Transkranial likestrøm stimulering (tDCS) er en ikke-invasiv hjerne stimulering teknikk som har vist første terapeutiske effekter i flere nevrologiske tilstander. Den viktigste mekanismen bak disse terapeutiske effekter er modulering av kortikale oppstemthet. Derfor ville online overvåking av kortikale oppstemthet å veilede stimuleringsparametere og optimalisere sin terapeutiske effekter. I den foreliggende artikkelen går vi bruken av en ny enhet som kombinerer samtidige tDCS og EEG overvåkning i sanntid.
Transkranial likestrøm stimulering (tDCS) er en teknikk som leverer svake elektriske strømmer gjennom hodebunnen. Denne konstant elektrisk strøm induserer endringer i neuronal membran eksitabilitet, som resulterer i sekundære forandringer i kortikal aktivitet. Selv tDCS har de fleste av sine neuromodulatory effekter på den underliggende cortex, kan tDCS effekter også være observert i fjerne nevrale nettverk. Derfor kan samtidig EEG overvåking av effekter av tDCS gi verdifull informasjon om mekanismene for tDCS. I tillegg kan EEG funn være en viktig surrogat markør for virkningen av tDCS og kan således anvendes for å optimalisere parametrene. Denne kombinerte EEG-tDCS systemet kan også anvendes for forebyggende behandling av nevrologiske tilstander karakterisert ved unormal toppene av kortikale eksitabilitet, som anfall. Et slikt system ville være grunnlaget for en ikke-invasiv lukket enhet. I denne artikkelen presenterer vi en ny enhet som er i stand til utilizing tDCS og EEG samtidig. For det, beskriver vi i en steg-for-steg mote de viktigste prosedyrene for anvendelsen av denne enheten ved hjelp skjematiske figurer, tabeller og video demonstrasjoner. I tillegg gir vi en gjennomgang på kliniske anvendelser av tDCS og dets kortikale effekter målt ved EEG teknikker.
Transkranial likestrøm stimulering (tDCS) er en teknikk som bruker svake og direkte elektriske strømmer som leveres kontinuerlig gjennom hele hodebunnen for å indusere endringer i kortikal eksitabilitet 1, 2. Ved hjelp av motor fremkalt respons som en markør på motor cortex eksitabilitet, demonstrerte Nitsche og Paulus 3 at retningen av de tDCS effekter over hjernen er polaritet-spesifikk: katodisk stimulering induserer en reduksjon i kortikal eksitabilitet, mens anodisk stimulering induserer en økning i kortikal eksitabilitet . Denne effekten på kortikale oppstemthet kan vare i over en time etter stimulering. Disse tDCS-induserte endringer i hjernebarken oppstemthet kan resultere i betydelige atferdsmessige effekter. Et viktig spørsmål er variasjonen av tDCS effekter på atferd. Det er flere grunner til å forklare denne variasjonen. Studier på fMRI 4 og electroencephalography (EEG) 5,6 avslører at selv om tDCS har den mest aktiverende effect på underliggende cortex, fremkaller stimulering omfattende endringer i andre regioner av hjernen. I tillegg har det vist seg at tDCS effekter avhenger av tilstanden til baseline kortikal aktivitet syv. Derfor, gitt disse kildene til variabilitet, er bruk av bedre surrogater for å måle effektene av tDCS ønskelig.
I denne sammenheng foreslår vi bruk av samtidig EEG overvåking for å gi real-time data om virkningen av tDCS på kortikale oppstemthet av flere grunner. Først, for å optimalisere stimulering parametere tDCS. Sekund, for å gi innsikt i nye mål for terapi. Tredje, for å sikre sikkerheten under hjernestimulering, spesielt hos barn. Fjerde, for å hjelpe til tidlig oppdagelse og behandling av anfall hos pasienter med alvorlig epilepsi dvs. lukket system. Endelig kan denne enheten har også en potensiell anvendelse i hjerne-datamaskin-grensesnitt systemer.
På grunn av den kritiske rollenfor å overvåke kortikale oppstemthet endringer knyttet til ikke-invasiv hjerne stimulering, er hensikten med denne artikkelen å demonstrere hvordan du kan kombinere bruk av tDCS med EEG ved hjelp av en roman enhet (StarstimÒ – Neuroelectrics Instrument Controller, v 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Barcelona, Spania). Det bør bemerkes at denne artikkelen ikke gi opplysninger om tDCS søknad. For en fullstendig forståelse av anvendelsen av denne teknikken anbefaler vi å lese artikkelen på tDCS fra DaSilva et al. 11.
