Transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) er en non-invasiv brain stimulation teknik, som har vist indledende terapeutiske virkninger i flere neurologiske sygdomme. Den vigtigste mekanisme bag disse terapeutiske virkninger er modulering af kortikale ophidselse. Derfor vil online overvågning af kortikal ophidselse vejlede stimuleringsparatmetrene og optimere dens terapeutiske virkninger. I denne artikel vil vi gennemgå brugen af en roman enhed, der kombinerer samtidige TDCs og EEG overvågning i realtid.
Transcranial jævnstrøm stimulation (TDCs) er en teknik, der leverer svage elektriske strømme gennem hovedbunden. Denne konstant elektrisk strøm inducerer forskydninger i neuronal membran uro, hvilket resulterer i sekundære ændringer i kortikal aktivitet. Selvom TDCs har de fleste af sine neuromodulatory virkninger på den underliggende cortex, kan TDCs effekter også ses i fjerntliggende neurale netværk. Derfor kan samtidig EEG overvågning af virkningerne af TDCs give værdifulde oplysninger om mekanismerne i TDCs. Desuden kan EEG fund være en vigtig surrogatmarkør for virkningen af TDCs og kan således anvendes til at optimere dens parametre. Denne kombinerede EEG-TDCs Systemet kan også anvendes til forebyggende behandling af neurologiske tilstande kendetegnet ved unormal toppe af kortikal ophidselse, såsom kramper. Et sådant system ville være basis for en ikke-invasiv lukket-sløjfe apparat. I denne artikel præsenterer vi en ny enhed, der er i stand til utilders TDCs og EEG samtidigt. Til det beskriver vi i en trin-for-trin måde de vigtigste procedurer for anvendelsen af denne enhed ved hjælp af skematiske figurer, tabeller og video demonstrationer. Derudover giver vi en litteraturgennemgang på kliniske anvendelser af TDCs og dens kortikale effekter målt ved EEG-teknikker.
Transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs) er en teknik, der bruger svage og direkte elektrisk strøm leveret kontinuerligt gennem hovedbunden for at inducere ændringer i kortikal ophidselse 1, 2. Brug motordrevne fremkaldte potentialer som en markør for motoriske cortex ophidselse, viste Nitsche og Paulus 3 at retningen af TDCs virkninger i hjernen er polaritet-specifik: katodisk stimulering inducerer et fald i kortikal ophidselse, hvorimod anodisk stimulering inducerer en stigning i kortikal ophidselse . Denne effekt på kortikal ophidselse kan vare i over en time efter stimulation. Disse TDCs-inducerede ændringer i kortikal ophidselse kan medføre betydelige adfærdsmæssige effekter. Et vigtigt spørgsmål er variabilitet TDCs effekter på adfærd. Der er adskillige årsager til denne variation. Undersøgelser om fMRI 4 og electroencefalografi (EEG) 5,6 viser, at selv om TDCs har den mest aktiverende EFFEct på den underliggende cortex, fremkalder stimulation omfattende ændringer i andre regioner af hjernen. Desuden er det blevet påvist, at TDCs virkninger afhænger af tilstanden af baseline kortikale aktivitet 7.. Derfor givet disse former for variabilitet, anvendelse af bedre surrogater at måle virkningerne af TDCs er ønskelig.
I denne sammenhæng foreslår vi brug af samtidig EEG overvågning til at levere real-time data om virkningen af TDCs på kortikal ophidselse af flere grunde. Først at optimere stimulering parametre TDCs. For det andet at give indsigt i nye mål for behandlinger. For det tredje, at sikre sikkerheden igennem brain stimulation, især hos børn. Fjerde at støtte i tidlig påvisning og behandling af anfald hos patienter med intraktabel epilepsi, dvs lukkede kredsløb. Endelig kunne denne enhed har også en potentiel anvendelse i brain-computer interface-systemer.
På grund af den afgørende rolleovervågning af kortikale excitabilitet ændringer i relation til non-invasiv brain stimulation, er formålet med denne artikel at vise, hvordan man kan kombinere brugen af TDCs med EEG ved hjælp af en ny enhed (StarstimÒ – Neuroelectrics Instrument Controller, v 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Barcelona, Spanien). Det skal bemærkes, at denne artikel ikke give oplysninger om TDCs ansøgning. For en fuldstændig forståelse af anvendelsen af denne teknik, som vi anbefale at læse artiklen om TDCs fra DaSilva et al. 11.
Sikkerhedsspørgsmål
I første omgang bør emner skal screenes for eventuelle kontraindikationer for TDCs 11.. Check også for hudlæsioner eller sygdomme, da der er tegn på TDCs inducerede læsioner efter hudens integritet. Hvis TDCs stærkt indikeret over en læderede område, er det muligt at gøre det ved lavere intensitet, dvs 0,5-1,0 mA. Det er imidlertid ikke garanteres, at dette vil forhindre hudirritationer eller læsioner. Således bør tilstanden af huden under elektroderne skal kontrolleres før og efter TDCs 2.
