Bij het toedienen van Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) zijn reproduceerbare elektrode voorbereiding en-plaatsing van vitaal belang voor een getolereerde en effectieve sessie. Het doel van dit artikel is om bijgewerkte moderne instellingsprocedures te demonstreren voor de toediening van tDCS en aanverwante Transcraniële elektrische stimulatie technieken, zoals Transcraniële wisselstroom stimulatie (Tac’s).
Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tDCS) is een niet-invasieve methode van neuromodulatie met behulp van directe elektrische stromen met lage intensiteit. Deze methode van hersenstimulatie biedt verschillende potentiële voordelen in vergelijking met andere technieken, omdat het niet-invasief, kosteneffectief, breed inzetbaar en goed verdragen is, mits de juiste apparatuur en protocollen worden toegediend. Hoewel tDCS blijkbaar eenvoudig uit te voeren is, is het correct beheer van de tDCS-sessie, met name de elektrode positionering en-voorbereiding, van vitaal belang voor het waarborgen van de reproduceerbaarheid en verdraagbaarheid. De elektrode positionering en voorbereidingsstappen zijn traditioneel ook de meest tijdrovende en foutgevoelige. Om deze uitdagingen aan te pakken, maken moderne tDCS-technieken, met behulp van vaste positie-hoofddeksels en voorgemonteerde spons elektroden, de complexiteit en insteltijd minder, terwijl ze er ook voor zorgen dat de elektroden consequent worden geplaatst zoals bedoeld. Deze moderne tDCS-methoden presenteren voordelen voor onderzoek, kliniek en Remote-bewaakte (thuis) instellingen. Dit artikel biedt een uitgebreide stapsgewijze handleiding voor het beheren van een tDCS-sessie met behulp van vaste-positie hoofddeksels en voorgemonteerde spons elektroden. Deze handleiding demonstreert tDCS met behulp van veelgebruikte montages bedoeld voor motorische cortex en dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) stimulatie. Zoals beschreven, de selectie van de hoofd grootte en montage-specifieke hoofddeksels automatiseert elektrode positionering. Volledig geassembleerde vooraf verzadigde snap elektroden worden eenvoudig op de set position snap-connectors op de hoofdbedekking bevestigd. De moderne tDCS-methode wordt weergegeven om de insteltijd te verkorten en fouten voor zowel beginnende als deskundige operators te verminderen. De in dit artikel beschreven methoden kunnen worden aangepast aan verschillende toepassingen van tDCS, evenals andere vormen van Transcraniële elektrische stimulatie (tES), zoals Transcraniële wisselstroom stimulatie (Tac’s) en Transcraniële willekeurige ruis stimulatie (tRNS ). Aangezien tES echter toepassingsspecifiek is, is het recept van elke methode aangepast aan onderwerp, indicatie, omgeving en uitkomst specifieke functies.
Transcraniële gelijkstroom stimulatie (tdcs) is een niet-invasieve hersenstimulatie techniek die de corticale prikkelbaarheid1,2kan moduleren. Tijdens de tdcs stroomt een constante lage-intensiteit stroom, meestal 1-2 milliampère (MA), van een anode-elektrode naar een kathodeelektrode die een zwak elektrisch veld over de cortex3,4genereert. Conventionele tDCS-protocollen worden beschouwd als getolereerd en veilig5. De effecten van een sessie van tdcs kunnen enkele minuten na voltooiing van de sessie6 duren met herhaalde sessies die langduriger veranderingen in de hersenfunctie7,8produceren. Het verdraagbare profiel en het potentieel om acute of langdurige veranderingen te produceren maakt van tdcs een kandidaat voor een verscheidenheid aan interventies en behandelingen9,10,11. Hoewel er nog vragen zijn over de optimale dosis van tDCS12, inclusief de rol van intensiteit13, polariteit7 en focality3, wordt het belang van het beheersen van de elektrode plaatsing voor neuromodulatie-reproduceerbaarheid geaccepteerd. Bovendien ondersteunt elektrode voorbereiding ook verdraagbaarheid en gerelateerde problemen zoals blindering-betrouwbaarheid14. Hoewel tDCS praktische voordelen heeft ten opzichte van andere hersenstimulatie methoden, vanwege de kosteneffectiviteit, overdraagbaarheid, gebruiksgemak en verdraagbaarheid; Niettemin, de schijnbare eenvoud en aanpassingsvermogen van de techniek niet excuus slechte elektrode voorbereiding en plaatsing techniek14.
