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Behavior

Non-Invasive Elétrica Estimulação Cerebral Montages de Modulação da motricidade humana

Published: February 4, 2016 doi: 10.3791/53367
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Neurology, Albert Ludwigs University Freiburg

Summary

a estimulação elétrica cerebral não invasiva pode modular a função cortical e comportamento, tanto para fins clínicos e de pesquisa. Este protocolo descreve diferentes abordagens estimulação cerebral para a modulação do sistema motor humano.

Abstract

Não-invasivo de estimulação eléctrica do cérebro (NEB), é usado para modular a função cerebral e comportamento, tanto para fins de investigação e clínicos. Em particular, NEBS pode ser aplicada via transcraniana quer como estimulação de corrente contínua (ETCC) ou alternados de estimulação actual (TAC). Estes tipos de estimulação exercem tempo-, dose e, no caso de efeitos específicos de polaridade ETCC sobre a função motora e habilidade de aprendizagem em indivíduos saudáveis. Ultimamente, ETCC foi usado para aumentar o tratamento de deficiências motoras em pacientes com distúrbios de acidente vascular cerebral ou movimento. Este artigo fornece um protocolo passo-a-passo para a segmentação do córtex motor primário com ETCC e estimulação transcraniana ruído aleatório (TRNS), uma forma específica de TAC usando uma corrente elétrica aplicada aleatoriamente dentro de uma faixa de frequência pré-definida. A configuração de duas montagens de estimulação diferentes é explicado. Em ambas as montagens do eléctrodo emissor (o ânodo para ETCC) é colocado sobre o córtex motor primário de interesse. Paraestimulação do córtex motor unilateral receber o eléctrodo é colocada sobre a testa contralateral enquanto que para a estimulação bilateral córtex motor receber o eléctrodo é colocada sobre a frente do córtex motor primário. As vantagens e desvantagens de cada montagem para a modulação da excitabilidade cortical e função motora incluindo a aprendizagem são discutidos, bem como a segurança, tolerabilidade e os aspectos que causam cegueira.

Introduction

Estimulação não-invasiva elétrica cerebral (NEBS), a administração de correntes elétricas para o cérebro através do crânio intacto, pode modificar a função cerebral eo comportamento 1-3. Para optimizar o potencial terapêutico de estratégias NEBS compreender os mecanismos subjacentes que levam a efeitos comportamentais e neurofisiológicos ainda é necessário. Padronização de aplicação em diferentes laboratórios e total transparência do procedimento de estimulação fornece a base para a comparabilidade dos dados que suporta interpretação confiável de resultados e avaliação dos mecanismos de ação propostos. A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) ou transcraniana alternando corrente de estimulação (TAC) diferem por parâmetros da corrente eléctrica aplicada: ETCC consiste de um fluxo de corrente constante unidireccional entre dois eléctrodos (ânodo e cátodo) 2 - 6 TAC enquanto utiliza uma corrente alternada aplicada numafrequência específica 7. Estimulação transcraniana ruído aleatório (TRNS) é uma forma especial de TAC que usa uma corrente alternada aplicada em frequências aleatórias (por exemplo., 100-640 Hz), resultando em rápida diferentes intensidades de estimulação e remoção de efeitos relacionados com a polaridade 4,6,7. Polaridade só é relevante se a configuração de estímulo inclui uma estimulação offset, por exemplo, espectro de ruído aleatoriamente mudando em torno de um mA intensidade da linha de base +1 (normalmente não utilizada). Para efeitos deste artigo, vamos nos concentrar no trabalho usando ETCC e efeitos TRNS no sistema motor, seguindo de perto a recente publicação de nosso laboratório de 6.

Os mecanismos de acção subjacentes de trnS são muito menos entendida do que de ETCC mas provavelmente diferente do último. Teoricamente, no quadro conceitual de ressonância estocástica TRNS introduz ruído induzido pelo estímulo a um sistema neuronal que pode fornecer um benefício de processamento de sinal, alterando the sinal-ruído 4,8,9 proporção. TRNS pode predominantemente amplificar os sinais mais fracos e poderia, assim, otimizar a atividade cerebral de tarefas específicas (ruído endógeno 9). ETCC anódica aumenta a excitabilidade cortical indicada pela alteração da taxa de disparo neuronal espontânea 10 ou aumento do potencial evocado motor (MEP) amplitudes 2 com os efeitos superando a duração estímulo para minutos a horas. aumentos de longa duração na eficácia sináptica conhecido como potenciação de longo prazo são pensados ​​para contribuir para a aprendizagem e memória. Na verdade, ETCC anódica aumenta a eficácia sináptica de automóveis sinapses corticais repetidamente activados por uma fraca entrada sináptica 11. Em conformidade, a aquisição melhorou função motora / habilidade é sempre revelada somente se a estimulação é co-aplicado com treinamento motor 11 - 13, sugerindo também co-activação sináptica como pré-requisito deste processo dependente de atividade. No entanto, a causalidade entre o aumento em cexcitabilidade ortical (aumento da taxa de disparo de amplitude ou MEP) por um lado e melhorou a eficácia sináptica (PLP ou função comportamental, tais como aprendizagem motora), por outro lado não foi demonstrada.

