Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Stimulering placering bestemmelse ved hjælp af en 3D digitizer med high-definition Transcranial direkte strøm stimulering

Published: December 20, 2019 doi: 10.3791/60263
Automatic Translation
1, 1, 1,2,3,4,5
1Faculty of Psychology, Southwest University, 2Key Laboratory of Cognition and Personality, Ministry of Education, Southwest University, 3Southwest University Branch, Collaborative Innovation Center of Assessment toward Basic Education Quality, Beijing Normal University, 4Key Laboratory of Mental Health, Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences, 5Chongqing Collaborative Innovation Center for Brain Science

Summary

Præsenteret her er en protokol for at opnå større nøjagtighed i bestemmelsen af stimulation placering kombinerer en 3D digitaliseringsenhed med high-definition transcranial direkte strøm stimulering.

Abstract

Den overflod af Neuro imaging data og hurtig udvikling af maskinel indlæring har gjort det muligt at undersøge hjernen aktivering mønstre. Men, kausale beviser for hjernen område aktivering fører til en adfærd er ofte tilbage mangler. Transcranial jævnstrøm stimulation (tDCS), som midlertidigt kan ændre hjernens kortikale ophidelighed og aktivitet, er et ikke-invasivt neurofysiologisk værktøj, der anvendes til at studere kausale relationer i den menneskelige hjerne. High-definition transcranial jævnstrøm stimulation (HD-tDCS) er en ikke-invasiv hjerne stimulation (NIBS) teknik, der producerer en mere brændstrøm sammenlignet med konventionelle tDCS. Traditionelt har stimulerings stedet været groft bestemt gennem 10-20 EEG-systemet, fordi det kan være svært at bestemme præcise stimulerings punkter. Denne protokol bruger en 3D digitaliseringsenhed med HD-tDCS til at øge nøjagtigheden ved bestemmelse af stimulations punkter. Metoden er demonstreret ved hjælp af en 3D digitaliseringsenhed for mere nøjagtig lokalisering af stimulerings punkter i det rigtige temporo-parietal Junction (rTPJ).

Introduction

Transcranial Direct Current stimulation (tDCS) er en ikke-invasiv teknik, der modulerer kortikale excitabilitet med svage direkte strømme overhoved bunden. Det har til formål at etablere kausalitet mellem neurale excitabilitet og adfærd hos raske mennesker1,2,3. Hertil kommer, som en motor patienter værktøj, TDCs er meget udbredt i behandlingen af Parkinsons sygdom, slagtilfælde, og cerebral parese4. Eksisterende data tyder på, at traditionelle pad-baserede TDCs producerer strøm gennem en relativt større hjerneregion5,6,7. High-definition transcranial jævnstrøm stimulation (HD-TDCs), med midterringen elektrode sidder over et mål kortikale region omgivet af fire afkast elektroder8,9, øger focality ved at omringe fire ring områder5,10. Desuden har ændringer i excitabilitet af hjernen induceret af HS-tDCS betydeligt større størrelser og længere varighed end dem, der genereres af traditionelle tDCS7,11. Derfor, HD-tDCS er meget udbredt i forskning7,11.

Ikke-invasiv hjerne stimulation (NIBS) kræver specialiserede metoder for at sikre, at der findes et stimulerings sted i standard MNI-og Talairach-systemerne12. Neuronavigation er en teknik, der giver mulighed for kortlægning interaktioner mellem transcraniale stimuli og den menneskelige hjerne. Dens visualisering og 3D-billeddata bruges til præcis stimulation. I både TDCs og HD-TDCs er en fælles vurdering af stimulerings steder på hovedbunden typisk EEG 10-20 system13,14. Denne måling er meget udbredt til placering af TDCs Pads og optode holdere til funktionel nær infrarød spektroskopi (fnirs) i den indledende fase13,14,15.

