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Behavior

मानव मोटर समारोह के मॉड्यूलेशन के लिए गैर इनवेसिव विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना montages

doi: 10.3791/53367 Published: February 4, 2016

Summary

गैर-आक्रामक बिजली के मस्तिष्क उत्तेजना cortical समारोह और व्यवहार, दोनों अनुसंधान और नैदानिक ​​प्रयोजनों के लिए मिलाना कर सकते हैं। इस प्रोटोकॉल मानव मोटर प्रणाली के मॉडुलन के लिए अलग मस्तिष्क उत्तेजना दृष्टिकोण का वर्णन है।

Abstract

गैर-आक्रामक बिजली के मस्तिष्क उत्तेजना (NEBS) दोनों अनुसंधान और नैदानिक ​​प्रयोजनों के लिए मस्तिष्क समारोह और व्यवहार, मिलाना प्रयोग किया जाता है। विशेष रूप से, NEBS transcranially या तो प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS) या बारी वर्तमान उत्तेजना (दूसस) के रूप में लागू किया जा सकता है। ये उत्तेजना प्रकार समय डालती है, खुराक और मोटर समारोह और कौशल स्वस्थ विषयों में सीखने पर tDCS polarity विशेष प्रभाव के मामले में। हाल ही में, tDCS स्ट्रोक या आंदोलन बीमारियों के साथ रोगियों में मोटर विकलांग की चिकित्सा को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया है। यह लेख tDCS और Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना (TRNS) के साथ प्राथमिक मोटर प्रांतस्था को निशाना बनाने के लिए एक कदम दर कदम प्रोटोकॉल, एक बिजली के वर्तमान में एक पूर्व निर्धारित सीमा के भीतर बेतरतीब ढंग से लागू किया आवृत्ति का उपयोग कर दूसस का एक विशिष्ट रूप प्रदान करता है। दो अलग अलग उत्तेजना montages की स्थापना की व्याख्या की है। दोनों montages में उत्सर्जन इलेक्ट्रोड (tDCS के लिए एनोड) ब्याज की प्राथमिक मोटर प्रांतस्था पर रखा गया है। के लिएएकतरफा मोटर प्रांतस्था उत्तेजना प्राप्त इलेक्ट्रोड contralateral माथे पर रखा गया है, जबकि द्विपक्षीय मोटर प्रांतस्था उत्तेजना के लिए प्राप्त इलेक्ट्रोड विपरीत प्राथमिक मोटर प्रांतस्था पर रखा जाता है। फायदे और cortical excitability और शिक्षा सहित मोटर समारोह के मॉडुलन के लिए प्रत्येक असेंबल के नुकसान के साथ-साथ सुरक्षा, सहनशीलता और चकाचौंध पहलुओं पर विचार-विमर्श कर रहे हैं।

Introduction

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3 - गैर इनवेसिव बिजली के मस्तिष्क उत्तेजना (NEBS), अक्षत खोपड़ी के माध्यम से मस्तिष्क के लिए विद्युत धाराओं के प्रशासन, मस्तिष्क समारोह और व्यवहार 1 संशोधित कर सकते हैं। समझने neurophysiological और व्यवहार प्रभाव के लिए अग्रणी अंतर्निहित तंत्र अभी भी जरूरत है NEBS रणनीतियों के चिकित्सीय क्षमता अनुकूलन के लिए। विभिन्न प्रयोगशालाओं भर में आवेदन और उत्तेजना प्रक्रियाओं के पूर्ण पारदर्शिता के मानकीकरण के डेटा की तुलनात्मकता जो परिणाम और कार्रवाई के प्रस्तावित तंत्र के मूल्यांकन के विश्वसनीय व्याख्या का समर्थन करता है के लिए आधार प्रदान करता है। Transcranial प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS) या Transcranial वर्तमान उत्तेजना बारी (दूसस) विद्युत धारा लागू की मापदंडों से अलग: tDCS दो इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड) 2 के बीच एक दिशाहीन निरंतर वर्तमान प्रवाह के होते हैं - 6, जबकि दूसस एक बारी वर्तमान में लागू किया उपयोग करता है पर एकविशिष्ट आवृत्ति 7। Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना (TRNS) एक बारी वर्तमान यादृच्छिक आवृत्तियों पर लागू उपयोग करता है दूसस का एक विशेष रूप है (उदाहरण के लिए।, 100-640 हर्ट्ज) जल्दी बदलती उत्तेजना तीव्रता में जिसके परिणामस्वरूप और polarity से संबंधित प्रभाव 4,6,7 को हटाने। Polarity उत्तेजना की स्थापना भी शामिल है अगर एक उत्तेजना ऑफसेट, जैसे, शोर स्पेक्ट्रम बेतरतीब ढंग से एक +1 मा आधारभूत तीव्रता (आम तौर पर इस्तेमाल नहीं किया) के आसपास बदलते ही प्रासंगिक है। इस अनुच्छेद के प्रयोजन के लिए, हम मोटर प्रणाली पर tDCS और TRNS प्रभाव का उपयोग कर, बारीकी से हमारी प्रयोगशाला 6 से एक हाल ही में प्रकाशन के बाद काम पर ध्यान दिया जाएगा।

TRNS की कार्रवाई की अंतर्निहित तंत्र भी कम tDCS की तुलना में समझ रहे हैं, लेकिन संभावना उत्तरार्द्ध से अलग है। सैद्धांतिक रूप से, स्टोकेस्टिक गूंज के वैचारिक ढांचे में TRNS का परिचय एक न्यूरोनल प्रणाली है जो वें बदलकर एक सिग्नल प्रोसेसिंग लाभ प्रदान कर सकता करने के लिए उत्तेजना प्रेरित शोरई संकेत करने वाली शोर अनुपात 4,8,9। TRNS मुख्य रूप से कमजोर संकेत बढ़ाना कर सकते हैं और इस प्रकार कार्य विशेष के मस्तिष्क गतिविधि (अंतर्जात शोर 9) का अनुकूलन कर सकता है। Anodal tDCS प्रभाव घंटे मिनट के लिए उत्तेजना अवधि outlasting साथ cortical excitability सहज neuronal फायरिंग दर 10 के परिवर्तन ने संकेत या बढ़ा मोटर संभावित पैदा (एमईपी) आयाम 2 बढ़ जाती है। synaptic दीर्घकालिक potentiation के रूप में जाना प्रभावकारिता में लंबे समय से स्थायी बढ़ जाती है सीखने और स्मृति के लिए योगदान करने के लिए लगा रहे हैं। दरअसल, anodal tDCS मोटर cortical synapses बार बार एक कमजोर synaptic इनपुट 11 से सक्रिय की synaptic प्रभावकारिता को बढ़ाता है। अनुसार, मोटर समारोह में सुधार / कौशल अधिग्रहण अक्सर पता चला है तभी उत्तेजना मोटर ट्रेनिंग 11 के साथ सह-आवेदन किया है - 13, भी इस गतिविधि पर निर्भर प्रक्रिया का एक शर्त के रूप में synaptic सह सक्रियण का सुझाव दे। फिर भी, सी में वृद्धि के बीच करणीयortical excitability एक हाथ पर (फायरिंग दर या एमईपी आयाम में वृद्धि) और बेहतर synaptic प्रभावकारिता दूसरी तरफ (एलटीपी या इस तरह के मोटर सीखने के रूप में व्यवहार समारोह) का प्रदर्शन नहीं किया गया है।

