הגדרת מיקום גירוי באמצעות התקן הדיגיטציה תלת-ממדי עם Transcranial High Definition הגדרה ישירה הגירוי הנוכחי

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

מוצג כאן הוא פרוטוקול כדי להשיג דיוק גבוה יותר בקביעת מיקום הגירוי המשלב התקן דיגיטציה תלת-ממדי עם גירוי high-definition transcranial direct.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Chen, W., Chen, R., He, Q. Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (154), e60263, doi:10.3791/60263 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

שפע של נתונים נוירוהדמיה והתפתחות מהירה של למידה ממוחשבת הפכה את האפשרות לחקור דפוסי הפעלת המוח. עם זאת, ראיות סיבתי של הפעלה באזור המוח המוביל להתנהגות היא לעתים קרובות נשאר חסר. Transcranial ישירה הגירוי הנוכחי (tDCS), אשר יכול באופן זמני לשנות את המוח והפעילות העצבית והפעולה, הוא כלי נוירופיזיולוגי פולשני המשמש לחקר יחסים סיבתי במוח האנושי. High-definition transcranial ישיר גירוי הנוכחי (HD-tDCS) הוא גירוי מוחי לא פולשני (NIBS) טכניקה המייצרת זרם מיקוד יותר בהשוואה tDCS קונבנציונאלי. באופן מסורתי, מיקום גירוי כבר נקבע בערך דרך מערכת EEG 10-20, כי קביעת נקודות גירוי מדויק יכול להיות קשה. פרוטוקול זה משתמש בדיגיטציה תלת-ממדית עם HD-tDCS כדי להגביר את הדיוק בקביעת נקודות גירוי. השיטה מומחש באמצעות התקן דיגיטציה תלת-ממדי לצורך לוקליזציה מדויקת יותר של נקודות גירוי בצומת הימני-הקודקודית (rTPJ).

Introduction

Transcranial ישירה הגירוי הנוכחי (tDCS) היא טכניקה לא פולשנית המודולליות בקליפת הגולגולת עם זרמים ישירים חלשים על הקרקפת. היא מטרתה לבסס סיבתיות בין היכולת העצבית וההתנהגות בבני אדם בריאים1,2,3. בנוסף, ככלי עצבי מנוע, tDCS משמש רבות לטיפול במחלת פרקינסון, שבץ, ושיתוק מוחין4. הראיות הקיימות מצביעות על כך מסורתי מבוססי pad tdcs מייצרת זרימה הנוכחית דרך אזור המוח גדול יחסית5,6,7. High-definition transcranial ישיר גירוי הנוכחי (HD-tdcs), עם טבעת מרכז אלקטרודה יושב על אזור קורטיקלית היעד מוקף ארבעהאלקטרודותהחזרה 8,9, מגביר את החדות על ידי הגדרת ארבעה באזורים טבעת5,10. בנוסף, שינויים ביכולת ההתרגשות של המוח הנגרמת על ידי HD-tDCS יש גניטודות גדול משמעותית משכים ארוכים יותר מאשר אלה שנוצרו על ידי tDCS מסורתיים7,11. לכן, HD-tDCS נמצא בשימוש נרחב במחקר7,11.

גירוי מוחי לא פולשני (NIBS) דורש שיטות מיוחדות כדי להבטיח כי האתר גירוי נמצא בתקן MNI ו Talairach מערכות12. שיטה המאפשרת למפות אינטראקציות בין גירויים transcranial לבין המוח האנושי. ההדמיה ונתוני התמונה התלת-ממדיים משמשים לגירוי מדויק. הן tdcs ו-HD-tdcs, הערכה נפוצה של אתרי גירוי על הקרקפת היא בדרך כלל EEG 10-20 מערכת13,14. מדידה זו משמשת רבות להצבת רפידות tdcs ומחזיקי אלקטרואופטיקה לשימוש פונקציונלי הקרוב לאינפרא-אדום (fnirs) בשלב ההתחלתי13,14,15.