NEBS aplicadas ao córtex motor primário (M1) tem atraído um interesse crescente como método seguro e eficaz para modular a função motora humana 1. Efeitos neurofisiológicos e resultado comportamental pode depender da estratégia de simulação (por exemplo, polaridade ETCC ou TRNS), tamanho do eletrodo e da montagem 4 - 6,14,15. Além de fatores anatômicos e fisiológicos sujeitas-inerente a montagem eletrodo influencia significativamente a distribuição de campo elétrico e pode resultar em diferentes padrões de corrente espalhando dentro do córtex 16-18. Além disso a intensidade da corrente aplicada ao tamanho dos eléctrodos determina a densidade de corrente entregue 3. montagens de eletrodos comumem estudos do sistema motor humano incluem (Figura 1): 1) como a estimulação anódica ETCC M1 unilateral com o ânodo colocado sobre o M1 de interesse e o cátodo posicionado na testa contralateral; a idéia básica dessa abordagem é sobre-regulação da excitabilidade no M1 de interesse 6,13,19 - 22; 2) ETCC anódica como estimulação M1 bilateral (também referido como estimulação "bihemispheric" ou "dupla"), com o ânodo colocado sobre o M1 de interesse e o cátodo posicionado no M1 contralateral 5,6,14,23,24; a idéia básica dessa abordagem é maximizar os benefícios da estimulação pela regulação positiva da excitabilidade no M1 de interesse, enquanto downregulating excitabilidade no M1 oposto (ou seja, a modulação da inibição inter-hemisférica entre os dois M1s); 3) Para TRNS, apenas o unilateral M1 estimulação montagem acima indicado foi Investigated 4,6; com este excitabilidade montage efeitos da TRNS reforço foram encontrados para o espectro de 100-640 Hz 4 frequência. A escolha da estratégia de estimulação cerebral e montagem eletrodo representa um passo fundamental para uma utilização eficiente e confiável de NEBS em ambientes clínicos ou de investigação. Aqui estes três procedimentos NEBS são descritos em detalhes como usado em estudos do sistema motor humano e são discutidos aspectos metodológicos e conceituais. Materiais para ETCC unilaterais ou bilaterais e unilaterais TRNS são os mesmos (Figura 2).

figura 1
Figura 1. montagens de eletrodos e direção da corrente de estratégias NEBS distintas. (A) Para anodal unilateral transcraniana estimulação de corrente contínua (ETCC), o ânodo é centrada sobre o córtex motor primário de interesse e o cátodo posicionado sobre tele contralateral área supra-orbital. (B) Para estimulação do córtex motor bilateral, ânodo e cátodo estão localizados cada um mais de um córtex motor. A posição do ânodo determina o córtex motor de interesse para ETCC anódica. (C) Para a estimulação transcraniana ruído aleatório unilateral (trnS), um eléctrodo está localizado sobre o córtex motor e o outro eléctrodo através da zona supra-orbital contralateral. O fluxo de corrente entre os eléctrodos é indicado pela seta preta. Ânodo (+, vermelho), catodo (-, azul), corrente alternada (+/-, verde). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Protocol

Declaração de ética: Estudos em humanos exigem o consentimento informado por escrito dos participantes antes da entrada no estudo. Obter a aprovação pelo comitê de ética relevantes antes de recrutamento de participantes. Fazer estudos certeza que estão em conformidade com a Declaração de Helsinki. Os resultados representativos aqui relatados (Figura 4) são baseadas em um estudo realizado em conformidade com a Declaração de Helsínquia alterada pela 59ª Assembléia Geral da WMA, Seul, outubro de 2008 e aprovado pelo Comitê da Universidade de Freiburg Ética local. Todos os indivíduos deram seu consentimento informado antes da entrada no estudo 6.

1. Triagem de Segurança

  1. Tela o participante para potenciais contra-indicações para estimulação cerebral não invasiva 3, por exemplo., Por meio de questionários 25.

2. Motor Cortex Localization

  1. Localize córtex motor lado do participante por um dos dois diabordagens stinct, localizando a representação cérebro do músculo de interesse por estimulação transcraniana magnética (TMS) induzida por MEP, ou por a localização da posição M1 padrão (C3 / C4) baseado no sistema internacional de EEG 10/20 com uma fita de medição 26 .
  2. Para a gravação de MEP induzida por TMS pedir ao participante para remover qualquer objeto que pode ser influenciada por TMS campo magnético, incluindo cartões de crédito, telefones móveis e objetos de metal em geral.
  3. Peça ao participante para sentar-se confortavelmente.
  4. Verifique as conexões entre EMG amplificador e o computador utilizado para a configuração e aquisição do sinal quando se utiliza uma interface de software.
  5. Ligue o amplificador EMG e conectar os cabos dos eléctrodos de EMG.
  6. Limpe a pele do participante, esfregando suavemente com pasta de preparação da pele nas regiões da mão, onde os eletrodos serão colocados. Retire o excesso com gaze limpa.
  7. Anexar eletrodos de superfície EMG em uma montagem barriga-tendão do músculo da mão deinteresse (por exemplo., M. abdutor curto do polegar da mão direita) e ligar um eléctrodo de terra (por exemplo., no antebraço). O objectivo do estudo determina qual o músculo mão para usar.
    Nota: Para eléctrodos reutilizáveis, é necessário aplicar uma pequena quantidade de pasta condutora sobre a superfície do eléctrodo antes de o ligar à pele do participante.
  8. (Etapa opcional) Inicie o software de gravação para aquisição MEP se o armazenamento de dados MEP é desejada.
  9. Verifique os valores de impedância EMG. Certifique-se de que a impedância é <20 kOhm.
  10. Ligue o estimulador magnético e carregar o capacitor, pressionando o botão correspondente "carga".
  11. Coloque uma bobina TMS figura de oito no couro cabeludo participante na fissura inter-hemisférica e movê-lo para a área do córtex motor (em torno de posições C3 / C4 do sistema internacional EEG 10/20). Segure a bobina TMS em um ângulo de 45 o -50 o referenciado para o fissu interhemisféricare 27,28, com a pega orientada para trás, produzindo um fluxo de corrente a partir cortical posterior para anterior 29.
    Nota: Duas bobinas TMS distintos são usados ​​para localização córtex motor: figura-de-oito ou bobinas circulares. Se possível, use uma bobina figura de oito, pois proporciona a estimulação cerebral mais focal 30 e maior confiabilidade das medidas de excitabilidade cortical 31.
  12. Quando o estimulador magnético é cobrado (visível no visor), descarregar o estimulador seja pressionando o botão disparador ou pisando no pedal ou automaticamente por um programa de software. Isto irá posteriormente entregar um único pulso através da bobina TMS TMS ligado colocado sobre o couro cabeludo do participante. Configurações padrão do pulso TMS (. Por exemplo, de 100 uS tempo de subida do tempo de decaimento atual e 800 uS induzida por estímulos monofásicos; tempos de decaimento mais curtos para estímulos bifásica) são específicos para o dispositivo (firmware).
  13. Comece com baixa intensidade de estimulação (por exemplo., Definir a intensidade de saída de 45% utilizando o botão controlador de intensidade de estimulação sobre o estimulador) e prestar atenção para os deputados visíveis no amplificador de EMG.
    1. Se nenhum MEP é visível aumento da intensidade de estimulação em 2-5% passos até que um deputado europeu está claramente presente (por exemplo., 0,5-1 mV amplitude). Repita a estimulação premindo o botão disparador ou ativar o pedal se a entrega de pulso não é automatizado. Informará o participante que a estimulação será um pouco mais forte e que os movimentos dos membros, contração muscular facial e olho-pisca são esperadas.
      Nota: Estabelecer um intervalo mínimo de 5 segundos entre os pulsos para evitar os efeitos de estimulação de baixa frequência na excitabilidade cerebral.
  14. Mover a bobina radialmente em passos de 1 cm ao redor do local inicialmente estimulados a encontrar o local com a maior resposta MEP após a aplicação de pulsos TMS individuais. A partir daí, iniciar novamente mover a bobina para garantiro "hotspot" (área cortical com amplitude MEP máxima).
    Nota: O uso de uma tampa da cabeça (. Por exemplo, utilizado para marcações de grade) para o processo de localização não é recomendada uma vez que a tampa precisa ser removido para a colocação do eletrodo NEBS ea posição hotspot pode ser perdida.
  15. Reduzir a intensidade de estimulação em aproximadamente 2%-passos utilizando o botão controlador de intensidade de estimulação sobre o estimulador (MEP ainda deve estar presente). Isso irá evitar imprecisão devido à estimulação supramáximos. Reconfirmar a hotspot movendo a bobina radialmente em passos de 1 cm em torno do ponto de acesso e verificação de tamanho MEP. O hotspot ainda deve corresponder ao maior e mais consistente amplitude MEP.
    Nota: Peça ao participante para contrair voluntariamente o músculo de juros, se o ponto de acesso é difícil encontrar (. Por exemplo, não MEP presente em intensidades elevadas de estimulação). Ao fazer isso, a intensidade de estimulação necessária para provocar MEP é diminuídae pode ser mais fácil de identificar locais de estimulação cortical relevantes. Se este método é usado, pedir ao participante para relaxar o músculo depois de encontrar um local de estimulação relevante e ajustar a intensidade de estímulo para que os deputados confiáveis ​​podem ser encontrados quando o músculo está em repouso. Proceder para encontrar o ponto de acesso.
  16. Marque a posição hotspot e orientação da bobina com o marcador de pele não-permanente.
  17. Para a estimulação bilateral M1, repita os passos de 2,11-2,16 para o membro contralateral.