NEBS प्राथमिक मोटर प्रांतस्था (एम 1) सुरक्षित और प्रभावी तरीके के रूप में बढ़ती रुचि को आकर्षित किया है मानव मोटर समारोह 1 मिलाना के लिए आवेदन किया। 6,14,15 - neurophysiological प्रभाव और व्यवहारिक परिणाम उत्तेजना रणनीति (जैसे, tDCS polarity या TRNS), इलेक्ट्रोड आकार और असेंबल 4 पर निर्भर हो सकता है। विषय-निहित संरचनात्मक और शारीरिक कारकों के अलावा इलेक्ट्रोड असेंबल काफी बिजली के क्षेत्र वितरण प्रभावित करती है और 16 कोर्टेक्स के भीतर फैल रहा वर्तमान के विभिन्न पैटर्न में हो सकता है - 18। इलेक्ट्रोड के लागू मौजूदा आकार की तीव्रता के अलावा 3 से वितरित वर्तमान घनत्व निर्धारित करता है। आम इलेक्ट्रोड montagesमानव मोटर में सिस्टम स्टडीज (चित्रा 1) शामिल हैं: 1) anodal एनोड हित के एम 1 और कैथोड contralateral माथे पर तैनात पर तैनात साथ एकतरफा एम 1 उत्तेजना के रूप में tDCS; इस दृष्टिकोण के मूल विचार के हित 6,13,19 के एम 1 में उत्तेजना की upregulation है - 22; 2) anodal tDCS द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना (भी "bihemispheric" या "दोहरी" उत्तेजना) एनोड हित के एम 1 और कैथोड contralateral एम 1 5,6,14,23,24 पर तैनात पर तैनात साथ के रूप में भेजा; इस दृष्टिकोण के मूल विचार के हित के एम 1 में उत्तेजना की upregulation द्वारा उत्तेजना लाभ को अधिकतम जबकि विपरीत एम 1 में उत्तेजना downregulating है (यानी, दो M1S के बीच interhemispheric निषेध के मॉडुलन); 3) TRNS के लिए, केवल ऊपर उल्लेख एकतरफा एम 1 उत्तेजना असेंबल investig किया गया हैपैदा 4,6; इस असेंबल excitability TRNS के प्रभाव को बढ़ाने के साथ 100-640 हर्ट्ज 4 की आवृत्ति स्पेक्ट्रम के लिए पाया गया है। मस्तिष्क उत्तेजना रणनीति और इलेक्ट्रोड असेंबल की पसंद नैदानिक ​​या अनुसंधान सेटिंग्स में NEBS के एक कुशल और विश्वसनीय उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है। यहाँ इन तीन NEBS प्रक्रियाओं में विस्तार से वर्णित के रूप में मानव मोटर प्रणाली के अध्ययन में इस्तेमाल किया और methodological और वैचारिक पहलुओं पर चर्चा कर रहे हैं। एकतरफा या द्विपक्षीय tDCS और एकतरफा TRNS के लिए सामग्री एक ही (चित्रा 2) कर रहे हैं।

आकृति 1
चित्रा 1. इलेक्ट्रोड montages और विशिष्ट NEBS रणनीतियों के लिए मौजूदा दिशा। (ए) एकतरफा anodal Transcranial प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS) के लिए, एनोड ब्याज की प्राथमिक मोटर प्रांतस्था और कैथोड टी पर तैनात पर केंद्रित हैवह सुप्रा कक्षीय क्षेत्र contralateral। (बी) के द्विपक्षीय मोटर प्रांतस्था उत्तेजना, एनोड और कैथोड के लिए एक मोटर प्रांतस्था पर प्रत्येक स्थित हैं। एनोड की स्थिति निर्धारित करता है anodal tDCS के लिए ब्याज की मोटर प्रांतस्था। (सी) एकतरफा Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना के लिए (TRNS), एक इलेक्ट्रोड मोटर प्रांतस्था और contralateral सुप्रा कक्षीय क्षेत्र में अन्य इलेक्ट्रोड के ऊपर स्थित है। इलेक्ट्रोड के बीच वर्तमान प्रवाह काला तीर द्वारा संकेत दिया है। Anode (+, लाल), कैथोड (-, नीला), बारी वर्तमान (+/-, हरा)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Protocol

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आचार बयान: मानव अध्ययन का अध्ययन प्रवेश से पहले प्रतिभागियों की लिखित सूचित सहमति की आवश्यकता होती है। प्रतिभागियों की भर्ती से पहले संबंधित आचार समिति द्वारा अनुमोदन प्राप्त करते हैं। यकीन अध्ययन करने हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार हैं। प्रतिनिधि निष्कर्षों को यहां बताया (चित्रा 4) हेलसिंकी की घोषणा 59 वें WMA महासभा, सियोल, अक्टूबर 2008 द्वारा संशोधित और फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय के स्थानीय आचार समिति द्वारा अनुमोदित के अनुसार में प्रदर्शन एक अध्ययन पर आधारित हैं। सभी विषयों के अध्ययन प्रविष्टि 6 से पहले सूचित लिखित सहमति दे दी है।