קביעת נקודות גירוי מדויקות כאשר השימוש במערכת 10-20 יכול להיות קשה (למשל, בצומת זמניות-הקודקוד [TPJ]). הדרך הטובה ביותר לפתור זאת היא להשיג תמונות מבניות מהמשתתפים באמצעות דימות תהודה מגנטית (MRI), לאחר מכן להשיג את המיקום המדויק בדיקה על ידי התאמת נקודות היעד לתמונות מבניות שלהם באמצעות מוצרים הדיגיטציה15. MRI מספק פתרון מרחבי טוב, אבל הוא יקר לשימוש15,16,17. יתר על כן, חלק מהמשתתפים (למשל, אלה עם שתלים ממתכת, אנשים קלסטרופובי, נשים בהריון, וכו ') לא יכול להיות נתון סורקי MRI. לכן, יש צורך חזק בדרך נוחה ויעילה להתגבר על המגבלות הנ ל ולהגביר את הדיוק בקביעת נקודות גירוי.

פרוטוקול זה משתמש בדיגיטציה תלת-ממדית כדי להתגבר על מגבלות אלה. בהשוואה ל-MRI, יתרונות מרכזיים של התקן דיגיטציה תלת-ממדי הם עלויות נמוכות, יישום פשוט וניידות. הוא משלב חמש נקודות התייחסות (כלומר, Cz, Fpz, עוז, נקודה מראש שמאל, ונקודה מראש מימין) של אנשים עם מידע מיקום של נקודות גירוי היעד. לאחר מכן, הוא מייצר מיקום 3d של אלקטרודות על הראש של הנבדק ומעריך את התנוחות קורטיקלית שלהם על ידי התאמת הנתונים העצומים מהתמונה המבנית12,15. שיטת הרישום הבדיקה מאפשרת להציג נתוני מיפוי transcranial במערכת הקואורדינטות MNI מבלי להקליט תמונות תהודה מגנטית של נושא. הגישה מייצרת מדבקות אנטומיים אוטומטיים ואזורי ברומאן11.

התקן הדיגיטציה התלת-ממדי, המשמש לסימון קואורדינטות מרחב בהתבסס על הנתונים מתמונות מבניות, השתמשו לראשונה כדי לקבוע את מיקום האופדות במחקר fNIRS18. עבור אלה המשתמשים HD-tDCS, התקן דיגיטציה תלת-ממדי מנתק את נקודות גירוי סופי של מערכת EEG 10-20. המרחק של ארבע אלקטרודות התשואה והאלקטרודה המרכזית היא גמישה וניתן להתאימו לפי הצורך. בעת שימוש בתקן הדיגיטציה תלת-ממדי עם פרוטוקול זה, נקודות הציון של rTPJ שאינן מעבר למערכת 10-20. כמו כן מוצגים ההליכים למיקוד ולעירור הצומת הימני-הקודקודית (rTPJ) של המוח האנושי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הפרוטוקול עונה על ההנחיות של מועצת הסקירה המוסדית של אוניברסיטת דרום-מערב.

1. קביעת מיקום הגירוי

  1. סקור את הספרות ואשר את מיקום הגירוי (כאן, ה-rtpj)19,20,21.

2. הכנת כובע החזקת אלקטרודה

הערה: השלבים הבאים מוצגים באיור 1.

  1. ודא שכל החומרים הנחוצים זמינים: התקן הדיגיטציה התלת-ממדי (איור 2), קלטת מדידה סטנדרטית, עט סימון, צורת הראש וכובע שחייה.
  2. שימו את הכובע על טופס הכותרת וסמנו את הנקודות על המכסה.
    1. להתאים את הקודקוד (Cz). כדי לעשות זאת, ראשית לסמן את נקודת האמצע של המרחק בין nasion לבין inion באמצעות סמן העור13,14,22. לאחר מכן, מדדו את המרחק בין הנקודות הטרום-משולשים וסמנו את נקודת האמצע. הנקודה שבה שתי נקודות מצטלבים הוא Cz.
    2. בדוק את המיקום של האלקטרודה המרכזית ואת אלקטרודות ההחזרה. כאן, הגירוי הוחל על המחשב. Rtpj בערך מתאים לנקודת האמצע בין CP6 ו P6 ב 10-10 EEG מערכת19,20,21.
    3. למצוא CP6 ו P622,23,24,25. על פי הדרישות היחסיות של מערכת 10-10, לאתר את המיקום המשוער של rTPJ על הקרקפת ולסמן אותו על הכובע.
    4. התאימו את הרדיוס של ארבעת אלקטרודות ההחזרה בהתבסס על היעדים11,14,26. לאחר החלטה זו, לסמן את האלקטרודה המרכז ולהחזיר את מיקומי האלקטרודה על המכסה.