Sikkerhetsspørsmål
I utgangspunktet bør fagene bli undersøkt for eventuelle kontraindikasjoner for tDCS 11. Sjekk også for hudskader eller sykdommer, siden det er tegn på tDCS induserte lesjoner i henhold til hud integritet. Hvis tDCS er sterkt indikert over en lesioned område, er det mulig å gjøre det på lavere intensitet, 0,5-1,0 dvs. mA. Imidlertid er det ikke garantert at dette vil forhindre hudirritasjoner eller lesjoner. Således bør den tilstanden til huden under elektrodene inspiseres før og etter tDCS 2..
Impedans og elektroder
Elektrode impedanser bør være så lavt som mulig. Dette reduserer risikoen for intern og ekstern støy forstyrrelser eller forvrengte signaler. Impedanser bør også kontrolleres på nytt når det er noen gjenstand til stede i signalet 37.
Alle elektroder må være av god kvalitet med intakte overflater. Rebrukbare elektroder med inkonsekvent overflater kan skape ujevne strømtettheter. Alle overflateelektrodene bør anvendes med tilstrekkelig ledende gel å sikre lave impedanser, og impedansene bør sjekkes for gjenstander 37.
Lukket-sløyfe-systemer
Et lukket system er et system som kan diagnostisere elektrofysiologiske forandringer og behandle dem straks 8, 10. Et illustrerende eksempel er EEG pigg detektor for en møtende anfall. Dette prinsippet har blitt brukt hos pasienter med alvorlig epilepsi. Morrell og kolleger ni behandlet 191 pasienter med problematiske epilepsi ved hjelp av en hjerne implantert stimulator og observert en betydelig reduksjon i anfallsfrekvens samt forbedringer i livskvalitet. Til tross for suksessen, er invasive prosedyrer forbundet med risiko og komplikasjoner som lokal infeksjon eller uønskede humør eller kognitive effekter og derfor en AlternAtive, er non-invasiv tilnærming ønskelig. Derfor kan den nåværende enhet representerer et interessant alternativ for de pasientene som trenger rask nevrofysiologiske diagnose og rask behandling, for eksempel epileptikere.
Den lukket system program, kan det ikke være begrenset til pasienter med epilepsi bare. En rekke nyere studier har antydet at EEG-forandringer kan være markører for ulike nevropsykiatriske sykdommer 30. Ved hjelp av en kombinasjon av tDCS og EEG kan også være nyttig for å optimalisere parameterne for stimulering. Slike algoritmer er fortsatt uutviklet, men kombinasjonen av funn fra EEG og tDCS studier kan bidra i en slik utvikling.
I forhold til TMS, som er en annen ikke-invasiv hjernestimulasjon teknikk, er tDCS ansett mye mer egnet for terapeutiske formål, hovedsakelig på grunn av sin lave pris og relativt bærbarhet. I tillegg å ha et system som bruker et hode cap med forhåndsbestemt elektrode steder kan standardisere plassering av stimulering og forbedre resultatene. En annen fordel med dette apparatet er muligheten for å stimulere mer enn ett sted på samme tid, noe som har vist seg å være klinisk overlegen enn konvensjonelle stimulering ifølge enkelte forfattere 38, 39.
Selv om enheten viser klare fordeler, noen begrensninger må tas opp for å forbedre enheten for fremtiden. Først, kan ikke enheten stimulere og ta EEG-signaler på samme sted samtidig (se figur 9). Sekund, er antall kanaler tilgjengelig for å spille inn EEG lav. Vanlig anbefaling er å bruke minst 16-kanaler for en tilstrekkelig EEG studie 40 og enda flere kanaler for elektro-oculography å oppdage øyebevegelser gjenstander. Faktisk, i de siste årene har det vært en tendens til å øke antall kanaler i EEG / tDCS studier (tabell 3). Selv om det lave antall kanaler miGHT påvirker følsomhet i å oppdage dynamiske endringer i hjernebarken oppstemthet, kan slikt system fortsatt være nyttig for å finne algoritmer for bestemte plassering av elektroder.
The authors have nothing to disclose.
PS fått finansiell støtte fra kapper, Brasil. Dette arbeidet ble delvis støttet med et stipend fra CIMIT. Forfatterne er også takknemlig overfor Uri Fligil for sin teknisk assistanse og til Olivia Gozel og Noelle Chiavetta for deres hjelp i å redigere dette manuskriptet.
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 |