3. NEBS Eletrodo Preparação

  1. Conectar os cabos de eletrodos de borracha, e colocar os eletrodos no interior dos sacos de esponja. Certifique-se o tamanho do eletrodo e tamanho do saco de esponja do jogo. Os materiais são comercialmente disponíveis em tamanhos padrão (por ex., 5x5 cm 2, 5x7 cm 2).
  2. Mergulhe sacos de esponja, em ambos os lados com solução de NaCl isotónica, mas evite imersão excessiva para evitar pontes salinas ou pingando no voluntário.
    1. Esta etapa é optional: Para evitar o vazamento de uma solução de NaCl ao usar bandagens em vez de faixas de borracha, coloque os eletrodos e sacos de esponja dentro de tampas de esponja de borracha não-condutores.
      Nota: Como alternativa, cobrir o eletrodo de borracha com pasta condutora e colocá-los diretamente sobre a cabeça do participante, ou seja, não usando sacos de esponja ou tampas de esponja de borracha.

4. NEBS Colocação de eletrodos (Figura 1)

  1. Encontre o cabeça de marcação (s), indicando o hotspot cortical motor e separar o cabelo em torno da área.
  2. Para melhorar a condutância limpar a pele antes da colocação dos eletrodos, esfregando suavemente a área da pele em torno das marcações de cabeça com um cotonete embebido em álcool 40-50% ou pasta de preparação da pele. Não arranhar a pele! Retire o excesso com um cotonete e área limpa novamente com solução de NaCl isotónica. Seca-se a área mais tarde.
    Nota: Certifique-se a marcação (s) permanecem visíveis cabeça; observar se necessário. Coloque um eletrodo após a marcação para a M1 de interesse (contralateral ao lado de interesse) cabeça. Traga a esponja, tanto quanto possível, em contacto directo com a pele. Coloque o cabo de força no sentido de trás do participante, para evitar perturbações durante a estimulação e / ou execução de tarefas e para facilitar a conexão com o dispositivo NEBS.
    Nota: O cabelo abaixo do eletrodo deve ficar úmido. No caso de humedecimento do cabelo excessiva, usar papel ou toalhas de mão para absorver o excesso.
    Nota: Para ETCC anódica, o eléctrodo colocado no ponto de acesso cortical do motor de interesse (se desejado aumento da excitabilidade) corresponde ao ânodo, geralmente ligado ao cabo vermelho. O cátodo (geralmente ligado a um cabo de preto ou azul) é colocado sobre a área supraorbital oposto ou M1 (ver abaixo). colocação Convencionalmente, os eléctrodos é o mesmo para trnS, embora no protocolo clássico não há nenhuma especificidade devido à polaridade alternada Currenfluxo t. colocação específica pode ser importante se as configurações de estimulação incluir um índice de estimulação.
  3. Para unilateral lugar estimulação M1 o segundo eléctrodo (para ETCC anódica: o cátodo) sobre a área supra-orbital contralateral (correspondente ao eléctrodo Fp2 no sistema internacional EEG 10/20). Verifique se o cabo está orientado para a parte de trás do participante.
  4. Para a estimulação bilateral M1 ignore o passo 4.4. Coloque o segundo eléctrodo (por ETCC anódica: o cátodo) na M1 seguintes oposto à marcação ipsilateral ao membro utilizado no estudo principal. Verifique se o cabo está orientado para a parte de trás do participante.
  5. Cobrir a cabeça duas vezes com uma bandagem elástica circular na direção médio-lateral para estabilizar o eletrodo M1, em seguida, usar o curativo restante para cobrir a cabeça circular no sentido ântero-posterior para estabilizar os dois eléctrodos.
  6. Utilizar uma fita adesiva para fixar a extremidade da Bandage.
  7. Prenda os cabos com uma fita adesiva no pescoço ou camisa do participante.
  8. Conectar cabos de força ao dispositivo NEBS.