Impedans og elektroder
Elektrode impedanser skal være så lavt som muligt. Dette mindsker risikoen for interne og eksterne støj interferens eller forvrængede signaler. Impedanser bør også kontrolleres igen, når der er nogen artefakt stede i signalet 37..
Alle elektroder skal være af god kvalitet med intakte overflader. Rebrugbare elektroder med inkonsistente overflader kan skabe ujævne strømtætheder. Alle overfladeelektroder bør anvendes med tilstrækkelig ledende gel til at sikre lave impedanser, og impedanser skal kontrolleres for artefakter 37..
Lukkede kredsløb systemer
Et lukket-sløjfe system er et system, der kan diagnosticere elektrofysiologisk abnormiteter og behandle dem hurtigt 8, 10. Et illustrativt eksempel er EEG spike detektor for en modkørende anfald. Dette princip er blevet anvendt hos patienter med svær epilepsi. Morrell og kolleger 9 behandlede 191 forsøgspersoner med intraktabel epilepsi ved hjælp af en hjerne implanteret stimulator og observeret en signifikant reduktion i anfaldshyppighed samt forbedringer i livskvaliteten. På trods af succesen, er invasive procedurer forbundet med risici og komplikationer såsom lokal infektion eller uønskede humør eller kognitive effekter og dermed en alterntiv, non-invasiv fremgangsmåde er ønskelig. Derfor kan den foreliggende indretning udgør en interessant mulighed for de patienter, der har brug for hurtig neurofysiologiske diagnose og hurtig behandling, såsom epileptiske patienter.
Den lukkede kredsløb ansøgning måske ikke være begrænset til patienter med epilepsi alene. En række nyere undersøgelser har antydet, at EEG ændringer kan være markører for forskellige neuropsykiatriske sygdomme 30. Ved hjælp af en kombination af TDCs og EEG kunne også være nyttige til at optimere parametrene for stimulation. Sådanne algoritmer er stadig uudviklet, men kombinationen af fund fra EEG og TDCs undersøgelser kan hjælpe med en sådan udvikling.
Sammenlignet med TMS, som er en anden ikke-invasiv brain stimulation teknik er TDCs betragtes langt mere egnet til terapeutiske formål primært på grund af sin lave omkostninger og relativ bærbarhed. Derudover have et system, der bruger en head cap med forudbestemt elektrode steder kan standardisere placeringen af stimulation og forbedre resultaterne. En anden fordel ved denne anordning er muligheden for at stimulere mere end et sted på samme tid, hvilket har vist sig at være klinisk overlegen end konventionel stimulation ifølge nogle forfattere 38, 39.
Selvom enheden viser klare fordele, nogle begrænsninger skal løses for at forbedre indretningen for fremtiden. Først, kan enheden ikke stimulere og registrere EEG-signaler i det samme sted samtidigt (se figur 9). For det andet er antallet af tilgængelige kanaler til at optage EEG er lav. Den sædvanlige anbefaling er at bruge mindst 16-kanaler for en tilstrækkelig EEG studie 40 og endnu flere kanaler til elektro-oculography at opdage øjenbevægelser artefakter. Ja, i de seneste par år har der været en tendens til at øge antallet af kanaler i EEG / TDCs undersøgelser (tabel 3). Selvom det lave antal kanaler miGHT påvirke sensibilitet i detektering dynamiske ændringer i kortikal ophidselse, kan en sådan ordning stadig være nyttig til at finde algoritmer til bestemte elektrode placeringer.
The authors have nothing to disclose.
PS modtaget støtte støtte fra CAPES, Brasilien. Dette arbejde blev delvist støttet med en bevilling fra CIMIT. Forfatterne er også taknemmelig for, at Uri Fligil for sin tekniske bistand og Olivia Gozel og Noelle Chiavetta for deres hjælp med at redigere dette manuskript.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
Neoprene HeadCap | Neuroelectrics | NE019 | 1 |
Neoprene Headband | Neuroelectrics | NE020 | 1 |
Frontal dry electrode front-end | Neuroelectrics | NE021 | 4 |
Gel electrode front-end | Neuroelectrics | NE022 | 8 |
Gel Bottle 60cl | Neuroelectrics | NE016 | 1 |
Stimulation electrode Pi cm2 | Neuroelectrics | NE024 | 8 |
Saline solution bottle 100ml | Neuroelectrics | NE033 | 1 |
Sponge electrode fron-end 25 cm2 | Neuroelectrics | NE026 | 4 |
Adhesive Electrode Front-end | Neuroelectrics | NE025 | 25 |
USB Bluetooth Dongle | Neuroelectrics | NE031 | 1 |
USB card with software | Neuroelectrics | NE015 | 1 |
Curved Syringe | Neuroelectrics | NE014 | 1 |
microUSB NECBOX charger | Neuroelectrics | NE013 | 1 |
Electrode cable | Neuroelectrics | NE017 10 | 1 |
Material Name | |||
StarStim NECBOX | Neuroelectrics | NE012 | 1 |