3. מדידת הדיגיטייד תלת-ממדית

  1. סרוק עם סורק המתכת כדי לוודא שהסביבה לדיגיטציה תלת-ממדית היא נטולת מתכת.
  2. מיקום המכסה על ראשו של הנבדק
    1. ודא כי ההפניות (Cz, Fpz, עוז, שמאל נקודה מראש, ונקודה מראש הימנית) על כובע להתיישר עם מערכת 10-10 הבינלאומי עבור הקרקפת מיקום22. לדוגמה, להתאים את הקודקוד (Cz) על הקרקפת ומניחים את הכובע על הראש של הנבדק, יישור Cz של כובע לנושאים.
  3. סידור ציוד הדיגיטציה התלת-ממדי
    1. חבר את התקן הדיגיטציה התלת-ממדי למחשב באמצעות ממשק אפיק טורי אוניברסלי (USB) וודא שתוכנת הדיגיטציה זמינה ומוכנה27.
    2. שימו את המקור מול הנושא והדקו את החבל האלסטי של החיישן שמסביב לראש. חשוב מכך, ודא כי לא המקור ולא החיישן נע במהלך מדידת הדיגיטציה תלת-ממדית.
      הערה: המקור הוא משדר מגנטי הפולט שדה דימוט אלקטרומגנטי. החיישן הוא מקלט. שמזהה את השדה
    3. פתח את תוכנת הדיגיטציה במחשב וודא שמערכת הדיגיטציה התלת-ממדית מתקשרת עם התוכנה.
    4. בדוק את רמת הדיוק של העט האלקטרוני. למצוא אורך של 10 ס מ על הסרגל ולהקליט את הסיום האפס ואת עשר סיום הלימודים, בהתאמה, באמצעות העט.
      הערה: יש ללכוד את מרחק המדידה בין שתי נקודות ההקלטה של התקן הדיגיטציה תלת-ממדי. השווה את השגיאה באמצעות הקריאה מגשש תלת-ממדי.
    5. בחר את הסמל החדש וצור קובץ נושא חדש. בחר את התיבה הפעלות ולאחר מכן הפניה.
      הערה: באמצעות העט של התקן הדיגיטציה תלת-ממדי, נתוני מיקום ההפניה (Cz, inion, nasion, אוזן שמאל, אוזן ימין) נאספים בהתאם להנחיות התוכנה.
    6. כדי להתאים לדרישת הניסויים של fNIRS, השתמש באפשרויות המשדר, הגלאי והערוץ . לאסוף את נתוני המיקום של האלקטרודה המרכזית וארבעה אלקטרודות להחזיר 3x עבור המשדר, הגלאי, והערוץ, כדי להפחית את השגיאה. ודא שחמש אלקטרודות ממוספרות ומוספרות בתורו.
    7. שמור את שלושת הקבצים שנוצרו.

4. המרת נתונים והרשמה מרחבית

  1. בחר את שלושת הקבצים לתוך NIRS-SPM כדי להשיג את ההרשמה קואורדינטות אמיתי לחלל MNI28. Affine להפוך את נקודות ההתייחסות ואת חמש נקודות האלקטרודה במשתתפים לנקודות המתאימות בכל כניסה בהתאם למסד הנתונים של ה-MRI במרחב MNI.
  2. רשום את הנתונים לתוויות אנטומיות אוטומטיות ולאזורי ברומאן ורשום את המידע המרחבי של חמש נקודות האלקטרודה לשני אלה.
  3. להשוות את הקואורדינטות של גירוי במחקר הקודם עם נקודות ציון שהתקבלו20,29.
  4. הפוך חתך קטן מיושר לחמש הנקודות המסומנות על המכסה, כך שמעטפת הפלסטיק מוטבעת בתוך הכובע.

