Vid administrering av transkrakal direkt ström stimulering (tDCS), reproducerbar elektrod beredning och placering är avgörande för en tolererad och effektiv session. Syftet med denna artikel är att demonstrera uppdaterade moderna inställningsprocedurer för administrering av tDCS och relaterade transkrakala elektriska stimuleringstekniker, såsom transkrakala växelströms stimulering (TAC).
Transcranial rikta ström stimulering (TDCs) är en noninvasiv metod för neuromodulering med låg intensitet direkt elektriska strömmar. Denna metod för hjärnstimulering presenterar flera potentiella fördelar jämfört med andra tekniker, eftersom det är noninvasiv, kostnadseffektiv, i stort sett sättas in, och tolereras väl förutsatt korrekt utrustning och protokoll administreras. Även om tDCS är tydligen enkel att utföra, korrekt administrering av tDCS sessionen, särskilt elektrod positionering och beredning, är avgörande för att säkerställa reproducerbarhet och tolerabilitet. Elektrod positionering och förberedelsesteg är traditionellt också den mest tidskrävande och felbenägna. För att hantera dessa utmaningar, moderna tDCS tekniker, med hjälp av fast-position huvudbonader och förmonterade svamp elektroder, minska komplexiteten och ställtid samtidigt se till att elektroderna konsekvent placeras som avsett. Dessa moderna tDCS metoder presentera fördelar för forskning, klinik, och Remote-övervakade (hemma) inställningar. Den här artikeln innehåller en omfattande steg-för-steg-guide för att administrera en tDCS-session med huvudbandet med fast position och förmonterade svamp elektroder. Denna guide visar tDCS med vanliga tillämpade montage avsedda för motoriska cortex och dorsolateral prefrontala cortex (DLPFC) stimulering. Som beskrivits, val av huvudstorlek och montage-specifika huvudbandet automatiserar elektrod positionering. Fullt monterade pre-mättade Snap-elektroder är helt enkelt fästs på den inställda positionen Snap-kontakter på huvudbandet. Den moderna tDCS-metoden visas för att minska Omställningstiden och minska felen för både nybörjare och expert operatörer. De metoder som beskrivs i denna artikel kan anpassas till olika tillämpningar av tDCS samt andra former av transkraniell elektrisk stimulering (tES) såsom transkrakala växelström stimulering (TAC) och transkrakala slumpmässiga brus stimulering (tRNS ). Men eftersom tES är applikeringsspecifik, beroende på vad som är lämpligt, är alla metoder recept anpassade för att tillgodose ämnes-, indikerings-, miljö-och resultatspecifika funktioner.
Transcranial rikta ström stimulering (TDCs) är en noninvasiv hjärna stimulering teknik som kan modulera kortikala retbarhet1,2. Under TDCs, en konstant låg intensitet ström, typiskt 1-2 milliampere (MA), strömmar från en anod elektrod till en katodelektroden genererar ett svagt elektriskt fält över cortex3,4. Konventionella tDCS-protokoll anses tolereras och säkra5. Effekterna av en session av TDCs kan pågå flera minuter efter avslutad session6 med upprepade sessioner som producerar längre varaktiga förändringar i hjärnans funktion7,8. Den tolerabilitet profil och potential att producera antingen akuta eller långvariga förändringar gör TDCs en kandidat för en mängd olika interventioner och behandlingar9,10,11. Medan frågor kvarstår om den optimala dosen av TDCs12, inklusive den roll som intensitet13, polaritet7 och fokalitet3, är vikten av att kontrollera elektrodplacering för neuromodulering reproducerbarhet accepteras. Dessutom stöder elektrod beredning också tolerabilitet och relaterade problem såsom blindning-tillförlitlighet14. Medan tDCS har praktiska fördelar jämfört med andra metoder för att stimulera hjärnan, på grund av dess kostnadseffektivitet, bärbarhet, användarvänlighet och tolerabilitet; icke desto mindre, den skenbara enkelhet och anpassningsförmåga av tekniken ursäktar inte dålig elektrod beredning och placerings teknik14.