Figura 2
Figura 2. Os materiais utilizados para protocolos NEBS. Materiais convencionais utilizados em protocolos de estimulação cerebral elétrica não-invasivos incluem um dispositivo NEBS, cabos de força, eletrodos de borracha condutora, sacos de esponja perfuradas, capa de esponja de borracha (opcional), solução e ataduras isotônica de NaCl. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

5. Estimulação

  1. Ligar o dispositivo NEBS.
  2. Ajustar as configurações do dispositivo NEBS em relação ao tipo de estimulação (ETCC ou TRNS), intensidade (eg., 1 mA, 1,5 mA ou 2 mA), duração (por exemplo., 10-40 min), aumentando cima e para baixo (tempo entre o início da estimulação e intensidade máxima, tipicamente 8-15 segundos), e fatores adicionais (por exemplo, espectro de frequências para TRNS) relacionados com o tipo de estimulação.
    Nota: Convencionalmente, a estimulação sham inclui incrementando imediatamente seguido por desacelerando. Assim, o participante tem a sensação de estimulação mas a duração da estimulação não é suficiente para exercer efeitos duradouros sobre a função cerebral. Alguns dispositivos NEBS incluem um modo de estudo que permite mascaramento da participante e pesquisador, inserindo um código tema específico de estudo. O código determina automaticamente configurações de estimulação. Alternativamente, um segundo experimentador pode definir as configurações de estimulação em cada sessão e cobrir a tela do experimentador realização da estimulação.
  3. Informar o participante sobre os efeitos colaterais potenciais associados com NEBS. Os efeitos adversos comuns incluem prurido cutâneo / formigueiro ou ardor underneath a eletrodos, dor de cabeça e desconforto 32. Sensação de queimação pode ser um sinal de contato do eletrodo pobres com a pele.
  4. Inicie a estimulação.
    Nota: duração estímulo comum dura aproximadamente 10-20 min com base em relatórios que investigam as mudanças na excitabilidade cortical (ver secção resultados representante). Empiricamente, a duração máxima de estimulação foi ajustada para 40 min 3.
  5. Verifique a continuidade da estimulação durante a aceleração e estimulação. Se a impedância é muito alta ou eletrodos estão em mau contacto com a pele, a estimulação pode terminar automaticamente.
    Nota: No caso de a impedância é muito alta ou os relatórios dos participantes crescente desconforto durante a estimulação tentar diminuir a impedância de, por exemplo, uma melhor fixação dos eletrodos nos locais de estimulação ou a adição de meio condutor. solução de NaCl pode ser adicionado usando uma seringa directamente nas esponjas após a sua colocação ón na cabeça.
    Nota: Por motivos de segurança alguns dispositivos relatar a impedância ao longo do estímulo. O dispositivo NEBS pode desligar-se-impedância atinge um limite específico (por exemplo., 55 kOhms).
  6. Se NEBS é co-aplicado com a execução de uma tarefa motora, iniciar o teste / formação após a estimulação é incrementada eo participante está se sentindo confortável com a estimulação. No caso de o estudo não inclui uma tarefa motora durante a estimulação, certifique-se que o participante permanece sentado e acordado durante o período de estimulação, e aguarde até que a estimulação é longo.
  7. Verifique com o participante para efeitos secundários da estimulação, eg., Com a distribuição de um questionário padronizado 32 ou diretamente pedindo o participante. No caso de estudos, incluindo vários dias de estimulação, tome nota de quaisquer possíveis efeitos colaterais entre os dias.
    Nota: Para a avaliação de cegar eficácia, peça ao participante, após cada estimulação Session adivinhar que tipo de estimulação (sham / condição), o participante foi submetido. Se o experimentador também é cego, o experimentador também pode notar o seu palpite quanto ao tipo de estimulação do participante. Comparar as respostas com o tipo de estímulo real para verificar a taxa de acerto 33.
  8. Desinfectar eletrodos e esponjas com substâncias não perigosas, como o álcool 40-50%. Enxaguar em água depois. Vamos materiais secar antes de guardar.

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Representative Results

Para investigar os efeitos da NEBS sobre o sistema motor humano, é importante considerar medidas de resultados apropriados. Uma vantagem do sistema do motor é a acessibilidade das representações corticais por ferramentas electrofisiológicos. Motor potenciais evocados são frequentemente utilizadas como um indicador da excitabilidade cortical motor. Após a aplicação de 9 ou mais minutos de ETCC anódica, a uma densidade de corrente de 29 mA / cm 2, cortical do motor excitabilidade é aumentada para pelo menos 30 minutos na maioria dos voluntários saudáveis ​​19,21,22 (ver também a Figura 3). Catódica ETCC principalmente provoca o contrário (excitabilidade decrescente) ou nenhum efeito 19,22. No entanto, como discutido recentemente 22, existe alguma variabilidade na direcção de resposta, com alguns indivíduos que mostram o efeito de sentido inverso para anódica e catódica ETCC. Isto deve ser tomado em conta para o cálculo do tamanho da amostraem estudos utilizando NEBS. Curiosamente, as mudanças comparáveis ​​em M1 excitabilidade foram encontrados após ETCC unilaterais e bilaterais 5,23 e simples função motora foi igualmente melhorado diretamente após cada tipo de estimulação 5. Por isso, é atualmente sob investigação se a regulação negativa adicional de excitabilidade do M1 contralateral utilizando a montagem bilateral M1 exerce benefícios específicos para o comportamento motor (ver abaixo). Em contraste, o estado de repouso fMRI indicou claramente diferentes alterações na rede cortical: ETCC bilateral modula conectividade funcional no motor primário e secundário e em áreas pré-frontais, enquanto unilateral ETCC modula a conectividade funcional em pré-frontal, parietal e áreas cerebelar 34.

