Transkranyal Doğru Akım Uyarım ve Simultane Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme

Aşağıdaki deneyin genel amacı, eş zamanlı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme sırasında transkraniyal doğru akım stimülasyonunun veya TDCS'nin uygulanmasını göstermektir. Stimülasyonun insan beyin fonksiyonlarını nasıl etkilediğini değerlendirmek için ilk adım; MRI, uyumlu kablolar, elektrotlar ve filtre kutularını içeren gerekli ekipmanların bir araya getirilmesini içerir. İkinci adım olarak, TDCS ekipmanının tarayıcının içinde ve dışında kurulması gerekir.

Ardından, katılımcı taranır ve tarayıcı içi TDCS için hazırlanır. Katılımcı tarayıcı boşluğuna yerleştirildikten sonra stimülasyon açılır ve fMRI deneyi başlar. Son olarak, A-T-D-C-S sırasında taranan katılımcıların sonuçları, stimülasyonun fonksiyonel beyin aktivitesi üzerindeki etkisini ortaya çıkarmak amacıyla, ayrı bir sham TDCS oturumu sırasında elde edilen sonuçlarla denek içi bir tasarımda karşılaştırılır.

Hastalık içi yaklaşımın, tamamen davranışsal TS protokollerine kıyasla temel avantajı, simülasyon etkilerinin altında yatan nöronal mekanizmanın incelenmesine olanak tanımasıdır. Ayrıca, E-E-G gibi diğer nörogörüntüleme teknikleriyle karşılaştırıldığında, F-M-R-I üstün uzamsal çözünürlük sunar ve elektrot konumunun tekal üzerinde doğrulanmasına da izin verir. FMRI ve TDCS'nin birlikte kullanımı, sağlıklı beyinde ve ayrıca inme veya demans gibi bir dizi farklı patolojik durumda TDCS etkisine ilişkin nöral mekanizmaların aydınlatılmasına yardımcı olabilir.

tDCS'nin beyinde nasıl çalıştığının anlaşılması, zamanla bu tekniğin klinik uygulamalarını geliştirebilir; çünkü bir dizi kritik adımın zaman hassasiyetine uygun olarak doğru sırayla yürütülmesi gerekmektedir. Başarılı bir uygulama için iyi bir planlama ve bu adımların iyice öğrenilmesi gereklidir. Doğru şekilde uygulandığında, teknik katılımcılar için yalnızca minimum risk teşkil eder.

Bununla birlikte, araştırmacıların kabul görmüş MRI ve TDCF güvenlik kılavuzlarına uyduğundan emin olmaları gerekir. Deneysel tasarım, T-D-C-S-A beş dakikalık dinlenme durumu sekansı ve 11 dakikalık açık semantik kelime üretme görevi sırasında gerçekleştirilen iki FMRI segmentinden oluşmaktadır. 20 dakikalık TDCS uygulaması, taramalardan yaklaşık bir ila iki dakika önce başlar, iki fonksiyonel taramanın tüm süresini kapsar ve ayrıca taramalar arasındaki kısa araları ve talimatları da kapsar.

Dinlenme durumu ve görev fMRIs ardından ek yapısal taramalar alınır. Sham stimülasyon oturumu, dinlenme durumu fMRI'dan önce 30 saniyelik tDCS'den oluşur; dil görevi için protokolün geri kalanında tDCS uygulanmaz, çeşitli semantik kategorilere ait görsel bir görüntüyü tarayıcı içindeki bir ekrana yansıtmak için stimulus sunum yazılımı kullanılır. Yansıtma işlemi, bir projeksiyon cihazı ve bilgisayara bağlı bir ayna sistemi aracılığıyla gerçekleştirilir.

Açık sözel yanıtların iletimi için MRI uyumlu bir mikrofon kullanılır. TDCS cihaz programını ayarlamak için, cihazı 20 dakika boyunca bir miliamperlik sabit bir doğru akım verecek şekilde ayarlayın ve stimülatörün yeterince şarj edildiğinden emin olun. Aksi takdirde deney sırasında kapanabilir; metin protokolünde açıklandığı üzere TDCS için gerekli tüm ekipmanları, kabloları ve elektrotları bir araya getirin.

MRI kontrol odasında, dış filtre kutusunu, kabloların tarayıcı odasına geçirilmesi için kullanılan RF filtre tüpünün yakınına yerleştirin. Dış filtre kutusunun üzerinde net bir etiket bulunduğuna dikkat edin. İç ve dış filtre kutuları birbirine karıştırılmamalıdır.

Ardından, stimülatörü stimülatör kablosunu kullanarak dış kutuya bağlayın. İç ve dış filtre kutularını bağlamak için gereken kutu kablosunun uzunluğunu, tarayıcı odasının duvarları boyunca uzanacak kadar yeterli kablo payı bırakarak ölçün. Kutu kablosunu RF filtre tüpüne yerleştirin ve tarayıcı odasındaki dış filtre kutusuna bağlayın.

İç filtre kutusunu tarayıcı boşluğunun arka ucuna yerleştirin ve sabit tutmak için yapışkan bant kullanın. Kutu kablosunu yapışkan bantla duvarlara sabitleyin ve kablolarda RF ısınmasına neden olabilecek döngüler oluşmamasına dikkat ederek iç tarayıcı filtre kutusuna bağlayın. Katılımcıları kalp pilleri, vücutta metal parçalar ve klostrofobi gibi MRI ve TDCS kontrendikasyonları açısından kapsamlı bir şekilde tarayın.

Prosedürü açıkladıktan sonra, elektrot yerleşimine hazırlanmak için geleneksel TDCS düzeneklerinde olduğu gibi bilgilendirilmiş onam alın. Katılımcının cildini mevcut herhangi bir lezyon açısından kontrol edin ve varsa saçları kenara çekin. Ardından, cilt durumunu iyileştirmek için cildi alkolle temizleyin.

Sünger cepler salin solüsyonu ile ıslatıldıktan sonra, MRI uyumlu elektrotlar, manyetik iz bırakmayan bir kalem kullanılarak ceplere yerleştirin. İlk olarak, deneğin başındaki T3, F3 ve F7 C3 kesişim noktalarını işaretleyin ve ardından F7 ile F3 arasındaki orta noktayı işaretleyin. Şimdi, bu iki noktayı birleştiren hattın merkezini işaretleyin ve anodu bu noktaya yerleştirin.

Ardından katodu sağ supraorbital pozisyona yerleştirin ve her iki elektrodu bir lastikle sabitleyin. Tarayıcı dışında son bir güvenlik kontrolü yaptıktan sonra, katılımcıyı tarayıcı odasına ve ardından elektrot kablosunu iç filtre kutusuna bağlamak için tarayıcıya yakın bir noktaya yönlendirin. Sonra, stimülatörü açın ve örneğin stimülatörün sağ üst ve sol alt düğmelerine aynı anda basarak empedansı test edin.

Kablo uzunluğunun ve filtre kutularının daha yüksek direnci nedeniyle, bu prosedür sırasındaki empedanslar standart T DS S protokollerine kıyasla genellikle daha yüksektir; bu nedenle taramaya başlamadan önce empedansları test etmek kritiktir. Empedans sınırlarına ulaşıldığında, stimülatör otomatik olarak durur. Olası çözüm yolları arasında elektrotların kafa derisiyle temas ettiğinden emin olmak, cildi tekrar temizlemek ve süngerlere daha fazla salin solüsyonu uygulamak yer alır.

Katılımcıyı tarayıcı gantry'sine yerleştirin. Elektrotların hala doğru konumda olduğundan emin olun. Ardından, elektrot kablosunu baş bobininin sol alt kısmından geçirin ve kablonun gantry'ye takılmamasını sağlamak için sabitleyin.

Gantry hareket ettirilirken, ardından baş bobinini kapatın ve acil durum butonunu katılımcıya verin. Daha sonra katılımcıyı tarayıcıya doğru kaydırın.

Sırada, tarayıcının arka ucundaki elektrot kablosuna ulaşın, bunu iç filtre kutusuna bağlayın ve odadan çıkın. Tarama oturumunun başladığı hakkında katılımcıyı bilgilendirmek için tarayıcı interkomunu kullanın. Edinleme süresi sona erdikten sonra, tarama konsolunu kullanarak yapısal lokalizör taramasını başlatın.

Yerleştirici (localizer) taramayı çift tıklayarak açın ve fareye sağ tıklayıp fareyi sağa sola hareket ettirerek kontrastı ayarlayıp yüksek frekanslı artefaktlar açısından inceleyin. Tarayıcı interkomunu kullanarak denekle iletişim kurun; stimülasyonun başlayacağını ve kısa bir süre boyunca saç derisinde karıncalanma hissi duyabileceğini belirtin. Ardından, ilk fonksiyonel tarama için talimatları tekrarlayın.

Dinlenme durumu taraması için katılımcıya, beş dakikalık tarama süresi boyunca gözlerini kapalı tutması, mümkün olduğunca az hareket etmesi ve özel bir şey düşünmemesi talimatını verin. Ayrıca, projektörün manuel olarak kapatıldığından emin olun.

tDCS'yi, dinlenme durumu fonksiyonel taramasının başlamasından yaklaşık bir ila iki dakika önce başlatın. Dinlenme durumu sekansını yüklemek için tarayıcı konsolunu kullanın. Görüş alanını açmak için dinlenme durumu sekansına çift tıklayın ve pozisyonu tüm beyni kapsayacak ve yaklaşık olarak anterior posterior komissür ile hizalanacak şekilde ayarlayın.

Şimdi ilk taramayı başlatın. Çift kör çalışmalar gerçekleştirirken, dinlenme durumu dizisi çalışırken ikinci bir araştırmacı eşliğinde deney boyunca empedansı izleyin. İkinci fonksiyonel görüntüleme dizisi olan dil görevini yükleyin ve taramalar arasında gereken süreyi azaltmak için tarayıcı konsolunu kullanarak görüş alanını daha önce olduğu gibi ayarlayın.

Dinlenme durumu dizisi sona erdikten sonra, dil görevi sırasında deneysel uyaranların görsel olarak görüntülenmesini sağlamak için projektörü açın. Sunum yazılımı simgesine çift tıklayın ve dil paradigmasını yükleyin. Göreve dayalı fMRI paradigmasıyla ilgili talimatları tekrarlamak için tarayıcı interkomunu kullanın ve uyarımla fMRI deneyinin sonunda göreve başlayın.

Planlanan yapısal taramalarla devam edin. Deneyin sonunda, katılımcıyı tarayıcı boşluğundan çıkarmadan önce elektrot kablosunu iç filtre kutusundan ayırın. Ardından baş bobini sökün ve katılımcıdan doğrulmasını isteyerek elektrotları dikkatlice çıkarın.

Semantik kelime üretme görevi sırasında yapılan fMRI çalışmaları, A-T-D-C-S uygulanan hem genç hem de yaşlı yetişkinlerde, aynı deneklerin şam stimülasyonu sırasında tarandığı duruma kıyasla inferior frontal girusun ventral kısmında azalmış aktivite olduğunu göstermiştir. Sol dorsal inferior frontal girus ve fMRI'da anlamlı bir fark bulunmamıştır. A-T-D-C-S sırasında gerçekleştirilen dinlenme durumu taraması ile aynı 18 katılımcıdan ayrı bir şam tDCS oturumunda elde edilen dinlenme durumu taramasının karşılaştırılması, A-T-D-C-S sırasında artan bağlantı gösteren beyin bölgelerini kırmızıyla ve azalan bağlantı gösteren bölgeleri maviyle belirtmektedir.

Gelecekte, bu yeni teknik, mevcut müdahalelerin etkinliğini artırmak veya bilimsel temelli yeni protokoller geliştirmek amacıyla klinik popülasyonlarda kullanılabilir. TT CS'nin altında yatan etkilerine dair anlayışımızı geliştirmek için, bu tekniklerin üstün temporal çözünürlüğünden yararlanmak amacıyla EEG TT S gibi diğer tekniklerle tamamlanabilir. Bu videoyu izledikten sonra, TDCS ve MRI'ın birlikte kullanımına ilişkin teknik gereksinimler, uygulama ve güvenlik hususları hakkında iyi bir bilgiye sahip olmanız gerekir.