Faktum är att den skenbara enkelheten hos tDCS har i vissa fall uppmuntrat otillräcklig uppmärksamhet till korrekt utrustning, leveranser och operatörsutbildning14. För det första krävs tillförlitlig elektrodplacering för reproducerbarhet. Placeringen av tDCS elektroder i hårbotten följer vanligtvis 10-20-systemet, som är en metod som används för placering och applicering av elektroencefalografi (EEG) elektroder. I den konventionella TDCs-metoden innebär detta band mätning för att etablera elektrod plats, med flera mätningar vid varje session15,16,17. En markör används för att märka hårbottens positioner. Det finns potential för denna process att resultera i elektrodplacering variation (t. ex., hur tillförlitligt olika operatörer position måttband), särskilt under hög genomströmning villkor-även om rigorös förarutbildning och certifiering kan minska variationer. I den konventionella TDCs-metoden trycks sedan elektroderna manuellt på de uppmätta koordinaten och gummibanden som appliceras på ett ad hoc-sätt18 (t. ex. tätheten hos banden får inte vara konsekventa mellan operatörer som påverkar utmatning av vätska från tvättsvampar, ämnes tolerabilitet, och till och med glida i elektrod läge19,20). I likhet med elektrod positionen kan denna variation mildras med explicita protokoll och utbildning, även om sådana detaljer ofta inte beskrivs i publicerade rapporter. Under särskilda omständigheter när pad elektroden separeras från hårbotten av grädde/gel utan användning av svamp21, Försiktighet krävs för att förhindra direkt elektrod-hudkontakt ledande undantagslöst till en brännskada14. En alternativ mindre vanlig metod för TDCs använder en elastisk mössa22,23, som beror på ämnesspecifika huvudet deformation inte snedvrider elektrod positionen, och riskerar saltlösning spridning och överbrygga under locket (inte synlig för operatören). I jämförelse med konventionella gummi-band eller elastisk-Cap baserade tekniker, den moderna tDCS teknik som presenteras här gör kritiska elektrod förberedelse och positionering steg mer robust och tillförlitlig.
En annan viktig procedur i tDCS är monteringen av elektroderna. Konventionella tDCS-elektroder är flera delar. Dessa separata delar, som måste monteras försiktigt av operatören, består av metall eller ledande gummi elektroder, som operatören omsluter i en perforerad svamp ficka och mättat med saltlösning15. Även om inte komplexa, kräver processen för elektrod montering utbildning och vaksamhet vid varje session, som ett litet fel som metall/gummi sticker ut från svampen och kontakta ämnet eller saltlösning vätskevolym kan leda till hudskada14. Den moderna tDCS tekniken övervinner dessa farhågor genom användning av förmonterade pre-mättade elektroder/svampar som dessutom innehåller en pålitlig Snap kontakt till huvudbandet. Förmonterade och förmättade elektroder är engångsanvändning, förmildrande frågor om reproducerbarhet och risker för kontaminering med återanvända svampar14,20.
Syftet med denna artikel är att demonstrera moderna inställningsprocedurer för administrering av TDCs och relaterade transkrakala elektriska stimuleringstekniker, såsom transkrakala växelströms stimulering (TAC), transkraniell lösen Noise stimulering (trns)24, och transkraniell pulsad ström stimulering (tpcs) och dess varianter25. Denna guide visar tDCS med vanliga tillämpade montage avsedda för motor cortex26 och dorsolateral prefrontala cortex (DLPFC) stimulering27. Den moderna tDCS teknik förklaras här undviker tejp mätning för bestämning elektrodplacering, besvärliga kol-gummi elektrod insättning, långtråkigt förfarande för vätning elektrod svampar, och användning av gummiband eller elastiska mössor som huvudbonader. Denna process är optimerad med hjälp av en specialiserad fast-position huvudbonader och en pre-mättade Snap Connector elektrod. Huvudbandet med fast position består av remmar som är deignerade för att automatiskt placera tDCS-elektroder vid standard 10-10 EEG19. Den förutbestämda elektrod placeringen som tillhandahålls av dessa remmar eliminerar behovet av omfattande mätningar och beräkningar, vilket ökar reproducerbarheten, tids effektiviteten och ämnes manipulationen. Endast en engångs mätning behövs (används