Ved administration af transcranial jævnstrøm stimulering (tDCS) er reproducerbar elektrode tilberedning og placering afgørende for en tolereret og effektiv session. Formålet med denne artikel er at demonstrere opdaterede moderne opsætningsprocedurer for administration af tDCS og relaterede transcraniale elektriske stimulerings teknikker, såsom transcranial vekselstrøm stimulering (TAC’er).
Transcranial jævnstrøm stimulation (TDCs) er en ikke-invasiv metode til Neuro ved hjælp af lavintensitets direkte elektriske strømme. Denne metode til hjerne stimulation præsenterer flere potentielle fordele i forhold til andre teknikker, da det er ikke-invasiv, omkostningseffektiv, stort set deployerbar, og veltolereret forudsat ordentlig udstyr og protokoller administreres. Selvom tDCS tilsyneladende er let at udføre, er korrekt administration af tDCS-sessionen, især elektrode positionering og klargøring, afgørende for at sikre reproducerbarhed og tolerabilitet. Elektrode positionering og forberedelse trin er traditionelt også den mest tidskrævende og fejl-tilbøjelige. For at imødegå disse udfordringer, moderne tDCS teknikker, ved hjælp af fast-position hovedbeklædning og pre-monterede svamp elektroder, reducere kompleksitet og opsætningstid samtidig sikre, at elektroderne er konsekvent placeret som tilsigtet. Disse moderne tDCS-metoder præsenterer fordele for forskning, klinik, og Remote-overvågede (derhjemme) indstillinger. Denne artikel indeholder en omfattende trin-for-trin-vejledning til administration af en tDCS-session med fast positions hovedbeklædning og formonterede svampe elektroder. Denne vejledning viser tDCS ved hjælp af almindeligt anvendte montager beregnet til motorisk cortex og dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC) stimulation. Som beskrevet automatiserer valg af hoved størrelse og montage specifik hovedbeklædning elektrode positionering. Fuldt samlet præ-mættede snap-elektroder er simpelthen fastgjort til de indstillede position snap-konnektorer på hovedbåndet. Den moderne tDCS-metode vises for at reducere opsætningstid og reducere fejl for både nybegyndere og ekspert operatører. De metoder, der er beskrevet i denne artikel, kan tilpasses forskellige anvendelser af tDCS samt andre former for transcranial elektrisk stimulation (tES) såsom transcranial vekselstrøm stimulering (TAC) og transcranial tilfældig støj stimulering (tRNS ). Men da tES er applikationsspecifik, hvor det er relevant, er enhver metode opskrift tilpasset til at rumme emne, indikation, miljø og resultat specifikke funktioner.
Transcranial Direct Current stimulation (TDCs) er en ikke-invasiv hjerne stimulerings teknik, der kan moduere kortikale excitabilitet1,2. Under TDCs flyder en konstant lavintensitets strøm, typisk 1-2 bestemmer (MA), fra en anode elektrode til en katode elektrode, der genererer et svagt elektrisk felt over cortex3,4. Konventionelle tDCS-protokoller anses for tolereret og sikre5. Virkningerne af en session af TDCs kan vare flere minutter efter afslutning af sessionen6 med gentagne sessioner, som giver længere varige ændringer i hjernens funktion7,8. Tolerabilitet profil og potentialet til at producere enten akutte eller langvarige ændringer gør TDCs en kandidat til en række forskellige interventioner og behandlinger9,10,11. Mens der stadig er spørgsmål om den optimale dosis af TDCs12, herunder rollen som intensitet13, polaritet7 og focality3, accepteres vigtigheden af at kontrollere elektrodeplacering for Neuro reproducerbarhed. Desuden understøtter elektrode tilberedning også tolerabilitet og beslægtede bekymringer såsom Blinding-pålidelighed14. Mens tDCS har praktiske fordele i forhold til andre hjerne stimulerings metoder, på grund af dets omkostningseffektivitet, bærbarhed, brugervenlighed og tolerabilitet; ikke desto mindre, den tilsyneladende enkelhed og tilpasningsevne af teknikken ikke undskylder dårlig elektrode forberedelse og placering teknik14.