5. גירוי

  1. ודא שלמשתתף אין התוויות (כלומר, היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכיאטריות) עבור HD-tdcs1,3 וכי הם סיפקו הסכמה מושכלת בכתב לפני המחקר (כולל הגירוי HD-tdcs).
  2. להתקנת התקן, ודא שכל החומרים הנחוצים זמינים (איור 3). התקן את המכשיר כמפורט בספרות המפורסמת14. תיאור קצר מסופק להלן.
    1. התקן את הסוללות ובדוק שתחויב.
    2. חבר את מתאם ה-tDCS המקובל ו-4x1 לגירוי.
    3. לחבר את הכבלים של 5 Ag/AgCI הטבעת אלקטרודות למקלטים תואמים על כבל פלט מתאם 4x1.
    4. ודא שכל החומרים מחוברים כראוי.
  3. מדוד את ראש המשתתף ומניחים את הכובע על הראש.
    1. הטמע את חמשת תרמילי HD מפלסטיק בכובע שחייה.
    2. להתאים את Cz, fpz, ועוז של הנושא13,14. כוונן את ההפניה על המכסה כדי להתיישר עם מערכת 10-10 הבינלאומית עבור מיקומי הקרקפת22. לאחר המכסה הוא בעמדה, ודא כי הוא אינו זז.
    3. לאסוף את נתוני המיקום של אזורי המוח מגורה באמצעות התקן הדיגיטציה תלת-ממדי. בצע את ההתאמות המתאימות בהתאם לנתונים שנוצרו.
  4. כסו את משטח הקרקפת בעזרת ג'ל מוליך חשמלית. ראשית, בזהירות להפריד את השיער דרך הפתיחה של מעטפת פלסטיק באמצעות קצה של מזרק פלסטי, עד הקרקפת נחשפת. אז, לכסות את הקרקפת חשוף עם ג'ל מוליך חשמלית דרך פתיחת מעטפת פלסטיק על משטח הקרקפת.
  5. הגדר את הפרמטרים של התקן tDCS: ערך איכות, משך גירוי, עוצמה והגדרת תנאי.
    1. הפעל את מתאם הגירוי הרב-ערוצי של 4x1.
    2. ודא שהגדרת ברירת המחדל היא סריקה, המציגה את העכבה של אלקטרודה אחת בכל פעם בחלון התצוגה על-ידי סריקת האלקטרודות14,30,31. כאן, העכבה מתוארת כ"ערך איכותי". ערכים מתחת 1.5 מצייניםאיכותמספקת 14,30,31. במקרה זה, הערכים היו נמוכים מ-1.
      הערה: אם ערך העכבה חורג ממגבלות אלה נדרש, לפתוח את הכובע של מעטפת פלסטיק עם עכבה גבוהה ולהתאים את השיער והאלקטרודה כדי להשיג את ערך העכבה הרצוי.
    3. לחצו על "מצב בחירה" כפתור ולעבור מ "סריקה" כדי "לעבור", לאחר ערכי העכבה מקובלים.
    4. בחר את המרכז-אנאודה או את מרכז הקתודה על ידי לחיצה על כפתור "קוטביות". "מרכז ANODE" הוא הגדרת ברירת המחדל.
    5. כוונן את ההגדרות בהתקן ה-tDCS הקונבנציונלי כך שיכלול הגדרת תנאי משך גירוי (מזערי), עוצמה (mA) ומצב התחזות. במקרה זה, גירוי פעיל anodal היה 1.5 mA, ואת הגירוי נמשך 20 דקות. לאחר מכן, לחץ על המנוף "להירגע" כדי לעבור לזרם מלא.
    6. , ברגע שהכל מוכן. הפעל את הגירוי לחץ על כפתור "התחל", ועוצמת DC יהיה לעלות עד היעד הנוכחי הגיע. לאחר מכן, שעון העצר יציג את הזמן שנותר.
      הערה: חלק מהמשתתפים עלולים להרגיש לא בנוח בתקופות של עוצמת DC מוגברת. במקרים כאלה, הזרם עשוי להיות בינוני ירד מעט במשך כמה שניות על ידי משיכת למטה את המנוף "להירגע". לאחר מכן, דחף את פס הבובה לזרם מלא, בהדרגה, כאשר המשתתפים חשים בנוח שוב.

6. לאחר גירוי

  1. כאשר הגירוי מסתיים, סובב את המנוף לאט כדי לכוונן את הזרם לאפס לפני כיבוי החשמל. אחרת, המשתתפים עלולים לתפוס תחושה צורבת או סחרחורת בעת כיבוי החשמל ישירות.
  2. לאחר גירוי, לפתוח את המכסה פלסטיק להסיר את האלקטרודות Ag/AgCI הטבעת של המעטפת.
  3. הסירו את כובע השחיה ונקו את החומרים. מעניקים למשתתפים כלים לניקוי שערם.
  4. בקשו מהמשתתפים למלא שאלון לאחר כל גירוי, במידת הצורך (למשל, למדוד תופעות לוואי של סינון בעקבות HD-tDCS, סובלנות משתתפת לגירוי במוח וכו '; ראה קובץ משלים).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

באמצעות השיטות שהוצגו, הקואורדינטות של rTPJ הדורשים נקודות גירוי מעבר למערכת 10-20. ראשית, ההיקף של צורת הראש צריך להיות דומה למוח הממשי. כאן, אורכו של הנסיון לפני הראש היה ~ 36 ס מ, והאורך בין הפראוריקוללי הדו היה ~ 37 ס"מ.

השלבים להפקת כובע אלקטרודה מדריך את עמדות מדידה של מערכת 10-20. כאן, Nz, איז, Cz, Fpz, עוז, Pz, T8, T7, C4, P8, O2, P4, C6, P6, ו CP6 נקבעו. המיקום המשוער של RTPJ (על נקודת האמצע בין CP6 ו-P6) נמצא על הקרקפת. המרחק בין האלקטרודות המרכזיות לבין הפריפריה צריך להיות מותאם בהתאם ליעדים הניסיוניים. המחקרים הקודמים השיגו ערכי רדיוס החל מ 3.5 – 7.5 ס"מ11,14,30. עם ערכי רדיוס שונים, עוצמת DC ומשך גירוי עשוי ליצור שונים עוצמות שדה חשמלי. בפרוטוקול זה, המרחק בין כל אלקטרודות ההחזרה לבין האלקטרודה הפעילה המרכזית היו קבועים עד 3.5 ס מ.

מספר נקודות התייחסות חשובות על כובע שחייה נשמרו, כולל Fpz, Cz, עוז, T8, ו-C4. הקודקוד על הקרקפת היה ממוקם לפני גירוי, וזה קריטי כי נקודת Cz על הכובע בדיוק מיישר עם הקודקוד. , ברגע שמכסה המצב ממוקם. הכובע לא צריך לזוז קובץ. mat אחד ו-two. csv קבצים לאחר התקבלו הדיגיטציה (כלומר, sub01_origin. csv, אשר כללה את מידע הקואורדינטות של ההפניה [עם נושא מספר 01]), בעוד sub01_others. csv כלל את מידע הקואורדינטות של חמשת המוקדים נקודות [בנושא מספר 01)].

שלושה קבצי txt הושגו לאחר המרת נתונים ורישום מרחבי. בתוכנה לדיגיטציה, קיימים משדר, גלאי (מקלט) ואפשרויות ערוץ למילוי הדרישות של ניסויי fNIRS. נתוני הקואורדינטות של המשדר, הגלאי או הערוץ אמורים להיות זהים. עם זאת, שגיאות הפעלה קטנות עלולות להתרחש, בגלל כישורי אנשי המעבדה, מחוות החזקת העט, וכו '.

באמצעות פונקציית הרישום העצמאי NIRS-SPM, פונקציית הרישום המרחבית יוצרת קואורדינטות MNI. המספרים בשורה הראשונה בטבלה 1 מייצגים את הסדר בתקן הדיגיטציה. בפרוטוקול זה, הנתונים ממספר חמש הם מידע המיקום על האלקטרודה המרכזית. באזורי ברומאן (BA), התקבלו התווית האנטומית ומספרם. המספר שאחרי כל שורה מציין את אחוז החפיפה. בתוויות אוטומטיות אנטומיים (AAL), התווית האנטומית ואחוז החפיפה הושגו. כדי להפחית שגיאות מדידה, חושבו הערך הממוצע של שלוש נקודות נתונים מקואורדינטות MNI הסופיות של חמש האלקטרודות. באשר ל-AAL ו-BA, הערך מייצג אחוז חפיפה עם קליפת המוח. כל האפשרויות שולבו בנתונים סופיים (טבלה 1).

בהתאם לנתונים מקואורדינטות mni, aal, ו-BA, אם ההפרש בין הערך לערך היעד גדול מדי, יש לכוונן את כובע השחיה למיקום היחסי של הערכים הממשיים של X, Y, Z וערך היעד, כמוסבר בסעיפים 2 – 411,14,30,31.

Figure 1
איור 1: צעדים ליצירת כובע האלקטרודה האוחזת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: התקן דיגיטציה תלת-ממדי. התקן הדיגיטציה התלת-ממדי הוא פתרון חסכוני עבור דיגיטייטיזציה תלת-ממדית. זהו מכשיר התנועה חיישן כפול. המקור הוא משדר מגנטי. שפולט שדה דימוט אלקטרומגנטי החיישן הוא מקלט. שמזהה את השדה העט מאפשר הצבעה מדויקת של נקודות הנתונים X, Y ו-Z. תיבת הבקרה מתחברת למחשב ומעבירים נתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: חומרים נחוצים לגירוי. חומרים אלה כוללים tDCS התקן, 4x1 גירוי רב-ערוצי מתאם, ארבע 9 סוללות V, 5 Ag/AgCI הטבעת נתרן, חמש תרמילי פלסטיק HD וכובעים בהתאמה שלהם, ג'ל מוליך חשמלית, מזרק, קלטת מידה רגילה, וכובע שחייה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה 1: לוקליזציה לגירוי באזור המוח. אנא לחץ כאן כדי להציג טבלה זו (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

קובץ משלים. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בהשוואה ל-tDCS מסורתיים, HD-tDCS מגביר את הגירוי בגירויים. אתרים טיפוסיים של גירוי מבוססים לעתים קרובות על מערכת EEG 10-20. עם זאת, קביעת נקודות גירוי מדויקות מעבר למערכת זו יכולה להיות קשה. נייר זה משלב התקן הדיגיטציה תלת-ממדי עם HD-tDCS כדי לקבוע נקודות גירוי מעבר למערכת 10-20. חשוב להגדיר בבהירות את הצעדים ואמצעי הזהירות לביצוע ושימוש במכסה האלקטרודה במקרים כאלה.

באופן כללי, המיקום של האזורים גירוי היעד נגזר מהתוצאות של מחקרים במוח הקודם הדמיה, ואת המיקום של אזורי גירוי על 10-20 מערכת בינלאומית או MNI קואורדינטות ניתן להשיג. השלבים ליצירת מדריך כיסוי האלקטרודה למדידת עמדות של מערכת 10-20 הם קריטיים. זהו המפתח כי ההתייחסות על כובע מיישרת עם מערכת 10-20 הבינלאומי עבור מיקומים הקרקפת כאשר ממקמים את הכובע על הראש. לאחר שהדיגיטציה התלת-ממדית מתחילה לפעול, המקור והחיישן לא צריכים לזוז, או לגרום לסטיית נתונים.

בתוכנה, נקודות ההתייחסות הן על הקרקפת ולא על כובע, אלא אם כל נקודות ההתייחסות של הקרקפת והכובע הם תואמים. אם השגיאה בין התוצאות שנמדדו לבין ערכי היעד היא מחוץ לטווח המקובל, יש לכוונן מעט את מיקום הנקודות המסומנות. לאחר ההסתגלות, יש לעשות מדידות שוב. לאחר משתמשים לחצו על "מצב בחירה" כפתור ולעבור מ "סריקה" כדי "לעבור", הנוכחי יתחיל לעבור מהתקן tDCS קונבנציונאלי דרך אלקטרודות לתוך מתאם הגירוי רב-ערוצי 4x1.

כובע ההקלטה האלקטרו-מודולרי. מספק תנוחות קבועות של הבדיקות עם זאת, קביעת נקודות גירוי מדויקות מעבר למערכת זו יכולה להיות קשה. עמדות של אלקטרודות מעבר למערכת 10-20 ניתן לקבוע באמצעות הפרוטוקול המתואר, כמו גם את הקואורדינטות של נקודות גירוי. הגדרת הרדיוס צריכה להתבסס על המטרות הנסיוניות. באמצעות השיטה המתוארת כאן, הרדיוס של ארבע אלקטרודות ההחזרה והאלקטרודה המרכזית יכולים להיות מותאמים באופן גמיש.

יש הרבה חבילות תוכנה לדיגיטציה (לדוגמה, התוכנה סיעור משימות עבור פעילות fNIRS; כאן, התוכנה Vpen שימש)15. איסוף נתונים שונים חבילות תוכנה להדגיש פונקציות שונות יש לבחור בהתאם לשאלת המחקר. היקף הראש משתנה בין אנשים; לפיכך, שימוש באותו כובע יכול לייצר שגיאות. עם זאת, כובע ההקלטה מודולרי אלקטרונצגרם סובל גם מהבעיה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

מחקר זה היה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31972906), יזמות וחדשנות התוכנית עבור צ'ונגצ'ינג בחו ל השיבה החוקרים (cx2017049), כספי המחקר היסודי של האוניברסיטאות המרכזיות (SWU1809003), פתח קרן מחקר של המעבדה המפתח לבריאות הנפש, המכון לפסיכולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים (KLMH2019K05), חדשנות מחקר פרויקטים של הסטודנט לתואר בצ (CYS19117), ואת תוכנית המחקר קרנות של חדשנות שיתופית מרכז הערכה לאיכות החינוך הבסיסי באוניברסיטת בייג רגיל (2016-06-014-BZK01, SCSM-2016A2-15003, ו JCXQ-C-LA-1). ברצוני להודות לפרופ ' אופיר תובל על הצעותיכם בטיוטה המוקדמת של כתב היד.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1X1 Low Intensity transcranial DC Stimulator Soterix Medical 1300A
3-dimensional Polhemus-Patriot Digitizer POLHEMUS 1A0453-001 PATRIOT system component
4X1 Multi-Channel Stimulation Interface Soterix Medical 4X1-C3
Dell desktop computer Dell CRFC4J2 Master computer to run 3D digitizer application

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. Journal of Physiology. 527, 633-639 (2000).
  2. Sellaro, R., Nitsche, M. A., Colzato, L. S. The stimulated social brain: effects of transcranial direct current stimulation on social cognition. Annals of the New York Academy of Sciences. 1369, (1), 218-239 (2016).
  3. Chen, W., et al. Sex-based differences in right dorsolateral prefrontal cortex roles in fairness norm compliance. Behavioural Brain Research. 361, 104-112 (2019).
  4. Sánchez-Kuhn, A., Pérez-Fernández, C., Cánovas, R., Flores, P., Sánchez-Santed, F. Transcranial direct current stimulation as a motor neurorehabilitation tool: an empirical review. BioMedical Engineering Online. 16, (1), 76 (2017).
  5. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. Journal of Neural Engineering. 8, (4), 046011 (2011).
  6. Seo, H., Kim, H. I., Jun, S. C. The Effect of a Transcranial Channel as a Skull/Brain Interface in High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation-A Computational Study. Science Report. 7, 40612 (2017).
  7. Datta, A., et al. Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2, 201-207 (2009).
  8. Turski, C. A., et al. Extended Multiple-Field High-Definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is well tolerated and safe in healthy adults. Restorative Neurology and Neuroscience. 35, (6), 631-642 (2017).
  9. Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis. Journal of Neural Engineering. 5, (2), 163-174 (2008).
  10. Edwards, D., et al. Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high definition tDCS. Neuroimage. 74, 266-275 (2013).
  11. Kuo, H. I., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: a neurophysiological study. Brain Stimulation. 6, (4), 644-648 (2013).
  12. Singh, A. K., Okamoto, M., Dan, H., Jurcak, V., Dan, I. Spatial registration of multichannel multi-subject fNIRS data to MNI space without MRI. Neuroimage. 27, (4), 842-851 (2005).
  13. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).
  14. Villamar, M. F., et al. Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Journal of Visualized Experiments. (77), e50309 (2013).
  15. Jasinska, K. K., Guei, S. Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa. Journal of Visualized Experiments. (132), (2018).
  16. Logothetis, N. K. What we can do and what we cannot do with fMRI. Nature. 453, (7197), 869-878 (2008).
  17. Glover, G. H. Overview of functional magnetic resonance imaging. Neurosurgery Clinics of North America. 22, (2), 133-139 (2011).
  18. Zhu, H. The easy and stable marking method for registering fNIRS data to MNI space by using 10-20 system. Beijing Normal University. Master's degree thesis (In Chinese) (2012).
  19. Young, L., Saxe, R. An fMRI Investigation of Spontaneous Mental State Inference for Moral Judgment. Journal of Cognitive Neuroscience. 21, 1396-1405 (2009).
  20. Young, L., Cushman, F., Hause, M., Saxe, R. The neural basis of the interaction between theory of mind and moral judgment. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 104, 8235-8240 (2007).
  21. Jurcak, V., Tsuzuki, D., Dan, I. 10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: their validity as relative head-surface-based positioning systems. Neuroimage. 34, (4), 1600-1611 (2007).
  22. Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG monitoring during transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (76), (2013).
  23. Klem, G. H., Lüders, H. O., Jasper, H. H., Elger, C. The ten-twenty electrode system of the International Federation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Cleveland Clinic Foundation. Electroencephalography & Clinical Neurophysiology Supplement. 52, Suppl 52 3 (1999).
  24. Society, A. E. Guideline thirteen: Guidelines for standard electrode position nomenclature. Journal of Clinical Neurophysiology. 1, 111-113 (1994).
  25. Oostenveld, R., Praamstrac, P. The five percent electrode system for high-resolution EEG and ERP measurements. Clinical Neurophysiology. 112, 713-719 (2001).
  26. Saturnino, G. B., Antunes, A., Thielscher, A. On the importance of electrode parameters for shaping electric field patterns generated by tDCS. Neuroimage. 120, 25-35 (2015).
  27. Shanghai Xinguo Photoelectric Technology Co. L. Real-time Recording System of Visual Head 3D Positioning Information (VPen). China patent. (2014).
  28. Ye, J. C., Tak, S., Jang, K. E., Jung, J., Jang, J. NIRS-SPM: Statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy. Neuroimage. 44, (2), 428-447 (2009).
  29. Decety, J., Lamm, C. The role of the right temporoparietal junction in social interaction: how low-level computational processes contribute to meta-cognition. Neuroscientist. 13, (6), 580-593 (2007).
  30. Villamar, M. F., et al. Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4x1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. The Journal of Pain. 14, (4), 371-383 (2013).
  31. Borckardt, J. J., et al. A pilot study of the tolerability and effects of high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) on pain perception. The Journal of Pain. 13, (2), 112-120 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics