Concurrent Gravação Eletroencefalografia Durante Transcranial estimulação alternada Corrente (TAC)
22 de janeiro de 2016
Neste artigo, explicamos como configurar uma estimulação transcraniana simultânea por corrente alternada e um experimento de EEG.
O objetivo geral deste protocolo é demonstrar como configurar com sucesso a estimulação transcraniana simultânea por corrente alternada e EEG, com considerações técnicas importantes para adquirir uma gravação bem-sucedida. A estimulação transcraniana por corrente alternada, ou tACS, é um método para controlar experimentalmente as atividades rítmicas no cérebro. E estudar a associação cordal dessas atividades rítmicas com o comportamento.
O EEG oferece dados de alta resolução temporal para estudar a atividade anular de autoridade endógena e arrastada. O registro simultâneo de EEG durante o tACS pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre o efeito neurofisiológico imediato do tACS. Isso, por sua vez, pode ajudar a entender melhor a dinâmica rítmica do cérebro, bem como entender os mecanismos e otimizar os parâmetros do tACS, para aplicações neuromodulatórias clínicas.
Este protocolo experimental também pode ser adaptado para outras montagens e alvos corticais. Este vídeo demonstrará uma montagem com eletrodos tACS colocados no ombro e no couro cabeludo. Comece preparando a pele do ombro para o eletrodo tACS usando uma gaze e um gel abrasivo para a pele.
Aplique gel de eletroencefalografia, ou EEG, com viscosidade apropriada no eletrodo tACS e coloque o eletrodo no ombro. Prenda o eletrodo no ombro com fita adesiva. Em seguida, coloque a tampa do EEG no participante.
Ajuste a posição da tampa de acordo com o sistema International 10-20 para posicionamento do eletrodo e aperte a cinta do queixo. Use uma caneta vermelha à base de água para marcar um ponto indicando onde posicionar o eletrodo tACS no couro cabeludo. Se a caneta não atingir o couro cabeludo, pinte a ponta de um bastão de madeira e use esta ponta para marcar o couro cabeludo.
Remova a tampa do EEG e verifique se a marcação foi bem-sucedida. Preencha a marcação, se necessário, para que possa ser facilmente identificada mais tarde. Em seguida, para participantes com cabelos longos, coloque o eletrodo tACS na cabeça com o centro marcado pela mancha vermelha no couro cabeludo.
Passe todo o cabelo dentro do anel interno do eletrodo tACS e prenda o cabelo rosqueado com fichários de cabo. Certifique-se de que o cabelo localizado ao redor do eletrodo tACS não fique preso pelos aglutinantes de cabos. Depois que o cabelo for amarrado, remova o eletrodo tACS.
Em seguida, conecte os eletrodos tACS do couro cabeludo e do ombro ao estimulador, mas não o ligue. Aplique uma fina camada de gel de EEG no eletrodo tACS e coloque-o cuidadosamente de volta na cabeça. Se o participante tiver cabelos mais longos, passe o cabelo preso para trás pelo orifício interno do eletrodo tACS sem deixar o cabelo tocar o gel de EEG.
Certifique-se de que a marca vermelha no couro cabeludo esteja no meio do eletrodo tACS, pois a posição não pode mais ser alterada depois de colocada. Em seguida, remova os fichários de cabos do cabelo. Agora, ligue o estimulador e monitore a impedância.
Enquanto pressiona cuidadosamente o eletrodo tACS, preste muita atenção para que o ponto de marcação vermelho seja sempre mantido no meio do eletrodo tACS. Levante cuidadosamente as bordas do eletrodo tACS e aplique um pouco mais de gel de EEG sob o cabelo. Continue pressionando o eletrodo tACS até que a impedância esteja estável abaixo de 10 quilohms.
Preste atenção a qualquer gel que escape do eletrodo tACS e remova o excesso de gel de EEG com um cotonete. Quando a impedância estiver abaixo do limite de 10 quilohms, monte suavemente a tampa do EEG novamente e aperte a alça. Aplique gel de EEG com viscosidade apropriada nos eletrodos de EEG para criar contato entre o couro cabeludo e os eletrodos de EEG.
