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Neuroscience

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) per il miglioramento della memoria

Published: September 18, 2021 doi: 10.3791/62681
Automatic Translation
1, 2, 1
1Institute for Medical Research, Human Neuroscience Group, University of Belgrade, 2Faculty of Philosophy, Institute of Psychology, University of Belgrade

Summary

Viene presentato un protocollo per il potenziamento della memoria utilizzando la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) mirata alle cortecce dorsolaterali prefrontali e parietali posteriori, come nodi corticali centrali all'interno della rete ippocampo-corticale. Il protocollo è stato ben valutato negli studi sui partecipanti sani ed è applicabile anche alla ricerca sull'invecchiamento e sulla demenza.

Abstract

Il miglioramento della memoria è una delle grandi sfide nelle neuroscienze cognitive e nella neuroriabilitazione. Tra le varie tecniche utilizzate per il potenziamento della memoria, la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) sta emergendo come uno strumento particolarmente promettente per il miglioramento delle funzioni di memoria in modo non invasivo. Qui, presentiamo un protocollo tDCS che può essere applicato per il miglioramento della memoria negli studi sui partecipanti sani, nonché nella ricerca sull'invecchiamento e sulla demenza. Il protocollo utilizza una debole corrente anodale costante per stimolare bersagli corticali all'interno della rete funzionale cortico-ippocampale impegnata nei processi di memoria. L'elettrodo bersaglio viene posizionato sulla corteccia parietale posteriore (PPC) o sulla corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC), mentre l'elettrodo di ritorno viene posizionato extracranicialmente (cioè sulla guancia controlaterale). Inoltre, delineiamo un metodo più avanzato di tDCS oscillatorio, imitando un ritmo cerebrale naturale per promuovere le funzioni di memoria dipendenti dall'ippocampo, che possono essere applicate in modo personalizzato e non personalizzato. Presentiamo risultati illustrativi del miglioramento associativo e della memoria di lavoro a seguito di singole sessioni tDCS (20 minuti) in cui sono stati utilizzati i montaggi di elettrodi descritti con intensità di corrente comprese tra 1,5 mA e 1,8 mA. Infine, discutiamo i passaggi cruciali nel protocollo e le decisioni metodologiche che devono essere prese quando si progetta uno studio tDCS sulla memoria.

Introduction

La memoria svolge un ruolo vitale nel funzionamento quotidiano in quanto consente di ricordare informazioni su persone e luoghi, ricordare eventi passati, apprendere nuovi fatti e abilità, nonché di esprimere giudizi e decisioni. Qui ci concentriamo su due tipi di memoria: memoria di lavoro (WM) e memoria associativa (AM). WM ci fornisce la possibilità di mantenere e archiviare temporaneamente le informazioni per l'elaborazione cognitiva in corso1, mentre AM ci consente di ricordare più pezzi di esperienza o informazioni legate insieme. Pertanto, questi due tipi di memoria sottolineano quasi tutte le attività quotidiane. Sfortunatamente, la memoria è una delle funzioni più vulnerabili in quanto diminuisce con il normale invecchiamento e a causa di vari stati e condizioni patologiche. Sia il declino della WM che dell'AM è prominente nel decadimento cognitivo lieve2,3 e nella demenza4,5 e nel normale invecchiamento6,7. Poiché i deficit di memoria sono associati a un elevato livello di carico di malattia8,9 e influenzano significativamente la qualità della vita10,11,12,13, vi è una crescente necessità di nuovi approcci alla prevenzione e al trattamento del declino della memoria.

La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è uno strumento promettente per affrontare il declino della memoria14,15,16 e ottenere una migliore comprensione delle funzioni cerebrali in generale17. tDCS è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che utilizza deboli correnti elettriche (di solito tra 1 mA e 2 mA) per modulare l'attività cerebrale influenzando l'eccitabilità della membrana neuronale. Gli effetti della tDCS dipendono dalla polarità, in modo tale che la stimolazione anodica aumenta mentre la stimolazione catodale diminuisce l'eccitabilità neuronale. Vale a dire, il tDCS anodale aumenta la probabilità che i potenziali d'azione si attivino attraverso la depolarizzazione delle membrane neuronali, facilitando così l'attività cerebrale spontanea sotto l'anodo18. Inoltre, è dimostrato che l'effetto di una maggiore attivazione non rimane localizzato ma tende a diffondersi ad altre aree funzionalmente connesse del sistema nervoso centrale. Ci si aspetta quindi che la tDCS anodale promuova funzioni cognitive che si basano su regioni cerebrali mirate e aree cerebrali funzionalmente interconnesse, mentre la tDCS catodale dovrebbe avere l'effetto opposto.

La tDCS ha diversi vantaggi rispetto ad altre tecniche di stimolazione cerebrale: (1) la tDCS è sicura, cioè non pone rischi per la salute e non produce cambiamenti strutturali o funzionali negativi a breve o lungo termine19; (2) la tDCS è caratterizzata dalla massima tollerabilità tra le tecniche di stimolazione cerebrale in quanto provoca un disagio minimo ai partecipanti sotto forma di lieve formicolio e sensazioni di prurito sotto gli elettrodi stimolanti20; (3) la tDCS è conveniente: il prezzo dei dispositivi e delle applicazioni tDCS è da dieci a cento volte inferiore rispetto ad altre opzioni di trattamento, il che lo rende attraente per i pazienti e il sistema sanitario; (4) tDCS è facile da usare e quindi ha un elevato potenziale da applicare anche in ambienti domiciliari, il che può portare a una maggiore conformità dei pazienti e a costi ridotti per il personale medico e le strutture.

Le principali sfide per l'utilizzo di tDCS per il miglioramento della memoria sono trovare il montaggio ottimale dell'elettrodo e il protocollo di stimolazione che produrrà effetti affidabili sulla memoria. Qui usiamo il termine montaggio dell'elettrodo per riferirci alla configurazione e alle posizioni degli elettrodi (cioè il posizionamento dell'elettrodo target e di riferimento (ritorno). A causa della natura dei campi elettrici, l'elettrodo di riferimento (ritorno) non è neutro - ha la polarità opposta all'elettrodo bersaglio - e quindi può anche esercitare effetti biologici (neuromodulatori) sul tessuto neurale sottostante. Pertanto, un'attenta scelta dell'elettrodo di riferimento è essenziale per evitare effetti aggiuntivi indesiderati della stimolazione.

Quando si utilizza il termine protocollo di stimolazione, ci riferiamo ai parametri tDCS come la durata e l'intensità della corrente applicata, nonché il modo in cui l'intensità della corrente cambia nel tempo (cioè, se l'intensità è costante durante la stimolazione o cambiamenti a seguito di una forma d'onda sinusoidale con una certa ampiezza e frequenza). Diversi protocolli di stimolazione possono essere applicati utilizzando lo stesso montaggio di elettrodi e lo stesso protocollo può essere utilizzato su diversi montaggi.