Det kan være vanskeligt at bestemme de præcise stimulations punkter ved brug af 10-20-systemet (f. eks. i temporo-parietal-krydset [TPJ]). Den bedste måde at løse dette på er at få strukturelle billeder fra deltagere ved hjælp af magnetisk resonans imaging (MRI), derefter få den nøjagtige sonde position ved at matche målpunkter til deres strukturelle billeder ved hjælp af digitalisering af produkter15. MRI giver god rumlig opløsning, men er dyrt at bruge15,16,17. Desuden kan nogle deltagere (f. eks. personer med metalimplantater, klaustrofobiske mennesker, gravide kvinder osv.) ikke udsættes for MRI-scannere. Derfor er der et stærkt behov for en bekvem og effektiv måde at overvinde de ovennævnte begrænsninger og øge nøjagtigheden i fastsættelsen af stimulations punkter.

Denne protokol bruger en 3D digitaliseringsenhed til at overvinde disse begrænsninger. Sammenlignet med MRI er de vigtigste fordele ved en 3D-digitaliseringsenhed lave omkostninger, enkel anvendelse og bærbarhed. Det kombinerer fem referencepunkter (dvs., cz, FPZ, Oz, venstre preaukulært punkt, og højre preaukulære punkt) af personer med lokaliseringsoplysninger om målet stimulation punkter. Derefter, det producerer en 3D-position af elektroder på motivet hoved og anslår deres kortikale positioner ved at montere med de store data fra det strukturelle billede12,15. Denne probabilistiske registreringsmetode gør det muligt at fremlægge transcraniale kortlægnings data i MNI-koordinatsystemet uden at optage et motiv af magnetiske resonans billeder. Tilgangen genererer anatomiske automatiske etiketter og Brodmann-områder11.

3D digitaliserings programmet, der bruges til at markere rumkoordinater baseret på data fra strukturelle billeder, blev først brugt til at bestemme positionen af optodes i fNIRS Research18. For dem, der bruger HD-tDCS, bryder en 3D-digitaliseringsenhed de endelige stimulerings punkter i EEG 10-20-systemet. Afstanden mellem de fire retur elektroder og midterelektroden er fleksibel og kan justeres efter behov. Når du bruger 3D digitizer med denne protokol, koordinaterne for rTPJ blev opnået, som er uden for 10-20-systemet. Også vist er de procedurer for målretning og stimulere den rigtige temporo-parietal Junction (rTPJ) af den menneskelige hjerne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollen overholder retningslinjerne fra den institutionelle revisions bestyrelse i Southwest University.

1. bestemmelse af Stimulations placering

  1. Gennemgå litteraturen og bekræft stimulation placering (her, rtpj)19,20,21.

2. klargøring af elektrodeholder Cap

Bemærk: følgende trin er vist i figur 1.

  1. Sørg for, at alle nødvendige materialer er let tilgængelige: 3D digitizer (figur 2), standard måle tape, en mærknings kuglepen, headform og en badehætte.
  2. Sæt hætten på hoved formen og marker punkterne på hætten.
    1. Lokaliser vertex (CZ). For at gøre dette skal du først markere midtpunktet af afstanden mellem nasion og fra ved hjælp af en hudmarkør13,14,22. Derefter måles afstanden mellem de præ-aukulære punkter og markerer midtpunktet. Det punkt, hvor begge punkter skærer, er cz.
    2. Kontroller placeringen af Center elektroden og retur elektroderne. Her blev stimuleringen anvendt på rTPJ. Rtpj svarer nogenlunde til midtpunktet mellem CP6 og P6 i 10-10 EEG-systemet19,20,21.
    3. Find CP6 og P622,23,24,25. I henhold til de proportionale krav i 10-10-systemet skal du finde den omtrentlige placering af rTPJ på hovedbunden og markere den på hætten.
    4. Juster radius af de fire afkast elektroderne baseret på mål11,14,26. Efter denne beslutning markeres midterelektroden og returner elektrode placeringer på hætten.

