Yöntem makalesi

Uyku sırasında Yüksek Çözünürlüklü Transkraniyal Doğrudan Akım Uyarısı

DOI:

10.3791/68911

⸱

5 Aralık 2025

 ,  , 
1Center for Sleep and Cognition, Department of Psychiatry, Beth Israel Deaconess Medical Center, 2Division of Sleep Medicine, Harvard Medical School

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, hedeflenen beyin bölgeleri ile uyku arasındaki nedensel ilişkileri ve ilgili süreçleri incelemek için uyku sırasında yüksek çözünürlüklü transkraniyal doğrudan akım uyarısını ve eşzamanlı elektroensefalografi izlemesini tanımlar.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yüksek çözünürlüklü transkraniyal doğrudan akım uyarısı (HD-tDCS), uyku sırasında sinirsel aktivitenin yüksek mekansal hassasiyetle modülasyonu sağlar. Bu protokol, HD-tDCS uygulaması için kapsamlı bir metodoloji, 4 x 1 halka elektrot konfigürasyonu kullanarak aynı anda yüksek çözünürlüklü elektroensefalografi (HD-EEG) kaydederek uyku mimarisi ve uyarım etkilerini izler. Bu teknik, birden fazla parametrin sistematik ayarlanmasını sağlar; her parametre seçimi farklı nörofizyolojik sonuçlar üretir. Bu, araştırma sorusuna özel olarak uyarlanmış belirli beyin bölgelerini ve salınımlı desenleri hedefleme fırsatları sunar. Bu protokolün başarılı uygulanması, elektrot yerleştirme, empedans yönetimi ve gerçek zamanlı uyku aşamalama yeteneğine dikkat gerektirir. Bu metodolojinin çok yönlülüğü ve uyku fizyolojisinde nedensel ilişkileri ele alma kapasitesi, temel sinirbilimden uyku optimizasyonuna dayalı klinik müdahalelere kadar geniş bir uygulama yelpazesini davet etmektedir. Burada tanımlanan standartlaştırılmış ancak esnek çerçeve, HD-tDCS'yi uyku nörobiyolojisi ve klinik sonuçları için sistematik araştırmalar için sağlam bir platform olarak sağlamaktadır.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uyku, beyin sağlığı ve biliş için gereklidir ve belirli uyku salınımları önemli destekleyici ve iyileştirici rollere sahiptir. Bu uyku salınımlarını modüle edebilme yeteneği, uyku, beyin aktivitesi ve biliş arasında nedensellik kurmak için benzersiz fırsatlar sunar. Son yıllarda çeşitli nöromodülasyon teknikleri ortaya çıkmıştır; transkraniyal doğrudan akım uyarısı (tDCS), uyku sırasında sinirsel aktiviteyi modüle etmek için invaziv olmayan bir yaklaşımolarak umut vaat etmektedir.

Geleneksel tDCS, genellikle 25-35 cm2 ölçüsünde olan büyük pad elektrotlar aracılığıyla doğrudan elektrik akımı uygular ve bu da nispeten dağınıkuyarım sağlar 5. Uyku sırasında tDCS'nin etkinliği ve özgüllüğü, sistematik olarak manipüle edilebilecek birkaç temel parametreye bağlıdır. Elektrot yerleşimi, hangi kortikal bölgelerin uyarılacağını temelde belirler; Bifrontal konfigürasyonlar, montaj ve polariteye bağlı olarak yavaş salınımları ve uyku iğnelerini 6,7 artırabilir veya toplam uykusüresini 8 azaltabilir. Akım yoğunluğu (genellikle 0.2-2.0 mA) hem nörofizyolojik yanıtların büyüklüğü hem de katılımcı toleransı üzerinde doza bağlı etkilergösterir 9. Toplam uyarım süresi, rampa süresi ve protokol yapısı (belirli uyarım aralıklarıyla sürekli ve aralıklı olarak değişen zamansal parametreler) hem anlık etkileri hem de sonraki etkileri belirler; Örneğin, uyarılmasız aralıklara sahip aralıklı protokoller, motor korteksin uyarılabilirliğini artırırken adaptasyonuazaltabilir. Ayrıca, uyarılmanın uyku mimarisine göre zamanlaması sonuçları etkiler; örneğin, Evre 2 (N2) uyku uyarısı öncelikle iğrenleri ve yavaş salınımlarıetkiler 6,7 iken, hızlı göz hareketi (REM) uyku uyarısı rüyalar sırasında öz-farkındalığı etkiler11. Parametre seçimindeki bu inceliklerden kaynaklanan bu sonuç çeşitliliği, uyku mimarisinin ve biliş gibi ilgili süreçlerin hedefli nöromodülasyona karşı olağanüstü hassasiyetini gösterir.

