Ved administrering av Transkraniell, direkte strøm stimulering (tDCS), er reproduserbar elektrode forberedelse og-plassering avgjørende for en tolerert og effektiv økt. Formålet med denne artikkelen er å demonstrere oppdaterte moderne oppsett prosedyrer for administrasjon av tDCS og relaterte Transkraniell elektrisk stimulering teknikker, for eksempel Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS).
Transkraniell direkte strøm stimulering (tDCS) er en ikke-invasiv metode for NeuroModulation bruk av lav intensitet direkte elektrisk strøm. Denne metoden for hjernen stimulering presenterer flere potensielle fordeler i forhold til andre teknikker, som det er ikke-invasiv, kostnadseffektiv, bredt distribueres, og godt tolerert forutsatt riktig utstyr og protokoller administreres. Selv om tDCS er tilsynelatende enkel å utføre, riktig administrasjon av tDCS økt, spesielt elektroden posisjonering og forberedelser, er avgjørende for å sikre reproduserbarhet og toleranse. Elektroden posisjonering og forberedelser trinnene er tradisjonelt også den mest tidkrevende og feil utsatt. For å møte disse utfordringene, moderne tDCS teknikker, med fast stilling hodeplagg og pre-monterte svamp elektroder, redusere kompleksitet og oppstillingstid samtidig som sikrer at elektrodene er konsekvent plassert som tiltenkt. Disse moderne tDCS metoder presentere fordeler for forskning, klinikk, og fjernstyrt-overvåket (hjemme) innstillinger. Denne artikkelen gir en omfattende steg-for-steg guide for administrasjon av en tDCS økt med fast stilling hodeplagg og pre-monterte svamp elektroder. Denne guiden demonstrerer tDCS bruker vanlig anvendt montasjer beregnet for motor cortex og dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulering. Som beskrevet, automatiserer valg av hodestørrelse og montasje-spesifikke hodestroppene elektrode posisjonering. Ferdig montert pre-mettet snap-elektroder er bare festet til den innstilte posisjonen snap-kontakter på hodestroppene. Den moderne tDCS-metoden er vist for å redusere oppstillingstiden og redusere feil for både nybegynnere og erfarne operatører. Metodene beskrevet i denne artikkelen kan tilpasses ulike anvendelser av tDCS samt andre former for Transkraniell elektrisk stimulering (tES) som Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS) og Transkraniell tilfeldig støy stimulering (tRNS ). Men siden tES er applikasjonsspesifikk, som hensiktsmessig, noen metoder oppskriften er tilpasset for å imøtekomme emne, indikasjon, miljø, og utfallet spesifikke funksjoner.
Transkraniell stimulering (tDCS) er en ikke-invasiv hjerne stimulering teknikk som kan modulerende kortikale excitability1,2. Under tDCS, en konstant lav intensitet strøm, typisk 1-2 milliamperes (MA), renner fra en anode elektrode til en bildestrøm elektrode genererer et svakt elektrisk felt over cortex3,4. Konvensjonelle tDCS protokoller anses tolerert og sikker5. Effektene av en økt på tDCS kan vare i flere minutter etter at økten er fullført6 med gjentatte økter som produserer lengre varige endringer i hjernens funksjon7,8. Toleransen profil og potensialet til å produsere enten akutte eller langvarige endringer gjør tDCS en kandidat til en rekke tiltak og behandlinger9,10,11. Mens spørsmål gjenstår om den optimale dosen av tDCS12, inkludert rollen som intensitet13, polaritet7 og focality3, viktigheten av å kontrollere elektrodeplassering for NeuroModulation reproduserbarhet er akseptert. Videre underbygger elektrode forberedelser også toleranse og relaterte bekymringer som blendende pålitelighet14. Mens tDCS har praktiske fordeler fremfor andre hjernens stimulering metoder, på grunn av sin kostnadseffektivitet, portabilitet, brukervennlighet, og toleranse; Likevel, den tilsynelatende enkelhet og tilpasningsdyktighet av teknikken ikke unnskylde dårlig elektrode forberedelse og plassering teknikk14.