Den tilsyneladende enkelhed af tDCS har i nogle tilfælde fremmet utilstrækkelig opmærksomhed på korrekt udstyr, forsyninger og operatør uddannelse14. For det første kræves der pålidelig elektrodeplacering for reproducerbarhed. Placeringen af tDCS-elektroder på hovedbunden følger typisk 10-20-systemet, som er en metode, der anvendes til placering og anvendelse af elektroencefalografi (EEG). I den konventionelle TDCs-metode involverer dette tape måling for at etablere elektrodeplacering med flere målinger ved hver session15,16,17. En markør bruges til at mærke Hovedbunds positioner. Der er potentiale for, at denne proces kan resultere i variabilitet i elektrodeplacering (f. eks. hvor pålideligt forskellige operatører positionere målebånd), især under høje gennemløbsforhold – selv om grundig operatør træning og-certificering mindsker variabiliteten. I den konventionelle TDCs-metode trykkes elektroderne manuelt på de målte koordinat-og gummistropper, der påføres på ad hoc-måde18 (f. eks. kan båndenes tæthed ikke være konsistente på tværs af operatører, der påvirker udslyngning af væske fra svampe, tolerabilitet og endda drift i elektrode position19,20). Som med elektrode position, kan denne variation afbøes med eksplicitte protokoller og uddannelse, selv om sådanne detaljer ofte ikke er beskrevet i offentliggjorte rapporter. Under særlige omstændigheder, når pad-elektroden adskilles fra hovedbunden med fløde/Gel uden brug af svamp21, skal der udvises forsigtighed for at forhindre direkte elektrode kontakt, hvilket uvægerligt fører til en forbrænding14. En alternativ mindre almindelig metode til TDCs bruger en elastisk Cap22,23, som afhænger af motiv specifik deformation ikke forvrider elektrode positionen, og risikerer saltspredning og bridging under hætten (ikke synlig for operatøren). Sammenlignet med konventionelle gummi-bånd eller elastisk-Cap baserede teknikker, den moderne tDCS teknik præsenteret her gør den kritiske elektrode forberedelse og positionering trin mere robust og pålidelig.
En anden nøgle procedure i tDCS er samlingen af elektroderne. Konventionelle tDCS-elektroder er multi-del. Disse separate dele, som skal samles omhyggeligt af operatøren, består af metal eller ledende gummi elektroder, som operatøren omvender i en perforeret svamp lomme og mæser med saltvandsopløsning15. Selvom det ikke er komplekst, kræver processen med elektrode montering træning og årvågenhed ved hver session, da en lille fejl som metal/gummi fremspringende fra svampen og kontakt med emnet eller salt væskevolumen kan føre til hudskade14. Den moderne tDCS teknik overvinder disse bekymringer ved brug af præ-monterede præ-mættede elektroder/svampe, som desuden omfatter en pålidelig snap Connector til hovedbeklædning. Forsamlede og præ-mættede elektroder er engangsbrug, afbødende spørgsmål om reproducerbarhed og risiko for kontaminering med genbrugte svampe14,20.
Formålet med denne artikel er at demonstrere moderne setup procedurer for administration af tDCS og relaterede transcraniale elektriske stimulation teknikker, såsom transcranial vekselstrøm stimulation (TAC’er), transcranial løsesum støj stimulation (tRNS)24, og transcranial pulserende nuværende stimulation (tpcs) og dens varianter25. Denne vejledning viser tDCS ved hjælp af almindeligt anvendte montager beregnet til motorisk cortex26 og dorsolaterale præfrontale CORTEX (dlpfc) stimulation27. Den moderne tDCS teknik forklaret her undgår tape måling til bestemmelse af elektrodeplacering, tung kulstof-gummi elektrode indsættelse, kedelig procedure af befugtning elektrode svampe, og brug af gummibånd eller elastiske hætter som hovedbeklædning. Denne proces er optimeret ved hjælp af en specialiseret fast-position hovedbeklædning og en præ-mættet snap Connector elektrode. Den faste hovedbeklædning består af stropper, som er nedlod sig til automatisk placering af TDCs-elektroderne ved standard 10-10 EEG19. Den forudbestemte elektrodeplacering, der leveres af disse stropper, fjerner behovet for omfattende målinger og beregninger, hvilket øger reproducerbarhed, tidseffektivitet og motiv manipulation. Der er kun behov for en engangs tilpasnings måling (bruges til at bestemme den korrekte strop størrelse, der skal anvendes) ved det første