för att bestämma den korrekta rem storleken som ska användas) vid första besöket. Engångsbruk förmonterade svamp elektroder tillhandahålls pre-indränkt i den optimerade volymen av saltlösning och med gummi elektrod insatt och fast, minimera risken för direkt kontakt mellan gummi/metall och huden, samt över/under-blötläggning. Med hjälp av huvudbandet med fast position och förmonterade svamp elektroder (figur 1) minskar inte bara risken för elektrod fel på grund av mätfelet, utan gör också det lättare och mer tidseffektivt att administrera TDCs. För varje montage finns en särskild huvudbonader. Den här artikeln kommer att använda två montage som exempel. Den första montage är M1-så där anoden placeras över den region som motsvarar primär motoriska cortex (M1) och katoden placeras över kontralaterala Supra-orbital (så) region (figur 2a). Den andra montage är bifrontal montage, där anoden är placerad över höger och katoden placeras över vänster DLPFC (F3/F4, figur 2C). De metoder som beskrivs här är inte begränsade till de ovan nämnda montage, och kan anpassas till de andra konfigurationer, avsevärt minska risken för elektrod felbehandling på grund av mätfelet, samtidigt som man gör tillämpningen av tDCS och relaterade tES tekniker mer effektivt. Moderna huvudbonader som beskrivs här är elektrod montage specifika (t. ex., M1-SO, F3/F4) och olika huvudband skulle användas för separata elektrodmontages. Även om den moderna tekniken minskar antalet steg och gör administrationen av tES teknik effektiv, den nya metoden kräver fortfarande utbildning för att driva stimulatorn.
Sedan 2000 har det skett en exponentiell ökning av frekvensen (antal publicerade prövningar) och bredd (användningsområde och indikationer) för TDCs5,11,33. Den moderna tDCS protokoll illustreras här potentiellt ytterligare stöder antagande i mänskliga försök, särskilt för att öka storleken och platser (t. ex., pivotala prövningar), och slutligen i behandling9 eftersom dessa moderna TDCs tekniker är enkla och normalisera kritiska inställningssteg. Eftersom elektrod beredning och position bestämma tDCS dos12, metoder för att säkerställa replikerbar setup stödja reproducerbara prövningar. Den moderna tekniken som beskrivs här förväntas vara fördelaktigt över inkludering kriterium men kan ge särskild nytta i grupp där konventionella tekniker bevisa utmanande som ett resultat av hårbotten/hår förhållanden, beteende, eller i hög-hela (Multi-Center prövningar) och Fjärrinställningar34,35. Den moderna tekniken, genom att ge en säkrare fixering av elektroderna (t. ex. jämfört med ad hoc elastiska remmar i konventionell teknik) skulle öka kombinationen med adjungerad beteendemässiga terapier såsom spegel terapi36,37,38, visuell bildspråk och Virtual Reality39,40,41, eller sjukgymnastik34,42,43, 44,45.
tDCS anses vara en säker och bekväm form av noninvasiv hjärn stimulering5,11. Det är dock fortfarande viktigt att se till att stimulansen genomförs efter bästa praxis14. Alla tDCS-operatörer är utbildade och certifierade. Ett detaljerat studiespecifikt protokoll skapas som beskriver eventuella ytterligare material som behövs, elektrod montage som används, eventuella uppgifter om tillämpligt, viktigt säkerhetsförfarande som skall följas före, under och efter stimulering, samt studie-specifika inklusion och uteslutningskriterier. Vissa uteslutningskriterier kan innefatta metalliska huvud-och/eller hals tatueringar, metalliska implantat i huvud och/eller nacke, bland annat – men dessa är inte absoluta (t. ex. hos försökspersoner med epilepsi, implantat och akuta skalldefekter)4. Många aspekter av en tDCS studieprotokoll, såsom vissa material, elektrodplacering, varaktighet, bland andra förfaranden, är specifika för studiens utformning. Vid ändring av protokollet för att passa studiens specifika behov, se till att dessa ändringar är godtagbara för både försökspersoner och forskare5,11.
En modern tDCS-metod beskrivs i den här handboken. Denna samtida tDCS applikationsteknik är betydligt enklare än den konventionella metoden, och så är både snabbare och mindre benägna att fel.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av NIH (Grants 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 |