Transkraniyal Alternatif Akım Uyarım sırasında Eşzamanlı Elektroensefalografi Kayıt (TAC)
22 Ocak 2016
Bu yazıda eş zamanlı bir transkraniyal alternatif akım stimülasyonu ve EEG deneyinin nasıl kurulacağını açıklıyoruz.
Bu protokolün genel amacı, başarılı bir kayıt elde etmek için önemli teknik hususlarla birlikte eşzamanlı transkraniyal alternatif akım stimülasyonu ve EEG'nin nasıl başarılı bir şekilde kurulacağını göstermektir. Transkraniyal alternatif akım stimülasyonu veya tACS, beyindeki ritmik aktiviteleri deneysel olarak kontrol etmek için bir yöntemdir. Ve bu ritmik aktivitenin davranışla olan samimi ilişkisini incelemek.
EEG, endojen ve sürüklenmiş otorite dairesel aktivitesini incelemek için yüksek zamansal çözünürlüklü veriler sunar. tACS sırasında eş zamanlı EEG kaydı, tACS'nin acil nörofizyolojik etkisi ile ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu da, beynin ritmik dinamiklerinin daha iyi anlaşılmasına ve ayrıca klinik nöromodülatör uygulamalar için tACS'nin mekanizmalarının anlaşılmasına ve parametrelerinin optimize edilmesine yardımcı olabilir.
Bu deneysel protokol diğer montajlar ve kortikal hedefler için de uyarlanabilir. Bu video, omuz ve kafa derisine yerleştirilen tACS elektrotları ile bir montajı gösterecektir. Bir gazlı bez ve aşındırıcı bir cilt jeli kullanarak omuz derisini tACS elektrodu için hazırlayarak başlayın.
Elektroensefalografi veya EEG uygulayın, tACS elektrodu üzerine uygun viskoziteye sahip jel uygulayın ve elektrodu omzunuza yerleştirin. Elektrodu yapışkan bantla omzunuza sabitleyin. Ardından, EEG kapağını katılımcının üzerine koyun.
Elektrot konumlandırma için kapağın konumunu International 10-20 sistemine göre ayarlayın ve çene kayışını sıkın. tACS elektrodunun kafa derisinde nereye yerleştirileceğini gösteren bir noktayı işaretlemek için su bazlı kırmızı bir kalem kullanın. Kalem kafa derisine ulaşmazsa, tahta bir çubuğun ucunu boyayın ve bu ucu kafa derisini işaretlemek için kullanın.
EEG kapağını çıkarın ve işaretlemenin başarılı olup olmadığını kontrol edin. Gerekirse, daha sonra kolayca fark edilebilmesi için işaretlemeyi doldurun. Daha sonra, uzun saçlı katılımcılar için, tACS elektrodunu, merkezi kafa derisindeki kırmızı nokta ile işaretlenmiş olarak kafaya yerleştirin.
tACS elektrodunun iç halkasının içindeki tüm saçları dışarı geçirin ve dişli saçı kablo bağlayıcılarla bağlayın. tACS elektrodunun etrafında bulunan saçların kablo bağlayıcıları tarafından bağlanmadığından emin olun. Saç bağlandıktan sonra tACS elektrodunu çıkarın.
Ardından, kafa derisi ve omuz tACS elektrotlarını stimülatöre bağlayın, ancak açmayın. tACS elektrodunun üzerine ince bir tabaka halinde EEG jeli uygulayın ve dikkatlice tekrar kafaya yerleştirin. Katılımcının daha uzun saçları varsa, saçın EEG jeline temas etmesine izin vermeden bağlı saçı tACS elektrodunun iç deliğinden geri geçirin.
Kafa derisindeki kırmızı işaretin tACS elektrodunun ortasında olduğundan emin olun, çünkü pozisyon bir kez yerleştirildikten sonra artık değiştirilemez. Ardından, kablo bağlayıcıları saçtan çıkarın. Şimdi stimülatörü açın ve empedansı izleyin.
tACS elektroduna dikkatlice biraz baskı uygularken, kırmızı işaretleme noktasının her zaman tACS elektrodunun ortasında tutulmasına çok dikkat edin. tACS elektrodunun kenarlarını dikkatlice kaldırın ve saçın altına biraz daha EEG jeli uygulayın. Empedans sabit bir şekilde 10 kilohm'un altına düşene kadar tACS elektroduna baskı uygulamaya devam edin.
tACS elektrodundan sızan herhangi bir jele dikkat edin ve fazla EEG jelini pamuklu çubukla çıkarın. Empedans 10 kilohm eşiğinin altına düştüğünde, EEG kapağını tekrar yavaşça monte edin ve kayışı sıkın. Saçlı deri ile EEG elektrotları arasında temas oluşturmak için EEG elektrotlarına uygun viskozitede EEG jeli uygulayın.
Toprak ve referans EEG elektrotları ile başlayın ve ardından tACS elektrodunun ortasında ve yakınında bulunan elektrotlara ilerleyin. Ardından kalan elektrotlarla devam edin. tACS elektrodunu çevreleyen EEG elektrotları için, iğne ucu tACS elektrodundan uzak bir yöne bakacak şekilde jel enjekte edin.
Jel uygularken EEG elektrotlarını yavaşça aşağı doğru itin, böylece jel elektrotların altından kaçmaz. EEG elektrotları ile kafa derisi arasındaki teması artırmak için, özellikle tACS elektrodunun yakınında bulunan EEG elektrotları, jeli tahta bir çubukla kafa derisine doğru itin. Çubuğun yana doğru hareketleri jeli elektrotun altına yayacağından, kafa derisini dönme hareketiyle nazikçe ovalarken çubuğun açısını kafa derisine dik tutun.
Optimal empedans elde edildikten sonra, EEG elektrodu ile kafa derisi arasındaki teması stabilize etmek için biraz daha jel uygulayın. Daha sonra, kısa bir stimülasyon uygulayarak ve EEG amplifikatörünün herhangi bir kanalının doymuş olup olmadığını kontrol ederek sızan jel nedeniyle tACS elektrodu ile çevredeki EEG elektrotları arasında köprü olup olmadığını test edin. Son olarak, EEG elektrotlarının empedanslarını bir kez daha kontrol edin ve ardından kayda başlayın.
Bu protokol, eşzamanlı bir tACS ve EEG deneyinin nasıl başarılı bir şekilde kurulacağını ve EEG jelinin sızması yoluyla köprülemenin yanı sıra büyük tACS artefaktlarının nasıl önleneceğini açıklar. tACS ve EEG elektrotları arasında köprü oluşursa, kaydedilen EEG sinyali burada görüldüğü gibi doygun hale gelecektir. Başarılı bir şekilde kaydedilmiş bir sinyalin aksine.
Eş zamanlı tACS EEG kaydı teknik olarak zor bir yöntemdir. Bu videoyu izledikten sonra, tACS'nin nörofizyolojik mekanizmasını incelemek için bu tür bir deneyin nasıl başarılı bir şekilde kurulacağını daha iyi anlamış olmalısınız.
Genel Bakış
Bu makale, eşzamanlı transkraniyal alternatif akım stimülasyonu (tACS) ve EEG deneylerinin kurulumunu göstermektedir. Başarılı kayıtlar için önemli teknik hususları ve beyin dinamiklerinin anlaşılmasına yönelik çıkarımları özetlemektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Elektrofizyoloji
- Nörostimülasyon
Arka Plan
- tACS, ritmik beyin aktivitelerini kontrol etmek için kullanılır.
- EEG, beyin aktivitesini incelemek için yüksek zamansal çözünürlük sağlar.
- Eş zamanlı tACS ve EEG, nörofizyolojik etkileri ortaya çıkarabilir.
- Bu protokol, çeşitli montajlar ve hedefler için uyarlanabilir.
Çalışmanın Amacı
- Araştırma için tACS ve EEG kurulumunu göstermek.
- Klinik uygulamalar için parametreleri optimize etmek.
- Beyin ritmik dinamiklerinin anlaşılmasını geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Elektrot yerleşimi için cildin hazırlanması.
- Optimal temas için EEG jelinin uygulanması.
- Deney sırasında empedansın izlenmesi.
- tACS uygulanırken EEG verilerinin kaydedilmesi.
Temel Sonuçlar
- Eşzamanlı tACS ve EEG kurulumunun başarıyla gerçekleştirilmesi.
- Optimal empedans seviyelerinin belirlenmesi.
- Hatalı kurulumdan kaynaklanan potansiyel artefaktların gösterilmesi.
- tACS'nin nörofizyolojik mekanizmalarına dair öngörüler.
Sonuçlar
- Protokol, eşzamanlı tACS ve EEG için güvenilir bir yöntem sunmaktadır.
- Kurulum detaylarının anlaşılması veri kaybını önleyebilir.
- Bu yaklaşım, beyin dinamiklerinin ve tACS etkilerinin incelenmesine yardımcı olur.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama Uygunluğu
Eş zamanlı tACS-EEG kaydı, nöromodülasyona verilen nörofizyolojik yanıtların doğrudan ölçülmesini sağlayarak MSS ilaç keşfinde hedef doğrulamasını destekler. Bu yaklaşım, salınımlı beyin aktivitesini bilişsel süreçlerle ilişkilendirerek mekanistik risk azaltma sağlar ve erken aşama programlarda öngörücü güvenilirliği artırır. Bu yöntem, nöromodülatör müdahalelerin anlık biyolojik etkilerinin anlaşılmasındaki kritik bir boşluğu doldurur.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: tACS'nin beyin ağı osilasyonları üzerindeki anlık elektrofizyolojik etkilerini ölçerek terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Nörofizyolojik etkileşimin doğrudan gözlemi yoluyla biyolojik risk azaltımını destekleyerek, hedef doğrulamadaki mekanistik belirsizliği azaltır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Nöromodülatör etkileşimini değerlendirmek için doğrulanmış nöral arayüzlerin hazırlanmasında standartlaştırılmış, tekrarlanabilir bir sistem sağlar.
- Operasyonel Değer: Büyük stimülasyon artefaktları arasında düşük genlikli nöral sinyalleri yakalamak için yüksek çözünürlüklü EEG sistemlerine duyulan ihtiyacı vurgulayarak analiz hassasiyeti gereksinimlerini belirler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Nöropsikiyatrik endikasyonlar için translasyonal biyobelirteç uyumunu destekleyerek, ritmik beyin dinamiklerini incelemek için hastalıkla ilişkili bir sistem sunar.
- Operasyonel Değer: Hedef etkileşiminden fonksiyonel okumalara kadar sürekliliği kolaylaştırarak, preklinik modellerde riske göre ayarlanmış ilerleme kararlarına olanak tanır.
İş Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, erken evre biyolojisinde hipotez testlerini destekleyerek, tarama için kantitatif nörofizyolojik okumalar sağlayarak ve preklinik sürekliliğe ve hedef güvenine temel oluşturan mekanistik içgörüler sunarak keşif sürekliliğine entegre olur.
- Keşif Biyolojisi: tACS'nin osilatuar beyin aktivitesi üzerindeki anlık nörofizyolojik etkilerini ölçerek yolak netleştirme ve biyolojik risk azaltma süreçlerini destekler.
- Tarama: Standartlaştırılmış elektrot hazırlama ve empedans izleme yoluyla analiz hazırlığını mümkün kılarak tekrarlanabilir nöral sinyal alımı sağlar.
- Analizler: Nöromodülatör koşulların ve doz yanıtlarının karşılaştırılmasına olanak tanıyan kantitatif bağımlı değişken ölçümleri (EEG genliği, frekansı, koheransı) sunar.
- Translasyonel Araştırma: Hastalık durumları ve terapötik müdahalelerle ilgili ritmik beyin dinamiklerini modelleyerek preklinik süreklilikle bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Merkezi sinir sistemi (MSS) programları genelinde çeşitli nöromodülatör bileşiklerin ve stimülasyon parametrelerinin değerlendirilmesi için yeniden kullanılabilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Hedef etkileşiminde öngörücü güven, nöromodülatör mekanizmalardaki mekanistik belirsizliğin azaltılması.
- Operasyonel Değer: Elektrot-saçlı deri ara yüzünün standardizasyonu, EEG kayıtlarının tekrarlanabilirliği, birden fazla stimülasyon bölgesinde ölçeklenebilirlik.
- Stratejik Değer: Doğrudan nörofizyolojik okumalara dayalı iyileştirilmiş devam/durdur kararları, erken risk azaltma yoluyla sermaye verimliliği, MSS portföylerinde geç aşama biyolojik risklerin azaltılması.
- Portföy Etkisi: Yakınsak elektrofizyolojik ve davranışsal uç noktalar kullanılarak nöromodülatör adayların riskten arındırılmış önceliklendirmesi.
Uygulama Gereklilikleri
- Artifaktları yönetmek ve veri kalitesini sağlamak için elektrofizyoloji, nöromodülasyon ve EEG sinyal işleme konularında uzmanlık gerektirir.
- Stimülasyon bölgeleri yakınında 100 mV değerini aşan tACS artifaktlarından kaynaklanan doygunluğu önlemek için yüksek çözünürlüklü analog-dijital dönüştürücülere sahip EEG sistemleri gereklidir.
- Sinyal alımı için yeterli iletkenliği korurken elektrotlar arasında köprü oluşumunu önlemek amacıyla, EEG jel viskozitesinin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Tutarlı elektrot-saçlı deri temasını sürdürmek için farklı montajlar, saç tipleri ve kortikal hedeflere yönelik adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Stimülasyon bölgeleri yakınındaki artifakt kontaminasyonu ve amplifikatör doygunluğunu önlemek için dikkatli jel yönetimi ihtiyacı gibi pratik kısıtlamaları içerir.