Inderdaad, de schijnbare eenvoud van tDCS heeft in sommige gevallen onvoldoende aandacht geschonken aan de juiste apparatuur, benodigdheden en training van de machinist14. Ten eerste is betrouwbare elektrode plaatsing vereist voor reproduceerbaarheid. De positionering van tDCS-elektroden op de hoofdhuid volgt meestal het 10-20-systeem, wat een methode is die wordt gebruikt voor de plaatsing en toepassing van elektroencephalografie (EEG)-elektroden. Bij de conventionele tdcs-methode gaat het om meetlint om de elektrode locatie vast te stellen, met verschillende metingen bij elke sessie15,16,17. Een marker wordt gebruikt om hoofdhuid posities te labelen. Dit proces kan leiden tot variabiliteit in de elektrode plaatsing (bijv. hoe betrouwbaar verschillende bedieners meetlint positioneren), vooral onder hoge doorvoer condities – Hoewel strenge operator training en certificering de variabiliteit kunnen verminderen. In de conventionele tdcs-methode worden de elektroden vervolgens handmatig op de gemeten coördinaat en rubberen riemen op een ad hoc-manier toegepast18 (bijv. de dichtheid van de banden mag niet consistent zijn tussen de exploitanten die de ejectie van vloeistof van sponzen beïnvloeden, de verdraagbaarheid van het onderwerp en zelfs de afwijking van de elektrodepositie19,20). Net als bij elektrodepositie kan deze variabiliteit worden verzacht met expliciete protocollen en training, hoewel dergelijke details vaak niet worden beschreven in gepubliceerde rapporten. In bijzondere omstandigheden wanneer de pad-elektrode wordt gescheiden van de hoofdhuid door crème/gel zonder het gebruik van spons21, is voorzichtigheid geboden om te voorkomen dat directe elektrode-huidcontact dat altijd leidt tot een Burn14. Een alternatieve minder gebruikelijke methode voor tdcs maakt gebruik van een elastische dop22,23, die afhankelijk is van onderwerp specifieke hoofd vervorming niet verstoren elektrodepositie, en risico’s zoutoplossing verspreiden en overbruggen onder het GLB (niet zichtbaar voor de exploitant). In vergelijking met conventionele rubber-band of elastisch-Cap gebaseerde technieken, de moderne tDCS techniek gepresenteerd hier maakt de kritische elektrode voorbereiding en positionering stappen robuuster en betrouwbaarder.
Een andere belangrijke procedure in tDCS is de assemblage van de elektroden. Conventionele tDCS-elektroden zijn meerdelige. Deze afzonderlijke delen, die zorgvuldig moeten worden geassembleerd door de exploitant, bestaan uit metalen of geleidende-rubberen elektroden, die de operator omsluit in een geperforeerde spons zak en verzadigde vetzuren met zoutoplossing15. Hoewel niet ingewikkeld, vereist het proces van elektrode assemblage training en waakzaamheid bij elke sessie, als een kleine fout zoals metaal/rubber uitsteekt van de spons en contact opnemen met het onderwerp of zout vloeistofvolume kan leiden tot huidletsel14. De moderne tDCS-techniek overkomt deze zorgen door het gebruik van voorgemonteerde vooraf verzadigde elektroden/sponzen die bovendien een betrouwbare snap connector aan de hoofddeksels bevatten. Voor-geassembleerde en vooraf verzadigde elektroden zijn eenmalig gebruik, beperkende problemen van reproduceerbaarheid en Risico’s van verontreiniging met hergebruikte sponzen14,20.
Het doel van dit artikel is het demonstreren van moderne instellingsprocedures voor de toediening van tDCS en aanverwante Transcraniële elektrische stimulatie technieken, zoals Transcraniële wisselstroom stimulatie (Tac’s), Transcraniële losgeld stimulatie (tRNS)24, en Transcraniële gepulseerde stroom stimulatie (tpcs) en de varianten25. Deze handleiding demonstreert tDCS met behulp van veelgebruikte montages bedoeld voor motorische cortex26 en dorsolaterale prefrontale CORTEX (dlpfc) stimulatie27. De moderne tDCS-techniek die hier wordt uitgelegd vermijdt tape meting voor het bepalen van de plaatsing van de elektrode, omslachtige invoeging van koolstofrubberen elektroden, vervelende procedure voor het bevochtigen van elektrode sponzen en het gebruik van elastiekjes of elastische doppen als hoofddeksels. Dit proces wordt geoptimaliseerd door gebruik te maken van een gespecialiseerde hoofdbedekking met vaste positie en een vooraf verzadigde snap connector-elektrode. De hoofdbedekking met vaste positie bestaat uit banden die automatisch tDCS-elektroden op standaard 10-10 EEG19plaatsen. De vooraf bepaalde elektrode locatie die door deze riemen wordt geleverd, elimineert de noodzaak van uitgebreide metingen en berekeningen, waardoor de reproduceerbaarheid, de tijd effectiviteit en de manipulatie van het onderwerp toenemen. Bij het eerste bezoek is slechts een éénmaal passende meting nodig (gebruikt om de juiste band grootte te bepalen). Enkel gebruik voorgemonteerde spons elektroden worden voorgedrenkt in het geoptimaliseerde volume van de zoutoplossing en met de rubberen elektrode ingebracht en vast, minimaliseert het risico van direct contact tussen het rubber/metaal en de huid, evenals over/onderweken. Met behulp van vaste positie hoofddeksels en voorgemonteerde spons elektroden (Figuur 1) niet alleen aanzienlijk vermindert de mogelijkheid voor elektrode omdat als gevolg van de meetfout, maar ook het beheer van tdcs gemakkelijker en meer tijd-effectief te maken. Voor elke montage is er een specifieke hoofddeksels. In dit artikel worden twee montages als voorbeeld gebruikt. De eerste montage is de M1-dus waarin de anode wordt geplaatst over het gebied dat overeenkomt met de primaire motor cortex (M1) en de kathode wordt geplaatst over de contralaterale supra-orbitale (SO) regio (Figuur 2A). De tweede montage is de bifrontale montage, waarin de anode wordt geplaatst over de rechterkant en de kathode wordt geplaatst over de linker DLPFC (F3/F4, Figuur 2C). De hier beschreven methoden zijn niet beperkt tot de bovengenoemde montages, en kunnen worden aangepast aan de andere configuraties, waardoor de mogelijkheid voor elektrode-misplakement als gevolg van meetfouten aanzienlijk wordt verminderd, terwijl de toepassing van tDCS en verwante tES-technieken ook efficiënter wordt. Moderne hoofdbedekkingen die hier worden beschreven, zijn specifiek voor elektrode montage (bijv. M1-SO, F3/F4) en verschillende hoofddeksels worden gebruikt voor afzonderlijke elektrode montages. Hoewel, de moderne techniek vermindert het aantal stappen en maakt de administratie van tES techniek efficiënt, de nieuwe aanpak vereist nog steeds training om de stimulator te bedienen.
Sinds 2000 is er een exponentiële stijging van de snelheid (aantal gepubliceerde proeven) en breedte (bereik van toepassingen en indicaties) voor tdcs5,11,33. De moderne tDCS-protocollen die hier worden geïllustreerd, ondersteunen mogelijk verder adoptie in menselijke proeven, met name van toenemende omvang en sites (bijvoorbeeld cruciale proeven), en uiteindelijk in behandeling9 omdat deze moderne tdcs-technieken eenvoudig zijn en kritieke instellingsstappen normaliseren. Aangezien elektrode voorbereiding en-positie de tDCS-dosis12bepalen, zijn de methoden om te zorgen voor repliceerbare Setup de grondslag voor reproduceerbaar onderzoek De moderne techniek die hier wordt beschreven, is naar verwachting voordelig voor het inclusie criterium, maar kan een speciaal voordeel opleveren in groep waar conventionele technieken uitdagend blijken als gevolg van hoofdhuid/haar omstandigheden, gedrag of in High-across (multicenter proeven) en Remote Settings34,35. De moderne techniek, door het bieden van een veiliger fixatie van de elektroden (bv. in vergelijking met ad hoc elastische banden in de conventionele techniek) zou de combinatie verbeteren met adjunct gedrags therapieën zoals spiegel therapie36,37,38, visuele beelden en Virtual Reality39,40,41, of fysiotherapie34,42,43, 44,45.
tDCS wordt beschouwd als een veilige en handige vorm van niet-invasieve hersenstimulatie5,11. Niettemin, het is nog steeds belangrijk om ervoor te zorgen dat de stimulatie wordt uitgevoerd na best practices14. Alle tDCS-operators zijn opgeleid en gecertificeerd. Er wordt een gedetailleerd studiespecifiek protocol opgesteld waarin alle extra materialen worden beschreven die nodig zijn, de gebruikte elektrode montage, eventuele taken, indien van toepassing, belangrijke veiligheidsprocedure die moet worden gevolgd voor, tijdens en na de stimulatie, evenals studiespecifieke inclusie-en uitsluitingscriteria. Sommige uitsluitingscriteria kunnen bestaan uit metallisch hoofd en/of nektatoeages, metalen implantaten in kop en/of nek, onder andere – maar deze zijn niet absoluut (bijvoorbeeld tES bij proefpersonen met epilepsie, implantaat en acute schedel defecten)4. Veel aspecten van een tDCS-studie protocollen, zoals sommige materialen, elektrode plaatsing, duur, onder andere procedures, zijn specifiek voor het studie ontwerp. Bij het wijzigen van het protocol om te voldoen aan de specifieke behoeften van de studie, ervoor te zorgen dat deze wijzigingen aanvaardbaar zijn voor zowel onderwerp en onderzoeker5,11.
Een moderne tDCS-methode wordt beschreven in deze handleiding. Deze eigentijdse tDCS-toepassingstechniek is aanzienlijk eenvoudiger dan de conventionele methode, en is dus zowel sneller als minder gevoelig voor fouten.
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gesteund door de NIH (subsidies 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 |