Login processing...

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

Neuroscience

Позиционирование электродов и монтаж в Транскраниальная постоянного тока стимуляции

doi: 10.3791/2744 Published: May 23, 2011

Summary

Транскраниальная постоянного тока стимуляции (ТОК) является признанным техника для модуляции возбудимости коры

Abstract

Транскраниальная постоянного тока стимуляции (ТОК) является метод, который интенсивно исследуется в последнее десятилетие, поскольку этот метод предлагает неинвазивные и безопасной альтернативой изменения возбудимости коры 2. Эффекты одной сессии ТОК может длиться в течение нескольких минут, и его последствия зависят от полярности стимуляции, как, например, катодный стимуляция вызывает снижение возбудимости коры и анодной стимуляции вызывает повышение возбудимости коры, которые могут продолжаться за пределы продолжительности стимуляции 6. Эти эффекты были изучены в познавательной неврологии, а также клинически в различных нервно-психических расстройств - особенно при применении в течение нескольких сессий подряд 4. Одной из областей, которая была привлечь внимание неврологов и врачей является использование ТОК для модуляции боли связанных нейронных сетей 3,5. Модуляция из двух основных областей коры от боли исследования были изучены: первичной моторной коры и дорсолатеральной префронтальной коры 7. Из-за важной роли электрода монтаж, в этой статье мы покажем различные варианты для размещения электродов для ТОК клинические испытания на боль; обсуждают преимущества и недостатки каждого метода стимуляции.

Protocol

1. Материалы

  1. Проверьте, если у вас есть все необходимые материалы (табл. 1, рис 1).
    ТОК устройства должны быть с аккумуляторами и функционировать в качестве стимулятора постоянного тока с максимальной мощностью в диапазоне miliAmps. В некоторых устройствах, батареи могут быть платными. Постоянное напряжение (управляемый напряжением) стимуляторы, не подходят для ТОК. Использование электрических розеток для питания устройства не удобно или целесообразно, как неправильное функционирование устройства могут доставлять большие интенсивности электрических токов без предупреждения.
  2. Электроды для ТОК обычно состоят из металлических или проводящих резиновых электродов заключена в перфорированную гильзу губки которой насыщен электролитов (жидкость с солью). Другой возможностью является использование резиновых электрода с проводящим гелем. Длительное прохождение тока тока через металлический электрод (где электроны от стимулятора превращаются в ионы осуществляется через тело 8) может произвести нежелательных продуктов электрохимических, такие как изменения рН. Губка карман может действовать, чтобы физически разделить, и таким образом буфер, кожу от изменения электрохимических.
  3. По этой причине, металлические или резиновые электроды не должны быть размещены на коже во время ТОК. Аналогичным образом во время стимуляции пользователь должен проявлять бдительность в отношении губки обезвоживания и движения. Дальнейшее рассмотрение связанных прочность и повторного использования ТОК электродов. Наш опыт показывает, что, особенно, когда полярность электродов вращается, и надлежащие условия стимуляции последовательно придерживалась, резиновые и металлические электроды могут быть использованы повторно. Выбор электролита обсуждается ниже. Из опыта эксплуатации, рекомендуется использовать плоские, и не слишком грубая перфорированные губки, так как они лучше всего впитывают раствор электролита проводимости и обеспечивают равномерный контакт с кожей 8.
  4. Существует возможность применения местных анестетиков. Специально для кратковременное возбуждение, когда наращивает невозможно, это может помешать соматосенсорной восприятия и неприятное ощущение, возникающие от стимуляции ВМТ. Другая причина для использования местного применения местных анестетиков является создание лучшей сопоставимости между мнимой и активного условиях ТОК, так как никакой вопрос будет себя чувствовать, если ток течет или нет, а оптимальные ослепительно ситуация была бы гарантирована. Этот подход особенно уязвимы, когда планируете использовать больше света в ослепительно может быть менее эффективным в этой ситуации 7. Хотя ощущение / боль и раздражение кожи не всегда коррелируют, чрезмерное использование местных анестетиков может маскировать серьезные побочные эффекты, такие как прожиг.

В этом руководстве мы иллюстрируют наиболее типичные ТОК настройки для управления болью: с помощью проводящих электродов резины, карманного типа перфорированные губки, как размещены на голове, без каких-либо актуальной анестезии.

