간단한 자극은 위약 28 신뢰할 수있는 방법입니다.
  • 같은 공군 29 또는 tRNS 30 다른 transcranial 전기 요법을 사용하면 기술도 적용할 수 있습니다.

만성 통증 tDCS을 사용하는 이유 :

여러 치료 약리 modalities은 만성 통증 환자에 대해서만 겸손한 구호를 제공하는 사실은이 쇠약 장애의 지속성에 대한 원인이 통증과 관련된 신경 네트워크에서 플라스틱 변경 이내에 거짓말을 수있는 가능성을시킵니다. 흥미롭게도, 대뇌 피질의 활동의 변조는 tDCS에 의해 비 invasively 얻을 수로 인해 대뇌 피질의 소성 변화에 만성 통증이 지속되는 치료 효과를 생산하는 것으로보고되었습니다 이는 앞에서 설명한.

만성 통증 tDCS의 임상 효과 :

이것은 모터 피질에 적용 tDCS가 로컬 대뇌 피질의 흥분 (그림 6) 6 변경 것으로 나타났습니다. 보다 정확하게, cathodal 자극 반면의 연결을 흥분의 증가에 anodal 자극의 결과는 반대 결과가 6이 있습니다. 사실, M1 이상 anodal tDCS 응용 프로그램은 시각 아날로그 척도에 큰 향상 (바스) 위장 tDCS보다 통증 등급으로 연결됩니다. M1 자극을 다음과 고통이 치료 효과는 과도하지만, 삼차 신경통, 다시 poststroke 통증 증후군 31, 통증과 같은 fibromyalgia 32 neuropathic 고통 syndromes 환자의 여러 그룹으로 재현되었다. 흥미롭게도, 척수 손상으로 인해 neuropathic 고통, tDCS하여 모터 피질의 자극에 임상 실험 고통 개선과 자극 이후 두 주 밖에되지 않았는데 누적 진통 효과를 보여주었다. 위장 자극, 그리고뿐만 아니라 DLPFC 33 자극과 비교하여 M1의 anodal tDCS에 대한 후속 3 주 후에 여전히 중요하다 fibromyalgia 환자 33의 진통 효과의 증거도있다. 통증 개선을위한 DLFPC 이상 anodal tDCS의 효과가 광범위하게 탐색되지 않은 있지만, 그것은 그것이 건강한 과목 34 고통 임계값을 조절하는 데 사용할 수있는 표시했다. 그럼에도 불구하고,이 뇌 영역의 자극은 알츠하이머 질환 9 메모리 작업의 성능을 향상하고 인스턴스에 대해 크게 35 큐 - 자극 흡연 갈망을 줄이고, 작업 기억 10 강화를위한 신뢰할 수있는 기술이며 따라서 이것이 유용한 전략있을 거라고도 생각할 수있다 하는 것이 만성 통증 환자의 통증 처리와 관련된 정서 - 감정인지 네트워크를 조절.

Disclosures

뉴욕시 대학 마롬 Bikson이 발명가되는, 뇌 자극에 대한 특허를 보유하고 있습니다. 마롬 Bikson는 Soterix 의료 Inc의 공동 설립자이다

Acknowledgments

다실 바 AF이 리뷰를 완료하는 CTSA 하이테크 기금 교부금, 미시간 대학에서 자금 지원을 받았다. 볼츠 MS는 Stiftung 샤히떼에서 교부금에 의해 장학금 후원됩니다.

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).
Transcranial 직접 전류 자극의 전극 위치와 몬티지
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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).

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