1. सुरक्षा स्क्रीनिंग

  1. Noninvasive मस्तिष्क उत्तेजना 3, उदाहरण के लिए संभावित मतभेद के लिए भागीदार स्क्रीन।, प्रश्नावली 25 का उपयोग करके।

2. मोटर कॉर्टेक्स स्थानीयकरण

  1. दो में से एक ने di भागीदार के हाथ मोटर प्रांतस्था का पता लगाएँstinct दृष्टिकोण, Transcranial चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) एमईपी प्रेरित द्वारा ब्याज की पेशी के मस्तिष्क प्रतिनिधित्व लगाने के द्वारा, या मानक एम 1 स्थिति (सी 3 / सी 4) लगाने के द्वारा एक मापने टेप 26 के साथ ईईजी 10/20 अंतरराष्ट्रीय प्रणाली पर आधारित ।
  2. टीएमएस प्रेरित एमईपी रिकॉर्डिंग के लिए किसी भी वस्तु है कि टीएमएस चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित किया जा सकता है, क्रेडिट कार्ड, मोबाइल फोन और सामान्य रूप में धातु की वस्तुओं सहित दूर करने के लिए भागीदार पूछो।
  3. भागीदार पूछो आराम से बैठने के लिए।
  4. ईएमजी एम्पलीफायर और जब एक सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस का उपयोग कर संकेत विन्यास और अधिग्रहण के लिए इस्तेमाल कंप्यूटर के बीच कनेक्शन की जाँच करें।
  5. ईएमजी एम्पलीफायर पर मुड़ें और कनेक्ट ईएमजी इलेक्ट्रोड केबलों।
  6. धीरे हाथ के क्षेत्रों में जहां इलेक्ट्रोड रखा जाएगा में त्वचा की तैयारी पेस्ट के साथ रगड़ से त्वचा स्वच्छ प्रतिभागी की। स्वच्छ धुंध पैड के साथ अतिरिक्त निकालें।
  7. हाथ की मांसपेशियों पर एक पेट-कण्डरा असेंबल में ईएमजी सतह इलेक्ट्रोड संलग्नब्याज (जैसे।, एम दाहिने हाथ की फुसलाकर pollicis ब्रेविस) और एक जमीन इलेक्ट्रोड कनेक्ट (जैसे।, बांह की कलाई पर)। अध्ययन का उद्देश्य है जो हाथ की मांसपेशी का उपयोग करने के लिए निर्धारित करता है।
    नोट: पुन: प्रयोज्य इलेक्ट्रोड के लिए यह प्रतिभागी की त्वचा के लिए यह संलग्न करने से पहले इलेक्ट्रोड सतह पर प्रवाहकीय पेस्ट की एक छोटी राशि लागू करने के लिए आवश्यक है।
  8. (वैकल्पिक कदम) एमईपी अधिग्रहण के लिए रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर शुरू करता है, तो एमईपी डेटा भंडारण वांछित है।
  9. ईएमजी प्रतिबाधा मूल्यों की जाँच करें। सुनिश्चित करें कि प्रतिबाधा 20 kOhm है <।
  10. चुंबकीय उत्तेजक पर मुड़ें और इसी "आरोप" बटन दबाने से संधारित्र चार्ज करते हैं।
  11. interhemispheric विदर पर भागीदार खोपड़ी पर एक आंकड़ा के-आठ टीएमएस का तार की जगह और मोटर प्रांतस्था क्षेत्र के लिए यह कदम (लगभग पदों सी 3 / ईईजी 10/20 अंतरराष्ट्रीय प्रणाली के सी 4)। एक 45 -50 कोण interhemispheric fissu को संदर्भित पर टीएमएस का तार पकड़ोपुन 27,28, संभाल के साथ पीछे की ओर उन्मुख, 29 पूर्वकाल के लिए पीछे से एक cortical वर्तमान प्रवाह का निर्माण किया।
    नोट: दो अलग टीएमएस कॉयल मोटर प्रांतस्था स्थानीयकरण के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं: चित्रा के-आठ या परिपत्र कॉयल। यदि संभव हो तो, एक आंकड़ा है-के-आठ तार का उपयोग के रूप में इसे और अधिक फोकल मस्तिष्क उत्तेजना 30 और cortical excitability 31 के माप का अधिक से अधिक विश्वसनीयता प्रदान करता है।
  12. जब चुंबकीय उत्तेजक आरोप लगाया है (प्रदर्शन पर दिखाई), या तो ट्रिगर बटन दबाकर या पैर स्विच पर या स्वचालित रूप से एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम द्वारा कदम रखकर उत्तेजक निर्वहन। यह बाद में जुड़ा टीएमएस का तार भागीदार के सिर पर रखा के माध्यम से एक भी टीएमएस नाड़ी वितरित करेंगे। डिफ़ॉल्ट टीएमएस नाड़ी सेटिंग्स (। उदाहरण के लिए, 100 μs monophasic उत्तेजनाओं के लिए प्रेरित वर्तमान और 800 μs क्षय समय के समय वृद्धि; biphasic उत्तेजनाओं के लिए कम क्षय बार) डिवाइस (फर्मवेयर) के लिए विशिष्ट हैं।
  13. कम उत्तेजना तीव्रता के साथ शुरू करो (जैसे।, 45% उत्पादन उत्तेजक पर उत्तेजना तीव्रता नियंत्रक घुंडी का उपयोग करने के लिए तीव्रता से सेट) और ईएमजी एम्पलीफायर पर दिखाई MEPs के लिए देखते हैं।
    1. यदि कोई एमईपी जब तक एक एमईपी स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा है वर्तमान वृद्धि 2-5% चरणों में उत्तेजना तीव्रता है (जैसे।, 0.5-1 एम वी आयाम)। ट्रिगर बटन दबाने या पैर स्विच को सक्रिय करता है, तो नाड़ी वितरण स्वचालित नहीं है उत्तेजना से दोहराएँ। भागीदार है कि उत्तेजना थोड़ा मजबूत हो जाएगा और उस अंग आंदोलनों, चेहरे और आंख को चिकोटी झपकाए सूचित उम्मीद कर रहे हैं।
      नोट: दालों के बीच 5 सेकंड की एक न्यूनतम अंतराल स्थापित मस्तिष्क उत्तेजना पर कम आवृत्ति उत्तेजना प्रभाव से बचने के लिए।
  14. सबसे बड़ा एमईपी प्रतिक्रिया एकल टीएमएस दालों के आवेदन निम्नलिखित के साथ जगह खोजने के लिए शुरू में उत्तेजित साइट के आसपास 1 सेमी चरणों में त्रिज्यात कुंडल ले जाएँ। वहां से सुरक्षित करने के लिए आगे बढ़ तार फिर से शुरू"हॉटस्पॉट" (एमईपी अधिक से अधिक आयाम के साथ cortical क्षेत्र)।
    ध्यान दें: एक सिर की टोपी का उपयोग करें (। उदाहरण के लिए, ग्रिड चिह्नों के लिए प्रयोग किया जाता) स्थानीयकरण प्रक्रिया के लिए सिफारिश नहीं है, क्योंकि टोपी NEBS इलेक्ट्रोड नियुक्ति और हॉटस्पॉट स्थिति को खो दिया जा सकता है के लिए हटा दिया जाना चाहिए।
  15. (एमईपी अभी भी मौजूद होना चाहिए) उत्तेजक पर उत्तेजना तीव्रता नियंत्रक घुंडी का उपयोग -steps लगभग 2% में उत्तेजना तीव्रता को कम। इस supramaximal उत्तेजना के कारण अशुद्धि से बचना होगा। हॉटस्पॉट लगभग 1 सेमी चरणों में त्रिज्यात कुंडल चलती है और एमईपी आकार के लिए जाँच करके हॉटस्पॉट Reconfirm। हॉटस्पॉट अभी भी सबसे बड़ा और सबसे लगातार एमईपी आयाम के अनुरूप होना चाहिए।
    नोट: भागीदार पूछो स्वेच्छा से ब्याज की मांसपेशियों अनुबंध करने के लिए यदि हॉटस्पॉट खोजना मुश्किल है (। उदाहरण के लिए, उच्च उत्तेजना तीव्रता में कोई एमईपी वर्तमान)। ऐसा करके, उत्तेजना तीव्रता एमईपी को प्रकाश में लाना करने की जरूरत कम हो जाती हैऔर यह प्रासंगिक cortical उत्तेजना साइटों की पहचान करने के लिए आसान हो सकता है। इस विधि का इस्तेमाल किया जाता है, एक प्रासंगिक उत्तेजना साइट पाने के बाद मांसपेशियों को आराम और उत्तेजना तीव्रता को समायोजित इतना है कि विश्वसनीय MEPs जब मांसपेशियों को आराम से कम है पाया जा सकता करने के लिए भागीदार पूछो। हॉटस्पॉट लगाने के लिए आगे बढ़ें।
  16. गैर-स्थायी मार्कर के साथ त्वचा हॉटस्पॉट स्थिति और कुंडल उन्मुखीकरण निशान।
  17. द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना के लिए, दोहराने 2.11 contralateral अंग के लिए 2.16 करने के लिए कदम।

3. NEBS इलेक्ट्रोड तैयारी

  1. रबर इलेक्ट्रोड के लिए केबल कनेक्ट, और स्पंज बैग के अंदर इलेक्ट्रोड जगह है। सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोड आकार और स्पंज बैग आकार मैच करते हैं। सामग्री मानक आकार (उदा।, 5x5 2 सेमी, 5x7 2 सेमी) में व्यावसायिक तौर पर उपलब्ध हैं।
  2. isotonic सोडियम क्लोराइड समाधान के साथ दोनों पक्षों पर स्पंज बैग लेना, लेकिन नमक पुलों को रोकने या स्वयंसेवक पर टपकता करने के लिए अत्यधिक भिगोने से बचें।
    1. यह कदम optiona हैएल: जब रबर बैंड के बजाय पट्टियों का उपयोग कर NaCl समाधान के रिसाव को रोकने के लिए, अंदर गैर प्रवाहकीय रबर स्पंज कवर इलेक्ट्रोड और स्पंज बैग जगह है।
      नोट: वैकल्पिक रूप से, प्रवाहकीय पेस्ट के साथ रबर इलेक्ट्रोड को कवर किया और उन्हें भागीदार के सिर पर सीधे जगह है, यानी, नहीं स्पंज बैग या रबर स्पंज कवर का उपयोग कर।