Faktisk har den tilsynelatende enkelhet tDCS, i noen tilfeller, oppmuntret utilstrekkelig oppmerksomhet til riktig utstyr, forsyninger og operatør trening14. Først er pålitelig elektrodeplassering nødvendig for reproduserbarhet. Plasseringen av tDCS elektroder på hodebunnen følger vanligvis 10-20 systemet, som er en metode som brukes for plassering og anvendelse av Elektroencefalogram (EEG) elektroder. I den konvensjonelle tDCS-metoden innebærer dette bånd måling for å etablere elektrodeplassering, med flere målinger ved hver økt15,16,17. En markør brukes til å merke hodebunnen posisjoner. Det er potensial for denne prosessen til å resultere i variasjon av elektrodeplassering (f.eks. hvor pålitelig ulike operatører plasserer målebånd), spesielt under høye gjennomstrømmings forhold – selv om grundig operatør opplæring og sertifisering kan redusere variasjonen. I den konvensjonelle tDCS metoden, elektrodene er deretter manuelt trykket på den målte koordinaten og gummi-stropper brukt i en ad hoc måte18 (f. eks, tetthet av band kan ikke være konsistent på tvers av operatører som påvirker utstøting av væske fra svamper, gjenstand toleranse, og selv drift i elektrode posisjon19,20). Som med elektrode posisjon kan denne variasjonen begrenses med eksplisitte protokoller og opplæring, men slike detaljer er ofte ikke beskrevet i publiserte rapporter. I spesielle tilfeller når puten elektroden er atskilt fra hodebunnen av krem/gel uten bruk av svamp21, forsiktighet er nødvendig for å hindre direkte elektrode-hudkontakt fører alltid til en brannsår14. En alternativ mindre vanlig metode for tDCS bruker en elastisk cap22,23, som avhenger av fagspesifikke hodet deformasjon ikke forvrenger elektrode posisjon, og risikerer saltvann spres og bygge bro under hetten (ikke synlig for operatøren). I forhold til konvensjonelle gummi-band eller elastisk-cap baserte teknikker, den moderne tDCS teknikken som presenteres her gjør den kritiske elektroden forberedelse og posisjonering trinn mer robust og pålitelig.
En annen viktig prosedyre i tDCS er monteringen av elektrodene. Konvensjonelle tDCS-elektroder er flere deler. Disse separate deler, som må monteres forsiktig av operatøren, består av metall eller ledende-gummi elektroder, som operatøren omslutter i en perforert svamp lommen og Metter med saltvann løsning15. Selv ikke komplisert, prosessen med elektroden forsamlingen krever opplæring og årvåkenhet på hver økt, som en liten feil som metall/gummi stikker ut fra svamp og kontakte faget eller saltvann væske volum kan føre til hud skade14. Den moderne tDCS teknikken overvinner disse bekymringene ved bruk av pre-monterte pre-mettet elektroder/svamper som dessuten inkluderer en pålitelig snap kontakten til hodestroppene. Pre-monterte og pre-mettede elektroder er engangsbruk, begrensende problemer med reproduserbarhet og risiko for forurensning med gjenbrukt svamper14,20.
Formålet med denne artikkelen er å demonstrere moderne oppsett prosedyrer for administrasjon av tDCS og relaterte Transkraniell elektrisk stimulering teknikker, for eksempel Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS), Transkraniell løsepenger støy stimulering (tRNS)24, og Transkraniell pulserende nåværende stimulering (tPCS) og variantene25. Denne guiden demonstrerer tDCS bruker vanlig anvendt montasjer beregnet for motor cortex26 og dorsolateral prefrontal CORTEX (DLPFC) stimulering27. Den moderne tDCS teknikken forklares her unngår tape måling for å bestemme elektrodeplassering, tungvint karbon-gummi elektrode innsetting, kjedelig prosedyre av fukting elektrode svamper, og bruk av gummibånd eller elastiske caps som hodeplagg. Denne prosessen er optimalisert ved hjelp av en spesialisert fast stilling hodeplagg og en pre-mettet snap Connector elektrode. Den faste stilling hodestroppene består av stropper deigned å automatisk plassere tDCS elektroder på standard 10-10 EEG19. Den forhåndsbestemte elektrode plasseringen som leveres av disse stroppene, fjerner behovet for omfattende måling og beregninger, og dermed øker reproduserbarhet, tids effektivitet og manipulering av emnet. Bare en engangstilpasning måling er nødvendig (brukes til å bestemme riktig stropp størrelse som skal brukes) ved første besøk. Enkel bruk pre-monterte svamp elektroder er levert pre-dynket i optimalisert volum av saltvann og med gummi elektroden inn og fast, minimere risikoen for direkte kontakt mellom gummi/metall og huden, samt over/under-soaking. Bruk av hodeplagg med fast stilling og pre-monterte svamp elektroder (figur 1) reduserer ikke bare muligheten for elektrode misplacement på grunn av målefeil, men også gjøre administrering av tDCS enklere og mer tidseffektiv. For hver montasje, er det en bestemt hodeplagg. Denne artikkelen vil bruke to montasjer som eksempler. Den første montasje er M1-så der anode er plassert over regionen som tilsvarer primære motor cortex (M1) og bilderør er plassert over kontralateral Supra-orbital (SO) region (figur 2A). Den andre Montage er bifrontal montasje, der anode er plassert over høyre og bilderør er plassert over venstre DLPFC (F3/F4, figur 2C). Metodene som er skissert her er ikke begrenset til de nevnte montasjer, og kan tilpasses de andre konfigurasjonene, noe som reduserer muligheten for elektrode misplacement på grunn av målingsfeil, samtidig som den også gjør anvendelsen av tDCS og relaterte tES teknikker mer effektive. Moderne headgears beskrevet her er elektrode Montage spesifikke (f. eks M1-så, F3/F4) og forskjellige hodestropper vil bli brukt for separate elektrode montasjer. Selv om den moderne teknikken reduserer antall trinn og gjør administrasjonen av tES teknikk effektiv, krever den nye tilnærmingen fortsatt trening for å drive stimulator.
Siden 2000 har det vært en eksponentiell økning i prisen (antall publiserte forsøk) og bredde (utvalg av søknader og indikasjoner) for tDCS5,11,33. Den moderne tDCS protokoller illustrert her potensielt ytterligere støtter adopsjon i menneskelige studier, spesielt av økende størrelse og områder (f. eks, avgjørende prøvelser), og til slutt i behandling9 som disse moderne tDCS teknikkene er enkle og normalisere kritiske oppsett trinn. Siden elektrode forberedelse og-posisjon bestemmer tDCS dose12, metoder for å sikre repliserbar oppsett understøtter reproduserbar studier. Den moderne teknikk som er beskrevet her er ventet å være fordelaktig på tvers av inkludering kriterium, men kan gi spesiell fordel i gruppen der konvensjonelle teknikker bevise utfordrende som følge av hodebunnen/håret forhold, atferd, eller i høy-gjennom (multi-Center prøvelser) og eksterne innstillinger34,35. Den moderne teknikken, ved å gi en sikrere fiksering av elektrodene (f. eks i forhold til ad hoc Elastiske stropper i konvensjonell teknikk) ville forsterke kombinasjonen med supplement atferdsterapi som Mirror Therapy36,37,38, visuelle bilder og Virtual Reality39,40,41, eller fysioterapi34,42,43, 44,45.
tDCS regnes som en trygg og praktisk form for ikke-invasiv hjerne stimulering5,11. Likevel er det likevel viktig å sørge for at stimulering gjennomføres etter beste praksis14. Alle tDCS operatører er opplært og sertifisert. En detaljert studie-spesifikk protokoll er opprettet skisserte eventuelle ekstra materialer nødvendig, elektroden Montage brukt, alle oppgaver hvis aktuelt, viktig sikkerhetsprosedyre som skal følges før, under og etter stimulering, samt studie-spesifikke inkludering og ekskludering kriterier. Noen kriterier for utelukkelse kan inkludere metalliske hode og/eller nakke tatoveringer, metalliske implantater i hode og/eller nakke, blant andre-men disse er ikke absolutte (f. eks tES i pasienter med epilepsi, implantat, og akutte hodeskallen defekter)4. Mange aspekter av en tDCS studie protokoller, for eksempel noen materialer, elektrodeplassering, varighet, blant andre prosedyrer, er spesifikke for studien design. Når du endrer protokollen til å passe studie spesifikke behov, må du sørge for at disse endringene er akseptable for både emne og forsker5,11.
En moderne tDCS-metode er beskrevet i denne veiledningen. Denne moderne tDCS programmet teknikken er betydelig enklere enn den konvensjonelle metoden, og det er både raskere og mindre utsatt for feil.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av NIH (tilskudd 1R01NS101362-01, 1R01MH111896-01, 1R01NS095123-01, 1R01MH109289-01, 1K01AG050707).
1×1 transcranial electrical stimulation | Soterix Medical Inc. | 2001tE | The tDCS setting was used on the tES device |
Dlpfc-1 headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M | Dlpfc-1 (size: adult – medium) |
M1-SO headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESM-S-M | M1-SO (size: adult – medium) |
Saline solution | Soterix Medical Inc. | 1300S_5 | |
Snap sponge electrodes 5×5 cm | Soterix Medical Inc. | SNAPpad 1300-5x5S | Single-use only |
Syringe | Soterix Medical Inc. | 1300SR_5 | Syringe for saline application |