3.3D digitizer måling

  1. Scan med metal scanneren for at sikre, at miljøet for 3D-digitizer er metalfri.
  2. Placering af hætten på motivet
    1. Sørg for, at henvisningerne (CZ, FPZ, Oz, venstre preaukulært punkt og højre preaukulære punkt) på hætten justeres med det internationale 10-10-system til Hovedbunds placering22. For eksempel, lokalisere knudepunkt (CZ) på hovedbunden og placere hætten på motivet hoved, tilpasse hætten cz til emnerne.
  3. Organisering af 3D digitizer udstyr
    1. Tilslut 3D digitaliserings programmet til computeren ved hjælp af USB-grænsefladen (Universal Serial Bus), og sørg for, at digitizer-softwaren er tilgængelig og klar27.
    2. Sæt kilden foran motivet og fastgør den elastiske reb af sensoren rundt om hovedet. Vigtigt, Sørg for, at hverken kilden eller sensoren bevæger sig under 3D digitaliserings måling.
      Bemærk: kilden er en magnetisk sender, der udsender et elektromagnetisk dipol felt. Sensoren er en modtager, der registrerer feltet.
    3. Åbn digitizer-softwaren på computeren, og sørg for, at 3D digitizer-systemet kommunikerer med softwaren.
    4. Test nøjagtigheden af pennen. Find en længde på 10 cm på linealen og Optag nul graduering og ti graduering, henholdsvis ved hjælp af pennen.
      Bemærk: måle afstanden mellem de to optagelses punkter på 3D-digitaliseringsenheden skal registreres. Sammenlign fejlen med læsningen fra 3D-trackeren.
    5. Vælg det nye ikon, og Opret en ny emne-fil. Vælg feltet sessioner og derefter Reference.
      Bemærk: ved hjælp af 3D digitizer stylus indsamles reference positionsdata (CZ, inion, nasion, venstre øre, højre øre) af motivet i henhold til software prompterne.
    6. For at imødekomme kravet om fNIRS eksperimenter skal du bruge transmitteren, detektoren og kanal indstillingerne. Saml positionsdata for midterelektroden og fire retur elektroderne 3x for transmitteren, detektoren og kanalen for at reducere fejl. Sørg for, at fem elektroder nummereres og lokaliserer igen.
    7. Gem de tre filer, der genereres.

4. data konvertering og rumlig registrering

  1. Vælg de tre filer i NIRS-SPM for at opnå den reelle koordinater registrering i MNI Space28. Affine omdanne referencepunkterne og fem elektrode punkter i deltagerne til de tilsvarende punkter i hver indgang i henhold til MRI-databasen i MNI Space.
  2. Registrer data til anatomiske automatiske etiketter og Brodmann områder og registrere de geografiske oplysninger af de fem elektrode punkter til begge disse.
  3. Sammenlign koordinaterne for stimulation i tidligere forskning med de opnåede koordinater20,29.
  4. Lav en lille snit justeret til de fem punkter, der er markeret på hætten, således at plastik kabinettet er indlejret stramt i hætten.

5. stimulering

  1. Sørg for, at deltageren ikke har kontraindikationer (dvs. anamnese med neurologiske eller psykiatriske lidelser) for HD-TDCs1,3 , og at de har givet skriftligt informeret samtykke forud for studiet (herunder HD-TDCs-stimulation).
  2. For installation af enheden, Sørg for, at alle de nødvendige materialer er tilgængelige (figur 3). Installer enheden som beskrevet i publiceret litteratur14. Nedenfor gives en kort beskrivelse.
    1. Installer batterierne, og kontrollér, at de er opladet.
    2. Tilslut den konventionelle tDCS-og 4x1-Stimulerings adapter.
    3. Tilslut kablerne til fem AG/AgCI sintrede ring elektroderne til de matchende modtagere på 4x1 adapter udgangs kablet.
    4. Kontrollér, at alle materialer er tilsluttet korrekt.
  3. Mål lederen af deltageren og Placer hætten på hovedet.
    1. Integrer de fem plastik-HD-hylster i bade hætten.
    2. Lokalisere cz, FPZ, og oz af emnet13,14. Juster referencen på hætten for at tilpasse den til det internationale 10-10-system for Hovedbunds placeringer22. Når hætten er i position, skal du sørge for, at den ikke bevæger sig.
    3. Indsaml positionsdataene for de stimulerede hjerneområder ved hjælp af 3D-digitaliserings programmet. Foretag de tilsvarende justeringer i henhold til de genererede data.
  4. Dæk Hovedbunds overfladen med elektrisk ledende gel. Først omhyggeligt adskille håret gennem åbningen af plastikhuset ved hjælp af enden af en plastik sprøjte, indtil hovedbunden er udsat. Dæk derefter den udsatte hovedbund med den elektrisk ledende gel gennem plastik husets åbning på Hovedbunds overfladen.
  5. Angiv parametrene for tDCS-enheden: kvalitetsværdi, stimulus-varighed, intensitet og tilstandsindstilling.
    1. Tænd for 4x1-Stimulerings adapteren til flere kanaler.
    2. Sørg for, at standardindstillingen er Scan, som viser impedansen af en elektrode ad gangen i displayet vinduet ved at scanne elektroderne14,30,31. Her beskrives impedansen som "kvalitetsværdi". Værdier under 1,5 indikerer tilstrækkelig kvalitet14,30,31. I dette tilfælde var værdierne lavere end 1.
      Bemærk: Hvis impedans værdien overskrider disse påkrævede grænser, skal du åbne hætten på plastik kabinettet med høj impedans og justere håret og elektroden for at opnå den ønskede impedans værdi.
    3. Tryk på "mode Select" knappen og skifte fra "Scan" til "pass", efter impedans værdier er acceptable.
    4. Vælg Center-anode eller Center-katode ved at trykke på "polaritet" knappen. "Central ANODE" er standardindstillingen.
    5. Juster indstillingerne på den konventionelle tDCS-enhed til at inkludere stimulus-varighed (min), intensitet (mA) og Sham-betingelses indstilling. I dette tilfælde, anodal aktiv stimulation var 1,5 mA, og stimulus varede 20 min. Tryk derefter på "Relax"-grebet for at skifte til fuld strøm.
    6. Når alt er sat, indlede stimulation. Tryk på "Start" knappen, og DC intensitet vil rampe op, indtil målet strøm er nået. Timeren vil derefter vise den resterende tid.
      Bemærk: nogle deltagere kan føle sig utilpas i perioder med øget DC-intensitet. I sådanne tilfælde kan strømmen være moderat nedsat en smule i et par sekunder ved at trække ned "Relax" håndtag. Tryk derefter på Dolly bar til fuld strøm, gradvist, når deltagerne føler sig trygge igen.

6. efter stimulation

  1. Når stimuleringen er overstået, skal du dreje grebet langsomt for at justere strømmen til nul, før du slukker for strømmen. Ellers kan deltagerne opfatte sviende fornemmelse eller svimmelhed, når de slukker for strømmen direkte.
  2. Efter stimulation, Åbn plastikhætten og fjern AG/AgCI sintrede ring elektroderne fra kabinettet.
  3. Fjern bade hætten og rengør materialerne. Give deltagerne værktøjer til at rense deres hår.
  4. Bed deltagerne om at udfylde et spørgeskema efter hver stimulerings session, hvis det er nødvendigt (f. eks. for at måle negative virkninger af screening efter HS-tDCS, deltager tolerance over for hjerne stimulation osv.; se supplerende fil).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ved hjælp af de præsenterede metoder blev koordinaterne for rTPJ fastlagt, hvilket kræver stimulerings punkter ud over 10-20-systemet. For det første skal omkredsen af hovedformularen være magen til selve hovedet. Her, længden af nasion til fra af hovedform var ~ 36 cm, og længden mellem den bilaterale preaukulære var ~ 37 cm.

Trinene til fremstilling af elektrode hætten fører måle positionerne for 10-20-systemet. Her blev NZ, iz, cz, FPZ, Oz, PZ, T8, T7, C4, P8, O2, P4, C6, P6 og CP6 fastlagt. Den omtrentlige placering af RTPJ (om midtpunktet mellem CP6 og P6) blev fundet i hovedbunden. Afstanden mellem de centrale og perifere elektroder bør justeres på grundlag af eksperimentelle mål. Tidligere forskning opnået radius værdier spænder fra 3.5 – 7,5 cm11,14,30. Med forskellige radius værdier, DC intensitet og stimulation varighed kan generere forskellige elektriske Feltstyrker. I denne protokol blev afstanden mellem alle retur elektroder og den centrale aktive elektrode fastsat til 3,5 cm.