2. Измерения

  1. Убедитесь, что тема сидит удобно.
  2. Области стимулирования будет найден посредством измерения головы. Обычно конвенции ЭЭГ 10/20 система используется 7. Месте раздражения зависит от вашего экспериментального подхода.
  3. Найти локализации вершины (рисунок 2):
    Измерьте расстояние от затылочного бугра к Насьон и отметьте на полпути использованием кожи маркером.
    Насьон - точка между лбом и носом, в месте соединения носовых костей (рис. 3).
    ИНИОН - наиболее видные точки затылочной кости (рис. 3).
    Измерьте расстояние между предварительно аурикулярных точек и отметьте на полпути. Марка как на полпути пятна найти Vertex.
    1. Чтобы найти первичной моторной коры, или M1, использовать 20% от измерения предсердий и использовать это измерение от Cz через ушной линии (в сторону вершины) (рис. 4). Это место должно соответствовать C3/C4 ЭЭГ месте. Этот метод локализации достаточно дано очаговости традиционных больших ТОК электродов. За несколько инстанций, ТОК, другие методы корковой локализации может быть необходимо.
    2. Чтобы найти дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) 9,10: один практический метод заключается в измерении пяти сантиметров вперед по сравнению с М1 месте или использовать 10/20 ЭЭГ системы. Это должно соответствовать F3 или F4 ЭЭГ месте, как показано ниже (рис. 5). Этот метод определения стимуляции сайта достаточно при использовании традиционных электродов ТОК. За несколько инстанций, ТОК, другие методы корковой локализации может быть необходимо, например, нейронавигация.

3. Подготовка кожи

  1. Осмотрите кожу каких-либо предварительных выхода раздражения, порезы или повреждения - избегать стимулирующие поврежденную кожу и череп над поражениями.
  2. Для увеличения проводимости, перемещать волосы от места стимуляции и очистки поверхности кожи для удаления каких-либо признаков лосьоны, грязи и т.д., идайте ему высохнуть. Для субъектов с густыми волосами, использование проводящего геля может быть необходимым.
  3. При использовании многоразовых электродов, осмотрите резиновые вставки и губки на износ. Осмотрите резиновые вставки и губки на износ. Если есть какие-либо доказательства ухудшения, выбрасывать грязные компоненты и использовать новый электрод.

4. Позиция электродов

  1. Найдя участок подготовки стимуляции кожи и вы должны поместить одну из упругого или резиновые ремешки вокруг головы окружность головы. Эластичным ремешком голова должна находиться под затылочного бугра, чтобы избежать движения во время стимуляции. Лямках должны быть изготовлены из непроводящих материалов (или они будут функционировать в качестве электродов) и не абсорбирующим материалом (чтобы избежать ремни поглощать жидкость из губки).
  2. Каждая сторона губки должны быть промыты с физиологическим раствором. Для 35 см 2 губка, около 6 мл раствора с каждой стороны может быть достаточно (всего 12 мл на губку). Будьте осторожны, чтобы не замочить на губки (не слишком мокрый не должно быть никакой протечки воды, но и не сухой, как иметь хороший контакт электрода). Избегайте жидкость протекает через предмет. Вы можете использовать шприц, чтобы добавить еще решение, если это необходимо.
    Существует доказательство того, что растворы электролитов с более низкими концентрациями NaCl (15 мМ) воспринимаются как более комфортно во время ТОК, чем те решения с более высокой концентрации NaCl (220 мМ) 11,12. С ионной силы деионизированной воды гораздо меньше, чем у всех решений NaCl, есть значительно больше напряжения, необходимые для выполнения ток через электрод и через кожу по сравнению с NaCl решений. Таким образом, рекомендуется использование решений с умеренной концентрацией NaCl, в диапазоне от 15 мм до 140 мм, а ТОК при этих концентрациях, скорее всего, воспринимается как удобная, требует умеренно низкое напряжение то же время позволяя хорошей проводимости тока. 11 использование гелей (взято из таких приложений, как ЭЭГ) также рассматривался - Основным ограничением является повышенная хлопот настройки очистки после стимуляции, без доказанной эффективности в отношении результата при использовании перфорированных электродов губкой.
  3. Подключение кабелей к устройству.
    Проконсультируйтесь с руководством по эксплуатации на стимулятор, если стимулятор должен быть включен до или после подключения расположены электроды стимулятора. Используя все стимуляторы, электродов не должно быть отключен или подключен, когда ток был начат. Обеспечить связь полярность, как последствия ТОК очень полярности конкретных (как правило, красного указывает анодного электрода, и черный или синий указывает катодом электрод, это соглашение, но проверить с вашим устройством). Отметим, что в контексте ТОК (и шире электрической стимуляции в целом), «Анод" всегда указывается относительный положительный терминал, где положительный ток интро тела, в то время как "Катод" указывает на относительную отрицательный терминал, где положительный ток затем выходит тела.
  4. Вставьте разъем шнура надежно в отверстие сосуда на проводящие резиновые вставки.
  5. Слайд проводящих резиновой вставкой в ​​губки. Изолированные части кабеля будет выступать из кармана губку открытия. Обеспечить весь проводящих резиновых вставки покрыты губку и, что не существует часть контактный разъем шнура видна.
  6. Положите одну губку электрода ниже эластичным ремешком голову. Убедитесь, что чрезмерная жидкость не выбрасывается из губку к коже головы во время этого процесса, поскольку это будет распространяться тока через кожу головы и истощать губки жидкости.
  7. Подключите второй эластичным ремешком головы до первого эластичным ремешком головки в соответствии с электродом монтажа вы хотите использовать (табл. 2). Другие лямках головы могут быть использованы.
  8. Место второго электрода губку на голову под вторым ремнем голову. Убедитесь, что вы поместите его на отмеченные области, которую необходимо стимулировать.
  9. Путь от одного терминального устройства, через один электрод, через тело, через второй электрод, а ко второй терминального устройства форм цепи - общее сопротивление которых (сумма электродов и сопротивляемость организма) может быть измерена. Если общее сопротивление слишком высока, это может указывать на неправильное электрода настройки. Если устройство измерения сопротивления - это было бы рекомендовал - указание поле должно отображаться соответствующий контакт электрода. В идеале нужно стремиться, чтобы сопротивление при 5 кОм. Некоторые устройства показывают напряжение на пути, а не сопротивление - в этом случае сопротивления может быть вычислена просто с помощью закона Ом (Сопротивление = Укажите, Напряжение / Ток прилагается). Многие устройства продолжают оказывать указанием сопротивления в ходе стимуляции, который обеспечивает удобный способ для обнаружения потенциально опасныхситуации (например, сушки электродов). В некоторых случаях устройство автоматически прекращает стимуляцию или уменьшения интенсивности стимуляции, если сопротивление возрастает выше определенного порога.

5. Начало ТОК

  1. Перед началом процедуры, экран предметы для любого противопоказания (см. обсуждение).
  2. Тема должна быть расслабленной, удобной и бодрствовать во время процедуры. Неконтролируемое вмешательство в текущую активность коры головного мозга во время ТОК следует избегать. Для стимуляции двигательной области коры, было показано, что интенсивное когнитивных усилий не связаны с целевой области, а также массивные активацией моторной коры длительным сокращением мышц ликвидирует последствия ТОК 13.
  3. Настройка параметров стимулятора ТОК, что вы хотите, чтобы стимулировать с, в том числе интенсивность, время, и, если применимо к устройству, настройке фиктивный состояние (рис. 10). Заметим, что некоторые стимуляторы должны быть включен до контакта между электродами и кожей, чтобы избежать поражения электрическим током.
  4. Теперь инициировать ТОК. Для уменьшения неблагоприятного воздействия пускового тока потока наращивает тока. Многие коммерческие устройства включают в себя функции для автоматического рампы текущий и выключается. Один момент, который следует отметить, является то, что субъекты обычно продолжают чувства некоторых местных ощущения даже после того, ток прекращается.
  5. Некоторые предметы могут испытывать дискомфорт в начальный период ТОК. В этих случаях ток может быть умеренно снизился на временной период, например на 50%, как субъект регулирует, а затем постепенно увеличивается обратно до желаемого уровня. Эта функция может зависеть от используемого устройства.
  6. В начале стимуляции, большинство субъектов будет воспринимать небольшое ощущение зуда, который затем исчезает в большинстве случаев. Кроме того, быстрые изменения стимулирующие схемы сразу может вызвать периферическую стрельбу нерва. Субъект может заметить, как краткие сетчатки фосфены с электродами около глаз. Эти эффекты могут быть в значительной степени избежать, наращивает текущую вверх и вниз в начале и в конце лечения. Это может также предотвратить головокружение или головокружение иногда сообщается, когда ток внезапно увеличиваться или уменьшаться. 7
  7. После стимуляции, ток должен быть сползали с, а также записка о High-Definition ТОК (HD-ТОК):. ТОК с электродами меньше, чем приблизительно 2 см 2, называется HD-ТОК и часто использует массив электродов (более двух) для руководства тока через мозг для конкретных приложений 14. Это методы документе основное внимание только на обычных ТОК (с использованием больших электродов губка), и это важно подчеркнуть, что HD-ТОК требует специальных электродов 15, обработки кожи, и стимулятор оборудования. Не рекомендуется применять ТОК использованием 1-2 мА электродов губки 14,15.

6. После процедуры

  1. Для оценки транскраниальная стимуляция DC регулярно и записывать безопасности этого метода в течение длительного периода времени, рекомендуется использовать анкеты побочных эффектов.
  2. Такие анкеты должны включать в себя любые возможные негативные эффекты, связанные с ТОК. Наиболее частыми побочными эффектами являются покалывание, зуд и жжение, головная боль и дискомфорт. Вы можете найти пример такого вопросника в статье Brunoni и соавт. (2011) 16. Рекомендуется также для сбора количественных по вопросу о неблагоприятных эффектов, таких как 1 к 5 или 1 до 10 балльной шкале.
  3. Следует также использовать этот неблагоприятный эффект анкеты после стимуляции состояние мнимого выявление лучшей сопоставимости между двумя ситуациями стимуляции. Существует доказательство того, что фиктивный стимуляция вызывает сопоставимое количество зуд и покалывание в качестве активного стимулирования.

7. Представитель Результаты:

При правильной установке, устройство ТОК должен показывать, что либо ток течет во время активных ситуации ТОК, или устройство должно отображать фиктивный режим при запуске процедуры фиктивный стимуляции (рис. 10).

Следует отметить, что даже с устройством о том, что ток, протекающий через системы, текущие может фактически шунтируется через кожу. Для того чтобы избежать этого эффекта, рекомендуется иметь достаточное расстояние между электродами. По данным модельных исследований мы рекомендуем, чтобы быть не менее 8 см при использовании 5x7cm электроды 17.

Кроме того, рекомендуется проконсультироваться компьютер головы моделей 14 и нейрофизиологических исследований. Эти дополнительные шаги должны обеспечить, чтобы конкретные монтаж связан со значительными изменениями возбудимости коры в районе, который находится в стадии расследования.

Представитель по анодной стимуляции яncrease возбудимость мозга, тогда как катодный стимуляция приводит к снижению возбудимости коры. Надежные доказательства этого было выявлено в ходе судебных процессов ориентации первичной моторной коры (рис. 6).

Изменение размера электрода приводит к изменению координационного эффектов. С уменьшением диаметра электрода, несколько инстанций, стимуляция может быть достигнута. Это может быть доказано с помощью TMS над моторной коры. С другой стороны, за счет увеличения размера электрода можно имеют функционально неэффективной электрод (рис. 8).

С сессии продолжительностью 20 минут или больше и с несколько сеансов в течение последующих дней, после эффектов ТОК будет длиться дольше. Пример этого заключается в лечении болевых синдромов.

Один важный момент является расположение электрода сравнения. Если extracephalic позиция выбирается, следователя должны быть осведомлены о распределении тока в качестве электрода сравнения может сместить пик наведенного тока и изменить последствия ТОК.

Рисунок 1
Рисунок 1. Материалы

Рисунок 2
Рисунок 2: позицию вершины. Областей коры маркируются в соответствии с 10/20 системы.

Рисунок 3
Рисунок 3: Насьон и ИНИОН позиции

Рисунок 4
Рисунок 4: моторной коры позиции. Областей коры маркируются в соответствии с 10/20 системы.

Рисунок 5
Рисунок 5: DLPFC позиции. DLPFC = дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга. Областей коры маркируются в соответствии с 10/20 системы.

Рисунок 6
Рисунок 6: Изменение возбудимости коры из-за полярности тока и ТОК монтажа. Таблица: индуцированные эффекты стимуляции TDC от размера двигателя вызванных потенциалов (МВП), оценены методом транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). МООС амплитуды после стимуляции приведены в процентах от MEP без стимуляции. Отметим, что только моторной коры (М1) - контралатеральной сверх-орбитальных (Fp2) монтаж установка приводит к значительному увеличению размера MEP после анодной и уменьшение амплитуды MEP после катодный стимуляции. Есть никакого существенного влияния на МООС амплитуды в других монтажей ТОК. Рисунок: Электрод Размещения 6 (изменение от Ниче 2000).

Рисунок 7
Рисунок 7: Размеры электродов

Рисунок 8
Рисунок 8: Уменьшение размера электрода приводит к более фокально влияние ТОК. Мышцы-вызванных потенциалов (МООС) амплитуда размеры похитителя digiti минимизацию (ADM) и первый спинной мышцы interosseus (ПИИ) в анодной или катодный ТОК. Использование состоянии 35 см 2 электрода, анодной и катодный ТОК влияют на размер MEP амплитуда ADM и прямых иностранных инвестиций в такой же мере. На этом монтаж, обе стороны области мышц представление расположены под стимулирующим электродом. В случае меньшего электрода, который находится всего находиться над представительских области ADM, последствия MEP амплитуда изменения коркового представительства ПИИ не воспроизводимые (см. желтая колонка) 18 (изменение от Ниче 2007).

Рисунок 9
Рисунок 9: ткани-зависит плотность тока. Текущий плотности рассчитывается в различных тканях. Величина плотности тока зависит от проводимости тканей. Обратите внимание, что около 10% плотность тока достигает Gray Matter 19 (изменение от Вагнера 2007a).

Рисунок 10
Рисунок 10: Различные условия стимуляции: активный против обман. Некоторые ТОК устройства обеспечивают набор окна для активного и притворство состоянии. Как правило применимо стимуляции обозначается световой сигнал.

Материал
ТОК устройство
9В батареи (2x)
Два резиновых полос головы
Два проводящих электродов резиновые
Два губкой электродами
Кабели
Раствором хлорида натрия
Измерение ленты

Таблица 1. Материалы

Анодный позиционирования электрода Позиционирование катодом электрод Наблюдения Предостережения
Первичная моторной коры (M1) Supra-Орбитальная Это наиболее часто используемых монтажа. Было доказано, что возбудимости коры может быть изменено до 40% 6 (рис. 6). Анодной результаты стимуляции нейронов деполяризации и повышение возбудимости нейронов при стимуляции катодный имеет противоположные результаты 6. Только один моторной коры стимулируется - может быть проблемой для двусторонних болевых синдромов. Также смешанные влияния наднациональных орбитальной электрод должен быть рассмотрен.
Первичная моторной коры (M1) Первичная моторной коры - Интересный подход, когда есть би-полушария дисбаланс между коры двигателя (например, в ход)
- Может быть использован с двумя электродами анодной стимуляции (см. шестую строку), где катодный электрод помещается в надглазничный области, например.
Электроды могут быть слишком близко друг к другу, вопрос о шунтирования.
Уменьшение площади электродов увеличит степень шунтирования по коже 19
Поэтому шунтирования может быть связано не только с электродом позиционирования, но и к электроду размера.
Относительная устойчивость тканей зависит от позиции электрода и размера общего сопротивления, на котором ток зависит от свойств электрода 19.
Дорзолатеральные префронтальной коре (DLPFC) Supra-Орбитальная Наиболее часто используемые для стимуляции DLPFC - положительные результаты для лечения депрессии 20, а также хронические боли 3. Только односторонние DLPFC ситуации стимуляции можно с этим монтажа.
Дорзолатеральные префронтальной коры Дорзолатеральные префронтальной коры - Интересный подход, когда есть би-полушария дисбаланс.
- Может быть использован в течение двух анодной ситуации стимуляции (см. шестую строку), где катодный электрод помещается в надглазничный области, например.
Электроды могут быть слишком близко друг к другу, вопрос о маневровых 19. (Пожалуйста, см. второй ряд, четвертая колонка).
Затылочный Вершина Интересные активного контроля при хронических болей или испытаний для модуляции зрительной коры. При использовании в качестве активного контроля, ссылка электроды расположены в разных местах, проблема сопоставимости между внутри-и меж-экспериментальных подходов.
Два анодной электродов, например, оба двигателя коры Supra-Орбитальная Одновременное изменение возбудимости коры Транскаллозальные торможение мог бы добавить, сбивающий фактор 21
Один электрод над корковой цели, например, первичной моторной коры (M1) Экстра-Черепно Избегайте смешанных эффект двух электродов с противоположной полярности в мозг 7. В зависимости от намеченной цели, распределение тока может быть не оптимальным, и поэтому вызывает неэффективное стимулирование 22

Таблица 2. Электрод позиционирования 7

Примечание: Вполне возможно, что различия между разными позициями электрода может быть активация различных нейронных популяций в связи с различными электрическими ориентациях поля.

Discussion

Критические шаги:

Аспекты должны быть проверены до начала процедуры:

  • Прежде всего, пациенты должны быть обследованы на ли Есть ли противопоказания для ТОК - эти противопоказания могут быть конкретные приложения. Это включает в себя такие вопросы, как наличие тяжелой или частые головные боли, хроническое заболевание кожи, или побочные реакции на предыдущее лечение ТОК. Если он или она имеет какие-либо металла в голове или имели серьезные травмы головного мозга, анатомические изменения могут изменить ток 23,24. История захвата, беременность и истории инсульта, как правило, не строгие противопоказания - и действительно, может быть критерии включения в некоторых клинических испытаниях.
  • Проверьте, нет ли повреждений на коже головы, кроме того, субъекты должны быть специально опрошены и осмотрены на наличие кожных заболеваний. Если Есть любые повреждения, ТОК процедуры следует избегать или, в случае необходимости, заверил, что стимуляция не будет проводиться непосредственно на или через поражения. Стимуляция другой сайт может быть рассмотрено. Сообщается, что повторяется ежедневно ТОК причины клинически значимых раздражение кожи под электродами у некоторых пациентов 7. Существует свидетельство ТОК поражения индуцированных по целостности кожи. Например, было показано, обширные покраснения и коричневые твердые изменения внутрикожных с нерегулярными круглой формы из-за TDC стимуляции при интенсивности 2 мА в течение 2 недель в том числе пять сессий каждую неделю 25. Если ТОК сильно обозначенные или должен быть проведен, можно принять во внимание, чтобы стимулировать с меньшей интенсивностью, такие как 0.5-1.0 мА, но это не гарантирует, что это позволит предотвратить раздражение кожи или поражений. Таким образом, состояние кожи под электродами должны быть осмотрены до и после ТОК 7.
  • Проверьте разъемы кабелей для электролиза. Используйте другую пару, если очевидна. Рекомендуется проверить кабели примерно через два месяца использования.

Во время обеих активных или фиктивных-ТОК всегда спросить, есть ли тема по-прежнему чувствует себя комфортно и может продолжать процедуру.

Возможные изменения:

  • Есть много разновидностей электродов позиционирования 7 (табл. 2).
  • Есть много разновидностей электродов размером 26 (рис. 7). Для данного прикладного тока, электрод размер влияет на плотность тока 18 и влияет очаговости мозга модуляции (рис. 8). Клинические исследования предлагают меньший размер электрода большей плотности тока 26, однако моделирования исследования показывают, что взаимосвязь между размером электрода и области мозга модуляции может быть более сложной 27. Кроме того, эффекты малых электроды могут качественно отличаться из-за дифференциального шунтирование тока в кожу головы, а больше по отношению к краевой эффект Общая площадь электрода 7. Были резко высочайшие уровни шунтирования для малых размеров электродов сообщили, чем больше электродов схемы 19.
  • High-Definition ТОК (HD-ТОК) является технологией, которая улучшает пространственную очаговость, но требует специального оборудования и процедурные методы контроля 15.
  • Электрод монтаж (положение и размер электрода), а также применять текущие определения сгенерированного электрического поля в мозг, который, в свою очередь, определяет эффективность ТОК. Использование только электрод плотность тока, определяется соотношение между силой тока и электродов размер, был предложен для нормализации клинических исходов - но моделирования исследования показывают, что может применяться только в ограниченном диапазоне и что в целом электрода монтаж дизайн определяет результат. Как правило, увеличение силы тока (или тока) для любого заданного результата монтажа в более сильных эффектов. Важно отметить, что плотность тока на поверхности кожи гораздо выше, чем в мозге 19 (рис. 9).
  • Положение "возвращение" ("ссылки") электрод может повлиять на общую картину текущего потока через мозг и таким образом даже влиять на мозг модуляции под активными электродами 22. Таким образом зелье обоих электродов должны быть рассмотрены.
  • Длительность стимуляции зависит от цели экспериментального подхода. Увеличение продолжительности стимуляции связано с возникновением и более длительным последствиям 3,4. Однако по крайней мере одно исследование показало, изменение направления эффектов при стимуляции продолжительность была увеличена, что свидетельствует о большей интенсивности не обязательно трансформируется в более надежные клинические результаты. Хотя ТОК в опубликованных параметров считается безопасной и хорошо переносится, потенциал для нежелательных побочных эффектов возрастает с увеличением интенсивности (время, duratiна, или частота повторения / номер).
  • Ориентация электрического поля: определены позиции электродов и полярности. Катодный стимуляции обычно уменьшается возбудимости коры, в то время анодной стимуляции обычно увеличивается возбудимости коры 2,3.
  • Placebo: Для липа ТОК же протокол выше, используется. Однако в настоящее время будут применяться в течение 30 секунд. Это одно из преимуществ ТОК по сравнению с другими неинвазивные методы стимуляции мозга. Так, возникающие ощущения в результате активной ТОК как правило, происходят только на ранних стадиях применения, этот метод мнимого делает его трудным для пациента различать плацебо от активного приложения ТОК. Этот начальный и краткая стимуляция надежным методом плацебо 28.
  • Обратите внимание, что метод может быть применен и при использовании других транскраниальная электрическая лечения, такие как ПВР 29 или tRNS 30.

Обоснование для использования ТОК при хронической боли:

Тот факт, что несколько терапевтических фармакологических форм обеспечивают лишь незначительное облегчение для пациентов с хронической болью повышает вероятность того, что причиной сохранения этой изнурительной расстройство может находиться в пределах пластиковой изменения в боли, связанной нейронных сетей. Интересно, что модуляции корковой активности может быть достигнуто неинвазивным путем ТОК, как описано выше, который, как сообщается, производить прочный терапевтический эффект при хронической боли в связи с изменением корковой пластичности.

Клинический эффект ТОК при хронической боли:

Было показано, что ТОК применяться к моторной коре изменения местного возбудимости коры (рис. 6) 6. Точнее, анодной результаты стимуляции в увеличение возбудимости нейронов, тогда как катодный стимуляции имеет противоположные результаты 6. Действительно, применение анодной ТОК над M1 приводит к большему улучшению визуальной аналоговой шкале (VAS) боль рейтинги, чем ТОК обман. Это лечебное воздействие на боли после М1 стимуляции, хотя преходящее, была воспроизведена в нескольких группах пациентов с нейропатической болевых синдромов, как невралгия тройничного нерва, после инсульта болевого синдрома 31, боли в спине и фибромиалгии 32. Интересно, что клинические испытания в нейропатической боли, из-за травмы спинного мозга, стимуляция моторной коры на ТОК показали улучшение боли и кумулятивные обезболивающий эффект, который длился две недели после стимуляции. Существует также свидетельство его обезболивающее действие у больных фибромиалгией 33, который все еще ​​значительным после трех недель наблюдения за анодной ТОК из M1 по сравнению с мнимой стимуляции, и, а также стимулирование DLPFC 33. Хотя эффект анодной ТОК более DLFPC боли улучшения не были изучены экстенсивно, было показано, он может быть использован для модуляции боли пороги у здоровых людей 34. Тем не менее, стимуляция этой области мозга является надежная техника для повышения рабочей памяти 10, увеличивая производительность на память задач в болезни Альцгеймера и снижению 9 биток спровоцировало курение значительно тягу 35, например, поэтому это также возможно, что это может быть полезной стратегией модулировать аффективно-эмоциональной когнитивных сетей связаны с болью обработка у пациентов с хронической болью.

Disclosures

Городской университет Нью-Йорка запатентовал по стимуляции мозга, на которой Маром Bikson является изобретателем. Маром Bikson является соучредителем ООО Медицинский Soterix

Acknowledgments

DaSilva Ф. получил финансовую поддержку от CTSA высокотехнологичных средств гранта, Мичиганский университет, чтобы завершить этот обзор. Volz MS финансируется за счет стипендии грант Stiftung Шарите.

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).
Позиционирование электродов и монтаж в Транскраниальная постоянного тока стимуляции
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