4. NEBS इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट (चित्रा 1)

  1. सिर अंकन (s) मोटर cortical हॉटस्पॉट का संकेत पता है और क्षेत्र के आसपास बाल अलग।
  2. सुधार करने के लिए प्रवाहकत्त्व धीरे से एक झाड़ू 40-50% शराब या त्वचा तैयारी पेस्ट के साथ भिगो के साथ सिर चिह्नों के आसपास की त्वचा क्षेत्र रगड़ से इलेक्ट्रोड नियुक्ति से पहले त्वचा को साफ। त्वचा खरोंच मत करो! एक झाड़ू और isotonic सोडियम क्लोराइड समाधान के साथ फिर से साफ क्षेत्र के साथ अतिरिक्त निकालें। बाद में क्षेत्र की सूखी।
    नोट: सुनिश्चित करें कि सिर अंकन (s) दिखाई रहना करें; टिप्पणी अगर जरूरत है। सिर हित के एम 1 (ब्याज के हाथ करने के लिए contralateral) के लिए अंकन निम्नलिखित एक इलेक्ट्रोड रखें। त्वचा के साथ सीधे संपर्क में जितना संभव हो उतना स्पंज लाओ। इलेक्ट्रोड केबल भागीदार के पीछे की ओर रखें उत्तेजना और / या कार्य निष्पादन के दौरान अशांति से बचने के लिए और NEBS डिवाइस के लिए कनेक्शन को कम करने के लिए।
    नोट: इलेक्ट्रोड के नीचे बाल नम हो जाना चाहिए। अत्यधिक बाल moistening के मामले में, कागज या हाथ तौलिए का उपयोग अतिरिक्त अवशोषित करने के लिए।
    नोट: anodal tDCS, इलेक्ट्रोड ब्याज की मोटर cortical हॉटस्पॉट पर रखा के लिए (उत्तेजना की वृद्धि के वांछित है) एनोड, आमतौर पर लाल केबल से जुड़ा से मेल खाती है। कैथोड (आमतौर पर एक काले या नीले रंग की केबल से जुड़े) विपरीत supraorbital क्षेत्र या एम 1 (देखें नीचे) पर रखा गया है। पारंपरिक, इलेक्ट्रोड नियुक्ति बारी कुरेन के कारण हालांकि शास्त्रीय प्रोटोकॉल में कोई polarity विशिष्टता है, TRNS के लिए ही हैटी प्रवाह। विशिष्ट प्लेसमेंट के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है, तो उत्तेजना सेटिंग्स एक उत्तेजना ऑफसेट शामिल हैं।
  3. एकतरफा एम 1 उत्तेजना के लिए दूसरी जगह इलेक्ट्रोड (anodal tDCS के लिए: कैथोड) contralateral सुप्रा कक्षीय क्षेत्र से अधिक (ईईजी 10/20 अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में Fp2 इलेक्ट्रोड के लिए इसी)। वाकई केबल भागीदार के पीछे की ओर उन्मुख है सुनिश्चित करें।
  4. द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना के लिए कदम 4.4 छोड़। विपरीत एम 1 पर सिर अध्ययन में इस्तेमाल करने के लिए अंग ipsilateral अंकन निम्नलिखित हैं: दूसरे इलेक्ट्रोड (कैथोड anodal tDCS के लिए) रखें। वाकई केबल भागीदार के पीछे की ओर उन्मुख है सुनिश्चित करें।
  5. एक लोचदार पट्टी Medio पार्श्व दिशा एम 1 इलेक्ट्रोड को स्थिर करने में चक्राकार के साथ दो बार सिर को कवर, तो शेष पट्टी का उपयोग पूर्वकाल पीछे दिशा में चक्राकार सिर को कवर करने के लिए दोनों इलेक्ट्रोड स्थिर करने के लिए।
  6. एक चिपकने वाला टेप का प्रयोग Bandag के अंत में तय करने के लिएई।
  7. प्रतिभागी की गर्दन या शर्ट पर एक चिपकने वाला टेप के साथ केबल सुरक्षित।
  8. NEBS डिवाइस के लिए इलेक्ट्रोड तारों को जोड़ने।

चित्र 2
चित्रा 2. NEBS प्रोटोकॉल के लिए इस्तेमाल सामग्री। गैर इनवेसिव बिजली के मस्तिष्क उत्तेजना प्रोटोकॉल में इस्तेमाल पारंपरिक सामग्री एक NEBS डिवाइस, इलेक्ट्रोड केबल, प्रवाहकीय रबर इलेक्ट्रोड, छिद्रित स्पंज बैग, रबर स्पंज कवर (वैकल्पिक), isotonic सोडियम क्लोराइड समाधान और पट्टियों। में शामिल करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

5. उत्तेजना

  1. NEBS डिवाइस पर स्विच।
  2. उत्तेजना प्रकार (tDCS या TRNS), तीव्रता (जैसे।, 1 मा, मा 1.5 या 2 मा), अवधि (जैसे।, 10-40 मीटर के बारे में NEBS डिवाइस सेटिंग्स समायोजित करेंमें), (उत्तेजना और अधिकतम तीव्रता, आम तौर पर 8-15 सेकंड की शुरुआत के बीच का समय), और अतिरिक्त कारकों उत्तेजना प्रकार से संबंधित (जैसे, आवृत्ति TRNS के लिए स्पेक्ट्रम) को ramping और नीचे।
    नोट: पारंपरिक, दिखावा उत्तेजना को ramping तुरंत नीचे ramping के द्वारा पीछा भी शामिल है। तदनुसार, भागीदार उत्तेजना की अनुभूति है, लेकिन उत्तेजना की अवधि के मस्तिष्क समारोह पर स्थायी प्रभाव डालती करने के लिए पर्याप्त नहीं है। कुछ NEBS उपकरणों जो एक अध्ययन विशिष्ट विषय कोड दर्ज करके भागीदार और अन्वेषक की चकाचौंध अनुमति देता है एक अध्ययन मोड शामिल हैं। कोड उत्तेजना सेटिंग्स स्वचालित रूप से निर्धारित करता है। वैकल्पिक रूप से, एक दूसरे प्रयोगकर्ता प्रत्येक सत्र में उत्तेजना सेटिंग्स सेट और प्रयोगकर्ता उत्तेजना के संचालन से प्रदर्शन कवर कर सकते हैं।
  3. NEBS के साथ जुड़े संभावित दुष्प्रभावों के बारे में भागीदार को सूचित करें। आम प्रतिकूल प्रभाव त्वचा में खुजली / झुनझुनी या सनसनी संयुक्त राष्ट्र जलती शामिलderneath इलेक्ट्रोड, सिर दर्द, और परेशानी को 32। त्वचा में जलन के साथ गरीब इलेक्ट्रोड संपर्क का संकेत हो सकता है।
  4. उत्तेजना की शुरुआत करें।
    नोट: आम उत्तेजना अवधि cortical excitability पर परिवर्तन (देखें प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग) की जांच रिपोर्ट के आधार पर लगभग 10-20 मिनट तक रहता है। अनुभव से, अधिकतम उत्तेजना अवधि 40 मिनट से 3 स्थापित किया गया था।
  5. ऊपर और उत्तेजना बढ़ाने के दौरान उत्तेजना की निरंतरता के लिए जाँच करें। अगर प्रतिबाधा बहुत अधिक है या इलेक्ट्रोड त्वचा के साथ बुरा संपर्क में हैं, उत्तेजना स्वचालित रूप से समाप्त कर सकते हैं।
    नोट: मामले में प्रतिबाधा बहुत अधिक है या उत्तेजना के दौरान बेचैनी बढ़ती जा रही भागीदार रिपोर्ट, द्वारा प्रतिबाधा कम करने के लिए जैसे कोशिश बेहतर उत्तेजना स्थलों पर इलेक्ट्रोड fixating या प्रवाहकीय मध्यम जोड़ने। NaCl समाधान उनकी नियुक्ति के बाद ओ स्पंज में सीधे एक सिरिंज का उपयोग करके जोड़ा जा सकता हैn सिर।
    नोट: सुरक्षा कारणों के लिए कुछ उपकरणों उत्तेजना भर प्रतिबाधा रिपोर्ट। NEBS डिवाइस बंद हो सकता है यदि प्रतिबाधा एक विशेष सीमा तक पहुँच जाता है (जैसे।, 55 Kohms)।
  6. NEBS एक मोटर कार्य के निष्पादन के साथ सह लागू किया जाता है, तो परीक्षण / प्रशिक्षण शुरू उत्तेजना के बाद ऊपर ramped है और प्रतिभागी उत्तेजना के साथ सहज महसूस कर रही है। मामले में अध्ययन, उत्तेजना के दौरान एक मोटर कार्य शामिल नहीं है यकीन है कि प्रतिभागी को बैठा और जाग उत्तेजना की अवधि के दौरान रहता है, और इंतजार जब तक उत्तेजना खत्म हो गया है।
  7. उत्तेजना के साइड इफेक्ट के लिए भागीदार के साथ की जाँच उदा।, एक मानकीकृत प्रश्नावली 32 सौंपने या सीधे भागीदार पूछ रहे हैं। उत्तेजना के कई दिनों सहित अध्ययन के मामले में, दिनों के बीच किसी भी संभावित दुष्प्रभावों का ध्यान रखना।
    नोट: प्रभावकारिता चकाचौंध के आकलन, प्रत्येक उत्तेजना sessio के बाद भागीदार पूछो लिएn लगता है कि जो उत्तेजना प्रकार (दिखावा / हालत) भागीदार कराना पड़ा। प्रयोगकर्ता भी अंधा है, तो प्रयोगकर्ता भी प्रतिभागी की उत्तेजना प्रकार के बारे में अपने अनुमान ध्यान दें सकता है। वास्तविक उत्तेजना प्रकार के साथ जवाब की तुलना सही अनुमान 33 की दर से सत्यापित करने के लिए।
  8. इलेक्ट्रोड और इस तरह के 40-50% शराब के रूप में गैर खतरनाक पदार्थों के साथ स्पंज कीटाणुरहित। अच्छी तरह से बाद पानी में कुल्ला। सामग्री के भंडारण से पहले सूखे हैं।

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Representative Results

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मानव मोटर प्रणाली पर NEBS के प्रभाव की जांच करने के लिए यह उचित परिणाम उपायों पर विचार करने के लिए महत्वपूर्ण है। मोटर प्रणाली का एक फायदा electrophysiological उपकरण द्वारा cortical अभ्यावेदन की पहुंच है। मोटर पैदा की क्षमता अक्सर मोटर cortical excitability का एक संकेतक के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। 29 μA / 2 सेमी के एक वर्तमान घनत्व में anodal tDCS के 9 या अधिक मिनट के आवेदन के बाद, मोटर cortical excitability स्वस्थ स्वयंसेवकों 19,21,22 (भी 3 आंकड़ा देखें) के बहुमत में कम से कम 30 मिनट के लिए बढ़ जाती है। Cathodal tDCS ज्यादातर विपरीत (excitability-कम) या कोई प्रभाव 19,22 कारण बनता है। लेकिन, जैसा कि हाल ही में 22 चर्चा की, वहाँ प्रतिक्रिया दिशा में कुछ परिवर्तनशीलता, anodal और cathodal tDCS के लिए प्रभाव के विपरीत दिशा दिखा कुछ विषयों के साथ है। यह नमूना आकार की गणना के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिएअध्ययन में NEBS का उपयोग कर। दिलचस्प है, एम 1 excitability में तुलनीय परिवर्तन एकतरफा और द्विपक्षीय tDCS 5,23 के बाद पाया गया है, और सरल मोटर समारोह इसी तरह प्रत्येक उत्तेजना प्रकार 5 के बाद सीधे सुधार हुआ है। इसलिए यह द्विपक्षीय एम 1 असेंबल का उपयोग कर contralateral एम 1 के excitability के अतिरिक्त नीचे विनियमन मोटर व्यवहार के लिए विशेष लाभ (देखें नीचे) डाल रही है कि क्या जांच के तहत वर्तमान में है। इसके विपरीत, आराम की स्थिति fMRI संकेत दिया स्पष्ट रूप से अलग cortical नेटवर्क परिवर्तन: द्विपक्षीय tDCS, प्राथमिक और माध्यमिक मोटर में और प्रीफ्रंटल क्षेत्रों में कार्यात्मक कनेक्टिविटी modulates जबकि एकतरफा tDCS प्रीफ्रंटल में कार्यात्मक कनेक्टिविटी, पार्श्विका और अनुमस्तिष्क क्षेत्रों 34 modulates।

TRNS अभी हाल ही में cortical excitability 4 मिलाना के लिए एक उपकरण के रूप में विकसित किया गया है। बारी वर्तमान TRNS के कारण polarity विशिष्टता के बिना लागू किया जाता है (के रूप में वहाँ के रूप में लंबे समय तककोई उत्तेजना तीव्रता की भरपाई की जाती है)। हालांकि, TRNS की दक्षता, लागू शोर स्पेक्ट्रम पर निर्भर है उच्च आवृत्तियों (100-640 हर्ट्ज) कम आवृत्तियों की तुलना में अधिक मजबूत प्रभाव दिखाने के साथ (<100 हर्ट्ज) 4। जब सीधे एकतरफा anodal tDCS की तुलना में, एम 1 उत्तेजना (एमईपी आयाम परिवर्तन से मापा जाता है) की एक समान है लेकिन थोड़ा लंबे समय तक टिकाऊ वृद्धि एकतरफा TRNS (चित्रा 3) के बाद मिला था।

चित्र तीन
चित्रा अलग NEBS रणनीतियों के बाद मोटर cortical excitability के 3. समय बेशक। एमईपी आयाम से पहले समय के एक समारोह के रूप में और एकतरफा anodal Transcranial प्रत्यक्ष उत्तेजना (tDCS) या Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना (TRNS) के 10 मिनट के बाद दिखाया गया है प्राथमिक के लिए आवेदन किया 29 μA / 2 सेमी (1 मा / 35 सेमी 2) के एक वर्तमान घनत्व में मोटर प्रांतस्था। त्रुटि सलाखों indicatई मानक त्रुटि। ध्यान दें कि TRNS tDCS anodal की तुलना में मोटर cortical excitability पर समान प्रभाव डाल रही है। आधारभूत स्तर पर एमईपी आयाम रिटर्न लगभग बाद anodal tDCS के लिए और TRNS के लिए 90 मिनट के बाद 50 मिनट। Terney से एट अल। (2008) 4 अनुमति के साथ। यहां यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।

अध्ययन डिजाइन की विविधता के बावजूद, एक आम अवधारणा NEBS परीक्षणों मोटर समारोह पर tDCS और TRNS के प्रभाव का परीक्षण से विकसित करने के लिए शुरू होता है: जब एक साथ प्रशिक्षण / परीक्षण के साथ लागू किया NEBS मोटर प्रदर्शन या कौशल को प्रभावित करती है। Anodal tDCS और TRNS एकतरफा एम 1 उत्तेजना या anodal tDCS प्रशिक्षण के दौरान द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना के रूप में लागू के रूप में लागू सभी निहित मोटर अनुक्रम सीखने 4,35 में सुधार करने के लिए दिखाया गया है - सीरियल reacti पर 38समय पर कार्य 39। इसी तरह, एकतरफा anodal मोटर ट्रेनिंग के दौरान लागू tDCS एक स्पष्ट मोटर सीखने प्रतिमान 40 में सीखने की दर में वृद्धि करने के लिए दिखाया गया था। हालांकि, अंतर्निहित और स्पष्ट मोटर सीखने पर cathodal उत्तेजना का प्रभाव अलग होने लगते हैं: जबकि प्रशिक्षण के दौरान cathodal tDCS काफी अस्पष्ट मोटर सीखने 35 के दौरान सीखने अनुक्रम को प्रभावित नहीं किया, यह नकारात्मक स्पष्ट मोटर 40 सीखने को प्रभावित करने के लिए सूचित किया गया था। इस विसंगति के लिए कारणों में आगे की जांच की जरूरत है।

पिछले जांच और अधिक जटिल मोटर कौशल पर ध्यान केंद्रित में काफी बढ़ाया visuomotor 13,20 सीखने कौशल प्रशिक्षण के दौरान एकतरफा एम 1 उत्तेजना के रूप में लागू किया कई दिनों anodal tDCS से अधिक सीखने। कौशल आंदोलन की गति के एक समारोह (यानी, गति सटीकता-tradeoff) के रूप में आंदोलन सटीकता में परिवर्तन से निर्धारित किया गया था। आश्चर्यजनक, एक प्रत्यक्ष तुलना में इलेक्ट्रोड montages और उत्तेजना प्रकार, दोनों एकतरफा और द्विपक्षीय एम 1 anodal tDCS और एकतरफा TRNS सभी बढ़ाया कौशल एक visuomotor शब्द और अक्षर अनुरेखण कार्य 6 (चित्रा -4 ए) पर सीखने की। तंत्र के संबंध में, यह वर्तमान में अज्ञात tDCS और TRNS कार्रवाई की इसी तंत्र द्वारा संचालित है कि क्या है। हालांकि, सत्र स्पष्ट रूप से tDCS और TRNS के बीच मतभेद के भीतर कौशल लाभ के समय पाठ्यक्रम: एकतरफा tDCS कौशल लाभ पर प्रमुख प्रभाव के तुरंत बाद उत्तेजना शुरू कर डाला। इसके विपरीत, द्विपक्षीय tDCS और TRNS धीरे धीरे सत्र (चित्रा 4 बी) के दौरान कौशल लाभ बढ़ाया। इस विचलन NEBS प्रकार और मोटर सीखने की प्रक्रिया के बीच अस्थायी विशेष बातचीत के लिए अंक। यह जब मस्तिष्क संबंधी बीमारियों के साथ स्वस्थ विषयों में मोटर प्रणाली के भविष्य को जांच के साथ ही रोगियों के लिए उत्तेजना प्रकार चुनने पर विचार किया जाना चाहिए।

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चित्रा 4 अलग अलग रणनीतियों NEBS द्वारा प्रशिक्षण और संवर्धन द्वारा मोटर कौशल में वृद्धि। (ए) उत्तेजना समूह प्रति मोटर ट्रेनिंग के तीन दिनों के दौरान मोटर कौशल में परिवर्तन। कौशल दिखावा काफी उत्तेजना नियंत्रण समूह में समय के साथ बढ़ जाती है और प्रत्येक NEBS रणनीति से आगे संवर्धित है। मोटर सीखने के उपघटक का (बी) तितर बितर साजिश। सभी उत्तेजना समूहों दिखावा उत्तेजना नियंत्रण समूह की तुलना में काफी अधिक समग्र मोटर सीखने प्रस्तुत करते हैं। । उत्तेजना की शुरुआत के बाद कौशल में यानी, प्रारंभिक परिवर्तन, नकली नियंत्रण और Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना (TRNS) की तुलना में - केवल एकतरफा anodal Transcranial प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS) मोटर सीखने पर अधिक से अधिक तत्काल प्रभाव का पता चलता है। डीसी: एम 1-एसओ = एकतरफा tDCS। डीसी: एम 1 एम 1 = द्विपक्षीय tDCS। आर.एन.: एम 1-एसओ = एकतरफा TRNS। * पी <0.05, ** पी <0.01। त्रुटि सलाखों = मतलब की मानक त्रुटि। Prichard एट अल (2014) 6 से अनुमति के साथ। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

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इस प्रोटोकॉल विशिष्ट सामग्री और हाथ मोटर समारोह के मॉडुलन और कौशल के लिए प्रक्रियात्मक कदम NEBS, anodal tDCS लिए विशेष रूप से एकतरफा और द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना, और एकतरफा TRNS का उपयोग सीखने का वर्णन है। एक विशेष NEBS प्रोटोकॉल (, सुरक्षा, सहनशीलता चकाचौंध) मोटर सीखने, methodological पहलुओं के संदर्भ में, एक मानव मोटर प्रणाली के अध्ययन के लिए चुनने उदा।, साथ ही वैचारिक पहलुओं (एक विशेष मस्तिष्क क्षेत्र पर असेंबल या मौजूदा प्रकार विशिष्ट प्रभाव) इससे पहले ध्यान में रखा जाना करने की जरूरत है। फायदे और तीन रणनीतियों की सीमाओं तालिका 1 में प्रस्तुत कर रहे हैं।

NEBS प्रकार फायदा सीमा
आम tDCS और TRNS anodal करने के लिए सुरक्षित
सस्ता
प्रशासन के लिए आसान
Outlasting cortica पर प्रभावएल excitability (90 मिनट तक)
मोटर समारोह और मोटर कौशल में सुधार स्वस्थ विषयों और मोटर घाटे के साथ रोगियों में सीखने
कार्यात्मक focality एक विशेष कार्य के साथ NEBS के संयोजन से पहुँच जाता है
स्ट्रक्चरल उत्तेजना focality सीमित है और इलेक्ट्रोड आकार और असेंबल द्वारा परिभाषित किया गया है
बड़ा इलेक्ट्रोड हित के एम 1 से सटे cortical क्षेत्रों को प्रोत्साहित कर सकते
एकतरफा एम 1 उत्तेजना
(tDCS)
Polarity विशिष्टता (ब्याज के एम 1 में उत्तेजना परिवर्तन की दिशा में चुना जा सकता है) प्राप्त इलेक्ट्रोड (कैथोड) एक सक्रिय इलेक्ट्रोड है और अंतर्निहित मस्तिष्क क्षेत्र पर एक confounding प्रभाव डालती सकता है
मुश्किल भागीदार उच्च उत्तेजना तीव्रता पर चकाचौंध (वर्तमान घनत्व> 40 μA / 2 सेमी, उदा।,> 1 मा / 25 सेमी 2)
द्विपक्षीय एम 1 उत्तेजना
Polarity विशिष्टता (ब्याज के एम 1 में उत्तेजना परिवर्तन की दिशा में चुना जा सकता है)
ब्याज की एम 1 के excitability वृद्धि के अलावा interhemispheric कनेक्शन के उच्चारण किए मॉडुलन (एम 1 में कमी के विपरीत पर प्रभाव वांछित)
मुश्किल भागीदार उच्च उत्तेजना तीव्रता पर चकाचौंध (वर्तमान घनत्व> 40 μA / 2 सेमी, उदा।,> 1 मा / 25 सेमी 2)
इलेक्ट्रोड की निकटता के कारण वर्तमान shunting का खतरा अधिक
एकतरफा एम 1 उत्तेजना
(TRNS)
कम से कम साइड इफेक्ट
बेहतर भागीदार चकाचौंध
कोई polarity विशिष्टता
प्रभाव excitability और मोटर व्यवहार पर उच्च आवृत्ति स्पेक्ट्रम (100-640 हर्ट्ज) पर और अधिक मजबूत कर रहे हैं

NEBS, गैर इनवेसिव बिजली के मस्तिष्क की उत्तेजना; एम 1, प्राथमिक मोटर प्रांतस्था; tDCS, Transcranial प्रत्यक्ष वर्तमान रोंtimulation; TRNS, Transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना

तालिका 1: लाभ और tDCS और TRNS की सीमाओं।

से देखें विषयों की एक पद्धति बात हमेशा NEBS 3,41 के लिए मतभेद प्रश्नावली या मानकीकृत साक्षात्कार का उपयोग करने के लिए अच्छी तरह से जांच की जानी चाहिए (उदाहरण के लिए।, उलटना एट अल।, 2001 25)। ये tDCS और TRNS के बीच अलग नहीं है। निरपेक्ष NEBS मतभेद शामिल हैं: 1) खोपड़ी विरूपण, जैसे, फ्रैक्चर के कारण है, क्योंकि यह वर्तमान प्रवाह को प्रभावित करने और अप्रत्याशित दुष्प्रभाव को बढ़ावा देने के कर सकते हैं;। 2) चिकित्सा उपकरण, जैसे, कर्णावत प्रत्यारोपण और मस्तिष्क उत्तेजक प्रत्यारोपित, NEBS नकारात्मक चिकित्सा उपकरण कामकाज को प्रभावित कर सकते हैं। टीएमएस के उपयोग के लिए (मोटर प्रांतस्था स्थानीयकरण के लिए उदाहरण के लिए।, (प्रोटोकॉल चरण 2 देखें)) प्रमुख / गर्दन क्षेत्र में लौह-चुंबकीय वस्तुओं, (जैसे।, छर्रे, शल्य क्लिप) भी एक पूर्ण contraindication प्रतिनिधित्व करते हैं, उन वस्तु के रूप मेंचुंबकीय क्षेत्र से उखड़ जा सकता है और भागीदार के लिए एक खतरा पैदा। अतिरिक्त अपवर्जन मानदंड वैकल्पिक हैं और अध्ययन के उद्देश्य पर निर्भर करते हैं। आम अतिरिक्त मतभेद शामिल हैं: 1) 85 वर्ष से ऊपर की आयु; 2) गर्भावस्था; 3) पुरानी त्वचा संबंधी विकार (ज्यादातर सिर के बारे में) के इतिहास; 4) पिछले मस्तिष्क उत्तेजना प्रोटोकॉल के लिए प्रतिकूल प्रभाव; 5) अक्सर या गंभीर सिर दर्द, जैसे, माइग्रेन का इतिहास। 6) मिरगी के दौरे के इतिहास; और 7) पेसमेकर। पेसमेकर के साथ प्रतिभागियों के लिए 10 सेमी की एक न्यूनतम सुरक्षा दूरी उत्तेजना साइट और पेसमेकर अपने कामकाज के साथ हस्तक्षेप को रोकने के बीच रखा जाना चाहिए।

विषयों के लिए प्रेरित नहीं किया जाना चाहिए अगर निरपेक्ष मतभेद के किसी भी लागू होते हैं। NEBS डिवाइस मा सीमा में अधिकतम उत्पादन होना चाहिए सुरक्षा कारणों के लिए, बैटरी चालित होना चाहिए और जब चार्जर बिजली के आउटलेट से जुड़ा है नहीं किया जाना चाहिए। जब प्रोटोकॉल के अनुसार लागू किया, tDCS और TRNS आमतौर पर अच्छी तरह हैं टी32 olerated। उत्तेजना के साइड इफेक्ट खुजली, झुनझुनी सनसनी, और सिर दर्द उत्तेजना अवधि outlasting या माइग्रेन हमलों को ट्रिगर शामिल हो सकते हैं। हालांकि, (एकाधिक अनुक्रमिक सत्र सहित) का अनुमान 16.000 tDCS सत्र से कोई गंभीर tDCS दुष्प्रभाव सूचित किया गया (Bikson एम, व्यक्तिगत संचार, 2015; तैयारी में मेटा-विश्लेषण)। साइड इफेक्ट सावधान उत्तेजना इलेक्ट्रोड तैयारी और प्लेसमेंट द्वारा कम किया जा सकता है। इसमें शामिल हैं: 1. त्वचा घावों के लिए निरीक्षण, 2. प्रवाहकीय पेस्ट के साथ या खारा भिगो स्पंज के साथ कवर रबर इलेक्ट्रोड, 3. अंदर और बाहर उत्तेजना (ऊपर ramping और नीचे ramping की एक लंबी अवधि के लुप्त होती तरह एक प्रवाहकीय माध्यम के माध्यम से लागू करने उत्तेजना (जैसे।, 15 सेकंड) कम साइड इफेक्ट के साथ 4. मुक़ाबला नियंत्रण जुड़ा हुआ है), और। प्रतिभागियों को आम तौर पर शीघ्र ही उत्तेजना को ramping के बाद इलेक्ट्रोड के नीचे त्वचा उत्तेजना के लिए अभ्यस्त। ज्यादातर मामलों त्वचा उत्तेजना में TRNS के साथ कम या बिल्कुल नहीं हैं (नतीजतन, tDCS के साथ सही हालत की उच्च दर के अनुमान की तुलना में दिखावा और TRNS के लिए सही हालत अनुमान की समान दर) सभी tDCS की तुलना में कथित 6। इस अध्ययन से पता जहां प्रतिभागियों का इष्टतम चकाचौंध महत्वपूर्ण है के लिए फायदेमंद हो सकता है। हालांकि, अध्ययन प्रतिभागियों के बहुमत में सफलतापूर्वक असली और नकली tDCS के बीच कम से कम मध्यम तीव्रता उत्तेजना 32,42 करने के लिए कम से अंधे थे। यह लेकिन cortical समारोह 2 को बदल नहीं है एक छोटी ramping अप के कार्यान्वयन के कारण और नकली विधा है, जो झुनझुनी सनसनी का कारण बनता है 42 में कई सेकंड के लिए नीचे जाने की संभावना है जाहिरा तौर पर। एक "सक्रिय" नकली विधा है कि झुनझुनी सनसनी elicits और स्वचालित रूप से कुछ सेकंड के बाद बंद हो जाती है उत्तेजना का उपयोग करते हुए दोनों भागीदार और शोधकर्ता चकाचौंध बस भागीदार के सिर पर रखकर इलेक्ट्रोड के रूप में की तुलना में और NEBS डिवाइस शुरू नहीं करने के लिए एक बेहतर तरीका हो सकता है ।

टी "> प्रकाशनों की तुलनीयता के लिए वर्तमान घनत्व, इलेक्ट्रोड आकार संकेत मिलता है (यानी।, क्षेत्र को लक्षित), इलेक्ट्रोड नियुक्ति, ऊपर ramping के लिए इलेक्ट्रोड और त्वचा, अवधि के बीच प्रवाहकीय सब्सट्रेट और नीचे, उत्तेजना की अवधि और साइड इफेक्ट। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अकेले उत्तेजना तीव्रता की घोषणा भागीदार के लिए दिया वर्तमान घनत्व अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त नहीं है। वर्तमान घनत्व की गणना उत्तेजना तीव्रता विभाजन के लिए (जैसे।, 1 मा, 1.5 मा, 2 मा) उत्तेजित क्षेत्र द्वारा। उदाहरण के लिए, उत्तेजना तीव्रता 1mA है और इलेक्ट्रोड आकार 16 सेमी 2 है अगर अनुमान के अनुसार वर्तमान घनत्व है 0.0625 मा / 2 सेमी (यानी।, 1 मा / 16 सेमी 2 या 62.5 μA / 2 सेमी)।

देखने के एक वैचारिक दृष्टि से, मोटर प्रणाली के कई cortical क्षेत्रों NEBS से पहुंच रहे हैं तो सीधे अगर क्षेत्र cortical सतह करने के लिए या दूरदराज के नेटवर्क के माध्यम से प्रभाव 43,44 करीब है 26 या तो बनाते हैं। एक स्वस्थ भागीदार में बाद तकनीक का उपयोग करना आसान है और तेजी के रूप में टीएमएस प्रेरित MEPs के उपयोग की तुलना में है, लेकिन टीएमएस ब्याज की अलग-अलग cortical मोटर प्रतिनिधित्व स्थानीय बनाना बेहतर सटीकता प्रदान करता है। थोड़ी देर के लिए आवश्यकता या एक टीएमएस हॉटस्पॉट का उपयोग करते हुए 10/20 प्रणाली की तुलना में से कार्यात्मक लाभ अभी तक अप्रमाणित है, टीएमएस प्रेरित MEPs एम 1 और पिरामिड पथ के कार्यात्मक अखंडता प्रदर्शित करता है। मस्तिष्क घाव के साथ रोगियों के लिए (जैसे, स्ट्रोक) टीएमएस प्रेरित MEPs इसलिए रियायत के तौर पर मोटर cortical प्रतिनिधित्व के रूप में पता लगाने के लिए यह काफी हद तक घाव आकार और स्थान, और माध्यमिक मोटर क्षेत्रों की वजह से स्थानांतरित किया जा सकता है मोटर उत्पादन उत्पन्न हो सकता है प्रयोग किया जाता है।

NEBS इलेक्ट्रोड आकार या असेंबल ब्याज के क्षेत्र से सटे cortical क्षेत्रों को प्रभावित कर सकता है, उत्तेजना के ही सीमित focality में जिसके परिणामस्वरूप 46,47 गाढ़ा हो सकती है। एक हाथ पर, कार्यात्मक इमेजिंग अध्ययन अलग नेटवर्क परिवर्तन बनाम द्विपक्षीय एम 1 tDCS के बाद एकतरफा का पता चला,: हालांकि, कार्यात्मक focality विशेष synapses 11 या नेटवर्क का कार्य विशिष्ट सक्रियण द्वारा प्राप्त किया है कि कार्य के संयोजन के द्वारा संवर्धित कर रहे हैं / उत्तेजना के साथ प्रशिक्षण और अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है 46 या TRNS बनाम tDCS क्रमश: 14,15। । उत्तेजना प्रकार / असेंबल के प्रत्यक्ष तुलना के साथ कुछ जांच के आधार पर, एक मोटर समारोह पर सकारात्मक प्रभाव के लिए तर्क दे सकते हैं: दूसरी ओर, anodal tDCS और मोटर व्यवहार, जैसे पर TRNS का शुद्ध प्रभाव, शिक्षा, समान प्रतीत हो रहा है परीक्षण किया हाथ करने के लिए एम 1 contralateral के रूप में लंबे समय के रूप NEBS द्वारा लक्षित है(anodal उत्तेजना 4 के साथ tDCS के मामले में - 6)।

सबसे मजबूत व्यवहार प्रभाव आमतौर पर पाया जाता है जब उत्तेजना और कार्य निष्पादन या प्रशिक्षण के साथ-साथ 13 बाहर किया जाता है। असंगत परिणाम NEBS के लिए सूचित किया गया है और कार्यों को लगातार लागू किया 1। ऐसे हाल ही में विकसित उच्च परिभाषा tDCS के रूप में अन्य इलेक्ट्रोड montages उत्तेजना focality 48,49 बढ़ाने लेकिन भविष्य व्यवहार परिणामों के बारे में जांच की आवश्यकता हो सकती है। नियंत्रित स्ट्रोक मोटर पुनर्वास और शिक्षा पर TRNS के प्रभाव के मूल्यांकन के अध्ययन, साथ ही रोगी आबादी में अलग NEBS रणनीतियों का तुलनात्मक अध्ययन काफी हद तक लापता हैं। मानव मोटर प्रणाली का NEBS के साथ भविष्य के अध्ययन के वादों और नैदानिक ​​अनुप्रयोगों में NEBS के नुकसान का एक बेहतर समझ के लिए जरूरी हैं।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

एम सी और जे आर जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG आरई 2,740 / 3-1) द्वारा समर्थित हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NEBS device (DC Stimulator plus) Neuroconn
Electrode cables Neuroconn
Conductive-rubber electrodes Neuroconn 5x5 cm
Perforated sponge bags Neuroconn 5x5 cm
Non-conductive rubber sponge cover Amrex-Zetron FG-02-A103 Rubber pad 3"*3"
NaCl isotonic solution  B. Braun Melsungen AG  A1151 Ecoflac, 0,9%
Cotton crepe bandage Paul Hartmann AG 931004 8x5m, textile elasticity
Adhesive tape (Leukofix) BSN medical 02122-00 2,5cm*5m
Skin preparation paste Weaver 10-30
Magnetic stimulator Magstim 3010-00 Magstim 200
EMG conductive paste GE Medical Systems 217083
EMG bipolar electrodes e.g., Natus Medical Inc. Viking 4 
EMG amplifier e.g., Natus Medical Inc. Viking 4 
Cable for EMG signal transmission e.g., Natus Medical Inc. Viking 4
Data acquisition unit  Cambridge Electronic Design (CED) MK1401-3 AD converter
Computer for signal recording and offline analysis
Signal 4.0.9 Cambridge Electronic Design (CED) Software
non-permanent skin marker Edding 8020 1 mm, blue

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References

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मानव मोटर समारोह के मॉड्यूलेशन के लिए गैर इनवेसिव विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना montages
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Curado, M., Fritsch, B., Reis, J. Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function. J. Vis. Exp. (108), e53367, doi:10.3791/53367 (2016).More

Curado, M., Fritsch, B., Reis, J. Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function. J. Vis. Exp. (108), e53367, doi:10.3791/53367 (2016).

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