Per ottimizzare il montaggio dell'elettrodo, esaminiamo le aree cerebrali rilevanti per la funzione e come i campi elettrici indotti da varie posizioni degli elettrodi influenzerebbero quelle aree cerebrali e di conseguenza le funzioni cognitive. Diverse strutture corticali e sottocorticali svolgono un ruolo significativo nelle funzioni di memoria, comprese le aree della corteccia frontale, temporale e parietale. Vale a dire, WM è supportato da una rete neurale diffusa che comprende dorsolaterale (DLPFC) e corteccia prefrontale laterale ventrale (VLPFC), pedomotorie e cortecce motorie supplementari, nonché corteccia parietale posteriore (PPC)21. Per l'AM e la memoria episodica in generale, le strutture all'interno del lobo temporale mediale sono essenziali22. Tuttavia, anche le aree associative delle cortecce parietali, frontali e temporali, con i loro percorsi convergenti verso l'ippocampo, svolgono un ruolo significativo. A causa della sua posizione anatomica, l'ippocampo non può essere stimolato direttamente utilizzando la tDCS, e quindi il potenziamento delle funzioni di memoria dipendenti dall'ippocampo viene effettuato utilizzando i bersagli corticali con elevata connettività funzionale all'ippocampo come la corteccia parietale posteriore. Per questi motivi, DLPFC e PPC sono più frequentemente utilizzati come bersagli di stimolazione per migliorare la memoria. Il posizionamento degli elettrodi può essere ulteriormente perfezionato sulla base della modellazione del flusso di corrente23 e convalidato in studi che combinano tDCS con tecniche di neuroimaging24.

Il protocollo di stimolazione più comune è una corrente anodale costante di 1-2 mA che dura tra 10-30 minuti. Il meccanismo assunto alla base di questo protocollo è che l'elettrodo con una carica positiva aumenterà l'eccitabilità del tessuto corticale sottostante che si tradurrà in un miglioramento delle prestazioni di memoria successive. A differenza del tDCS anodale costante, dove l'intensità di corrente rimane la stessa durante l'intero periodo di stimolazione, nel protocollo tDCS oscillatorio l'intensità della corrente fluttua alla frequenza data intorno a un valore impostato. Pertanto, questo tipo di protocollo modula non solo l'eccitabilità, ma coinvolge anche le oscillazioni neurali delle aree cerebrali rilevanti. È importante notare che sia per il tDCS costante che per quello oscillatorio gli elettrodi mantengono la stessa polarità di corrente per l'intera durata della stimolazione.

Qui presentiamo montaggi tDCS che prendono di mira i nodi all'interno della rete fronto-parieto-ippocampale per promuovere la memoria - sia WM che AM: in particolare, due montaggi di elettrodi con l'elettrodo target su DLPFC sinistro / destro o PPC sinistro / destro. Oltre al protocollo tDCS anodale costante delineiamo un protocollo tDCS oscillatorio theta.

Progettazione dello studio
Prima di fornire una guida dettagliata su come utilizzare tDCS per il miglioramento della memoria, delineeremo alcune proprietà essenziali del progetto sperimentale che sono importanti da considerare quando si pianifica uno studio tDCS sulla memoria.

Controllo fittizio
Per valutare gli effetti della tDCS sulla memoria, lo studio deve essere controllato in modo fittizio. Ciò implica che in una delle condizioni sperimentali il protocollo assomiglia a una vera e propria sessione di stimolazione, ma non viene somministrato alcun trattamento. Questa sessione falsa o fittizia serve come punto di riferimento per confrontare le prestazioni seguendo il tDCS reale e fare inferenze sulla sua efficacia. Comunemente, nel protocollo sham la corrente viene applicata solo per un breve periodo - di solito fino a 60 secondi all'inizio e alla fine della stimolazione sham come ramp-up seguita da ramp-down immediato (cioè fade-in / fade-out, fino a 30 secondi ciascuno) moda. In questo modo si assicura che la durata della stimolazione sia insufficiente a produrre effetti comportamentali o fisiologici. Poiché le sensazioni locali della pelle / cuoio capelluto sono solitamente più pronunciate all'inizio e alla fine della stimolazione (a causa di cambiamenti nell'intensità attuale), le sensazioni indotte in tutti i protocolli sono comparabili e difficili da distinguere25. In questo modo, il partecipante è accecato sul fatto che la stimolazione sia reale o meno, il che è particolarmente importante nei progetti all'interno del soggetto.

Oltre al controllo sham, per valutare la specificità degli effetti dei protocolli oscillatori, è consigliabile avere anche una condizione di controllo attivo. Ad esempio, il controllo attivo per il protocollo oscillatorio può essere la stimolazione anodale costante della stessa intensità26,27, o la stimolazione oscillatoria in diverse frequenze, ad esempio theta vs gamma28.

Design all'interno o tra i soggetti.
Nella progettazione all'interno dei soggetti ogni partecipante subisce sia tDCS reali che fittizi, mentre nella progettazione tra soggetti un gruppo di partecipanti riceve tDCS reali e l'altro gruppo riceve tDCS fittizio. Il vantaggio principale della progettazione all'interno del soggetto è un migliore controllo delle confusioni specifiche del soggetto. Cioè, le differenze individuali nell'anatomia e nelle capacità cognitive sono meglio controllate per quando ogni partecipante viene confrontato con se stesso. Tuttavia, poiché la progettazione all'interno del soggetto deve essere applicata in modo cross-over (cioè, metà dei partecipanti riceve tDCS reale nella prima sessione e sham nella seconda sessione, mentre l'altra metà dei partecipanti riceve prima sham e tDCS reale secondo) questo design potrebbe non essere ottimale per studi clinici e di formazione, nonché studi che coinvolgono diverse sessioni tDCS per giorni consecutivi, perché la progettazione crossover può comportare linee di base disuguali tra i bracci crossover. Pertanto, la progettazione all'interno del soggetto è più adatta quando si valutano gli effetti comportamentali o fisiologici di una singola sessione tDCS e quando le linee di base disuguali non sono considerate un problema per l'ipotesi di ricerca. Nella progettazione all'interno del soggetto che valuta gli effetti della singola sessione tDCS, è buona norma mantenere 7 giorni tra la sessione tDCS reale e quella fittizia per evitare effetti di riporto (tuttavia alcuni studi suggeriscono che periodi di wash-out ancora più brevi non influenzano significativamente i risultati29,30)e utilizzare forme parallele di attività di memoria in ordine controbilanciato per ridurre al minimo l'allenamento e gli effetti di apprendimento tra le sessioni.