TRNS tem apenas recentemente desenvolvido como uma ferramenta para modular a excitabilidade cortical 4. Devido à alternância trnS corrente é aplicada sem especificidade polaridade (desde que hajanão é compensado de intensidade de estimulação). No entanto, a eficiência de TRNS parece depender do espectro de ruído aplicada, com freqüências elevadas (100-640 Hz) mostram efeitos mais robustas do que as frequências baixas (<100 Hz) 4. Quando comparados directamente para ETCC anódica unilaterais, um aumento semelhante, mas ligeiramente mais duradouro do M1 excitabilidade (medida pelas alterações de amplitude MEP) foi encontrado após trnS unilateral (Figura 3).

Figura 3
Figura claro 3. Tempo de excitabilidade cortical motora após diferentes estratégias de NEBS. A amplitude MEP é mostrado como uma função do tempo, antes e após 10 min de anodal unilateral estimulação transcraniana direto (ETCC) ou transcraniana estimulação ruído aleatório (TRNS) aplicada ao primário córtex motor a uma densidade de corrente de 29 mA / cm 2 (1 mA / 35 cm 2). As barras de erro indicade o erro padrão. Note-se que TRNS exerce efeitos semelhantes sobre a excitabilidade cortical do motor em comparação com ETCC anódica. MEP amplitude retorna aos níveis basais após cerca de 50 min para ETCC anódica e depois de 90 min para TRNS. De Terney et al. (2008) 4, com permissão. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Apesar da heterogeneidade dos desenhos de estudo, um conceito comum começa a evoluir a partir de ensaios NEBS testando os efeitos da ETCC e TRNS na função motora: NEBS influencia o desempenho do motor ou habilidades quando aplicada simultaneamente com a formação / teste. ETCC anódica e TRNS aplicado como estimulação M1 unilateral ou ETCC anódica aplicadas como a estimulação bilateral M1 durante o treinamento foram todos mostrado para melhorar a seqüência motora implícito aprender 4,35 - 38 no Reacti de sériena tarefa de tempo de 39. Da mesma forma, ETCC anódica unilaterais aplicadas durante treinamento motor foi mostrado para aumentar a taxa de aprendizagem em um paradigma de aprendizagem motora explícita 40. No entanto, os efeitos da estimulação catódica na aprendizagem motora implícito e explícito parecem ser diferentes: enquanto ETCC catódica durante o treinamento não afetou significativamente sequência de aprendizado durante a aprendizagem motora implícito 35, foi relatado para afetar negativamente a motor explícita aprendizagem 40. As razões para esta discrepância necessitam de mais pesquisas.

Em investigações anteriores sobre a habilidade motora mais complexa de aprendizagem ao longo de vários dias ETCC anódica aplicadas como a estimulação M1 unilateral durante o treinamento de habilidade visuomotor significativamente reforçada aprendizagem 13,20. Habilidade foi determinada por alterações na precisão de movimento como uma função da velocidade de movimento (ou seja, a velocidade-exactidão-troca). Surpreendentemente, numa comparação directa de montagens de eletrodos e tipos de estimulação, tanto unilaterais e M1 bilateral ETCC anódica e TRNS unilaterais toda a habilidade reforçada aprendizagem em uma palavra visuomotor e carta de rastreamento tarefa 6 (Figura 4A). No que diz respeito aos mecanismos, é actualmente desconhecido se ETCC e trnS operar pelos mesmos mecanismos de acção. No entanto, o tempo de ganhos de qualificação no interior sessão claramente diferiu entre ETCC e TRNS: ETCC unilaterais exercido efeitos importantes sobre ganhos de habilidades imediatamente após a estimulação iniciados. Em contraste, ETCC bilaterais e trnS lentamente aumentada ganhos de habilidade durante as sessões (Figura 4B). Esta divergência aponta para temporalmente interações específicas entre o tipo NEBS e do processo de aprendizagem motora. Isto deve ser considerado ao escolher tipos de estimulação para investigações futuras do sistema motor em indivíduos saudáveis, bem como pacientes com distúrbios neurológicos.

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Figura 4. Melhoria da habilidade motora através da formação e aumento por diferentes estratégias de NEBS. Changes (A) em habilidade motora durante três dias de treinamento motor por grupo de estimulação. Habilidade aumenta significativamente ao longo do tempo no grupo de controle estimulação sham e é aumentada ainda mais por cada estratégia NEBS. Plot (B) Scatter de subcomponentes de aprendizagem motora. Todos os grupos de estimulação apresentar significativamente maior aprendizagem motora global, em comparação com o grupo controle estimulação sham. Apenas unilateral anodal transcraniana estimulação de corrente contínua (ETCC) revela maiores efeitos imediatos sobre a aprendizagem motora -. Ou seja, mudanças iniciais na habilidade após o início da estimulação, em comparação ao controle sham e estimulação transcraniana ruído aleatório (TRNS). DC: M1-SO = ETCC unilaterais. DC: M1-M1 = ETCC bilaterais. RN: M1-SO = TRNS unilaterais. * P <0,05, ** p <0,01. As barras de erro = erro padrão da média. De Prichard et al. (2014) 6, com permissão. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Este protocolo descreve materiais típicos e passos processuais para modulação da função motora da mão e habilidade de aprendizagem utilizando NEBS, especificamente unilateral e bilateral estimulação M1 para anodal ETCC, e TRNS unilaterais. Antes de escolher um protocolo NEBS particular para um estudo do sistema motor humano, por exemplo., No contexto da aprendizagem motora, aspectos metodológicos (segurança, tolerabilidade, cegando), bem como aspectos conceituais (montagem ou o tipo de corrente efeitos específicos em uma região particular do cérebro) devem ser tomadas em consideração. Vantagens e limitações das três estratégias são apresentados na Tabela 1.

tipo de NEBS Vantagem Limitação
Comum a ETCC anódica e TRNS Seguro
Barato
Fácil de administrar
Superando efeito sobre Cortical excitabilidade (até 90 minutos)
Melhoria da função motora e habilidades motoras aprendizagem em indivíduos saudáveis ​​e pacientes com déficits motores
focality funcional é atingido por combinação de NEBS com uma tarefa específica 		focality estimulação estrutural é limitado e definido pelo tamanho do eletrodo e montagem
eletrodos maiores podem estimular áreas corticais adjacentes à M1 de interesse
Estimulação M1 unilateral
(ETCC) 		especificidade polaridade (direção da mudança da excitabilidade no M1 de interesse pode ser escolhido) Recebendo eléctrodo (cátodo) é um eléctrodo activo e que podem exercer um efeito de confusão na área do cérebro subjacente
Participantes difícil de cegueira em intensidades de estimulação mais elevadas (a densidade de corrente> 40 mA / cm 2, por exemplo., 1> 25 mA / cm 2)
Estimulação M1 Bilateral
especificidade polaridade (direção da mudança da excitabilidade no M1 de interesse pode ser escolhido)
Modulação pronunciada de ligação inter-hemisférica, além de aumento da excitabilidade do M1 de interesse (desejado efeito sobre o M1 oposto diminuindo) 		Participantes difícil de cegueira em intensidades de estimulação mais elevadas (a densidade de corrente> 40 mA / cm 2, por exemplo., 1> 25 mA / cm 2)
Maior risco de desvio de corrente devido à proximidade dos eletrodos
Estimulação M1 unilateral
(TRNS) 		menos efeitos colaterais
Melhoria participante ofuscante 		N-polaridade especificidade
Efeitos sobre a excitabilidade e comportamento motor são mais robustos no espectro de frequência alta (100-640 Hz)

NEBS, a estimulação elétrica cerebral não invasiva; M1, córtex motor primário; ETCC, transcraniana s corrente contínuatimulation; TRNS, a estimulação transcraniana ruído aleatório

Tabela 1: Vantagens e limitações do ETCC e TRNS.

De um ponto de vista metodológico assuntos devem sempre ser examinado cuidadosamente para contra-indicações para NEBS 3,41 utilizando questionários ou entrevistas padronizadas (por exemplo., Keel et al., 2001 25). Estes não diferem entre ETCC e TRNS. Contra-indicações absolutas NEBS incluem: 1) a deformação do crânio, por exemplo, devido a fractura, uma vez que pode influenciar o fluxo de corrente e promover efeitos secundários inesperados;. 2) Implantado dispositivo médico, por exemplo, implante coclear e do cérebro estimulador, como NEBS pode influenciar negativamente o funcionamento de dispositivos médicos. Para o uso de TMS (eg., Para a localização do córtex motor (veja o passo protocolo 2)) objectos ferromagnéticos na área da cabeça / pescoço, (por exemplo., Estilhaços, grampos cirúrgicos) também representam uma contra-indicação absoluta, como aqueles objetos pode ser deslocado pelo campo magnético e representam um risco para o participante. Critérios adicionais de exclusão são opcionais e dependem dos objetivos do estudo. contra-indicações adicionais comuns incluem: 1) idade acima de 85 anos de idade; 2) a gravidez; 3) história de doenças de pele crônicas (principalmente em relação à cabeça); 4) efeitos adversos para protocolos de estimulação cerebral anteriores; 5) história de dor de cabeça frequentes ou graves, por exemplo, enxaqueca.; 6) história de epilepsia; e 7) pacemaker. Para os participantes com pacemaker uma distância mínima de segurança de 10 cm deve ser mantido entre local de estimulação eo pacemaker para evitar interferências com o seu funcionamento.

Os indivíduos não deve ser estimulada, se qualquer uma das contra- indicações absolutas aplicar. Por razões de segurança o dispositivo NEBS deve ter potência máxima na faixa de mA, deve ser bateria-conduzido e não deve ser utilizado enquanto o carregador está ligado à tomada eléctrica. Quando aplicada por protocolo, ETCC e TRNS são geralmente bem tolerated 32. Os efeitos colaterais da estimulação podem incluir prurido, sensação de formigamento e dor de cabeça superando a duração estímulo ou desencadear crises de enxaqueca. No entanto, do número estimado de 16.000 sessões de ETCC (incluindo várias sessões sequenciais) há ETCC graves foram relatados efeitos colaterais (Bikson M., comunicação pessoal, 2015; meta-análise em preparação). Os efeitos colaterais podem ser minimizados pela preparação eletrodo de estimulação cuidadosa e posicionamento. Isto inclui: 1. inspeção de pele para lesões, 2. Aplicando a estimulação através de um meio condutor como eletrodos de borracha cobertas com pasta condutora ou com esponjas embebidas salinas, 3. entrando e saindo o estímulo (a maior duração do ramp up e desacelerando (por ex., 15 seg) está associada com menos efeitos colaterais), e 4. controlo de impedância. Os participantes geralmente se habituam a sensações de pele debaixo dos eléctrodos logo após incrementando a estimulação. Com TRNS na maioria dos casos as sensações da pele são menos ou não tudo percebido em comparação com ETCC (por conseguinte, taxas similares de palpite condição correta para sham e TRNS, em comparação com as taxas mais elevadas de palpite condição correta com ETCC) 6. Isto pode ser vantajoso para estudos em que o mascaramento óptima dos participantes é crucial. No entanto, na maioria dos participantes de estudos estavam cegos com sucesso entre ETCC reais e fictícios, pelo menos, com baixa a intensidade de estimulação médio 32,42. Isto é provavelmente devido à implementação de uma pequena rampa para cima e para baixo durante vários segundos no modo de fraude, o que provoca a sensação de formigamento 42, mas aparentemente não altera a função cortical 2. Usando um modo de sham "ativo" que provoca a sensação de formigamento e desliga automaticamente a estimulação depois de alguns segundos pode ser um método superior para cegar participante e pesquisador em relação ao simplesmente colocar os eletrodos na cabeça do participante e não a partir do dispositivo NEBS .

t "> Para a comparabilidade das publicações indicam a densidade de corrente, tamanho do eletrodo (ie., a área alvo), a colocação do eletrodo, substrato condutor entre o eletrodo ea pele, a duração de rampa para cima e para baixo, a duração de estímulo e efeitos colaterais. Deve notar-se que a declaração da sozinho intensidade de estimulação não é suficiente para estimar a densidade de corrente entregue ao participante. para o cálculo da densidade da corrente divide a intensidade de estimulação (por ex., 1 mA, 1,5 mA, 2 mA) pela área estimulada. por exemplo, se a intensidade do estímulo é de 1 mA e o tamanho do eléctrodo é de 16 cm 2, a densidade de corrente é estimado 0,0625 mA / cm2 (isto é., 1 mA / 16 cm 2 ou 62,5 mA / cm 2).