Der blev holdt flere vigtige referencepunkter på bade hætten, herunder FPZ, cz, Oz, T8 og C4. Knudepunktet på hovedbunden var placeret før stimulation, og det er afgørende, at cz punkt på hætten nøjagtigt flugter med knude. Når hætten er i position, bør hætten ikke bevæge sig. En. mat-fil og to. csv-filer efter digitalisering blev opnået (dvs. sub01_origin. csv, som inkluderede koordinat oplysningerne for referencen [med emne nummer 01]), mens sub01_others. csv inkluderede koordinat oplysningerne for de fem målrettede punkter [med emne nummer 01)].

Tre. txt filer blev opnået efter datakonvertering og rumlig registrering. I digitizer software, der er transmitter, detektor (receiver), og kanal muligheder for at opfylde kravene i fNIRS eksperimenter. Koordinat data for senderen, detektoren eller kanalen skal være ens. Der kan dog opstå små driftsfejl på grund af laboratoriepersonalets færdigheder, penneholdsbevægelser osv.

Ved hjælp af den selvstændige registreringsfunktion NIRS-SPM genererer funktionen til rumregistrering MNI-koordinater. Numrene i den første linje i tabel 1 repræsenterer rækkefølgen i digitaliserings programmet. I denne protokol er dataene fra nummer fem positionsoplysninger om Center elektroden. I Brodmann-områderne (BA) blev det anatomiske mærke og dets nummer opnået. Tallet efter hver linje angiver procentdelen af overlap. I anatomiske automatiske etiketter (AAL) blev den anatomiske etiket og procentdelen af overlap opnået. For at reducere målefejl blev den gennemsnitlige værdi af tre datapunkter fra de fem elektrode endelige MNI-koordinater beregnet. Som for AAL og BA, værdien repræsenterer en procentdel af overlap med hjernebarken. Alle muligheder blev kombineret i endelige data (tabel 1).

Ifølge data fra MNI-koordinater, AAL og BA, hvis forskellen mellem værdien og målværdien er for stor, skal bade hætten justeres til den relative position af de faktiske værdier for X, Y, Z og målværdien, som forklaret i afsnit 2-411,14,30,31.

Figure 1
Figur 1: trin til oprettelse af holder elektrode hætten. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2:3D digitizer. 3D digitizer er en omkostningseffektiv løsning til 3D-digitalisering. Det er en dual sensor motion tracker. Kilden er en magnetisk sender, der udsender et elektromagnetisk dipol felt. Sensoren er en modtager, der registrerer feltet. Pennen giver mulighed for nøjagtig fastgørelse af X-, Y-og Z-datapunkter. Kontrol boksen opretter forbindelse til computeren og overfører data. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: nødvendige materialer til stimulering. Disse materialer omfatter en tDCS enhed, 4x1 multikanal stimulation adapter, fire 9 V batterier, fem AG/AgCI natrium ring elektroder, fem HD plast tarme og deres respektive hætter, elektrisk ledende gel, en sprøjte, en standard målebånd, og en badehætte. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Tabel 1: lokalisering af stimuleringer i hjerne området. Venligst klik her for at se denne tabel (Højreklik for at downloade).

Supplerende fil. Klik venligst her for at se denne fil (Højreklik for at downloade).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Sammenlignet med traditionelle tDCS øger HD-tDCS focality af stimulation. Typiske steder for stimulation er ofte baseret på 10-20 EEG-systemet. Det kan dog være vanskeligt at bestemme de præcise stimulerings punkter ud over dette system. Dette papir kombinerer en 3D-digitaliseringsenhed med HD-tDCS for at bestemme stimulations punkter ud over 10-20-systemet. Det er vigtigt klart at definere trin og forholdsregler for at gøre og bruge elektrode hætten i sådanne tilfælde.

Generelt er positionen af målstimulations områder afledt af resultaterne af tidligere undersøgelser af hjernens billeddannelse, og stimulations områdernes position på 10-20 internationale system eller MNI-koordinater kan opnås. Trinnene til at oprette elektrode hætten til måling af positioner i 10-20-systemet er kritiske. Det er vigtigt, at referencen på hætten flugter med det internationale 10-20 system for Hovedbunds steder, når du placerer hætten på hovedet. Når 3D digitaliserings programmet begynder at køre, bør kilden og sensoren ikke bevæge sig, eller det vil medføre data afvigelse.

I softwaren er referencepunkterne på hovedbunden og ikke på hætten, medmindre alle referencepunkter i hovedbunden og hætten matcher. Hvis fejlen mellem de målte resultater og målværdierne er ude af det acceptable interval, skal positionen af de markerede punkter justeres en smule. Efter justering skal målingerne foretages igen. Når brugerne trykker på "MODE SELECT" knappen og skifter fra "SCAN" til "PASS", vil strømmen begynde at passere fra den konventionelle tDCS-enhed gennem elektroderne ind i 4x1 multikanal Stimulerings adapteren.

Den modulære elektro encephalogram-optagelses hætte giver faste positioner af sonder. Det kan dog være vanskeligt at bestemme de præcise stimulerings punkter ud over dette system. Placeringen af elektroder ud over 10-20-systemet kan bestemmes ved hjælp af den beskrevne protokol, samt koordinaterne for stimulerings punkter. Radius-indstillingen bør baseres på de eksperimentelle mål. Ved hjælp af den metode, der er beskrevet her, kan radius af de fire retur elektroder og midterelektrode justeres fleksibelt.

Der er mange digitaliserings softwarepakker (f. eks. brainstorm-softwaren til en fNIRS-opgave; her blev Vpen-softwaren brugt)15. Forskellige dataindsamlings softwarepakker fremhæver forskellige funktioner og bør udvælges i henhold til forskningsspørgsmålet. Hovedomkredsen varierer blandt individer; Derfor, ved hjælp af samme cap kan producere fejl. Men den modulære elektro encephalogram optagelse Cap lider også af dette problem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev støttet af National Natural Science Foundation i Kina (31972906), iværksætteri og innovation program for Chongqing Overseas returnerede lærde (cx2017049), grundlæggende forskningsmidler til centrale universiteter (SWU1809003), Open Forskningsfond af det centrale laboratorium for mental sundhed, Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences (KLMH2019K05), forskning innovation projekter af kandidatstuderende i Chongqing (CYS19117), og forskningsprogrammet midler af den kollaborative innovation Center for vurdering mod grundlæggende uddannelse kvalitet på Beijing Normal University (2016-06-014-BZK01, SCSM-2016A2-15003, og JCXQ-C-LA-1). Vi vil gerne takke Prof. Ofir turel for hans forslag om det tidlige udkast til dette manuskript.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1X1 Low Intensity transcranial DC Stimulator Soterix Medical 1300A
3-dimensional Polhemus-Patriot Digitizer POLHEMUS 1A0453-001 PATRIOT system component
4X1 Multi-Channel Stimulation Interface Soterix Medical 4X1-C3
Dell desktop computer Dell CRFC4J2 Master computer to run 3D digitizer application

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. Journal of Physiology. 527, 633-639 (2000).
  2. Sellaro, R., Nitsche, M. A., Colzato, L. S. The stimulated social brain: effects of transcranial direct current stimulation on social cognition. Annals of the New York Academy of Sciences. 1369 (1), 218-239 (2016).
  3. Chen, W., et al. Sex-based differences in right dorsolateral prefrontal cortex roles in fairness norm compliance. Behavioural Brain Research. 361, 104-112 (2019).
  4. Sánchez-Kuhn, A., Pérez-Fernández, C., Cánovas, R., Flores, P., Sánchez-Santed, F. Transcranial direct current stimulation as a motor neurorehabilitation tool: an empirical review. BioMedical Engineering Online. 16 (1), 76 (2017).
  5. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. Journal of Neural Engineering. 8 (4), 046011 (2011).
  6. Seo, H., Kim, H. I., Jun, S. C. The Effect of a Transcranial Channel as a Skull/Brain Interface in High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation-A Computational Study. Science Report. 7, 40612 (2017).
  7. Datta, A., et al. Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2, 201-207 (2009).
  8. Turski, C. A., et al. Extended Multiple-Field High-Definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is well tolerated and safe in healthy adults. Restorative Neurology and Neuroscience. 35 (6), 631-642 (2017).
  9. Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis. Journal of Neural Engineering. 5 (2), 163-174 (2008).
  10. Edwards, D., et al. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  11. Kuo, H. I., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: a neurophysiological study. Brain Stimulation. 6 (4), 644-648 (2013).
  12. Singh, A. K., Okamoto, M., Dan, H., Jurcak, V., Dan, I. Spatial registration of multichannel multi-subject fNIRS data to MNI space without MRI. Neuroimage. 27 (4), 842-851 (2005).
  13. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).
  14. Villamar, M. F., et al. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Journal of Visualized Experiments. (77), e50309 (2013).
  15. Jasinska, K. K., Guei, S. Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa. Journal of Visualized Experiments. (132), (2018).
  16. Logothetis, N. K. What we can do and what we cannot do with fMRI. Nature. 453 (7197), 869-878 (2008).
  17. Glover, G. H. Overview of functional magnetic resonance imaging. Neurosurgery Clinics of North America. 22 (2), 133-139 (2011).
  18. Zhu, H. The easy and stable marking method for registering fNIRS data to MNI space by using 10-20 system. , Beijing Normal University. Master's degree thesis (In Chinese) (2012).
  19. Young, L., Saxe, R. An fMRI Investigation of Spontaneous Mental State Inference for Moral Judgment. Journal of Cognitive Neuroscience. 21, 1396-1405 (2009).
  20. Young, L., Cushman, F., Hause, M., Saxe, R. The neural basis of the interaction between theory of mind and moral judgment. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 104, 8235-8240 (2007).
  21. Jurcak, V., Tsuzuki, D., Dan, I. 10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: their validity as relative head-surface-based positioning systems. Neuroimage. 34 (4), 1600-1611 (2007).
  22. Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG monitoring during transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (76), (2013).
  23. Klem, G. H., Lüders, H. O., Jasper, H. H., Elger, C. The ten-twenty electrode system of the International Federation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Cleveland Clinic Foundation. Electroencephalography & Clinical Neurophysiology Supplement. 52, Suppl 52 3 (1999).
  24. Society, A. E. Guideline thirteen: Guidelines for standard electrode position nomenclature. Journal of Clinical Neurophysiology. 1, 111-113 (1994).
  25. Oostenveld, R., Praamstrac, P. The five percent electrode system for high-resolution EEG and ERP measurements. Clinical Neurophysiology. 112, 713-719 (2001).
  26. Saturnino, G. B., Antunes, A., Thielscher, A. On the importance of electrode parameters for shaping electric field patterns generated by tDCS. Neuroimage. 120, 25-35 (2015).
  27. Shanghai Xinguo Photoelectric Technology Co. L. Real-time Recording System of Visual Head 3D Positioning Information (VPen). China patent. , (2014).
  28. Ye, J. C., Tak, S., Jang, K. E., Jung, J., Jang, J. NIRS-SPM: Statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy. Neuroimage. 44 (2), 428-447 (2009).
  29. Decety, J., Lamm, C. The role of the right temporoparietal junction in social interaction: how low-level computational processes contribute to meta-cognition. Neuroscientist. 13 (6), 580-593 (2007).
  30. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4x1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. The Journal of Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  31. Borckardt, J. J., et al. A pilot study of the tolerability and effects of high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) on pain perception. The Journal of Pain. 13 (2), 112-120 (2012).

Tags

Neurovidenskab neurovidenskab noninvasiv hjerne stimulation HD-tDCS 3D digitizer den rumlige registrering rTPJ
Stimulering placering bestemmelse ved hjælp af en 3D digitizer med high-definition Transcranial direkte strøm stimulering
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chen, W., Chen, R., He, Q.… More

Chen, W., Chen, R., He, Q. Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (154), e60263, doi:10.3791/60263 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter