Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Yüksek Tanımlı Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu ile 3D Sayısallaştırıcı Kullanılarak Stimülasyon Yeri Tayini

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

Burada sunulan yüksek tanımlı transkraniyal doğru akım stimülasyonu ile bir 3D sayısallaştırıcı birleştirerek stimülasyon yeri belirlenmesinde daha yüksek doğruluk elde etmek için bir protokoldür.

Abstract

Nörogörüntüleme verilerinin bolluğu ve makine öğreniminin hızlı gelişimi beyin aktivasyon modellerinin araştırılmasını mümkün kılmıştır. Ancak, bir davranışa yol açan beyin bölgesi aktivasyonu nedensel kanıt genellikle eksik bırakılır. Transkraniyal doğru akım stimülasyonu (tDCS), geçici olarak beyin kortikal uyarılabilirlik ve aktivitesini değiştirebilir, insan beyninde nedensel ilişkileri incelemek için kullanılan bir noninvaziv nörofizyolojik araçtır. Yüksek tanımlı transkraniyal doğru akım stimülasyonu (HD-tDCS), konvansiyonel tDCS'ye göre daha fokal akım üreten noninvaziv bir beyin stimülasyonu (NIBS) tekniğidir. Geleneksel olarak, stimülasyon yeri kabaca 10-20 EEG sistemi ile belirlenmiştir, çünkü kesin stimülasyon noktalarının belirlenmesi zor olabilir. Bu protokol, uyarım noktalarının belirlenmesinde doğruluğu artırmak için HD-tDCS içeren bir 3B sayısallaştırıcı kullanır. Yöntem, doğru temporo-parietal kavşakta (rTPJ) stimülasyon noktalarının daha doğru lokalizasyonu için 3D sayısallaştırıcı kullanılarak gösterilmiştir.

Introduction

Transkraniyal doğru akım stimülasyonu (tDCS), kortikal uyarılabilirliği kafa derisi üzerinde zayıf doğru akımlarla modüle eden noninvaziv bir tekniktir. Bu sağlıklı insanlarda nöral uyarılabilirlik ve davranışarasındanedensellik kurmayı amaçlamaktadır 1,2,3. Buna ek olarak, bir motor nörorehabilitasyon aracı olarak, tDCS yaygın Parkinson hastalığı, inme tedavisinde kullanılır, ve serebral palsi4. Mevcut kanıtlar geleneksel pad tabanlı tDCS nispeten daha büyük beyinbölgesi5,6,7üzerinden akım akışı üretir göstermektedir. Yüksek tanımlı transkraniyal doğru akım stimülasyonu (HD-tDCS), merkezi halka elektrot dört dönüş elektrotlar8çevrili bir hedef kortikal bölge üzerinde oturan ile,9, dört halka alanları circumscribing tarafından odak artar5,10. Buna ek olarak, HD-tDCS tarafından indüklenen beynin uyarılabilirlik değişiklikleri önemli ölçüde daha büyük büyüklükleri ve geleneksel tDCS tarafından üretilen daha uzun sürelere sahip7,11. Bu nedenle, HD-tDCS yaygın araştırma7kullanılır,11.

Noninvaziv beyin stimülasyonu (NIBS) standart MNI ve Talairach sistemlerinde bir stimülasyon sitesi mevcut olduğundan emin olmak için özel yöntemler gerektirir12. Nöronavigasyon transkraniyal uyaranlar ve insan beyni arasındaki etkileşimleri haritalama sağlayan bir tekniktir. Görselleştirme ve 3D görüntü verileri hassas stimülasyon için kullanılır. Hem tDCS ve HD-tDCS, kafa derisi üzerinde stimülasyon sitelerinin ortak bir değerlendirme genellikle EEG 10-20 sistemi13,14. Bu ölçüm yaygın ilk aşamada fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) için tDCS pedleri ve optode tutucuları yerleştirmek için kullanılır13,14,15.

10-20 sistemi kullanırken kesin stimülasyon noktalarının belirlenmesi zor olabilir (örneğin, temporo-parietal kavşakta [TPJ]). Bunu çözmenin en iyi yolu manyetik rezonans görüntüleme (MRG) kullanarak katılımcılardan yapısal görüntüler elde etmek, daha sonra sayısallaştırma ürünleri15kullanarak yapısal görüntüleri hedef noktaları eşleştirerek tam sonda konumu elde etmektir. MRG iyi mekansal çözünürlük sağlar ama15,16,17kullanmak pahalıdır. Ayrıca, bazı katılımcılar (örneğin, metal implantlar, klostrofobik insanlar, hamile kadınlar, vb) MRTarayıcılara tabi tutulamaz. Bu nedenle, yukarıda belirtilen sınırlamaları aşmak ve stimülasyon noktalarının belirlenmesinde doğruluğu artırmak için uygun ve verimli bir yol için güçlü bir ihtiyaç vardır.

Bu protokol, bu sınırlamaları aşmak için bir 3B sayısallaştırıcı kullanır. MRG ile karşılaştırıldığında, 3D sayısallaştırıcının temel avantajları düşük maliyetler, basit uygulama ve taşınabilirliktir. Bireylerin beş referans noktasını (yani Cz, Fpz, Oz, sol preauriküler nokta ve sağ preauriküler nokta) hedef stimülasyon noktalarının konum bilgileriyle birleştirir. Daha sonra, deneğin kafasında elektrotların 3Boyutlu bir konum üretir ve yapısal görüntü12,15geniş veri ile uydurma onların kortikal konumlarını tahmin eder. Bu olasılıksal kayıt yöntemi, bir deneğin manyetik rezonans görüntülerini kaydetmeden MNI koordinat sisteminde transkraniyal haritalama verilerinin sunulmasını sağlar. Yaklaşım anatomik otomatik etiketler ve Brodmann alanları11oluşturur.

3D sayısallaştırıcı, yapısal görüntülerden elde edilen verilere dayanarak uzay koordinatlarını işaretlemek için kullanılan, ilk fNIRS araştırma optodların konumunu belirlemek için kullanılmıştır18. HD-tDCS kullananlar için, bir 3D sayısallaştırıcı EEG 10-20 sisteminin sonlu stimülasyon noktalarını kırar. Dört dönüş elektrodu ve orta elektrotuzak esnektir ve gerektiğinde ayarlanabilir. Bu protokol ile 3D sayısallaştırıcı kullanılarak, 10-20 sisteminin ötesinde olan rTPJ'nin koordinatları elde edildi. Ayrıca insan beyninin doğru temporo-parietal kavşak (rTPJ) hedefleme ve uyarıcı için prosedürler gösterilmiştir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokol, Güneybatı Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu'nun yönergelerine uygundur.

1. Stimülasyon Yerinin Belirlenmesi

  1. Literatürü gözden geçirin ve stimülasyon yerini onaylayın (burada, rTPJ)19,20,21.

2. Elektrot Holding Kapağının Hazırlanması

NOT: Aşağıdaki adımlar Şekil 1'degösterilmiştir.

  1. Gerekli tüm malzemelerin hazır olduğundan emin olun: 3D sayısallaştırıcı(Şekil 2),standart ölçüm bandı, işaretleme kalemi, başlık formu ve yüzme şapkası.
  2. Başlığı baş forma koyun ve başlık üzerindeki noktaları işaretleyin.
    1. Vertex (Cz) yerelleştirin. Bunu yapmak için, ilk bir cilt belirteci13,14,22kullanarak nasion ve inion arasındaki mesafenin orta noktasını işaretleyin. Daha sonra, pre-auriküler noktalar arasındaki mesafeyi ölçün ve orta noktayı işaretleyin. Her iki noktanın kesiştiği nokta Cz'dir.
    2. Merkezi elektrotun ve dönüş elektrotlarının yerini kontrol edin. Burada, stimülasyon rTPJ uygulandı. rTPJ kabaca CP6 ve P6 arasındaki orta noktaya karşılık gelir 10-10 EEG sistemi19,20,21.
    3. CP6 ve P622,23,24,25bul . 10-10 sisteminin orantılı gereksinimlerine göre, kafa derisi üzerinde rTPJ yaklaşık konumunu bulmak ve kapak üzerinde işaretleyin.
    4. Dört dönüş elektrotunun yarıçapını11,14,26hedeflerine göre ayarlayın. Bu karardan sonra, kapak taki orta elektrot ve dönüş elektrot konumlarını işaretleyin.

3. 3D Sayısallaştırıcı Ölçümü

  1. 3D dijitalleştirici için ortamın metalsiz olmasını sağlamak için metal tarayıcı ile tarayın.
  2. Kapağın öznenin kafasına yerleştirilmesi
    1. Bu referanslar (Cz, Fpz, Oz, sol preauriküler nokta ve sağ preauriküler nokta) kafa derisi konumu22için uluslararası 10-10 sistemi ile hizalamak emin olun. Örneğin, tepe derisini (Cz) yerelleştirin ve kapağı öznenin kafasına yerleştirin ve kapağın Cz'sini nesnelere hizala.
  3. 3D sayısallaştırıcı ekipmanı düzenleme
    1. 3D sayısallaştırıcıyı Evrensel Seri Veri Günü (USB) arabirimini kullanarak bilgisayara bağlayın ve sayısallaştırıcı yazılımın kullanılabilir ve hazır olduğundan emin olun27.
    2. Kaynağı nesnenin önüne koyun ve sensörün elastik ipini başın etrafına sabitle. Daha da önemlisi, 3D sayısallaştırıcı ölçümü sırasında ne kaynağın ne de sensörün hareket ettiğinden emin olun.
      NOT: Kaynak, elektromanyetik dipol alanı yayıp getiren manyetik bir vericidir. Sensör, alanı algılayan bir alıcıdır.
    3. Bilgisayardaki sayısallaştırıcı yazılımı açın ve 3D sayısallaştırıcı sisteminin yazılımla iletişim kurduğundan emin olun.
    4. Kalemin doğruluğunu test edin. Cetvel üzerinde 10 cm uzunluğunda bulun ve kalemi kullanarak sırasıyla sıfır mezuniyet ve on mezuniyet kaydedin.
      NOT: 3B sayısallaştırıcının iki kayıt noktası arasındaki ölçüm mesafesi yakalanmalıdır. 3D izci okuma ile hata karşılaştırın.
    5. Yeni simgesini seçin ve yeni bir konu dosyası oluşturun. Sessions kutusunu seçin, ardından Başvuru.
      NOT: 3D sayısallaştırıcı kalem kullanılarak konunun referans konum verileri (Cz, inion, nasion, sol kulak, sağ kulak) yazılım istemlerine göre toplanır.
    6. FNIRS deneylerinin gereksinimini karşılamak için Verici, Dedektör ve Kanal seçeneklerini kullanın. Hatayı azaltmak için merkez elektrotve verici, dedektör ve kanal için dört dönüş elektrotunun konum verilerini toplayın. Beş elektrotun numaralandırıldığından ve sırayla yerelleştirildiğinden emin olun.
    7. Oluşturulan üç dosyayı kaydedin.

4. Veri Dönüştürme ve Mekansal Kayıt

  1. MNI uzay28içine gerçek koordinatkaydı elde etmek için NIRS-SPM içine üç dosya seçin. Affine, katılımcılardaki referans noktalarını ve beş elektrot noktasını MNI uzamındaki MRI veritabanına göre her girişteki karşılık gelen noktalara dönüştürür.
  2. Verileri anatomik otomatik etiketlere ve Brodmann alanlarına kaydedin ve beş elektrot noktasının mekansal bilgilerini bunların her ikisine de kaydedin.
  3. Elde edilen koordinatları ile önceki araştırmalarda stimülasyon koordinatları karşılaştırın20,29.
  4. Plastik kasanın kapağın içine rahatça gömülmüş olması için, kapakta işaretlenen beş noktaya hizalanmış küçük bir kesim yapın.

5. Stimülasyon

  1. Katılımcının HD-tDCS1,3 için kontrendikasyon (yani nörolojik veya psikiyatrik bozukluk öyküsü) olmadığından ve çalışmadan önce yazılı bilgilendirilmiş onay verdiğinden (HD-tDCS stimülasyonu dahil) emin olun.
  2. Cihaz kurulumu için gerekli tüm malzemelerin mevcut olduğundan emin olun (Şekil 3). Cihazı yayınlanan literatürde ayrıntılı olarak yükleyin14. Kısa bir açıklama aşağıda verilmiştir.
    1. Pilleri törleyin ve şarj olup olmadıklarını kontrol edin.
    2. Geleneksel tDCS ve 4x1 Stimülasyon Adaptörü bağlayın.
    3. Beş Ag/AgCI sinterlenmiş halka elektrotunun kablolarını 4x1 adaptör çıkış kablosundaki eşleşen alıcılara bağlayın.
    4. Tüm malzemelerin doğru bağlanalı olup olmadığını kontrol edin.
  3. Katılımcının başını ölçün ve kapağı başın üzerine yerleştirin.
    1. Yüzme başlığına beş plastik HD kovanları gömün.
    2. Konunun Cz, Fpz ve Oz yerelleştirmek13,14. Kafa derisi konumları22için uluslararası 10-10 sistemi ile hizalamak için kapak üzerinde referans ayarlayın. Kapak pozisyona girdiğinde, hareket etmediğinden emin olun.
    3. 3D sayısallaştırıcı kullanarak uyarılmış beyin alanlarının konum verilerini toplayın. Oluşturulan verilere göre karşılık gelen ayarlamaları yapın.
  4. Kafa derisi yüzeyini elektriksel iletken jelile kaplayın. İlk olarak, kafa derisi maruz kalana kadar, plastik bir şırınga ucunu kullanarak plastik kasa nın açılması ile dikkatle saç ayırın. Daha sonra, kafa derisi yüzeyinde plastik kasa açılış yoluyla elektriksel iletken jel ile maruz kafa derisi kapağı.
  5. tDCS aygıtının parametrelerini ayarlayın: kalite değeri, uyarıcı süresi, yoğunluk ve durum ayarı.
    1. 4x1 Çok Kanallı Stimülasyon Adaptörü'nu açın.
    2. Varsayılan ayar SCANolduğundan emin olun , hangi elektrotlar tarayarak ekran penceresinde bir anda bir elektrot empedans gösterir14,30,31. Burada empedans "kalite değeri" olarak tanımlanır. 1,5'in altındaki değerler yeterlikaliteyigösterir 14,30,31. Bu durumda, değerler 1'den daha düşüktü.
      NOT: Empedans değeri bu limitleri aşarsa, plastik kasanın kapağını yüksek empedansla açın ve istenilen empedans değerini elde etmek için saç ve elektrotayarlayını ayarlayın.
    3. "MODE SELECT" butonuna basın ve empedans değerleri kabul edildikten sonra "SCAN" dan "PASS" tuşuna basın.
    4. "POLARITY" düğmesine basarak orta anodu veya orta katodu seçin. "CENTRAL ANODE" varsayılan ayardır.
    5. Geleneksel tDCS aygıtındaki ayarları uyarıcı süresi (dk), yoğunluk (mA) ve sahte durum ayarını içerecek şekilde ayarlayın. Bu olguda anodal aktif stimülasyon 1.5 mA, stimülasyon ise 20 dk idi. Daha sonra , tam akıma geçmek için "RELAX" koluna itin.
    6. Her şey ayarlandıktan sonra, uyarımı başlatın. "START" düğmesine bastığında DC yoğunluğu hedef akıma ulaşılınceye kadar artacaktır. Zamanlayıcı daha sonra kalan zamanı gösterir.
      NOT: Bazı katılımcılar DC yoğunluğunun arttığı dönemlerde rahatsız hissedebilirler. Bu gibi durumlarda , akım "RELAX" kolu aşağı çekerek birkaç saniye için biraz azalmış olabilir. Daha sonra dolly çubuğunu yavaş yavaş katılımcılar ın tekrar rahat hissettiğinde tam akıma doğru itin.

6. Stimülasyon sonrası

  1. Stimülasyon sona erdiğinde, gücü kapatmadan önce akımı sıfıra ayarlamak için kolu yavaşça çevirin. Aksi takdirde, katılımcılar doğrudan güç kapatırken batma hissi veya baş dönmesi algılayabilir.
  2. Stimülasyondan sonra plastik kapağı açın ve Ag/AgCI sinterlenmiş halka elektrotlarını kasadan çıkarın.
  3. Yüzme kapağını çıkarın ve malzemeleri temizleyin. Katılımcılara saçlarını temizleyecek araçlar sağlayın.
  4. Katılımcılardan her stimülasyon seansından sonra bir anket doldurmalarını isteyin (örneğin, HD-tDCS'den sonra taramanın olumsuz etkilerini ölçmek için, beyin stimülasyonuna katılımcı toleransı, vb.; bkz. Ek Dosya).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Sunulan yöntemler kullanılarak rTPJ'nin koordinatları belirlendi ve bu da 10-20 sisteminin ötesinde uyarım noktaları gerektiriyordu. İlk olarak, baş formunun çevresi gerçek kafaya benzer olmalıdır. Burada, baş formunun inion nasion uzunluğu ~ 36 cm, ve bilateral preauriküler arasındaki uzunluğu ~ 37 cm oldu.

Elektrot kapağının üretilmesi için atılan adımlar 10-20 sisteminin ölçüm konumlarını yönlendirir. Burada Nz, Iz, Cz, Fpz, Oz, Pz, T8, T7, C4, P8, O2, P4, C6, P6 ve CP6 belirlendi. RTPJ'nin yaklaşık konumu (CP6 ve P6 arasındaki orta nokta hakkında) kafa derisinde bulundu. Merkezi ve periferik elektrotlar arasındaki mesafe deneysel hedeflere göre ayarlanmalıdır. Önceki araştırmalar 3.5-7.5 cm11,14,30arasında değişen yarıçap değerleri elde etti. Farklı yarıçap değerleri ile DC yoğunluğu ve stimülasyon süresi farklı elektrik alanı mukavemetleri oluşturabilir. Bu protokolde tüm geri dönüş elektrotları ile merkezi aktif elektrot arasındaki mesafe 3,5 cm'ye sabitlendi.

Fpz, Cz, Oz, T8 ve C4 gibi yüzme şapkasındaki birçok önemli referans noktası tutuldu. Kafa derisi üzerinde Vertex stimülasyon önce tespit edildi, ve bu kapak cz noktası tam olarak Vertex ile hizalanır önemlidir. Kapak pozisyona girdiğinde, kapak hareket etmemelidir. Bir .mat dosyası ve sayısallaştırmadan sonra iki .csv dosyası elde edildi (yani, sub01_origin.csv, referansın koordinat bilgilerini içeren [konu numarası 01]), sub01_others.csv ise hedeflenen beş dosyanın koordinat bilgilerini içeriyordu. noktaları [konu numarası 01 ile)].

Veri dönüştürme ve mekansal kayıttan sonra üç .txt dosyası elde edildi. Sayısallaştırıcı yazılımda, fNIRS deneylerinin gereksinimlerini karşılamak için verici, dedektör (alıcı) ve kanal seçenekleri vardır. Vericinin, dedektörün veya kanalın koordinat verileri aynı olmalıdır. Ancak, laboratuvar personeli becerileri, kalem tutma hareketi vb. nedeniyle küçük işletim hataları oluşabilir.

NIRS-SPM tek başına kayıt işlevini kullanarak, mekansal kayıt işlevi MNI koordinatları oluşturur. Tablo 1'deki ilk satırdaki sayılar sayısallaştırıcıdaki sırayı temsil ediyor. Bu protokolde, beş numaradan elde edilen veriler merkez elektrot hakkındaki konum bilgisidir. Brodmann bölgelerinde (BA) anatomik etiket ve numarası elde edildi. Her satırdan sonraki sayı çakışma yüzdesini gösterir. Anatomik otomatik etiketlerde (AAL) anatomik etiket ve çakışma yüzdesi elde edildi. Ölçüm hatalarını azaltmak için, beş elektrotun son MNI koordinatlarından üç veri noktasının ortalama değeri hesaplanmıştır. AAL ve BA gelince, değer serebral korteks ile örtüşme yüzdesi temsil eder. Tüm olasılıklar nihai verilerle birleştirilmiştir (Tablo 1).

MNI koordinatları, AAL ve BA'dan alınan verilere göre, değer ve hedef değer arasındaki fark çok büyükse, yüzme kapağı, bölüm 2-411,14,30,31bölümlerinde açıklandığı gibi X, Y, Z ve hedef değerin gerçek değerlerinin göreli konumuna ayarlanmalıdır.

Figure 1
Şekil 1: Tutucu elektrot kapağını oluşturmak için adımlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: 3D sayısallaştırıcı. 3D sayısallaştırıcı, 3B sayısallaştırma için uygun maliyetli bir çözümdür. Bu bir çift sensör hareket izci olduğunu. Kaynak, elektromanyetik dipol alanı yayıp, manyetik bir vericidir. Sensör, alanı algılayan bir alıcıdır. Kalem, X, Y ve Z veri noktalarının doğru bir şekilde belirlenmesini sağlar. Denetim kutusu bilgisayara bağlanır ve veri aktarımı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Stimülasyon için gerekli malzemeler. Bu malzemeler arasında tDCS cihazı, 4x1 Çok Kanallı Stimülasyon Adaptörü, dört adet 9 V pil, beş Ag/AgCI sodyum halka elektrot, beş ADET HD plastik kasa ve kapakları, elektriksel iletken jel, şırınga, standart bant ölçüsü ve yüzme kapağı bulunmaktadır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 1: Beyin bölgesindeki stimülasyonların lokalizasyonu. Bu tabloyu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklayın).

Ek Dosya. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Geleneksel tDCS ile karşılaştırıldığında, HD-tDCS stimülasyon odak artar. Tipik stimülasyon bölgeleri genellikle 10-20 EEG sistemine dayanır. Ancak, bu sistemin ötesinde kesin stimülasyon noktaları belirlenmesi zor olabilir. Bu kağıt 10-20 sisteminin ötesinde stimülasyon noktaları belirlemek için HD-tDCS ile bir 3D sayısallaştırıcı birleştirir. Bu gibi durumlarda elektrot kapağının yapımı ve kullanılması için gerekli adımları ve önlemleri net bir şekilde tanımlamak önemlidir.

Genel olarak, hedef stimülasyon alanlarının konumu önceki beyin görüntüleme çalışmalarının sonuçlarından elde edilir ve stimülasyon alanlarının 10-20 uluslararası sistem veya MNI koordinatları üzerindeki konumu elde edilebilir. 10-20 sisteminin konumlarını ölçmek için elektrot kapağı kılavuzuoluşturma adımları önemlidir. Kapağı nağa yerleştirirken kafa derisi konumları için kapak üzerindeki referansın uluslararası 10-20 sistemiyle aynı hizaya geldiğini gösterir. 3B sayısallaştırıcı çalışmaya başladığında, kaynak ve sensör hareket etmemeli veya veri sapmasına neden olur.

Yazılımda, başvuru noktaları kafa derisi ve kap üzerinde değil, kafa derisi ve kapak tüm referans noktaları eşleşen sürece. Ölçülen sonuçlar ve hedef değerler arasındaki hata kabul edilebilir aralığın dışındaysa, işaretli noktaların konumu biraz ayarlanmalıdır. Ayarlamadan sonra ölçümler tekrar yapılmalıdır. Kullanıcılar "MODE SELECT" düğmesine basıp "SCAN"dan "PASS"e geçtikten sonra akım geleneksel tDCS cihazından elektrotlardan 4x1 Çok Kanallı Stimülasyon Adaptörü'ne geçmeye başlayacaktır.

Modüler elektroensefalogram kayıt kapağı probların sabit konumlarını sağlar. Ancak, bu sistemin ötesinde kesin stimülasyon noktaları belirlenmesi zor olabilir. 10-20 sistemi dışındaki elektrotların konumları, tanımlanan protokol ve stimülasyon noktalarının koordinatları kullanılarak belirlenebilir. Yarıçap ayarı deneysel hedeflere dayalı olmalıdır. Burada açıklanan yöntem kullanılarak, dört dönüş elektrodu ve orta elektrotun yarıçapı esnek bir şekilde ayarlanabilir.

Birçok sayısallaştırıcı yazılım paketleri (örneğin, bir fNIRS görev için Brainstorm yazılımı vardır; burada, Vpen yazılımı kullanılmıştır)15. Farklı veri toplama yazılım paketleri farklı işlevleri vurgulamak ve araştırma sorusuna göre seçilmelidir. Baş çevresi bireyler arasında değişir; bu nedenle, aynı kapağı kullanarak hatalara neden olabilir. Ancak, modüler elektroensefalogram kayıt kapağı da bu sorun muzdarip.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (31972906), Chongqing Yurtdışı İade Edilen Akademisyenler için Girişimcilik ve İnovasyon Programı (cx2017049), Merkez Üniversiteler için Temel Araştırma Fonları (SWU1809003), Açık Temel Ruh Sağlığı Laboratuvarı Araştırma Fonu, Psikoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi (KLMH2019K05), Chongqing'de Yüksek Lisans Öğrencisinin Araştırma İnovasyon Projeleri (CYS19117) ve İşbirlikçi İnovasyon araştırma programı fonları Pekin Normal Üniversitesi Temel Eğitim Kalitesine Yönelik Değerlendirme Merkezi (2016-06-014-BZK01, SCSM-2016A2-15003 ve JCXQ-C-LA-1). Prof. Dr. Ofir Türel'e bu makalenin erken taslağı ile ilgili önerileri için teşekkür ederiz.

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

Nörobilim Sayı 154 nörobilim noninvaziv beyin stimülasyonu HD-tDCS 3D sayısallaştırıcı mekansal kayıt rTPJ
Yüksek Tanımlı Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu ile 3D Sayısallaştırıcı Kullanılarak Stimülasyon Yeri Tayini
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