Comece com os eletrodos de EEG de aterramento e referência e, em seguida, prossiga para os eletrodos localizados no meio e perto do eletrodo tACS. Em seguida, continue com os eletrodos restantes. Para eletrodos de EEG ao redor do eletrodo tACS, injete gel com a ponta da agulha apontando para uma direção oposta ao eletrodo tACS.
Empurre suavemente os eletrodos de EEG para baixo enquanto aplica o gel, para que o gel não escape por baixo dos eletrodos. Para aumentar o contato entre os eletrodos de EEG e o couro cabeludo, em particular os eletrodos de EEG localizados nas proximidades do eletrodo tACS, empurre o gel para baixo com uma vara de madeira em direção ao couro cabeludo. Mantenha o ângulo do bastão ortogonal ao couro cabeludo enquanto esfrega suavemente o couro cabeludo em um movimento rotativo, pois os movimentos laterais do bastão espalharão o gel sob o eletrodo.
Uma vez alcançada a impedância ideal, aplique um pouco mais de gel para estabilizar o contato entre o eletrodo de EEG e o couro cabeludo. Em seguida, teste a ponte entre o eletrodo tACS e os eletrodos de EEG circundantes devido ao vazamento de gel, aplicando uma breve estimulação e verificando se algum canal do amplificador de EEG está saturado. Por fim, verifique as impedâncias dos eletrodos de EEG mais uma vez e comece a gravar.
Este protocolo explica como configurar com sucesso um experimento simultâneo de tACS e EEG e evitar a ponte por meio do vazamento do gel de EEG, bem como de grandes artefatos de tACS. Se ocorrer uma ponte entre os eletrodos tACS e EEG, o sinal de EEG registrado ficará saturado, como visto aqui. Ao contrário de um sinal gravado com sucesso.
O registro simultâneo de tACS EEG é um método tecnicamente desafiador. Depois de assistir a este vídeo, agora você deve ter uma melhor compreensão de como configurar com sucesso esse tipo de experimento para estudar o mecanismo neurofisiológico do tACS.
Visão Geral
Este artigo demonstra a configuração de experimentos simultâneos de estimulação transcraniana com corrente alternada (tACS) e EEG. Ele descreve considerações técnicas importantes para gravações bem-sucedidas e as implicações para o entendimento da dinâmica cerebral.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Eletrfisiologia
- Neuroestimulação
Antecedentes
- A EAC é usada para controlar atividades cerebrais rítmicas.
- O EEG fornece alta resolução temporal para o estudo da atividade cerebral.
- A aplicação simultânea de EAC e EEG pode revelar efeitos neurofisiológicos.
- Este protocolo pode ser adaptado para diversas montagens e alvos.
Objetivo do Estudo
- Demonstrar a configuração de tACS e EEG para pesquisa.
- Otimizar parâmetros para aplicações clínicas.
- Aprimorar a compreensão da dinâmica rítmica cerebral.
Métodos Utilizados
- Preparação da pele para a colocação dos eletrodos.
- Aplicação de gel EEG para contato ideal.
- Monitoramento da impedância durante o experimento.
- Gravação de dados EEG durante a aplicação de tACS.
Resultados Principais
- Configuração bem-sucedida de tACS e EEG simultâneos.
- Identificação dos níveis ideais de impedância.
- Demonstração de artefatos potenciais decorrentes de configuração inadequada.
- Compreensão dos mecanismos neurofisiológicos do tACS.
Conclusões
- O protocolo fornece um método confiável para tACS e EEG simultâneos.
- Compreender as complexidades da configuração pode prevenir perda de dados.