Quando si utilizza la progettazione tra soggetti, il gruppo di controllo deve essere attentamente abbinato per le prestazioni basali, nonché altre caratteristiche rilevanti note per essere rilevanti per l'efficacia della tDCS. L'assegnazione casuale di gruppi potrebbe non essere l'approccio migliore in campioni di piccole dimensioni (ad esempio, <100) in quanto potrebbe portare a una corrispondenza non ottimale. In entrambi i casi, le prestazioni di base dovrebbero essere contabilmente considerate nell'analisi statistica.

Dimensione del campione.
Una delle domande più frequenti è "quanti partecipanti è necessario per rilevare gli effetti tDCS". La risposta a questa domanda dipende da diversi aspetti dello studio, tra cui la progettazione sperimentale, le dimensioni degli effetti attesi, il tipo di analisi statistica, ecc. Le dimensioni del campione negli esperimenti di stimolazione cerebrale sono spesso troppo piccole e si stima che gli studi in questo campo perdano circa il 50% dei veri risultati positivi perché sono sottodimensionati31. L'analisi della potenza consente di determinare la dimensione del campione adeguata per ogni esperimento specifico in base al progetto dello studio e alla dimensione dell'effetto prevista per l'analisi statistica pianificata. L'analisi di potenza può essere eseguita in ambiente R o utilizzando software gratuito specializzato come G*Power32,e va sempre eseguita a priori (cioè prima dell'esperimento). La potenza dovrebbe essere impostata su >,80 (idealmente .95) e la dimensione dell'effetto prevista sulle attività di memoria dopo una singola sessione tDCS è solitamente compresa tra .15-.20 (η2), cioè Cohen f 0.42-0.50. Pertanto, in genere è necessario arruolare 20-30 partecipanti in totale per l'esperimento all'interno del soggetto e 30-40 partecipanti per gruppo per lo studio tra soggetti, per ottenere un potere soddisfacente e quindi ridurre l'errore di tipo II. Tuttavia, la dimensione del campione dipende dal numero di altri fattori, tra cui l'analisi pianificata e la sensibilità delle misure di comportamento utilizzate. Pertanto, idealmente, si dovrebbe eseguire un esperimento iniziale per comprendere le dimensioni degli effetti per il progetto specifico e utilizzare tali dati come input per l'analisi della potenza. Tuttavia, è importante notare che l'esecuzione di un esperimento pilota su pochi partecipanti porterà a stime errate e inaffidabili delle dimensioni dell'effetto. Pertanto, se le risorse sono limitate, è meglio fare affidamento sugli studi precedenti con risultati comparabili e adottare un approccio leggermente più conservativo, cioè stimando per dimensioni di effetto leggermente inferiori a quelle riportate in letteratura.

Misure di risultato
Per valutare l'efficacia della tDCS sulla memoria è necessario selezionare compiti comportamentali adeguati. In effetti, la scelta del compito di memoria è uno degli aspetti cruciali del disegno dello studio, perché la capacità di rilevare l'effetto tDCS dipende direttamente dalla sensibilità del compito. La sfida qui è che la maggior parte degli strumenti di valutazione della memoria standardizzati o dei compiti neuropsicologici classici potrebbero non essere abbastanza sensibili da rilevare gli effetti della tDCS in popolazioni specifiche. Inoltre, la maggior parte dei compiti standardizzati non sono disponibili in due o più forme parallele e quindi non possono essere utilizzati in progetti all'interno dei soggetti. Per questo motivo, la maggior parte degli studi sulla memoria tDCS utilizza attività di compilazione personalizzate. Quando si progetta o si seleziona la misura del risultato, è necessario assicurarsi che il compito sia: (1) misura focale / selettiva della funzione di memoria di interesse; (2) sensibile (cioè che la scala sia abbastanza fine da rilevare anche piccoli cambiamenti); (3) sfida per i partecipanti (vale a dire, che la difficoltà del compito è sufficiente e quindi per evitare effetti di celling); (4) affidabile (cioè che l'errore di misurazione sia ridotto al minimo possibile). Pertanto, si dovrebbero usare forme empiricamente convalidate rigorosamente parallele di compiti di memoria, che hanno un numero sufficiente di prove - sia per garantire la sensibilità della misura che per massimizzarne l'affidabilità. Idealmente, i compiti dovrebbero essere pre-testati su un gruppo campionato dalla stessa popolazione dei partecipanti all'esperimento per garantire che le massime prestazioni non siano raggiungibili e che le forme di attività abbiano indici di difficoltà uguali. Infine, è meglio utilizzare attività computerizzate quando possibile in quanto consentono una durata controllata e una tempistica precisa. In questo modo i ricercatori possono garantire che tutti i partecipanti siano sottoposti a valutazione della memoria allo stesso tempo rispetto ai tempi della stimolazione (durante o dopo la tDCS). La durata di ogni attività o blocco di attività non deve essere superiore a 10 minuti, per evitare affaticamento e fluttuazioni dei livelli di attenzione; la valutazione cognitiva non dovrebbe essere superiore a 90 minuti in totale (compresi i compiti sia durante che dopo la tDCS).

Protocol

Questa procedura è stata approvata dal Comitato Etico Istituzionale ed è in linea con la Dichiarazione di Helsinki e le linee guida per la ricerca umana.

1. Materiali

NOTA: per ogni sessione tDCS preparare i seguenti materiali (Figura 1).

  1. Ottenere un dispositivo tDCS: utilizzare solo un dispositivo tDCS alimentato a batteria o un dispositivo tDCS isolato otticamente collegato alla rete. Il dispositivo dovrebbe funzionare come uno stimolatore a corrente costante con una potenza massima limitata preferibilmente a pochi milliampere. Il dispositivo deve avere l'approvazione normativa per uso umano.
  2. Ottenere elettrodi di gomma - utilizzare 5 cm x 5 cm di forma quadrata o 25 cm2 elettrodi di forma rotonda. Questi elettrodi avranno densità di corrente comprese tra 0,06 mA/cm2 e 0,08 mA/cm2 per correnti di 1,5 mA-2 mA, rispettivamente.
  3. Preparare tasche di spugna che si adattino agli elettrodi di gomma. Se la tasca in spugna è troppo grande, aumenterà la superficie di contatto con la pelle.
  4. Preparare una soluzione salina (standard 0,9% NaCl).
  5. Preparare l'alcol (70%).
  6. Ottenere un cappuccio in silicone regolabile - è possibile utilizzare anche cinghie per la testa, tuttavia i cappucci in silicone EEG possono essere regolati meglio in base alle dimensioni e alla forma della testa dei partecipanti e sono quindi più comodi per il posizionamento degli elettrodi.
  7. Ottenere un metro a nastro (flessibile; plastica o nastro).
  8. Ottenere un pennarello della pelle - matite pennarello o vari prodotti per il trucco (ad esempio, matita per gli occhi o pastello ombretto), il secondo può essere ancora più conveniente in quanto sono dermatologicamente testati e facilmente rimovibili.
  9. Ottenere tamponi di cotone.
  10. Ottieni pettine e mini fasce per capelli in silicone monouso.
  11. Procurarsi una siringa o una pipetta di plastica.
  12. Preparare un foglio di protocollo - compilare il modulo per le informazioni di base sulla sessione, ad esempio l'ID dei partecipanti, l'ID dello studio, la data, gli orari, le note, ecc. (vedere l'Appendice per un esempio).
  13. Preparare una tabella con misure della testa pre-calcolate per aiutare con il posizionamento degli elettrodi.
    NOTA: Per velocizzare il processo e ridurre la possibilità di errori, è consigliabile avere questa tabella pronta in anticipo. La misura si basa sul sistema di posizionamento degli elettrodi 10-20 EEG; i valori utilizzati per i calcoli sono le distanze nasion-inion/left-right-preauricular (vedi sotto). La tabella fornisce valori del 20% per un intervallo di valori di distanza. Abbiamo trovato come il più conveniente avere la tabella incorporata nel foglio di protocollo (Appendice).
  14. Preparare questionari. Per ogni sessione, raccogliere dati su sensazioni ed effetti collaterali prima e dopo tDCS; sensazioni e il livello di (s)piacevolezza durante la tDCS; umore e stato soggettivo generale, cioè freschezza / stanchezza.

Figure 1
Figura 1: Materiali per l'esperimento tDCS (vedere il testo per i dettagli). 1) dispositivo tDCS; 2) elettrodi; 3) spugne; 4) soluzione salina; 5) alcol; 6) cappuccio in silicone; 7) metro a nastro; 8) matita di pelle; 9) tamponi di cotone; 10) pettini e fasce per capelli in silicone; 11) siringa Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

2. Programmare i protocolli di stimolazione

NOTA: i passaggi esatti nella programmazione del protocollo tDCS differiscono tra i sistemi/dispositivi tDCS. Tuttavia, tutti i dispositivi tDCS forniscono caratteristiche di base: la capacità di produrre corrente costante con l'intensità di stimolazione desiderata, la capacità di aumentare e scendere gradualmente e un metodo per impostare la durata della stimolazione. I protocolli più avanzati come il tDCS theta-oscillatorio richiedono dispositivi / sistemi che consentano protocolli di stimolazione personalizzati.

  1. TDCS anodale costante
    1. Definire il protocollo tDCS anodale costante standard (Figura 2A) come: (1) periodo di dissolvenza in 30 secondi, quando l'intensità di corrente viene gradualmente incrementata da 0 mA all'intensità target (in genere usiamo 1,5 mA, ma possono essere utilizzate anche altre intensità, a condizione che rimangano entro i limiti di sicurezza); (2) periodo di stimolazione durante il quale viene erogata la corrente costante dell'intensità target (ad esempio, 1,5 mA); e (3) periodo di dissolvenza in uscita di 30 secondi quando l'intensità di corrente viene gradualmente ridotta a 0 mA.

Figure 2
Figura 2: Protocolli tDCS: (A) TDCS anodale costante; B) tDCS oscillatorio Theta; (3) Sham tDCS. La dissolvenza nel periodo è contrassegnata in arancione; Il periodo di dissolvenza in uscita è contrassegnato in verde. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. TDCS oscillatorio Theta
    1. Il tDCS theta-oscillatorio eroga corrente di intensità variabile ma non commuta polarità (Figura 2B). Pertanto, definire la forma d'onda in cui viene erogata la corrente come segue: (1) periodo di dissolvenza in entrata di 30 secondi, quando l'intensità di corrente viene gradualmente incrementata da 0 mA all'intensità target (ad esempio, 1,5 mA); (2) il periodo di stimolazione di 19 minuti in cui la corrente oscilla intorno all'intensità target all'interno di un intervallo di ampiezza predefinito (usiamo oscillazioni di ± 0,5 mA dell'intensità target) in una frequenza selezionata (in genere usiamo la frequenza di 5 Hz come rappresentativa del ritmo theta); e (3) periodo di dissolvenza in uscita di 30 secondi per portare l'intensità di corrente a 0 mA.
      NOTA: Questo protocollo può essere generato da qualsiasi software di controllo sperimentale (ad esempio, segnale CED) e fornito attraverso un'interfaccia intelligente (ad esempio, la gamma di dispositivi CED 1401) compatibile con il dispositivo tDCS che deve essere utilizzato. Alcuni sistemi di stimolazione elettrica transcranica (tES) dedicati più avanzati oltre a tDCS possono fornire anche corrente alternata (tACS) e stimolazione del rumore casuale (tRNS). Possono anche essere utilizzati per generare il protocollo tDCS oscillatorio. Ad esempio, in StarStim i protocolli tDCS theta-oscillatori sono definiti come una combinazione lineare di tDCS (1,5 mA) e tACS (±0,5 mA, 5 Hz). Questo tipo di protocollo può essere personalizzato nel senso che non tutti i partecipanti ricevono una stimolazione oscillatoria nella stessa frequenza (cioè 5 Hz), ma che la frequenza è regolata alla frequenza dominante all'interno della banda theta per ogni persona (ad esempio, Persona 1: 5 Hz, Persona 2: 6 Hz, Persona 3: 4,5 Hz, ecc.).

   

  1. TDCS fittizio
    1. Utilizzare un protocollo sham con la stessa durata del tDCS costante/oscillatorio (Figura 2C). Vale a dire, definirlo come: (1) primo periodo di dissolvenza in entrata / uscita in cui la corrente viene gradualmente incrementata fino all'intensità target (ad esempio, 1,5 mA) e gradualmente ridotta a 0 mA durante i primi 60 secondi (2) 18 minuti di 0 mA e (3) il secondo periodo di dissolvenza in entrata / uscita che dura di nuovo 60 secondi.
      NOTA: Un approccio alternativo sarebbe quello di utilizzare un'intensità di corrente molto bassa per l'intero periodo di stimolazione (20 min). Questo tipo di protocollo fittizio è programmato allo stesso modo della stimolazione anodale (solo l'intensità di corrente è impostata su (0,1 mA) ed è progettato per produrre sensazioni cutanee ma l'intensità è troppo settimanale per produrre eventuali effetti fisiologici33.

3. Posizionamento dell'elettrodo (Figura 3)

  1. Montaggio dell'elettrodo DLPFC: per la stimolazione del DLPFC, posizionare l'elettrodo target (anodale) su F3 (a sinistra) o F4 (a destra) del sistema EEG internazionale 10-20. Posizionare l'elettrodo di ritorno (catodale) sulla guancia controlaterale - cioè la guancia destra per l'anodo F3 e la guancia sinistra per l'anodo F4.
  2. Montaggio dell'elettrodo PPC: per la stimolazione su PPC, posizionare l'elettrodo target (anodale) su P3 (a sinistra) o P4 (a destra) del sistema EEG internazionale 10-20. Posizionare l'elettrodo di ritorno (catodale) sulla guancia controlaterale come nel montaggio DLPFC.
  3. Posizionamento dell'elettrodo target
    1. Per individuare F3 sulla testa dei partecipanti
      1. Utilizzare il metro per misurare la distanza tra nasion (il punto più profondo del ponte nasale) e inion (il punto più pronunciato della protuberanza occipitale esterna) che passa sopra la parte superiore della testa. Segna la distanza a metà strada con il marcatore della pelle con una linea sottile.
      2. Misurare la distanza tra le orecchie (utilizzare punti preauricolari come riferimenti) andando oltre la parte superiore della testa e segnare la distanza a metà strada con una linea sottile.
      3. Trova la posizione centrale del vertice o della linea mediana, denominata Cz, alle intersezioni delle due linee medie. Segnalo chiaramente con il pennarello.
      4. Misurare di nuovo la distanza nasion-inion, ma questa volta andando oltre Cz, e notare la distanza come misura A. Misurare di nuovo la distanza tra le orecchie, questa volta andando oltre Cz, e notare la distanza come misura B.
      5. Calcola il 20% della distanza A e il 20% della distanza B (o vedi il foglio del protocollo per i valori pre-calcolati).
      6. Spostarsi del 20% della distanza A in avanti da Cz lungo la linea nasion-inion per raggiungere Fz (linea mediana frontale) e segnare il punto.
      7. Spostarsi del 20% della distanza B verso sinistra da Cz lungo la linea inter-auricolare per raggiungere C3 (centrale a sinistra) e segnare il punto.
      8. Spostarsi del 20% in avanti dalla forma C3 (in parallelo con la linea nasion-inion) e del 20% verso sinistra dalla forma Fz (in parallelo con la linea inter-auricolare), per raggiungere F3 all'intersezione. Contrassegnare F3 con il marcatore cutaneo e posizionare il centro dell'elettrodo nel punto.
    2. Per individuare F4, seguire la stessa procedura solo sul lato destro della testa.
    3. Per individuare P3 sulla testa dei partecipanti
      1. Seguire i passaggi 3.3.1.1-3.3.1.5 come descritto sopra (trovare Cz, annotare la distanza A e B, calcolare il 20%).
      2. Spostarsi del 20% della distanza A all'indietro da Cz lungo il nasion-inion per raggiungere Pz (linea mediana parietale) e segnare il punto.
      3. Spostarsi del 20% della distanza B verso sinistra da Cz lungo la linea inter-auricolare per raggiungere C3 e segnare il punto.
      4. Spostati del 20% all'indietro da C3 (in parallelo con la linea nasion-inion) e del 20% verso sinistra da Pz (in parallelo con la linea inter-auricolare), per raggiungere P3 alla loro intersezione. Contrassegnare P3 con il marcatore cutaneo e posizionare il centro dell'elettrodo nel punto.
    4. Per individuare P4, seguire la stessa procedura solo sul lato destro della testa.
  4. Posizionamento dell'elettrodo di ritorno
    1. Dopo aver fissato l'elettrodo target con il cappuccio in silicone regolabile (vedere procedura passo-passo), inserire l'elettrodo di ritorno sotto la fascia del mento per fissare il contatto dell'elettrodo con la guancia controlaterale.

Figure 3
Figura 3: Schema di posizionamento degli elettrodi. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

4. Procedura passo-passo

  1. Prima della sessione tDCS
    1. Verificare se ogni partecipante soddisfa i criteri di inclusione definiti nell'approvazione etica per lo studio (vedere l'Appendice per i criteri di inclusione/esclusione più comuni).
    2. Chiedere al partecipante di compilare la scheda informativa del partecipante (comprese tutte le informazioni pertinenti come età, sesso, consumo di nicotina / alcol, ecc.34).
    3. Segui le linee guida etiche del comitato di revisione istituzionale e chiedi al partecipante di firmare il consenso informato. Sfrutta questa opportunità per spiegare gli aspetti di base della procedura a cui saranno sottoposti e rispondere a qualsiasi domanda i partecipanti possano avere.
    4. A seconda del disegno dello studio, eseguire una valutazione cognitiva di base (memoria e / o altre funzioni cognitive).
  2. Configurazione e stimolazione della tDCS
    1. Siediti comodamente il partecipante su una sedia.
    2. Chiedi al partecipante di compilare la lista di controllo delle sensazioni pre-tDCS e di riferire sullo stato generale (ad esempio, umore attuale; freschezza / stanchezza - questi possono essere valutati come un singolo elemento di tipo Likert o utilizzando questionari standardizzati come Brief Mood Introspection Scale35).
    3. Prendere le misure della testa usando un metro a nastro.
    4. Per localizzare il DLPFC o il PPC seguire la procedura sopra descritta (posizionamento dell'elettrodo). Annotare le misure nel foglio Protocollo per ciascun partecipante. Questi possono essere utilizzati per verificare quando si effettuano misurazioni nelle sessioni successive.
    5. Per aumentare la conduttanza, allontanare i capelli del partecipante dal sito di stimolazione (utilizzare pettini e fasce per capelli per i partecipanti con capelli lunghi).
    6. Ispezionare eventuali segni di danni alla pelle nel luogo di stimolazione. Evitare di posizionare gli elettrodi sulla pelle danneggiata.
    7. Pulire la superficie della pelle in cui verranno posizionati gli elettrodi utilizzando tamponi di cotone imbevuti di alcol per rimuovere grasso, sporco, ecc. E lasciarlo asciugare (utilizzare un prodotto per la rimozione del trucco se il partecipante ha un trucco pesante sulla guancia).
    8. Metti il cappuccio di silicone sulla testa del partecipante e fissalo con il sottogola. Non stringere il cappuccio (questo verrà fatto in seguito).
    9. Immergere le tasche di spugna con soluzione salina e mettere gli elettrodi al loro interno. Le spugne dovrebbero essere umide ma non gocciolanti; di solito sono sufficienti 10-15 ml di soluzione salina per spugna. Se le spugne sono troppo asciutte, ciò causerà un'elevata resistenza e una scarsa conduttività, anche la perdita della connessione del circuito.
      NOTA: la maggior parte dei dispositivi tDCS ha gli indicatori di resistenza; tuttavia, le spugne dovrebbero essere occasionalmente ispezionate per l'umidità. D'altra parte, se le spugne sono eccessivamente bagnate, può causare lo spostamento della corrente attraverso la testa durante la stimolazione. Si consiglia di avere spugne mediamente bagnate e utilizzare una siringa per aggiungere più soluzione salina durante l'esperimento se le spugne diventano troppo asciutte.
    10. Posizionare l'elettrodo in spugna sotto le cinghie di silicone e posizionare il centro dell'elettrodo target sulla posizione della testa contrassegnata. Impostare l'elettrodo di ritorno sulla guancia controlaterale. Utilizzare le cinghie in silicone per regolare il cappuccio in base alle dimensioni e alla forma della testa del partecipante. Il cappuccio deve essere stretto in modo che gli elettrodi non possano muoversi, ma comunque comodo per il partecipante.
    11. Accendere lo stimolatore, selezionare ed eseguire il protocollo tDCS predefinito (stimolazione anodica attiva o sham).
    12. Chiedi al partecipante di rilassarsi e lascia che riferisca come si sente durante i primi minuti di stimolazione (1-3 minuti). Spiega che le sensazioni svaniranno lentamente man mano che si abiteranno o quando inizieranno a concentrare la loro attenzione su qualche altra attività.
    13. Per evitare attività non strutturate che possono interferire con gli effetti di stimolazione, utilizzare un leggero coinvolgimento cognitivo durante la tDCS. Ad esempio, i partecipanti possono eseguire prove pratiche di compiti cognitivi o impegnarsi in facili giochi di memoria durante la stimolazione (a partire da 3-5 minuti di stimolazione). Questo tipo di impegno cognitivo durante la stimolazione ha il potenziale per promuovere gli effetti tDCS e aiuterà i partecipanti a tenere la mente fuori dalle sensazioni cutanee indotte dalla tDCS.
    14. Chiedi al partecipante di riferire come si sente più volte durante la stimolazione (ad esempio, per segnalare il livello di sgradevolezza su una scala di 10 punti ogni 5 minuti di stimolazione, 1 - completamente assente, 10 - molto intenso). Livelli più elevati di sgradevolezza (>6) potrebbero essere previsti durante i periodi di dissolvenza in dissolvenza in alcuni partecipanti. Se il livello di sgradevolezza rimane alto dopo 5 minuti interrompere la stimolazione.
    15. Dopo aver eseguito il protocollo predefinito, spegnere lo stimolatore.
    16. Rimuovere prima gli elettrodi di spugna, quindi rimuovere il cappuccio di silicio.
    17. Chiedi al partecipante di compilare la lista di controllo delle sensazioni post-tDCS e di segnalare eventuali effetti collaterali non ancora elencati.
    18. Pulire la pelle nei punti in cui è stata contrassegnata e ispezionare la pelle per eventuali modifiche. Se c'è una reazione cutanea (ad esempio, vasodilatazione locale, cioè arrossamento della pelle sulla guancia), monitorare mentre svanisce in quanto di solito è una reazione transitoria nei partecipanti con pelle sensibile e dovrebbe scomparire entro 10-15 minuti.
  3. Valutazione della memoria
    1. Per standardizzare la valutazione tra i partecipanti, utilizzare strumenti di valutazione computerizzati, ad es. Attività di memoria con punteggio automatico. Diverse attività WM (ad esempio, attività 3-back verbali e spaziali) e attività AM (apprendimento verbale accoppiato; richiamo cued face-word, posizione dell'oggetto, ecc.) possono essere trovate qui: https://osf.io/f28ak/?view_only=f8d5e8dd71d24127b3668ac3d8769408
    2. Per valutare la specificità degli effetti della tDCS sulla memoria è consigliabile includere compiti di controllo, cioè attività che toccano altre funzioni cognitive o motorie.
  4. Termine della sessione/studio sperimentale
    1. Dopo l'(ultima) sessione sperimentale nello studio chiedere al partecipante di provare a indovinare le sessioni in cui hanno ricevuto una stimolazione reale e fittizia. Annota tutte le risposte e vedi se le proporzioni ottenute sono superiori alla probabilità casuale. In caso contrario, l'accecamento ha avuto successo. Se i partecipanti sono stati in grado di differenziare la stimolazione reale da quella fittizia, analizzare i dati per quelli che hanno indovinato correttamente e quelli che non hanno controllato se l'accecamento non riuscito ha influenzato gli effetti tDCS.
    2. In linea con le linee guida etiche, informare i partecipanti in dettaglio dopo che il loro coinvolgimento è stato completato.
  5. Dopo la sessione sperimentale
    1. Lavare le spugne con acqua corrente e sapone in modo che la soluzione salina sia completamente lavata via. Lasciare asciugare completamente le spugne prima di metterle via.
    2. Utilizzare acqua tiepida e alcool per pulire tutti i materiali riutilizzabili, tra cui pettine, cappuccio in silicone e metro.
    3. Prendere appunti su tutti gli eventi insoliti, imprevisti o non pianificati che potrebbero essere accaduti durante la sessione, inclusi eventuali malfunzionamenti delle apparecchiature, commenti pertinenti fatti dal partecipante, interruzioni, ecc.

Representative Results

Il protocollo descritto è stato utilizzato con successo per migliorare le prestazioni della memoria in diversi studi nel nostro laboratorio. Tuttavia, protocolli simili sono stati utilizzati anche in altri laboratori di ricerca (ad esempio, vedi36,37).

Quando si tratta di memoria di lavoro, i nostri risultati hanno dimostrato che 20 minuti di tDCS frontale destro (posizione F4; corrente costante di 1,8 mA) hanno migliorato il WM verbale, mentre lo stesso protocollo di stimolazione applicato sulla corteccia parietale sinistra (posizione P3) ha portato a migliori prestazioni WM spaziali. Al contrario, non sono stati riscontrati effetti significativi quando lo stesso protocollo di stimolazione è stato applicato sulle cortecce frontale sinistra (F3) e parietale destra (P4). La Figura 4 mostra i risultati rappresentativi della modellazione del campo elettrico generato da tDCS e le misure delle prestazioni a seguito di tDCS attivo e fittizio sulla base dei dati riportati in Živanović et al., 202138.

Figure 4
Figura 4: (A) Effetti della tDCS anodale costante della PPC sinistra (montaggio della guancia P3-controlaterale) sulle prestazioni della memoria di lavoro spaziale (attività spaziale a 3 dorso); (B) Effetti della costante tDCS anodale del DLPFC destro (F4-controlaterale cheek montage) sulle prestazioni verbali di WM (compito verbale 3-back). La figura mostra la simulazione dei campi elettrici indotti dalla tDCS, lo schema delle prove di attività e le prestazioni all'interno dei soggetti in condizioni attive e fittizie (i valori sono centrati sull'ordine della sessione per tenere conto del controbilanciamento, cioè i valori positivi indicano prestazioni superiori alla media, mentre i valori negativi indicano prestazioni inferiori alla media durante la sessione). La simulazione dei campi elettrici locali generati dal set up dell'elettrodo viene eseguita utilizzando COMETS2 MATLAB toolbox 41. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Gli effetti della tDCS parietale sulla memoria associativa sono stati coerenti e robusti. Cioè, nella serie di esperimenti all'interno del soggetto abbiamo dimostrato che 20 minuti di tDCS su PPC sinistro (posizione P3; corrente costante di 1,5 mA) migliorano la memoria per le associazioni face-word27,39,40. La Figura 5 mostra l'attività rappresentativa e i risultati. Inoltre, sono stati osservati effetti comparabili sul compito AM valutando le associazioni oggetto-posizione quando il PPC destro (posizione P4) viene stimolato utilizzando lo stesso protocollo tDCS costante40.

Figure 5
Figura 5: Effetti della tDCS anodale costante del PPC sinistro (montaggio della guancia P3-controlaterale) sulle prestazioni della memoria associativa (A)Compito delle coppie faccia-parola; (B) Effetti della tDCS anodale costante della PPC sinistra (montaggio della guancia P3-controlaterale) sulle prestazioni della memoria associativa (proporzione di parole correttamente richiamate su cue). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

I protocolli più avanzati come il tDCS theta-oscillatorio sono stati studiati in modo meno approfondito, tuttavia lo studio di Lang e colleghi26 e il recente studio condotto nel nostro laboratorio27 hanno mostrato un miglioramento dell'AM face-word seguendo il protocollo tDCS oscillatorio rispetto a sham. La figura animata mostra la simulazione del campo elettrico indotto dal tDCS oscillatorio theta sul PPC sinistro.

Video 1. Clicca qui per scaricare questo video.

Appendice. Fare clic qui per scaricare questi file. 

Discussion

L'esito dello studio tDCS sulla memoria dipende dal numero di fattori, e alcuni dei quali, ad esempio, l'omogeneità / eterogeneità del campione, la potenza statistica sufficiente, la difficoltà dei compiti di memoria e la motivazione dei partecipanti sono stati precedentemente discussi (vedi Berryhill, 2014). Sono disponibili diversi articoli eccellenti sul metodo tDCS, nonché tutorial più generali sull'applicazione della tDCS per studiare le funzioni cognitive e possono essere ben applicati anche alla ricerca sulla memoria (vedi17,43,44,45,46,47). Qui ci concentreremo sugli aspetti del protocollo che, in base alla nostra esperienza, sono rilevanti ma spesso trascurati o non discussi in modo sufficientemente dettagliato altrove.

Posizionamento dell'elettrodo di ritorno. È importante tenere presente che l'elettrodo di ritorno non è un terminale passivo ma a polarità negativa (cioè catodo). Pertanto, può indurre effetti fisiologici opposti all'elettrodo bersaglio. Inoltre, il flusso di corrente, dipende dal posizionamento del ritorno tanto quanto dipende dall'elettrodo target. Inoltre, poiché la corrente scorre lungo il percorso di minor resistenza, se l'anodo e il catodo si trovano troppo vicini l'uno all'altro, la corrente può fluire solo sulla superficie cutanea e/o attraverso il liquido cerebrospinale tra gli elettrodi, lasciando così inalterato il tessuto corticale. Per questi motivi, la scelta accurata dell'elettrodo di ritorno è rilevante quanto la posizione dell'elettrodo target. Esistono prove meta-analitiche che suggeriscono che i catodi extracranici hanno maggiori probabilità di produrre effetti significativi48. Il posizionamento dell'elettrodo di ritorno sulla guancia controlaterale per il miglioramento della memoria è stato basato sulla modellazione del flusso di corrente e selezionato per evitare potenziali effetti confondenti della generazione di polarità negativa su aree cerebrali irrilevanti per la funzione. Il posizionamento dell'elettrodo di ritorno sulla guancia controlaterale è stato utilizzato con successo in precedenti studi WM (vedi36,37,38,49,nonché negli studi AM27,39,40),ed è stato evidenziato come una buona scelta per i montaggi tDCS che mirano a modulare anche altre funzioni cognitive45.

Accecante. Negli esperimenti in singolo cieco, per garantire l'accecamento del partecipante, la posizione dello stimolatore e/o del display di monitoraggio dovrebbe essere fuori dalla vista del partecipante. Ciò è particolarmente importante quando si utilizzano stimolatori con luci che indicano quando l'unità è accesa e / o che eroga corrente. Per i progetti in doppio cieco (quando sia il partecipante che lo sperimentatore non sono a conoscenza del protocollo che viene somministrato), si dovrebbe usare l'opzione in doppio cieco, o un'opzione simile disponibile per un determinato dispositivo. Se tale opzione non è disponibile, la buona pratica è quella di avere una procedura a due sperimentatore. Cioè, uno sperimentatore entra solo per eseguire il protocollo di stimolazione, mentre l'altro sperimentatore che esegue il partecipante attraverso l'esperimento, incluso il successivo compito di memoria e analizza i dati, lascia la stanza appena prima e durante la stimolazione. Per gli standard metodologici, gli esperimenti in doppio cieco sono preferiti ai progetti in singolo cieco perché riducono il pregiudizio o gli effetti "sperimentatori". Ciò è molto rilevante quando si conducono studi clinici e / o si utilizzano le valutazioni basate sull'intervista delle funzioni cognitive. Tuttavia, l'accecamento dello sperimentatore è meno problematico quando i partecipanti sono altamente motivati a massimizzare le loro prestazioni (che è principalmente il caso della valutazione della memoria o del miglioramento cognitivo in generale) e quando l'attività viene amministrata e valutata automaticamente (cioè, quando lo sperimentatore ha poco o nessun intervento nella fase di valutazione).

Attività durante tDCS. Gli autori di articoli tDCS raramente riferiscono su ciò che stavano facendo i partecipanti durante la stimolazione. Quando l'attività non viene segnalata, di solito è implicito che i partecipanti siano stati istruiti a sedersi comodamente e rilassarsi. Tuttavia, l'assenza di attività strutturata rappresenta la fonte del "rumore" incontrollabile negli esperimenti. Vale a dire, 20 minuti sono piuttosto lunghi, quindi alcuni partecipanti possono usare il tempo per rilassarsi (con possibilità di addormentarsi) mentre altri possono concentrarsi sulle sensazioni tDCS o iniziare a ruminare o pensare eccessivamente ad alcuni argomenti tDCS non correlati. Ci sono prove che suggeriscono che l'attività rilevante per la funzione ma non stancante eseguita durante la tDCS ha il potenziale per promuovere gli effetti tDCS50. Per questi motivi, nei nostri esperimenti, i partecipanti eseguono prove pratiche dei compiti di memoria da utilizzare come misure di esito o compiti di memoria simili. Le prove pratiche sono una buona scelta perché coinvolgono le stesse reti neurali della funzione target ma sono più facili e quindi non frustranti o faticose per i partecipanti. Oltre a ciò, l'esecuzione di prove pratiche durante la stimolazione è economica nel senso che riduce il tempo di test dopo tDCS, il che è un vantaggio soprattutto quando il progetto dello studio include più attività da completare post-tDCS. Tuttavia, le prove di pratica sono di solito molto più brevi di 20 minuti, quindi è necessario presentare anche attività alternative. A questo scopo, abbiamo utilizzato i comuni giochi di memoria40, che mantengono i partecipanti concentrati, li aiutano a passare il tempo e tengono la mente fuori dalle sensazioni indotte da tDCS e li rendono complessivamente più a loro agio nell'impostazione di test. Alcune cose da tenere a mente quando si sceglie l'attività di memoria da eseguire durante tDCS sono che l'attività non dovrebbe essere difficile ma anche non noiosa (le attività adattive impostate al tasso di successo dell'80% sono buone in questo contesto); l'attività non dovrebbe avere il materiale che potrebbe interferire con la successiva valutazione della memoria (ad esempio, quando si valuta la memoria per volti e parole, si possono usare coppie di immagini / forme astratte). Un'altra questione importante è la durata del "periodo di assuefazione", cioè quanto tempo dopo l'inizio della stimolazione i partecipanti dovrebbero iniziare a svolgere l'"attività di distrazione". Ci sono differenze individuali nell'intensità della sensazione e nei tempi di assuefazione, ma la maggior parte dei partecipanti sarà pronta per iniziare l'attività dopo 3-5 minuti di stimolazione.

Sensazioni cutanee. Alcuni partecipanti possono essere più sensibili agli effetti cutanei della tDCS, riportando così livelli elevati di disagio, anche se questo non accade molto spesso. È importante informare i partecipanti sulle potenziali sensazioni che potrebbero provare prima dell'esperimento. Se qualcuno ha paura della procedura, spesso lasciamo che i partecipanti "sentano" la corrente sulla loro mano prima di mettere le spugne sulla loro testa. I partecipanti dovrebbero essere continuamente monitorati e invitati a fornire un feedback sul loro livello di comfort e sensazioni a intervalli regolari. Se il partecipante segnala un aumento del livello di disagio, offri sempre di interrompere l'esperimento. È essenziale che i partecipanti siano consapevoli che la stimolazione può essere interrotta in qualsiasi momento se lo chiedono. Se il partecipante decide di interrompere la stimolazione, la corrente deve essere lentamente abbassata (la brusca cancellazione del protocollo di stimolazione può indurre sensazioni ancora più forti). Spesso si raccomanda che nel caso di sensazioni spiacevoli l'intensità attuale venga temporaneamente abbassata al più alto livello di comfort, fino a quando il partecipante non si adatta, e quindi gradualmente tornata all'intensità target. Questa sembra un'alternativa appropriata all'interruzione del protocollo di stimolazione, specialmente se la tDCS viene utilizzata in ambito clinico. Tuttavia, quando la tDCS viene utilizzata per scopi di ricerca, e specialmente in campioni relativamente piccoli, è essenziale che tutti i partecipanti si sottopongano alla stessa procedura. Pertanto, interrompere l'esperimento è preferibile all'abbassare l'intensità della stimolazione per alcuni partecipanti per qualche tempo.

Segnalazione della metodologia tDCS e monitoraggio di potenziali confusioni. Il campo di ricerca tDCS è altamente eterogeneo per quanto riguarda metodi e misure, quindi è importante riportare chiaramente tutti gli aspetti della procedura tDCS, compresa la procedura di accecamento e la valutazione; il posizionamento della testa del bersaglio e la posizione dell'elettrodo di ritorno; la dimensione e la forma degli elettrodi; tipo di sostanza conduttura utilizzata (soluzione salina o gel); l'intensità di corrente (mA) e la densità (mA/cm2), nonché la durata del periodo di dissolvenza in entrata/uscita; i livelli di impedenza se misurati; la durata della stimolazione (compreso il periodo di fade-in/out); il resoconto dettagliato delle attività in cui i partecipanti sono stati impegnati durante la stimolazione; i tempi e la durata dei compiti cognitivi successivi alla stimolazione (compresi i tempi di pausa, se presenti). Questo tipo di informazioni facilita la standardizzazione e l'analisi sistematica degli studi pubblicati (vedi revisione recente per esempio51). Gli aspetti che vengono raramente riportati sono l'effetto di variabili potenzialmente moderate / confondenti come l'ora del giorno della sessione tDCS, il livello di stanchezza / umore riportato dai partecipanti, il successo dell'accecamento (cioè le convinzioni sul tipo di stimolazione che stanno ricevendo), l'ordine delle sessioni sperimentali nei progetti all'interno del soggetto, ecc. La maggior parte di queste variabili sono state segnalate per modulare gli effetti della tDCS, ma il loro effetto rimane poco studiato e riportato in modo incoerente. Pertanto, gli studi tDCS dovrebbero garantire di raccogliere e riferire su eventuali variabili potenzialmente confondenti; per i dettagli sulle buone pratiche si vedano le tabelle 10A, 10B, 11 di Antal e colleghi34.

L'applicazione del protocollo descritto per la tDCS anodale sia nel suo standard o, ancora di più, nella sua forma avanzata (cioè tDCS modulata oscillatoriamente) fornisce un mezzo non solo per il miglioramento delle funzioni di memoria (e l'uso prospettico nelle popolazioni cliniche), ma consente anche di investigarsi della neurobiologia delle reti neurali funzionali alla base di queste funzioni.

Disclosures

Gli autori non hanno interessi contrastanti da divulgare

Acknowledgments

Questa ricerca è stata sostenuta dal Fondo scientifico della Repubblica di Serbia, PROMIS, sovvenzione n. #6058808, MEMORYST

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adjustable silicone cap
Alcohol
Comb
Cotton pads
Measuring tape
Rubber electrodes
Saline solution
Single-use mini silicon hair bands
Skin marker
Sponge pockets
Syringe
tDCS device

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Neuroscienze Numero 175
Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) per il miglioramento della memoria
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Bjekić, J., Živanović, M., Filipović, S. R. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement. J. Vis. Exp. (175), e62681, doi:10.3791/62681 (2021).

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