Yüksek çözünürlüklü tDCS (HD-tDCS), 4 x 1 halka montajı gibi daha küçük elektrotlar kullanır (yaklaşık 0,95 cm² yüzey alanı, geleneksel kauçuk elektrotlar için 2-35 cm² alana karşı), bu da beyin bölgelerinin daha odak hedeflenmesini sağlar ve gelişmiş mekansal hassasiyetle — elektrik akımını belirli bir hedef içinde yoğunlaştırma ve komşu alanlara yayılmayı en aza indireme yeteneği olarak tanımlanır — daha büyük kauçuk elektrotlara kıyaslaönceden kullanılan 12. HD-tDCS ayrıca daha sınırlı bir elektrik alan dağılımı üretir ve üretilen akım büyük ölçüde elektrotların13 hemen altındaki kortikal alanlarla sınırlıdır. Bu gelişmiş mekansal özgüllük, hedef dışı etkileri en aza indirir ve uyarılma alanları ile gözlemlenen sonuçlar arasında yüksek hassasiyetli fonksiyonel korelasyonların yolunu açar14. Bu seçicilik, beyin bölgesine özgü hipotezlerin daha doğru test edilmesini sağlarken, bitişik kortikal bölgelerin istenmeyen uyarılmasından kaynaklanan karıştırıcıetkileri azaltır 5,12,13,14,15. HD-tDCS'nin geliştirilmiş odak hassasiyeti ve doğruluğu, belirli beyin bölgelerinin mekanik sorgulamalarını ve bunların uyku fizyolojisi ve bilişiyle ilgili bağlantılarını mümkün kılar. HD-tDCS'nin uyum yeteneği, sürekli yüksek çözünürlüklü elektroensefalografi (EEG) gibi sürekli nörofizyolojik kayıtlarla birleştirildiğinde artırılır. Bu nedenle, bu tür translasyonal umut vaatlerine sahip bir platform, hem temel sinirbilim araştırmalarını hem de uyku ile nöropsikiyatrik durumlar için klinik müdahalelerin geliştirilmesiniilerletebilecek kapasitede olabilir 4.

Bu protokol, uyku mimarisi ve uyarı etkilerini izlemek için eşzamanlı olarak EEG kaydederken 4 x 1 halka konfigürasyonu kullanılarak HD-tDCS uyku sırasında uygulanan kapsamlı bir metodolojiyi tanımlar. Yaklaşım, çok yönlü olacak şekilde tasarlanmıştır ve araştırmacıların uyku sinirbilimiyle ilgili çeşitli araştırma sorularını yanıtlamak için uyarlama parametrelerini özelleştirmelerine olanak tanır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çalışma, enstitümüzün etik yönergelerine uygun olarak onaylandı ve yürütüldü. Çalışmanın katılımcılarından prosedürler, riskler ve faydalar hakkında tam açıklamalarla bilgilendirilmiş onay alındı.

1. Kontrendikasyonlar ve güvenlik hususları

  1. Deneysel kurulumdan önce, katılımcının mevcut güvenlikyönergeleri 16,17 (Tablo 1) temelinde HD-tDCS için herhangi bir karşıtmandikasyonu olmadığını doğrulayın.
  2. Katılımcının saç derisini cilt lezyonları açısından dikkatlice inceleyin. Hasar veya iltihaplı bölgeleri uyarmaktan kaçının.
  3. Katılımcının ilaçlarını gözden geçirin, çünkü merkezi sinir sistemi etkili ilaçlar uyarımanın etkilerini değiştirebilir.
  4. İşlemler, riskler ve faydalar hakkında tam açıklamalarla bilinçli onay alın.
  5. Önceden var olan semptomlar için16 stimtürü tarama, uyarımla ilgili etkilerle karıştırılabilir 16,17. Bunlar arasında: baş ağrısı, saç derisi rahatsızlığı, karıncalanma, kaşıntı, yanma hissi, cilt kızarıklığı, uyku hali, konsantrasyon güçlüğü ve ruh hali değişiklikleri bulunur.

2. Ekipman hazırlığı

NOT: Bu protokol, HD-tDCS ve EEG kaydı için ayrı, bağımsız cihazların kullanımını tanımlar (Şekil 1). Bazı ticari olarak mevcut sistemler, hem uyarma hem de kayıt yeteneklerini tek bir cihazda entegre eder. Bu tür entegre sistemlerin kullanıcıları üreticiye özgü talimatlara başvurmalıdır.

  1. Tüm gerekli ekipman ve malzemeleri topla (Tablo 2, Şekil 2 ve Şekil 3).
  2. Geleneksel tDCS cihazının yeterli güç kaynağına sahip olduğundan emin olun.
    1. Her iki cihazı da açın ve üreticinin spesifikasyonlarına göre güç durumunu kontrol edin.
    2. Pil ile çalışan cihazlar için: Düşük pil göstergeleri yanırsa, pilleri değiştirin (kullanıcı tarafından değiştirilebilir sistemler için) veya cihazı şarj edin (entegre pil sistemleri için).
    3. Yazılım kontrollü cihazlar için: Güç durumunu kontrol arayüzü üzerinden doğrulayın.
    4. Şebeke ile çalışan cihazlar için: Uygun tıbbi sınıf izolasyonla güç prizine doğru bağlantı sağlandığından güvenin.
  3. Tüm elektrotları olağandışı aşınma veya hasar belirtileri açısından kontrol edin.
    1. Ag/AgCl sinterlenmiş halka elektrotları için: Elektrot yüzeyinde elektroliz ürünlerinin birikintilerini kontrol edin.
    2. Karbon kauçuk elektrotlar için: Çatlaklar, kırılganlık veya düzensiz aşınma olup olmadığını kontrol edin.
    3. Tek kullanımlık elektrotlar için: Tek kullanımlık veya önerilen kullanım sınırlarını aşmadıklarını doğrulayın.
    4. Üreticinin değişim sıklığı yönergelerine uygun olarak hasar görmüş veya aşırı kullanılmış elektrotları değiştirin.
  4. Ag/AgCl sinterlenmiş halka elektrotlarının kablolarını, 4 x 1 adaptör çıkış kablonundaki uyumlu alıcılara bağlayın.
    1. Orta elektrot kablosunu merkez alıcı fişine bağlayın.
    2. Kalan elektrotları çevredeki fişlere bağlayın.

3. EEG kapağı ve HD-tDCS elektrot hazırlığı (Şekil 2 ve Şekil 3)

  1. Katılımcı için baş çevresine göre uygun boyutta EEG kapağını seçin. EEG kapsül boyutu seçimi için üretici kılavuzuna bakabilirsiniz.
  2. Çalışma hedeflerine göre HD-tDCS elektrot polarite konfigürasyonunu belirleyin. Anodal uyarımda merkez elektrot anod (pozitif) olarak hizmet verir, çevresindeki elektrotlar ise katot (negatif) olarak kullanılır. Katodal uyarımda merkez elektrot katot (negatif) olarak kullanılırken, çevresindeki elektrotlar anod (pozitif) olarak kullanılır. Yaygın yerleşimler (ve beklenen beyin hedefleri) şunlardır:
    1. Prefrontal korteksi hedeflemek için iki taraflı frontolateral (F3/F4)yerleşimi kullanın 6.
    2. Merkezi (Cz) yerleşimi kullanarak sensorimotoralanları 18 hedefleyin.
    3. Oksipital (Oz) yerleşimini kullanarak görsel korteksihedefleyin 19.
    4. Parietal (P3/P4) kullanılarak ilişkikorteksleri 20 hedeflenin.
    5. İsteğe bağlı) Hesaplamalı alan modellemesi kullanarak akım dağılımını görselleştirip optimize edin ( Şekil 4):
      1. Varsa katılımcının yapısal MR'sını alın veya standart bir baş modeli kullanın.
      2. Akımakışını simüle etmek için saha modelleme yazılımları (örneğin SIMNIBS, ROAST veya üreticiye özgü HD-Explore gibi araçlar) kullanın.
      3. Giriş elektrot pozisyonları ve uyarılma parametreleri (akım yoğunluğu, polarite).
      4. İlgi alanının hedeflenmesini sağlamak için tahmin edilen saha dağılımını değerlendirin.
      5. Hedef odaklılığını ve yoğunluğunu optimize etmek için elektrot pozisyonlarını gerekirse ayarlayın.
  3. EEG kapağından seçilen uyarım konumundaki EEG kayıt elektrotlarını çıkarın. Bu, HD-tDCS uyarılma elektrotlarının bu pozisyonları işgal etmesini sağlar ve böylece kapağın aynı açıklıklarından doğrudan saç derisi teması sağlarlar. Çıkarılan EEG elektrotları, uyarı akımından kaynaklanan doygunluk nedeniyle uyarım sırasında bu konumlardan anlamlı veri kaydedemez.
  4. HD-tDCS elektrotlarını veya elektrot tutucularını kapağa yerleştirin (Şekil 2).
    NOT: Bazı HD-tDCS sistemleri, ayrı tutucular olmadan doğrudan kapağa yerleştirilen elektrotlar kullanır. Üreticiye özgü talimatları takip edin.
    1. Elektrot tutuculu sistemler için: Tutucuları, kapağı içeren taraf EEG kapağının dışına bakacak şekilde konumlandırın ve sabitleyin; karşı taraf (kapağı olmadan) EEG kapağının iç kısmına bakacak şekilde katılımcının saç derisine temas edecek şekilde konumlandırın.
    2. Doğrudan yerleştirme elektrotlu sistemler için: Elektrot yönelimi ve emniyet mekanizması için üretici yönergelerine uyun.
  5. Yapışkan iletken macun (yüksek viskozite, klorür içermemiş; Üreticinin önerdiği gibi EEG kapağını hazırlamak için on-20) macun.
    1. EEG kapağını ters ters çevirin ve köpük bir başlığa yerleştirin.
    2. Şapkanın kumaşındaki kırışıklıkları düzeltin.
    3. Dil baskılayıcı kullanarak EEG elektrotlarını macunla örtün. HD-tDCS uyarı elektrotlarında yapıştır kullanmayın.
    4. Macunu kubbeler şeklinde şekillendirin. Ön tarafa daha az saç olan yerlere daha az macun uygulayın, tepe ve başın arkasına daha fazla yapıştırın.
    5. Her elektrot bölgesine çok fazla macun sürmekten ve kumaşa yapıştırıcı bulaştırmaktan kaçının, çünkü aşırı dökülme köprülere yol açabilir.

4. Katılımcı kurulumu

  1. Katılımcıyı rahatça bir sandalyeye oturtun.
  2. Yüz ve toprak referans elektrotlarını altın bardak elektrotları kullanarak yapışkan iletken macun ile uygulayın. Elektrotları tıbbi sınıf bantla sabitleyin.
    1. Bölgeleri alkollü bir sürüntüyle temizleyin, hafif aşındırıcı hazırlık jeliyle (örneğin, Nuprep) pamuk çubukta (örneğin Q-tip) peeling yapın ve tüm sıvıları kuru gazlı bez karesiyle çıkarın. Elektrot noktaları, Amerikan Uyku Tıbbı Akademisi (AASM)kriterleri 23'e göre uyku aşaması için standart polisomnografi montaj gereksinimlerini takip eder ve şunları içerir:
      Referans (alın); referans elektrotları olarak hizmet verir
      A1/A2 (mastoidler, kulak arkasında kemik); referans elektrotları olarak hizmet verir.
      LOC/ROC (sağ ve sol dış kanthi gözlerin yakınında, sağ yukarıda, sol aşağıda); Göz hareketlerini kaydet.
      EMG'ler (2 çene); Uyku evrelerini ayırt etmek için kas tonusunu kaydedin.
      Toprak (köprücük kemiği/köprücük kemiği); amplifikasyonu stabilize eder ve ortak mod gürültüsünü azaltır.
    2. Elektrotları yapıştırıcı iletken macunla doldurun ve elektrodun arkasındaki pastayı maruz bırakmadan bölgeye uygulayın.
    3. HD-tDCS dönüş elektrodu için, ilgili uyarılma elektrotunu köprücük kemiğine yerleştirin ve bantla sabitleyin. Üreticinin spesifikasyonlarına göre tuzlu çözelti veya jel uygulayın.
  3. EEG kapağının yerleştirildiği merkezi noktayı bulun ve işaretleyin.
    1. Öncelikle, köşe noktasını (Cz) lokalize edin.
      1. Nasion'dan (alın ve burun kemiklerinin birleşim noktası) inion'a (oksipital kemiğin en belirgin noktası) arasındaki mesafeyi ölçün. Yarı noktayı bir çizgiyle işaretleyin.
      2. Sol ve sağ kulak öncesi noktalar arasındaki mesafeyi ölçün. Yarı noktayı bir çizgiyle işaretleyin.
      3. Cz, bu hatların kesişim noktasında yer alır. EEG kapağının yerleştirilmesini kolaylaştırmak için saça hafifçe suyla sprey ile ( Şekil 3) sıkın.
  4. Hazırlanan EEG kapağını katılımcının başına sıkıca ve rahat bir şekilde ters çevirin, işaretli Cz bölgesiyle Cz elektrotunu hedefleyin. EEG kapağını katılımcının başına çene kayışlarıyla sabitleyin.
  5. Bir şırınge kullanarak, elektrot bölgelerini iletken jel (örneğin, e-jel) ile doldurun.
    1. Elektrodu hafifçe yukarı çekin ve büyük ölçülü, küt uçlu iğne ucunu elektrodun ortasına yerleştirin. İğneyi hafifçe oynatarak saçları yoldan çekin ve iletken jel (~0.5 mL) uygulayın. Elektrodu nazikçe aşağı iterek jel, yapışkan iletken macun ve saç derisi arasında güçlü bir bağlantı sağlanır.
    2. Akımın manevrlenmesini önlemek için jelin elektrot bölgesinin çevresinin dışına yayılmasından kaçının.
    3. Saçın yüksek yoğunluğunu dengelemek için tepe ve başın arkasına daha iletken jel uygulayın.
    4. Her elektrodu saç derisine bastırın.
  6. Ag/AgCl sinterlenmiş halka elektrotlarını her HD-tDCS elektrot tutucusuna yerleştirin ( Şekil 2, sağ panel).
    1. Pürüzlü yüzeyi aşağıya, pürüzsüz ve yuvarlak yüzeyi yukarıya bakacak şekilde yerleştirin.
    2. Halka elektrotunu tutucunun tabanına dayanana kadar indirin.
    3. Elektrodu kaplamak için daha fazla yüksek viskoziteli iletken jel (örneğin, HD-jel) ekleyin.
    4. Elektrotları yerinde kilitlemek için verilen kapakları kullanın.

5. HD-EEG sistem kurulumu

  1. Kayıt bilgisayarı için uygun yazılımı hazırlayın.
  2. Yüksek yoğunluklu bir headbox (veya benzeri donanım) varsa, tüm elektrotların uygun amplifikatörlere bağlı olduğundan emin olun. Bu aşama, fiber optik konnektör kablosunun kullanılmasını içerebilir ve kayıt donanımının kurulumunda farklılıklar olabilir.
  3. Bu aşamada uyarım elektrotlarını takmayın.
  4. Amplifikatoru açın ve EEG kayıt yazılımını başlatın.
    1. Yeni bir çalışma dosyası oluşturduktan sonra, yüksek yoğunluklu montaj için uygun profil seçeneğini seçin.
    2. Dosya depolama ve montaja uygun filtreler için hedefi doğrulayın.
  5. Empedansları kontrol edin.
    1. Empedans sınırını 25 kΩ olarak ayarlayın ve 10 kΩ'ün altında empedanslar hedefleyin.
    2. Yüksek empedansa sahip elektrotlar için aşağıdaki ayarlamaları göz önünde bulundurun:
      1. Eğer hepsi veya çoğu yüksekse, tüm elektrotların doğru bağlanıp bağlanmadığını kontrol edin. Referans elektrotu kontrol edin ve gerekirse referans elektrotları tekrar yapın.
      2. Eğer hepsi veya çoğu alışılmadık derecede düşükse, toprak bağlantılı olduğundan emin olun.
      3. Yarısı tamamen kırmızıdırsa, kapasanın ve amplifikatörün sıkılığını kontrol edin.
      4. Tek bir elektrot yüksekse, elektrot üzerine bastırın. Eğer empedans yüksek kalırsa, şırıngaya daha fazla iletken jel ekleyin, deri elektrodu için şırınganın ucuyla nazikçe saç derisini kazıyın veya yüz elektrotunu yeniden yapın. Sorun devam ederse veya fazla empedans tespit edilirse, kapatuk, konnektör ve amplifikatör arasındaki bağlantıyı kontrol edin.
  6. EEG kaydına başlayın.
  7. Biyokalibrasyonlar yapın.
    1. Katılımcıdan gözlerini açıp kapatmasını ~10 saniye boyunca iste. Çoğu katılımcıda alfa aktivite gözlemleyin. Arka kanallarda ön kanallara göre daha büyük genlikler beklenmektedir. Saç derisi boyunca genlik değişimlerini izleyin.
    2. Katılımcıdan sola, sağa, yukarıya ve aşağıya bakmasını iste. Sonrasında, katılımcıdan dişlerini sıkmasını iste. Göz ve çene elektrotlarındaki hareketleri gözlemleyin.
    3. Katılımcıdan birkaç kez göz kırpmasını iste.
      NOT: Blink artefaktları, ön elektrotlarda (örneğin, Fp1, Fp2) büyük sapmalar olarak görünmelidir, çünkü bunlar göze en yakın konumdadır. Gözlerden daha uzaktaki elektrotlarda daha küçük sapmalar olabilir.
    4. Çalışma protokolüne göre ek biyokalibrasyonlar ekleyin (örneğin, solunum, uzuv hareketi vb.)

6. HD-tDCS uyarıcı kurulumu

  1. HD-tDCS stimül elektrotlarını ve uyarıcıyı hazırlayın. Elektrotları uyarıcına ancak aşağıdakiler tamamlandıktan sonra bağlayın.
    1. Stimulatörün bir elektrik prizine bağlı olduğundan veya pillerinin tam şarj olup doğru şekilde takıldığından emin olun.
    2. Uyarıcını aç.
  2. Cihaz açıldıktan sonra, elektrot kablosunu cihazın arkasına takın.
    NOT: Cihazı prize takmadan önce açmamak hafif bir şoka yol açabilir. Uyarımın kontrol odasından veya uyku alanının dışındaki konumdan tetiklenebilmesi için uzun veya özel olarak sipariş edilmiş bir elektrot kablosu gerekebilir; böylece katılımcının uykusunu kesme olasılığı azaltılır.
  3. Çalışma tasarımına göre uyarım parametreleri belirleyin. Ayarlar arasında yoğunluk, dalga formu (tDCS protokolleri için DC olacak), süre ve rampa süreleri bulunur.
    NOT: Bu parametreler, hedeflenen hedef ve beyin içindeki fizyolojiye bağlı olarak değişir. Çoğu cihazda uyarma ve sahte protokolleri ayıran ayarlar da bulunur. Bu aşamada, uyarıcı montajının mevcut dağılımı konfigure edilmelidir. Tipik 4 x 1 konfigürasyonunda, merkez elektrot programlanmış akım yoğunluğunun %100'ünü alırken, bu akım dört dönüş elektrotuna (her biri %25) dağıtılır.
  4. Çalışma protokolüne göre aktif uyarım veya sahte mod ayarlayın. Çalışmada kör etme kullanılıyorsa, katılımcıların veya araştırmacıların hangi yöntemin kullanıldığını bilmemesi için uygun adımlar atılması gerekmektedir. Bazı uyarıcıların buna yardımcı olması için yerleşik uyarıcı/sahte işlevleri var.
  5. HD-tDCS elektrotları yüksek empedans gösterirse (örneğin 600 kΩ'den fazla), bağlantıyı kontrol etmek için SHAM ayarında programlanmış yoğunlukta 5-10 saniye kısa bir test uyarımı verin. İdeal olarak, katılımcı uykuya dalmadan önce bunu tamamlamalısınız.
    1. SHAM ayarında nabzı verin. Darbeyi verdikten sonra empedansın 3-5 saniye düşmesini bekleyin. Empedans azaltımı doğrulandıktan sonra uyarıyı hemen iptal edin (toplam test süresi 10 saniyeyi geçmemelidir).
    2. Daha fazla yüksek viskoziteli iletken jel ekleyin ve/veya sahte darbe uygulandığında empedans 20-25 kΩ'nin altına düşene kadar bağlantıları kontrol edin.

7. Uyku izleme ve uyarım protokolü

  1. Uyku ortamını hazırlayın.
    1. Ortam ışığı ve gürültüyü en aza indirin.
    2. Katılımcının bildirilen rahatlığını sağlayın.
    3. Katılımcıya kulak tıkaçları verin.
    4. EEG kaydında ışıkların kapatıldığı zamanı işaretleyin.
  2. EEG'yi uyku başlangıcını ve belirli aşamaları izleyerek çalışma tasarımına göre uyarma protokolünü başlatın. Uyarı protokolü ve başlatma noktası ile ilgili kararlarda, uyarının süresi/sürekliliği (yani sürekli ve aralıklı olarak) ile hedeflenen fizyoloji/uyku mimarisi göz önünde bulundurulmalıdır.
  3. EEG kaydında uyarımın başlangıcını uygun bir notasyonla işaretleyin.
  4. Katılımcı uyarım sırasında uyanırsa:
    1. Uyarıcıyı sonlandırın.
    2. EEG kaydında uygun bir notasyonla zaman noktasını işaretleyin.
    3. Katılımcının çalışma tasarımı ve uyarım protokolüne göre ilgi duyduğu uyku aşamasına dönmesini izleyin.
    4. Uyarım protokolünü uygun şekilde devam ettirin. Aralıklı bir uyarım tasarımı kullanılırsa, yarımçıq bırakılan uyarım süresi genellikle sona ermiş sayılır ve bir sonraki uyarım programdaki bir sonraki uyarım olur (örneğin, Uyarı #3 iptal edilirse, protokol Uyarım #4 ile devam eder).
    5. Uyarı protokolünü tamamla.
      1. Son uyarım süresi sona erdiğinde, uyarıcıyı kapatmadan önce uyarı kablosunu (HD-tDCS elektrotlarını bağlayan) stimboldan çıkarın.
        NOT: Yine, cihazı kapatmadan önce fişten çıkmamak küçük bir şoka yol açabilir ve katılımcıyı uyandırabilir.
      2. Katılımcının çalışma tasarımına bağlı olarak rahatsız edilmeden (uygun olduğunda) uyumaya devam etmesine izin verin.

8. Oturum tamamlanması ve ekipmanın kaldırılması

  1. Katılımcıyı uygun zamanda uyandırın.
    1. EEG kaydında ışıkların açıldığı zamanı işaretleyin.
    2. Katılımcıyı nazikçe uyandırın.
  2. EEG kaydını durdurun.
  3. Ekipmanı kesin.
    1. HD-tDCS elektrot tutucularının kapaklarını çıkarın.
    2. Ag/AgCl halka elektrotlarını nazikçe çıkarın, gerekirse kabloların çekilmemesi için küt bir aletle kullanın.
    3. Elektrotları nemli bir kağıt havluyla temizleyin ve saklamak için kurutun.
  4. EEG kapağını çıkarın ve jelleri çıkarmak için elektrot bölgelerini temizleyin.
  5. Katılımcıya saç ve cildinden jel çıkarmak için temizlik ürünleri sunun.
  6. Uyarılma sonrası yan olay değerlendirmesini değerlendirin (1.5. adımdaki taramaya benzer). Başlangıç taramasına verilen yanıtları karşılaştırmak için şiddeti (örneğin, hafif, orta veya şiddetli) ve uyarımla muhtemel ilişkiyi belgeleyin.
    NOT: HD-tDCS adversasyonlarının çoğu hafif ve geçicidir, genellikle uyarımdan sonraki saatler içindegeçer 16,17. Eğer durum böyle değilse, ciddi olumsuz olayların bildirilmesi için kurumsal protokollere başvurulmalıdır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokol doğru uygulandığında, uyku sırasında HD-tDCS, seçilen uyarım parametreleriyle sistematik olarak değişen uyku mimarisi ve fizyolojisinde ölçülebilir ve tekrarlanabilir değişiklikler üretir. Şekil 4-birinci olası montajdaki çift taraflı frontolateral uyarımdan kaynaklanan odak dağılımı, 4 x 1 halka elektrotlarının mekansal hassasiyetini örneklemektedir. Başarılı protokol uygulaması birkaç temel gösterge aracılığıyla do...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, uyku sırasında HD-tDCS'nin eşzamanlı EEG izleme ile sunulması için standartlaştırılmış ama esnek bir metodolojik çerçeve sunar. Tekniğin temel gücü, odaklı, parametre kontrollü nöromodülasyonu ve nörofizyolojik etkilerini doğrudan izleyebilme yeteneğinde yatmaktadır. Bu, hedeflenen beyin aktivitesi ile uyku ile ilgili süreçler arasındaki nedensellik testlerine olanak tanır.

Uyku sırasında HD-tDCS'nin başarılı ve güvenilir şekilde uygulanması belir...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiç kimse.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Beth Israel Deaconess Tıp Merkezi Klinik Araştırma Koordinatörü Çekirdek Tesisi (RRID:SCR_027579) için bu çalışmaya verdikleri paha biçilmez destek için, özel araştırma alanı ve altyapı dahil, minnettarlıkla teşekkür ediyoruz. Ayrıca, bu el yazmasının yayımlanmasını sağlayan cömert desteği için Core'a teşekkür ederiz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Ag/AgCl sinterlenmiş halka elektrotlarıSoterix MedicalHD-1AGE-12 Uyarım kurulumu için
Alkol sürüntleriNANAEEG kurulumu için
Kulak tıkaçları NANAKatılımcının uykuya dalmasına yardımcı olduğu için  
EC2NatusCR-003EEG kurulumu için
EEG kayıt kapağı (bağlı elektrotlarla)Natus21114EEG kurulumu için
Elektro-jelElectro-Cap International, Inc. E11EEG kurulumu için
Gazlı bez kareleri NANAEEG kurulumu için
Altın bardak elektrotları NatusF-E5GH-48Elektrookülografi (EOG) ve elektromiografi (EMG) koleksiyonu için
64 kanal yeteneğine sahip HD-EEG sistemi;NatusBeyin Monitör EEG AmplifikatoruEEG kurulumu için
HD-gel Soterix MedicalHD-1GELUyarım kurulumu için
HD-tDCS elektrot tutucularıSoterix MedicalHD-1A.2 Uyarım kurulumu için
HD-tDCS uyarlama adaptörüSoterix Medical 4x1 Çok Kanallı Stimülasyon AdaptörüModel 4X1-C3A Uyarım kurulumu için
HD-tDCS uyarım sistemi Soterix Medical M× N HD Transkraniyal Uyarı SistemiModel 9002 Uyarım kurulumu için
EEG kayıt kapağına jel sabitleme ve hazırlamak için baş model (gerekirse)EEG kurulumu için
NuprepWeaver ve Şirketi10-30EEG kurulumu için
Q-uçlarıQ-uçlarıhttps://www.qtips.com/EEG kurulumu için
MakasNANAEEG kurulumu için
Özel konnektör kablosu/kablosu ve nbsp;Soterix MedicalCUS_MxN_CBL Uyarım elektrotları için
Sprey şişesine (ve bardağa) su ileNANAEEG kurulumu için
BantNANAEEG kurulumu için
16 kalibre küt uçlu on cc şırıngaNANAEEG/uyarım kurulumu için
Ten-20Weaver ve Şirketi10-20-8EEG kurulumu için
Dil bastırıcıNANAEEG kurulumu için
HavlularNANAEEG kurulumu için

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
  2. Fehér, K. D., et al. Shaping the slow waves of sleep: a systematic and integrative review of sleep slow wave modulation in humans using non-invasive brain stimulation. Sleep Med Rev. 58 (1), 101438(2021).
  3. Krone, L. B., Fehér, K. D., Rivero, T., Omlin, X. Brain stimulation techniques as novel treatment options for insomnia: a systematic review. J Sleep Res. 32 (6), e13927(2023).
  4. Krone, L. B., Song, S. H., Jaramillo, V., Violante, I. R. The future of non-invasive brain stimulation in sleep medicine. J Sleep Res. 34 (5), e70071(2025).
  5. Datta, A., Bansal, V., Diaz, J., Patel, J., Reato, D., Bikson, M. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  6. Marshall, L., Helgadóttir, H., Mölle, M., Born, J. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).
  7. Ladenbauer, J., et al. Brain stimulation during an afternoon nap boosts slow oscillatory activity and memory consolidation in older adults. Neuroimage. 142 (1), 311-323 (2016).
  8. Frase, L., et al. Modulation of total sleep time by transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuropsychopharmacology. 41 (10), 2577-2586 (2016).
  9. Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. J Physiol. 595 (4), 1273-1288 (2017).
  10. Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation. Brain Stimul. 6 (3), 424-432 (2013).
  11. Voss, U., et al. Induction of self awareness in dreams through frontal low current stimulation of gamma activity. Nat Neurosci. 17 (6), 810-812 (2014).
  12. Edwards, D., Cortes, M., Datta, A., Minhas, P., Wassermann, E. M., Bikson, M. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high-definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  13. Datta, A., Truong, D., Minhas, P., Parra, L. C., Bikson, M. Inter-individual variation during transcranial direct current stimulation and normalization of dose using MRI-derived computational models. Front Psychiatry. 3, 91(2012).
  14. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. J Neural Eng. 8 (4), 046011(2011).
  15. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4×1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. J Pain. 14 (4), 371-383 (2013).
  16. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  17. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: evidence based update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
  18. Marshall, L., Mölle, M., Siebner, H. R., Born, J. Bifrontal transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neurosci. 6, 23(2005).
  19. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527 (3), 633-639 (2000).
  20. Mendes, A. J., et al. Modulation of the cognitive event-related potential P3 by transcranial direct current stimulation: systematic review and meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 132, 894-907 (2022).
  21. da Silva, R., de, M. F., et al. Transcranial direct current stimulation in obsessive-compulsive disorder: an update in electric field modeling and investigations for optimal electrode montage. Expert Rev Neurother. 19 (10), 1025-1035 (2019).
  22. Farnell Sharp, A., Witney, A. Optimising electrode montages in conventional transcranial direct current stimulation and high-definition transcranial direct current stimulation of the cerebellum for pain modulation. Brain Sci. 15 (4), 344(2025).
  23. Troester, M., et al. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. , American Academy of Sleep Medicine. Darien, IL. (2023).
  24. Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? safety, sensations and secondary induced effects. Clin Neurophysiol. 126 (11), 2181-2188 (2015).
  25. Khorrampanah, M., Seyedarabi, H., Daneshvar, S., Farhoudi, M. Optimization of montages and electric currents in tDCS. Comput Biol Med. 125, 103998(2020).
  26. Im, C., Lee, J., Kim, D., Jun, S. C., Seo, H. Seeking optimal montage for single-pair transcranial direct current stimulation using Bayesian optimization and Hyperband-A feasibility study. Neuromodulation. 28 (1), 86-94 (2025).
  27. Alam, M., Truong, D. Q., Khadka, N., Bikson, M. Spatial and polarity precision of concentric high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Phys Med Biol. 61 (12), 4506-4521 (2016).
  28. Khanmohammadi, R., Inanlu, M., Manesh, V. R. Region-specific cognitive effects of HD-tDCS in older adults: M1, DLPFC, and cerebellum. Behav Brain Res. 486 (1), 115571(2025).
  29. Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. -F., Nitsche, M. A. Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. J Physiol. 591 (7), 1987-2000 (2013).
  30. Lerner, O., Friedman, J., Frenkel-Toledo, S. The effect of high-definition transcranial direct current stimulation intensity on motor performance in healthy adults: a randomized controlled trial. J Neuroeng Rehabil. 18 (1), 103(2021).
  31. Effects of electrode configurations and injected current intensity on the electrical field of transcranial direct current stimulation: a simulation study. Mackenbach, C., Tian, R., Yang, Y. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2020, 3517-3520 (2020).
  32. Evans, C., Zich, C., Lee, J. S. A., Ward, N., Bestmann, S. Inter-individual variability in current direction for common tDCS montages. Neuroimage. 260, 119501(2022).
  33. Klaus, J., Schutter, D. J. L. G. Electrode montage-dependent intracranial variability in electric fields induced by cerebellar transcranial direct current stimulation. Sci Rep. 11 (1), 22183(2021).
  34. Laakso, I., Tanaka, S., Koyama, S., De Santis, V., Hirata, A. Inter-subject variability in electric fields of motor cortical tDCS. Brain Stimul. 8 (5), 906-913 (2015).
  35. Saita, M., Ikenaka, T., Matsushima, Y. Isolation and characterization of -D-mannosidase from soy bean. J Biochem. 70 (5), 827-833 (1971).
  36. Noury, N., Hipp, J. F., Siegel, M. Physiological processes non-linearly affect electrophysiological recordings during transcranial electric stimulation. Neuroimage. 140, 99-109 (2016).
  37. Kasten, F. H., Herrmann, C. S. Recovering brain dynamics during concurrent tACS-M/EEG: an overview of analysis approaches and their methodological and interpretational pitfalls. Brain Topogr. 32 (6), 1013-1019 (2019).
  38. Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent electroencephalography recording during transcranial alternating current stimulation (tACS). J Vis Exp. (107), e53527(2016).
  39. Helfrich, R. F., Schneider, T. R., Rach, S., Trautmann-Lengsfeld, S. A., Engel, A. K., Herrmann, C. S. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Curr Biol. 24 (3), 333-339 (2014).
  40. Lafon, B., et al. Low frequency transcranial electrical stimulation does not entrain sleep rhythms measured by human intracranial recordings. Nat Commun. 8 (1), 1199(2017).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Y ksek z n rl kl tDCSUyku N romod lasyonu4x1 Ring ElektrotEEG KaydUyku MimarisiElektrot Yerle imiEmpedans Y netimiPrefrontal Korteks HedeflemeUyku EvrelemeOdaksal Elektrik Alan

İlgili makaleler