besøg. Engangs formonterede svamp elektroder leveres på forhånd gennemblødt i den optimerede volumen af saltvand og med gummi elektroden indsat og fast, hvilket minimerer risikoen for direkte kontakt mellem gummi/metal og hud, samt over/under-iblødsætning. Brug af fast monteret hovedbeklædning og formonterede svampe elektrode (figur 1) mindsker ikke kun i væsentlig grad muligheden for fejl i elektrode på grund af målefejlen, men gør også administrationen af TDCs lettere og mere tidseffektiv. For hver montage er der en specifik hovedbeklædning. Denne artikel vil bruge to montager som eksempler. Den første montage er M1-så i hvilken anoden er placeret over regionen svarende til primær motorisk cortex (M1) og katoden er placeret over den kontralaterale Supra-orbital (SO) region (figur 2A). Den anden montage er den bifrontale montage, hvor anoden er placeret over højre og katoden er placeret over venstre DLPFC (F3/F4, figur 2C). De metoder, der er skitseret her, er ikke begrænset til de førnævnte montages, og kan tilpasses til de andre konfigurationer, hvilket markant reducerer muligheden for elektrode fejl på grund af målefejlen, samtidig med at anvendelsen af tDCS og relaterede tES teknikker mere effektiv. Moderne hovedbeklædning beskrevet her er elektrode montage specifikke (f. eks M1-så, F3/F4) og forskellige hovedbeklædning vil blive brugt til separate elektrode montages. Selv om, den moderne teknik reducerer antallet af trin og gør administrationen af tES teknik effektiv, den nye tilgang kræver stadig uddannelse til at betjene stimulatoren.
Siden 2000 har der været en eksponentiel stigning i hastigheden (antallet af publicerede forsøg) og bredden (anvendelsesområde og indikationer) for TDCs5,11,33. De moderne tDCS protokoller illustreret her potentielt yderligere understøtter adoption i humane forsøg, især af stigende størrelse og steder (f. eks, pivotale forsøg), og i sidste ende i behandling9 som disse moderne TDCs teknikker er enkle og normalisere kritiske setup trin. Da elektrode tilberedning og position bestemmer tDCS-dosis12, understøtter reproducerbare forsøg metoder til at sikre, at de kan gentages. Den moderne teknik, der er beskrevet her, forventes at være fordelagtig på tværs af inklusions kriteriet, men kan give særlige fordele i gruppe, hvor konventionelle teknikker viser sig udfordrende som følge af Hovedbunds-/hårforhold, opførsel eller i høj-hele (multi-Center forsøg) og Remote indstillinger34,35. Den moderne teknik, ved at give en mere sikker fiksering af elektroderne (f. eks sammenlignet med ad hoc elastiske stropper i den konventionelle teknik) ville forbedre kombination med adjungct adfærdsmæssige terapier såsom Mirror Therapy36,37,38, visuelle billeder ogVirtual Reality39,40,41, eller Fysioterapi34, 42,43 , 44af45.
tDCS betragtes som en sikker og bekvem form for ikke-invasiv hjerne stimulation5,11. Ikke desto mindre er det stadig vigtigt at sikre, at stimuleringen udføres efter bedste praksis14. Alle tDCS-operatører er uddannet og certificeret. Der oprettes en detaljeret undersøgelses specifik protokol, som skitserer eventuelle yderligere nødvendige materialer, den anvendte elektrode montage, eventuelle opgaver, hvis relevant, vigtig sikkerhedsprocedure, der skal følges før, under og efter stimuleringen, samt studie specifikke inklusions-og udelukkelseskriterier. Nogle udelukkelseskriterier kan omfatte metalliske hoved-og/eller nakke tatoveringer, metalliske implantater i hoved og/eller nakke, blandt andet – men disse er ikke absolutte (f. eks. i forsøgspersoner med epilepsi, implantat og akutte kranie defekter)4. Mange aspekter af en tDCS undersøgelsesprotokoller, såsom nogle materialer, elektrodeplacering, varighed, blandt andre procedurer, er specifikke for undersøgelsens design. Ved ændring af protokollen til at passe studie-specifikke behov, sikre, at disse ændringer er acceptable for både forsøgspersoner og forsker5,11.
En moderne tDCS-metode er beskrevet i denne vejledning. Denne moderne tDCS applikationsteknik er betydeligt enklere end den konventionelle metode, og det er både hurtigere og mindre tilbøjelige til at fejl.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af NIH (tilskud 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 |