- Essa abordagem auxilia no estudo da dinâmica cerebral e dos efeitos do tACS.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A gravação simultânea de tACS-EEG permite a medição direta das respostas neurofisiológicas à neuromodulação, apoiando a validação de alvos na descoberta de fármacos para o SNC. Esta abordagem proporciona uma redução de riscos mecanicista ao associar a atividade cerebral oscilatória a processos cognitivos, fornecendo confiança preditiva em programas de fase inicial. Ela preenche uma lacuna crítica na compreensão dos efeitos biológicos imediatos de intervenções neuromoduladoras.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas mediante a medição dos efeitos eletrofisiológicos imediatos do tACS sobre oscilações da rede cerebral.
- Valor Operacional: Apoia a redução de riscos biológicos por meio da observação direta do envolvimento neurofisiológico, diminuindo a ambiguidade mecanicista na validação de alvos.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Fornece um sistema padronizado e reprodutível para preparar interfaces neurais validadas a fim de avaliar o engajamento de neuromoduladores.
- Valor Operacional: Destaca a necessidade de sistemas EEG de alta resolução para captar sinais neurais de baixa amplitude em meio a artefatos de estimulação intensos, orientando os requisitos de sensibilidade do ensaio.
Pesquisa Translacional e Pré-Clinica
- Valor Científico: Oferece um sistema relevante para a doença para estudar dinâmicas cerebrais rítmicas, apoiando o alinhamento translacional de biomarcadores para indicações neuropsiquiátricas.
- Valor Operacional: Facilita a continuidade do engajamento do alvo até leituras funcionais, permitindo decisões de avanço ajustadas ao risco em modelos pré-clínicos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este método se integra ao continuum de descoberta ao apoiar a testagem de hipóteses na biologia inicial, permitindo leituras neurofisiológicas quantitativas para triagem e fornecendo insights mecanicistas que orientam a continuidade pré-clínica e a confiança no alvo.
- Biologia da Descoberta: Apoia a clarificação de vias e a redução de riscos biológicos mediante a medição dos efeitos neurofisiológicos imediatos do tACS sobre a atividade cerebral oscilatória.
- Triagem: Permite a preparação do ensaio por meio da padronização da preparação dos eletrodos e do monitoramento de impedância, assegurando a aquisição reprodutível de sinais neurais.
- Análises: Fornece medidas quantitativas de variáveis dependentes (amplitude, frequência e coerência do EEG) que permitem a comparação entre condições de neuromodulação e respostas dose-dependentes.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se à continuidade pré-clínica ao modelar dinâmicas rítmicas cerebrais relevantes para estados patológicos e intervenções terapêuticas.
- Reutilização Corporativa: Estabelece uma plataforma reutilizável para avaliação de diversos compostos neuromoduladores e parâmetros de estimulação em programas do SNC.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva no engajamento do alvo, redução da ambiguidade mecanicista nos mecanismos de neuromodulação.
- Valor Operacional: Padronização da interface eletrodo-couro cabeludo, reprodutibilidade dos registros de EEG, escalabilidade em múltiplos sítios de estimulação.
- Valor Estratégico: Tomada de decisão melhorada de ir/não ir com base em leituras neurofisiológicas diretas, eficiência no uso de capital mediante desvio de riscos precoces, redução do risco biológico em fases avançadas nos portfólios de SNC.
- Impacto no Portfólio: Priorização ajustada ao risco de candidatos neuromodulatórios utilizando pontos finais eletrofisiológicos e comportamentais convergentes.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em eletrofisiologia, neuromodulação e processamento de sinais de EEG para gerenciar artefatos e garantir a qualidade dos dados.
- Necessita de sistemas de EEG com conversores analógico-digitais de alta resolução para evitar saturação por artefatos de tACS superiores a 100 mV próximos aos locais de estimulação.
- Exige padronização entre equipes quanto à viscosidade do gel de EEG para prevenir pontes entre eletrodos, mantendo condutividade suficiente para a aquisição de sinais.
- Envolve considerações de adaptação para diferentes montagens, tipos de cabelo e alvos corticais, a fim de manter contato consistente entre o eletrodo e o couro cabeludo.
- Inclui limitações práticas, como contaminação por artefatos próximos aos locais de estimulação e a necessidade de manejo cuidadoso do gel para evitar saturação do amplificador.