De um ponto de vista conceptual, várias áreas corticais do sistema motor são acessíveis por NEBS, quer directamente, se a área é perto da superfície cortical ou através de efeitos de rede remotos 43,44 26. Usando a última técnica em um participante saudável é mais rápido e fácil, em comparação ao uso de deputados induzida pela TMS, mas TMS fornece precisão superior para localizar a representação motora cortical individual de interesse. Embora a necessidade para o benefício funcional ou a partir de um ponto de acesso usando TMS como comparado com o sistema de 10/20 ainda não foi provada, eurodeputados induzida por TMS demonstrar a integridade funcional de M1 e o tracto piramidal. Para pacientes com lesão cerebral (por exemplo, acidente vascular cerebral) eurodeputados induzida por TMS é, portanto, preferencialmente utilizada para localizar a representação cortical do motor, uma vez que pode ser em grande parte deslocadas devido ao tamanho e localização da lesão, e áreas motoras secundárias podem gerar a saída do motor.

NEBS tamanho eléctrodo ou montagem pode ter impacto cortical áreas adjacentes à região de interesse, resultando em focality limitada da própria estimulação 46,47. No entanto, o focality funcional obtida pela ativação específica tarefa de particulares sinapses 11 ou redes que são aumentados pela combinação de tarefas / formação com estimulação poderia ser mais cruciais 46: por um lado, estudos de imagem funcional revelaram diferentes alterações na rede após unilaterais contra bilateral M1 ETCC, ou ETCC contra TRNS, respectivamente 14,15. . Por outro lado, o efeito líquido da ETCC anódica e TRNS sobre o comportamento do motor, por exemplo, a aprendizagem, parece ser semelhante: Com base nas poucas investigações com comparações diretas do tipo de estimulação / montagem, pode-se argumentar para efeitos positivos sobre a função motora enquanto M1 contralateral ao lado testado é alvo de NEBS(no caso de ETCC com a estimulação anódica 4-6).

A maioria dos efeitos comportamentais robustas são normalmente encontrados quando a estimulação e a tarefa de execução ou de formação são realizadas simultaneamente 13. Resultados inconsistentes foram relatados para NEBS e tarefas aplicada consecutivamente 1. Outras montagens de eletrodos, tais como ETCC de alta definição recentemente desenvolvidos podem aumentar a estimulação focality 48,49 mas requerem futuras investigações sobre as conseqüências comportamentais. estudos controlados que avaliaram os efeitos TRNS na reabilitação motora acidente vascular cerebral e aprendizagem, bem como estudos comparativos de estratégias NEBS distintas em populações de pacientes são em grande parte em falta. Estudos futuros com NEBS do sistema motor humano são necessários para uma melhor compreensão das promessas e as armadilhas da NEBS para aplicações clínicas.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

MC e JR são suportados pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG RE 2740 / 3-1).

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

  1. Reis, J., Fritsch, B. Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation. Curr Opin Neurol. 24 (6), 590-596 (2011).
  2. Nitsche, M., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527 (3), 633-639 (2000).
  3. Nitsche, M. A., Cohen, L. G., et al. Transcranial direct current stimulation: State of the art. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
  4. Terney, D., Chaieb, L., Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. J Neurosci. 28 (52), 14147-14155 (2008).
  5. Kidgell, D. J., Goodwill, A. M., Frazer, A. K., Daly, R. M. Induction of cortical plasticity and improved motor performance following unilateral and bilateral transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex. BMC Neurosci. 14 (1), 64 (2013).
  6. Prichard, G., Weiller, C., Fritsch, B., Reis, J. Brain Stimulation Effects of Different Electrical Brain Stimulation Protocols on Subcomponents of Motor Skill Learning. Brain Stimul. 7 (4), 532-540 (2014).
  7. Antal, A., Paulus, W., Hunter, M. A. Transcranial alternating current stimulation ( tACS ). Front Hum Neurosci. 7, 1-4 (2013).
  8. Collins, J. J., Chow, C. C., Imhoff, T. T. Stochastic resonance without tuning. Nature. 376 (6537), 236-238 (1995).
  9. Miniussi, C., Harris, J. A., Ruzzoli, M. Modelling non-invasive brain stimulation in cognitive neuroscience. Neurosci Biobehav Rev. 37 (8), 1702-1712 (2013).
  10. Bindman, L. J., Lippold, O. C., Redfearn, J. W. the Action of Brief Polarizing Currents on the Cerebral Cortex of the Rat (1) During Current Flow and (2) in the Production of Long-Lasting After-Effects. J Physiol. 172, 369-382 (1964).
  11. Fritsch, B., Reis, J., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: Potential implications for motor learning. Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).
  12. Galea, J. M., Celnik, P. Brain polarization enhances the formation and retention of motor memories. J Neurophysiol. 102 (1), 294-301 (2009).
  13. Reis, J., Fischer, J. T., Prichard, G., Weiller, C., Cohen, L. G., Fritsch, B. Time- but Not Sleep-Dependent Consolidation of tDCS-Enhanced Visuomotor Skills. Cereb Cortex. (1), 1-9 (2013).
  14. Saiote, C., Turi, Z., Paulus, W., Antal, A. Combining functional magnetic resonance imaging with transcranial electrical stimulation. Front Hum Neurosci. 7 (8), 435 (2013).
  15. Sehm, B., Kipping, J., Schäfer, A., Villringer, A., Ragert, P. A Comparison between Uni- and Bilateral tDCS Effects on Functional Connectivity of the Human Motor Cortex. Front Hum Neurosci Neurosci. 7 (4), 183 (2013).
  16. Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes. Clin Neurophysiol. 121 (12), 2165-2171 (2010).
  17. Bikson, M., Rahman, a, Datta, a Computational Models of Transcranial Direct Current Stimulation. Clin EEG Neurosci. 43 (3), 176-183 (2012).
  18. Opitz, A., Paulus, W., Will, A., Thielscher, A. Determinants of the electric field during transcranial direct current stimulation. Neuroimage. 109, 140-150 (2015).
  19. Nitsche, M., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57 (10), 1899-1901 (2001).
  20. Reis, J., Schambra, H. M., et al. Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (5), 1590-1595 (2009).
  21. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. a Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591 (7), 1987-2000 (2013).
  22. Wiethoff, S., Hamada, M., Rothwell, J. C. Variability in response to transcranial direct current stimulation of the motor cortex. Brain Stimul. 7 (3), 468-475 (2014).
  23. Mordillo-Mateos, L., Turpin-Fenoll, L., et al. Effects of simultaneous bilateral tDCS of the human motor cortex. Brain Stimul. 5 (3), 214-222 (2012).
  24. Tazoe, T., Endoh, T., Kitamura, T., Ogata, T. Polarity Specific Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Interhemispheric Inhibition. PLoS One. 9 (12), e114244 (2014).
  25. Keel, J. C., Smith, M. J., Wassermann, E. M. A safety screening questionnaire for transcranial magnetic stimulation. Clin Neurophysiol. 112, 720 (2000).
  26. Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., Dasilva, A. F., Fregni, F. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). J Vis Exp. (77), e50309 (2013).
  27. Brasil-Neto, J. P., Cohen, L. G., Panizza, M., Nilsson, J., Roth, B. J., Hallett, M. Optimal focal transcranial magnetic activation of the human motor cortex: effects of coil orientation, shape of the induced current pulse, and stimulus intensity. J Clin Neurophysiol. 9 (1), 132-136 (1992).
  28. Mills, K., Boniface, S., Schubert, M. Magnetic brain stimulation with a double coil: the importance of coil orientation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 85 (1), 17-21 (1992).
  29. Rothwell, J., Hallett, M., Berardelli, A., Eisen, A., Rossini, P., Paulus, W. Magnetic stimulation motor evoked potentials. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl. 52, 97-103 (1999).
  30. Ueno, S., Tashiro, T., Harada, K. Localized stimulation of neural tissues in the brain by means of a paired configuration of time-varying magnetic fields. J Appl Phys. 64 (10), 5862-5864 (1988).
  31. Fleming, M. K., Sorinola, I. O., Newham, D. J., Roberts-Lewis, S. F., Bergmann, J. H. M. The effect of coil type and navigation on the reliability of transcranial magnetic stimulation. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 20 (5), 617-625 (2012).
  32. Brunoni, A. R., Amadera, J., Berbel, B., Volz, M. S., Rizzerio, B. G., Fregni, F. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. Int J Neuropsychopharmacol. 14 (8), 1133-1145 (2011).
  33. Palm, U., Reisinger, E., et al. Brain Stimulation Evaluation of Sham Transcranial Direct Current Stimulation for Randomized, Placebo-Controlled Clinical Trials. Brain Stimul. 6 (4), 690-695 (2013).
  34. Sehm, B., Schäfer, A., et al. Dynamic modulation of intrinsic functional connectivity by transcranial direct current stimulation. J Neurophysiol. 108 (12), 3253-3263 (2012).
  35. Nitsche, M. A., Schauenburg, A., et al. Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human. J Cogn Neurosci. 15 (4), 619-626 (2003).
  36. Antal, A., Begemeier, S., Nitsche, M. A., Paulus, W. Prior state of cortical activity influences subsequent practicing of a visuomotor coordination task. Neuropsychologia. 46 (13), 3157-3161 (2008).
  37. Kang, E. K., Paik, N. J. Effect of a tDCS electrode montage on implicit motor sequence learning in healthy subjects. Exp Transl Stroke Med. 3 (1), 4 (2011).
  38. Kantak, S. S., Mummidisetty, C. K., Stinear, J. W. Primary motor and premotor cortex in implicit sequence learning - Evidence for competition between implicit and explicit human motor memory systems. Eur J Neurosci. 36 (5), 2710-2715 (2012).
  39. Nissen, M. J., Bullemer, P. Attentional requirements of learning: Evidence from performance measures. Cogn Psychol. 19 (1), 1-32 (1987).
  40. Stagg, C. J., Jayaram, G., Pastor, D., Kincses, Z. T., Matthews, P. M., Johansen-berg, H. Polarity and timing-dependent effects of transcranial direct current stimulation in explicit motor learning. Neuropsychologia. 49 (5), 800-804 (2011).
  41. Poreisz, C., Boros, K., Antal, A., Paulus, W. Safety aspects of transcranial direct current stimulation concerning healthy subjects and patients. Brain Res Bull. 72 (4-6), 208-214 (2007).
  42. 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), 845-850 (2006).
  43. Baudewig, J., Nitsche, M. A., Paulus, W., Frahm, J. Regional modulation of BOLD MRI responses to human sensorimotor activation by transcranial direct current stimulation. Magn Reson Med. 45 (2), 196-201 (2001).
  44. Venkatakrishnan, A., Sandrini, M. Combining transcranial direct current stimulation and neuroimaging: novel insights in understanding neuroplasticity. J Neurophysiol. 107 (1), 1-4 (2012).
  45. Neuling, T., Wagner, S., Wolters, C. H., Zaehle, T., Herrmann, C. S. Finite-element model predicts current density distribution for clinical applications of tDCS and tACS. Frontiers in Psychiatry. 3, 1-10 (2012).
  46. Bikson, M., Rahman, A. Origins of specificity during tDCS anatomical, activity-selective, and input-bias mechanisms. Front Hum Neurosci. 7, 1-5 (2013).
  47. Truong, D. Q., Hüber, M., et al. Brain Stimulation Clinician Accessible Tools for GUI Computational Models of Transcranial Electrical Stimulation BONSAI and SPHERES. Brain Stimul. 7 (4), 521-524 (2014).
  48. Caparelli-Daquer, E. M., Zimmermann, T. J., et al. A Pilot Study on Effects of 4x1 High-Definition tDCS on Motor Cortex Excitability. Proc Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc EMBS. , 735-738 (2012).
  49. Kuo, H. I., Bikson, M., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: A neurophysiological study. Brain Stimul. 6 (4), 644-648 (2013).

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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).

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