उच्च परिभाषा ट्रांसक्रैनियल डायरेक्ट करंट उत्तेजना के साथ 3डी डिजिटाइज़र का उपयोग करके उत्तेजना स्थान निर्धारण
Summary
यहां प्रस्तुत उच्च परिभाषा ट्रांसक्रैनियल प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना के साथ एक 3 डी डिजिटाइजर के संयोजन उत्तेजना स्थान के निर्धारण में उच्च सटीकता प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल है।
Abstract
न्यूरोइमेजिंग डेटा की बहुतायत और मशीन लर्निंग के तेजी से विकास ने मस्तिष्क सक्रियण पैटर्न की जांच करना संभव बना दिया है। हालांकि, मस्तिष्क क्षेत्र सक्रियण के कारण सबूत एक व्यवहार के लिए अग्रणी अक्सर लापता छोड़ दिया है । ट्रांसक्रैनियल डायरेक्ट करंट उत्तेजना (टीडीसीएस), जो अस्थायी रूप से मस्तिष्क कॉर्टिकल उत्तेजना और गतिविधि को बदल सकता है, मानव मस्तिष्क में कारण संबंधों का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक नॉनइनवेसिव न्यूरोफिजियोलॉजिकल उपकरण है। उच्च परिभाषा ट्रांसक्रैनियल प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (एचडी-टीडीसी) एक नॉनइनवेसिव मस्तिष्क उत्तेजना (एनआईबीएस) तकनीक है जो पारंपरिक टीडीसी की तुलना में अधिक फोकल वर्तमान पैदा करती है। परंपरागत रूप से, उत्तेजना स्थान मोटे तौर पर 10-20 ईईजी प्रणाली के माध्यम से निर्धारित किया गया है, क्योंकि सटीक उत्तेजना अंक का निर्धारण मुश्किल हो सकता है । यह प्रोटोकॉल उत्तेजना बिंदुओं के निर्धारण में सटीकता बढ़ाने के लिए एचडी-टीडीसी के साथ 3डी डिजिटाइजर का उपयोग करता है। विधि सही टेम्पो-पैराटल जंक्शन (आरएनपीजे) में उत्तेजना बिंदुओं के अधिक सटीक स्थानीयकरण के लिए 3 डी डिजिटाइजर का उपयोग करके प्रदर्शित की जाती है।
Introduction
ट्रांसक्रैनियल डायरेक्ट करंट उत्तेजना (टीडीसीएस) एक नॉनइनवेसिव तकनीक है जो खोपड़ी पर कमजोर प्रत्यक्ष धाराओं के साथ कॉर्टिकल एक्सीबिलिटी को मिलाती है। इसका उद्देश्य स्वस्थ मनुष्यों में तंत्रिका एकता और व्यवहार के बीच करणीयता स्थापित करनाहै 1,2,3. इसके अलावा, एक मोटर न्यूरोरिहैबिलिटेशन टूल के रूप में, टीडीसीका का उपयोग पार्किंसंस रोग, स्ट्रोक और सेरेब्रल पाल्सी4के उपचार में व्यापक रूप से किया जाता है। मौजूदा साक्ष्यों से पता चलता है कि पारंपरिक पैड आधारित टीडीसी अपेक्षाकृत बड़े मस्तिष्क क्षेत्र5,6,7के माध्यम से वर्तमान प्रवाह पैदा करता है । उच्च परिभाषा ट्रांसक्रैनियल प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (एचडी-टीडीसी), केंद्र की अंगूठी इलेक्ट्रोड के साथ चार वापसी इलेक्ट्रोड8,9से घिरे एक लक्ष्य कॉर्टिकल क्षेत्र पर बैठे, चार अंगूठी क्षेत्रों5,10की परिक्रमा करके फोकलिटी को बढ़ाता है। इसके अलावा, एचडी-टीडीसी द्वारा प्रेरित मस्तिष्क की उत्तेजना में परिवर्तन में पारंपरिक टीडीसी7,11द्वारा उत्पन्न लोगों की तुलना में काफी बड़ा परिमाणऔरलंबी अवधि होती है। इसलिए, एचडी-टीडीसी का उपयोग अनुसंधान7,11में व्यापक रूप से किया जाता है।
Noninvasive मस्तिष्क उत्तेजना (NIBS) विशेष तरीकों की आवश्यकता को सुनिश्चित करने के लिए कि एक उत्तेजना साइट मानक MNI और Talairach सिस्टम12में मौजूद है । न्यूरोनेविगेशन एक तकनीक है जो ट्रांसक्रैनियल उत्तेजनाओं और मानव मस्तिष्क के बीच बातचीत मानचित्रण के लिए अनुमति देती है। इसका विज़ुअलाइज़ेशन और 3D इमेज डेटा सटीक उत्तेजना के लिए उपयोग किया जाता है। टीडीसी और एचडी-टीडीसी दोनों में, खोपड़ी पर उत्तेजना साइटों का एक आम आकलन आम तौर पर ईईजी 10-20 सिस्टम13,14होता है। इस माप का व्यापक रूप से शुरुआती चरण13,14, 15में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (fNIRS) के पास कार्यात्मक के लिए टीडीसी पैड और ऑप्टोड धारकों को रखने के लिए किया जाता है।
10-20 प्रणाली का उपयोग करते समय सटीक उत्तेजना बिंदुओं का निर्धारण करना मुश्किल हो सकता है (उदाहरण के लिए, टेम्पोरो-पैराटल जंक्शन [टीपीजे]) में)। इसे हल करने का सबसे अच्छा तरीका चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) का उपयोग करप्रतिभागियों से संरचनात्मक छवियां प्राप्त करना है, फिर डिजिटाइज़िंग उत्पादों का उपयोग करके उनकी संरचनात्मक छवियों को लक्ष्य बिंदुओं का मिलान करके सटीक जांच की स्थिति प्राप्त करनाहै। एमआरआई अच्छा स्थानिक संकल्प प्रदान करता है, लेकिन15,16,17का उपयोग करने के लिए महंगा है . इसके अलावा, कुछ प्रतिभागियों (उदाहरण के लिए, धातु प्रत्यारोपण, क्लास्ट्रोफोबिक लोगों, गर्भवती महिलाओं, आदि के साथ उन) एमआरआई स्कैनर के अधीन नहीं किया जा सकता है । इसलिए, उपरोक्त सीमाओं को दूर करने और उत्तेजना बिंदुओं का निर्धारण करने में सटीकता बढ़ाने के लिए एक सुविधाजनक और कुशल तरीके की एक मजबूत आवश्यकता है।
यह प्रोटोकॉल इन सीमाओं को दूर करने के लिए 3डी डिजिटाइजर का उपयोग करता है। एमआरआई की तुलना में, 3 डी डिजिटाइजर के प्रमुख फायदे कम लागत, सरल अनुप्रयोग और पोर्टेबिलिटी हैं। यह लक्ष्य उत्तेजना बिंदुओं के स्थान की जानकारी के साथ व्यक्तियों के पांच संदर्भ बिंदुओं (यानी, Cz, Fpz, आस्ट्रेलिया, बाएं preauricular बिंदु, और सही preauricular बिंदु) को जोड़ती है । फिर, यह विषय के सिर पर इलेक्ट्रोड की 3 डी स्थिति पैदा करता है और संरचनात्मक छवि12,15से विशाल डेटा के साथ फिटिंग द्वारा अपनी कॉर्टिकल स्थिति का अनुमान लगाता है। यह संवहनी पंजीकरण विधि किसी विषय की चुंबकीय अनुनाद छवियों को रिकॉर्ड किए बिना एमएनी समन्वय प्रणाली में ट्रांसक्रैनियल मैपिंग डेटा की प्रस्तुति को सक्षम बनाती है। यह दृष्टिकोण शारीरिक स्वचालित लेबल और ब्रॉडमैन क्षेत्रोंको 11उत्पन्न करता है ।
संरचनात्मक छवियों से डेटा के आधार पर अंतरिक्ष निर्देशांक को चिह्नित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले 3 डी डिजिटाइजर का उपयोग पहले fNIRS रिसर्च18में ऑप्टोड्स की स्थिति निर्धारित करने के लिए किया गया था। एचडी-टीडीसी का उपयोग करने वालों के लिए, एक 3डी डिजिटाइजर ईईजी 10-20 सिस्टम के परिमित उत्तेजना बिंदुओं को तोड़ता है। चार वापसी इलेक्ट्रोड और केंद्र इलेक्ट्रोड की दूरी लचीला है और जरूरत के रूप में समायोजित किया जा सकता है । इस प्रोटोकॉल के साथ 3डी डिजिटाइजर का उपयोग करते समय, आरपीजे के निर्देशांक प्राप्त किए गए थे, जो 10-20 प्रणाली से परे है। मानव मस्तिष्क के सही टेम्पो-पैराटल जंक्शन (आरटीपीजे) को लक्षित करने और उत्तेजित करने की प्रक्रियाएं भी दिखाई गई हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
पारंपरिक टीडीसी की तुलना में एचडी-टीडीसी उत्तेजना का केंद्रता बढ़ाता है। उत्तेजना की विशिष्ट साइटें अक्सर 10-20 ईईजी प्रणाली पर आधारित होती हैं। हालांकि, इस प्रणाली से परे सटीक उत्तेजना अंक का निर्धारण …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (३१९७२९०६), उद्यमिता और नवाचार कार्यक्रम के लिए Chongqing विदेशी लौटे विद्वानों (cx2017049), केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष (SWU1809003), खुला द्वारा समर्थित किया गया था मानसिक स्वास्थ्य की प्रमुख प्रयोगशाला, मनोविज्ञान संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी (KLMH2019K05), चोंगकिंग (CYS19117) में स्नातक छात्र के अनुसंधान नवाचार परियोजनाओं के अनुसंधान कोष, और सहयोगात्मक नवाचार के अनुसंधान कार्यक्रम कोष बीजिंग सामान्य विश्वविद्यालय (2016-06-014-BZK01, SCSM-2016A2-15003, और JCXQ-सी-ला-1) में बुनियादी शिक्षा गुणवत्ता की ओर मूल्यांकन का केंद्र । हम इस पांडुलिपि के शुरुआती मसौदे पर उनके सुझावों के लिए प्रो ओफर तुरेल को धन्यवाद देना चाहेंगे ।
Materials
| 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 |
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