Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Sırasında Uygulanan Nöronavigasyonlu Fokalize Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu

Bireysel katılımcının kafa anatomisini dikkate alan fokal tDCS için yeni bir nöronavigasyonlu elektrot yerleştirme yöntemi tanımladık. tDCS elektrotlarının nöronavigasyonlu yerleştirilmesinin, geleneksel yerleştirme yöntemlerine kıyasla üstün yerleştirme doğruluğu ile sonuçlanıp sonuçlanmadığını ve bu üstün doğruluğun, stimülasyonun davranışsal ve nöral etkisini iyileştirip iyileştirmediğini anlamak istiyoruz. tDCS deneyindeki en büyük zorluklardan biri, elektrotların her bir çalışma katılımcısının kafa derisine mevcut teslimatın en etkili olacağı şekilde doğru bir şekilde yerleştirilmesini sağlamaktır.

Bu nedenle, araştırmacılar elektrotların doğru yerleştirilmesini sağlamalı ve potansiyel yer değiştirmeyi doğrulamalıdır. fMRI sırasında. İlk olarak, yaklaşımımız, her bir çalışma katılımcısı için akım akışının gerçekçi akım simülasyonlarını kullanarak kafa derisindeki elektrot pozisyonlarını optimize eder.

İkinci olarak, elektrotların kafa derisi üzerinde ayrı ayrı optimize edilmiş konumlarda takılmasını sağlamak için nöronavigasyonlu elektrot yerleşimi kullanıyoruz. Üçüncüsü, her fMRI seansından önce ve sonra amaçlanan hedef bölgelere göre elektrot yerleşiminin doğruluğunu teyit ediyoruz. Kafa derisi üzerindeki optimize elektrot pozisyonlarının yerleştirme doğruluğunu artırarak, her çalışma katılımcısı için tDCS'nin etkisinin en üst düzeye çıkarılmasını sağlıyoruz.

Gelecekte, stimülasyonun insan beyni işlevini iyileştirdiği yeni mekanizmaları sistematik olarak araştırmak için daha yeni navigasyonlu tDCS kullanmayı planlıyoruz. Bu araştırma, tDCS'nin hem sağlıkta hem de hastalıkta beyin fonksiyonlarını nasıl modüle ettiğine dair temel bilgiler sağlayacaktır. Ayrıca, gelecekte katılımcıların ve hastaların özelliklerine dayalı olarak tDCS etkilerini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olacaktır.

Başlamak için, nöronavigasyon için gerekli tüm ekipmanı bir araya getirin. Nöronavigasyon yazılımını açın ve Yeni Boş Proje'yi seçin. Katılımcının T1 ağırlıklı görüntüsünü yükleyin ve projeyi kaydedin.

3B kafa rekonstrüksiyonunu başlatmak için, rekonstrüksiyon bölümüne gidin ve yeni bir pencere açmak için Yeni Rekonstrüksiyon ve Dış Görünüm'e tıklayın, ardından Dış Görünümü Hesapla'ya basın. Nasion, sol ve sağ burun delikleri ve sol ve sağ preauriküler çukurlar dahil olmak üzere beş yer işaretini yapılandırın. Sağ dorsal lateral prefrontal korteks için elektrot konumlarını, hedef bölümdeki anotun X, Y ve Z koordinatları ile yapılandırın.

Yeni ekle'ye tıklayın ve anodu adlandırın. Katılımcıyı izleme kamerasına bakan bir sandalyeye rahatça yerleştirin ve konu izleyici takılıyken damlaları takmalarını söyleyin. Ardından oturumlar sekmesine gidin ve yeni açılır menüden çevrimiçi oturum'u seçin.

Konu izleyicinin ve işaretçinin kameranın görüş alanındaki görünürlüğünü doğrulamak için Polaris sekmesini seçin ve her iki cihazın da tanındığından emin olun. Önceden tanımlanmış beş yer işaretine kaydolmak için kayıt bölümünü seçin. İmleci, sensörler kameraya bakacak şekilde kafatasına dik olarak yerleştirin ve konumu onaylamak için ayak pedalına basın.

Doğrulama bölümüne gidin ve işaretçiyi kayıtlı yer işaretlerinin üzerine getirdikten sonra yer işaretlerini doğrulayın. Ardından, iyileştirme yer işaretleri panelinde, her konum için ekle düğmesini tıklayın. İmleci başın yüzeyine yerleştirin ve ek yer işaretlerini kaydetmek için pedala basın.

Ardından gerçekleştir bölümünü seçin ve işaretçiyi dorsal lateral prefrontal korteksin yaklaşık konumuna getirin. İşaretçi ekrandaki yeşil artı işaretinin merkeziyle hizalandığında elektrot konumlarını işaretleyin. Katılımcının saçını ilgili kafa derisi bölgesinden uzaklaştırın ve bir cilt işaretleyici veya kalem kullanarak elektrot konumlarını işaretleyin.

tDCS fMRI sırasında fiziksel duyumları azaltmak için işaretli pozisyonlara az miktarda topikal anestezik krem uygulayın. Çok kanallı DC stimülatörünü normal modda kullanmak için elektrik fişini tarayıcıyla aynı anahtarlı uzatma kablosuna takın. Ardından, dış kutu kablosunu ve adaptörü kullanarak dış kutuya bağlayın.

Ardından, fokal tDCS kurulumundaki tüm elektrotların yüzeyine eşit olarak bir milimetre iletken jel uygulayın ve jel kalınlığını standartlaştırmak için elektrot doldurma yardımcısını kullanın. DC stimülatörünü ve ardından panel PC'yi açın. DC stimülatör MC simgesine çift tıklayın ve ilgili dizi kurulumunu seçin, ardından kalibrasyonu katılımcı bağlı olmadan gerçekleştirmek için stimülatörü kalibre edin. Katılımcıyı MRI tarayıcı odasının dışındaki DC stimülatörünün yanına rahatça yerleştirin ve katılımcının başının en geniş kısmını, yani alınından oksipital kemiğe kadar olan çevresini ölçün.

Daha sonra elektrotları, katotların merkez anot etrafında eşit aralıklarla yerleştirilmesini sağlamak için ara parçayı yerleştirin ve bunları işaretli kafa derisi konumlarına takın. Elektrotları sabitlemek için plastik ekler olmadan optimum boyutta bir EEG başlığı kullanın. Empedans kontrolü yapmak için dış kutuyu DC stimülatörünün iç kutusuna bağlayın.

Empedans kontrolünü yapmak için stimülatör arayüzündeki ilgili düğmeye basın. Ardından iç kutuyu dış kutudan ayırın ve dış kutuyu tarayıcının dalga kılavuzuna yerleştirin. Ardından, katılımcıdan MRI muayene masasına oturmasını ve iç kutuyu dalga kılavuzuna yerleştirilen dış kutuya yeniden bağlamasını isteyin.

Daha sonra katılımcıyı, başı açık kafa bobininde olacak şekilde MRI muayene masasına sırtüstü yatırın. Üst parçayı takmadan ve yerine kilitlemeden önce elektrot kablolarını kafa bobininin alt kısmından geçirin. İç kutuyu MRI inceleme masasındaki katılımcının yanına yerleştirin ve bunları tarayıcı deliğine taşıyın.

Tarayıcı odasından çıkın ve katılımcıyı iletişim arayüzü aracılığıyla yaklaşan prosedürler hakkında bilgilendirin. Tarayıcı panelinde, PC'de ana menüye gidin, ardından muayene ve hasta kaydı ile devam edin. Gerekli alanları doldurduktan sonra program seçimine gidin ve planlanan görüntüleme protokolünü seçin.

Hasta oryantasyonuna tıklayın ve Baş Önce Sırtüstü pozisyonunu seçin. Muayene bölgesi ve yanallık açılır menülerinden beyni seçin ve devam etmek için muayeneye tıklayın. Katılımcıya iki adet 10 dakikalık dinlenme durumu fMRI taramasının yapılacağını bildirin ve tüm tarama süresi boyunca bakışlarını bir sabitleme haçına tutmalarını söyleyin.

tDCS'yi başlatmak için panel PC'deki stimülasyonu başlat düğmesine basın. Fonksiyonel görüntüleme sekanslarına başlamadan önce stimülasyonu 10 saniyelik bir artışla başlatmak için Başlatma tetiğini serbest bırak düğmesine tıklayın. Fonksiyonel taramalar ve stimülasyon periyodundan sonra, elektrotlar hala katılımcının kafasına takılıyken ikinci bir PET taraması yapın. MRI oturumunun tamamlanmasının ardından, elektrot kablolarını dış kutudan ayırın ve DC stimülatörünü kapatın.

Katılımcıyı tarayıcı deliğinden çıkarın ve kapağı ve elektrotları katılımcının kafasından çıkarın. Hem fMRI'dan önce hem de fMRI'dan sonra amaçlanan ve gerçek elektrot pozisyonları arasında önemli bir sapma bulundu. FMRI öncesi ve sonrası seanslar arasındaki elektrot yer değiştirmesi, ortalama eksi 0.08 milimetre sapma ile minimaldi.

Sağ oksipital temporal korteks, sol temporal parietal korteks ve sağ dorsal lateral prefrontal korteks arasında amaçlanan gerçek fMRI öncesi ve gerçek fMRI sonrası elektrot konumlandırma aşamalarında elektrot yerleştirme doğruluğunda bölgeye özgü anlamlı bir fark bulunmadı.