JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
神经科学

Gelijktijdige toepassing van transcraniële gelijkstroomstimulatie tijdens blootstelling aan virtual reality

Published: January 18, 2021
doi:
10.3791/61795
,
1VA RR&D Center for Neurorestoration and Neurotechnology,Providence VA Medical Healthcare System, 2Department of Psychiatry and Human Behavior,Alpert Brown Medical School, 3COBRE Center for Neuromodulation, Butler Hospital

Summary

Dit manuscript schetst een nieuw protocol om de gelijktijdige toepassing van transcraniële gelijkstroomstimulatie mogelijk te maken tijdens blootstelling aan traumagerelateerde signalen in oorlogsgebied met behulp van virtual reality voor veteranen met posttraumatische stressstoornis.

Abstract

Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) is een vorm van niet-invasieve hersenstimulatie die de kans op neuronaal vuren door modulatie van neurale rustmembranen verandert. In vergelijking met andere technieken is tDCS relatief veilig, kosteneffectief en kan het worden toegediend terwijl individuen bezig zijn met gecontroleerde, specifieke cognitieve processen. Dit laatste punt is belangrijk omdat tDCS voornamelijk intrinsiek actieve neurale regio’s kan beïnvloeden. In een poging om tDCS te testen als een mogelijke behandeling voor psychiatrische aandoeningen, schetst het hier beschreven protocol een nieuwe procedure die het mogelijk maakt om tDCS gelijktijdig toe te dienen tijdens blootstelling aan traumagerelateerde signalen met behulp van virtual reality (tDCS +VR) voor veteranen met posttraumatische stressstoornis (NCT03372460). In dit dubbelblinde protocol worden deelnemers toegewezen om ofwel 2 mA tDCS te ontvangen, of schijnstimulatie, gedurende 25 minuten terwijl ze passief kijken naar drie gestandaardiseerde virtual reality-drives van 8 minuten door Irak of Afghanistan, waarbij virtual reality-gebeurtenissen tijdens elke rit in intensiteit toenemen. Deelnemers ondergaan zes sessies tDCS+VR in de loop van 2-3 weken en psychofysiologie (huidgeleidingsreactiviteit) wordt gedurende elke sessie gemeten. Dit maakt het mogelijk om te testen op binnen en tussen sessieveranderingen in hyperarousal naar virtual reality-gebeurtenissen en aanvullende effecten van tDCS. Stimulatie wordt geleverd via een ingebouwd oplaadbare batterijgestuurde tDCS-apparaat met behulp van een eenzijdige elektrodeopstelling van 1 (anode) x 1 (kathode). Elke elektrode wordt geplaatst in een herbruikbare sponszak van 3 x 3 cm (stroomdichtheid 2,22 A/m2)verzadigd met 0,9% normale zoutoplossing. Sponzen met elektroden worden bevestigd aan de schedel van de deelnemer met behulp van een rubberen hoofdband met de elektroden zo geplaatst dat ze zich richten op gebieden binnen de ventrobale prefrontale cortex. De virtual reality headset wordt zo over de tDCS montage geplaatst dat elektrodeinterferentie wordt voorkomen.

Introduction

Posttraumatische stressstoornis (PTSS) is een chronische en invaliderende aandoening die vooral voorkomt bij veteranen. Ondanks de prevalentie en verwoestende impact hebben velen die evidence-based psychotherapie voor PTSS ontvangen significante restverschijnselen1. De synergetische toepassing van niet-invasieve hersenstimulatie samen met PTSS-gerichte principes van psychotherapie biedt een kans om therapeutische winsten te verbeteren en PTSS-gerelateerde lasten te verminderen.

Een kerncomponent van PTSS is het onvermogen om een maladaptive angstreactie te remmen2,3. Pathologisch verhoogde activiteit in de amygdala en dorsale anterieure cingulate cortex, regio’s die de angstrespons vergemakkelijken, is consistent gemeld bij PTSS. Dit komt naast verminderde activiteit in de ventroediale prefrontale cortex (VMPFC), een regio waarvan wordt gedacht dat het de angstrespons3, 4,5,6,7downreguleert . Dienovereenkomstig kan het verhogen van endogene VMPFC-activiteit tijdens de verwerking van angstopwekkende stimuli een veelbelovende methode zijn om de remming van angst en de effectiviteit van op blootstelling gebaseerde behandelingen te verbeteren.

Op blootstelling gebaseerde psychotherapieën, een eerstelijnsbehandeling voor PTSS, hebben tot doel correctief leren te vergemakkelijken door patiënten te leren dat de gevaarlijke ervaring (d.w.z. de oorzaak van hun PTSS) niet langer aanwezig of bedreigend is in hun huidige omgeving8,9. Emotionele betrokkenheid bij PTSS-therapie is een cruciaal onderdeel van succes10, maar wordt belemmerd door patiënten die willen voorkomen dat ze verontrustende emoties en de aanwezigheid van comorbide psychiatrische stoornissen ervaren. Een aantrekkelijke aanpak om emotionele betrokkenheid tijdens sessies te maximaliseren en bij te houden, is het gebruik van meeslepende en contextueel relevante virtual reality -omgevingen11,12. VR-implementatie wordt ondersteund door eerdere gegevens waaruit blijkt dat VR werkzaamheidspercentages kan genereren die vergelijkbaar zijn met die waargenomen met standaard cognitief-gedragsinterventies11,13,14. VR heeft het extra voordeel dat het een gestandaardiseerde omgeving biedt voor behandelingsontwikkeling voor specifieke hypothesetests.

De VR-omgeving maakt bovendien de integratie mogelijk van aanvullende niet-invasieve hersenstimulatiemethoden, zoals transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS). tDCS verandert de corticale prikkelbaarheid via subthreshold modulatie van neuronale rustmembraanpotentiaal met behulp van een zwakke (meestal 1 – 2 mA) constante elektrische stroom15. Stimulatie wordt meestal gegeven over een periode van 20 – 30 minuten. Effecten van tDCS zijn afhankelijk van de huidige polariteit. Hoewel een oversimplificatie, in theorie, positieve stroomstroom (d.w.z. anodale stimulatie) de kans op neuronale depolarisatie verhoogt, terwijl negatieve stroomstroom (d.w.z. kathodale stimulatie) de kans op neuronale actiepotentiaal16,17vermindert . Als zodanig leest tDCS de hersenen voor op latere reacties op externe stimuli om leren en geheugen te vergemakkelijken18.

tDCS heeft een gunstig veiligheidsprofiel als een laag risico techniek die goed wordt verdragen en geassocieerd met minimale bijwerkingen19,20. tDCS is ook goedkoop; tDCS-apparaten kosten ongeveer $ 9.000 in vergelijking met > $ 70K voor klinisch beschikbare niet-invasieve hersenstimulatiemethoden, zoals transcraniële magnetische stimulatie. tDCS-apparaten zijn ook draagbaar, omdat ze op batterijen werken, in tegenstelling tot een speciaal elektrisch circuit. Deze draagbaarheid maakt gebruik mogelijk op elke kantoorlocatie of kamer, ook thuis. Deze factoren maken het mogelijk om tDCS te gebruiken in combinatie met therapeutische interventies, waaronder VR en bestaande modellen van PTSS-behandeling. Flexibel gebruik kan bijzonder belangrijk zijn in het nieuwe landschap dat psychiatrische zorg en niet-invasieve hersenstimulatie levert in de post-COVID19-wereld.

Het onderstaande protocol is ontworpen om tDCS te integreren tijdens VR-toediening (tDCS +VR) bij personen met warzone-gerelateerde PTSS om angstige gewent te vergroten. De VR-sessies maken het mogelijk om de blootstelling aan traumagerelateerde gebeurtenissen te standaardiseren tussen deelnemers om een consistente inhoud voor deze gewennatie te garanderen. Deelnemers ondergaan zes sessies tDCS +VR in de loop van twee tot drie weken, waarbij elke sessie bestaat uit drie identieke VR-drive-throughs. Zes sessies werden geselecteerd om de duur van VR in Rothbaum et al.14 en Difede & Hoffman21te benaderen. Dit aantal sessies toonde werkzaamheid aan in typische, niet-VR-behandelingsstudies (bijv. Bryant et al.22) en werd verder geïnformeerd door haalbaarheidsgegevens uit de vorige pilotstudie23. Gedurende elke sessie wordt psychofysiologie (d.w.z. huidgeleiding) gemeten. Dit maakt het mogelijk om binnen en tussen sessieveranderingen in hyperarousal aan virtual reality-gebeurtenissen en aanvullende effecten van tDCS te testen. de tDCS-intensiteit is ingesteld op 2 mA en wordt geleverd via een ingebouwde oplaadbare batterijgestuurde stimulator die een constante, gelijkstroom levert met behulp van een eenzijdige elektrodeopstelling van 1 (anode) x 1 (kathode). Elke elektrode wordt geplaatst in een herbruikbare sponszak van 3 x 3 cm (stroomdichtheid 2,22 A/m2)verzadigd met 0,9% normale zoutoplossing. Sponzen met elektroden worden bevestigd aan de schedel van de deelnemer met behulp van een rubberen hoofdband met de anode geplaatst over Fp1- en AF3-regio’s en de kathode over PO8 van het 10 – 20 EEG-elektrodecoördinatiesysteem om de ventro belgiumle prefrontale cortex te richten en tegelijkertijd kathodale stimulatie over de prefrontale cortex te voorkomen. Soortgelijke elektrodemontages, gericht op de VMPFC, zijn gebruikt om het uitsterven van geconditioneerde angstreacties door ons lab24,25 en anderen te moduleren26. De virtual reality headset wordt zo over de tDCS montage geplaatst dat interferentie met tDCS elektroden wordt voorkomen. tDCS moet starten tijdens de start van VR23 en gedurende de hele periode doorgaan. Deelnemers keren terug voor 1- en 3-maands beoordelingsbezoeken na de behandeling om de langetermijneffecten van tDCS + VR op veranderingen in symptomen van PTSS, depressie, angst en woede te beoordelen, evenals verbeteringen in slaap en kwaliteit van leven. Hypothesen die moeten worden getest zijn 1A) de voorspelling dat actieve tDCS+VR, in vergelijking met sham+VR, resulteert in een grotere verandering op PTSS symptomen en kwaliteit van leven/sociale functie aan het einde van de behandeling, en 1B) aanhoudende verandering na 1- en 3 maanden na de behandeling, en 2) die verandering in psychofysiologische reacties, weerspiegeling van gewenning, heeft betrekking op veranderingen in PTSS symptomen en kwaliteit van leven/anders functioneren na actieve tDCS+VR. Deze klinische studie is geregistreerd onder ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03372460.

Protocol

In aanmerking komende deelnemers ondertekenen schriftelijke, geïnformeerde toestemming voorafgaand aan de start van onderzoeksprocedures. Onderzoek wordt uitgevoerd in overeenstemming met institutionele, nationale en internationale richtlijnen voor menselijk onderzoek. Alle beschreven methoden zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Providence VA Medical Center. OPMERKING: Het tDCS+VR-protocol vereist twee toegewijde onderzoeksmedewerkers. Een medewerker is de VR Controller, die de VR beheert en de VR-stimuli beheert op de verschillende hieronder beschreven tijdstippen. De tweede medewerker van de studie bedient de computer waarop de psychofysiologie wordt verzameld. 1. Screening, diagnostische interviews en magnetische resonantiebeeldvorming Rekruteer deelnemers bestaande uit mannelijke en vrouwelijke veteranen, met een specifieke focus op Operation Enduring Freedom (Afghanistan), Operation Iraqi Freedom en Operation New Dawn (Irak) op basis van de volgende geschiktheid. Inclusiecriteria: (1) diagnose van chronische PTSS met trauma gerelateerd aan warzone-ervaring, (2) leeftijd tussen 18-70 jaar en (3) indien in behandeling, symptomatisch ondanks aanhoudende stabiele behandelingsregimes gedurende ten minste 6 weken voorafgaand aan studieprocedures. Lopende medicijnen en psychotherapie mogen tijdens het onderzoek ongewijzigd worden voortgezet. Uitsluitingscriteria zijn als volgt: voldoen aan vastgestelde veiligheidscriteria voor magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), aangezien MRI-procedures een onderdeel van dit onderzoek zijn, en omvatten pacemaker, geïmplanteerd apparaat (diepe hersenstimulatie) of metaal in de hersenen, cervicale ruggenmerg of bovenste thoracale ruggenmerg, zwangerschap of van plan om zwanger te worden tijdens het onderzoek. Bijkomende tDCS-specifieke uitsluitingen zijn huidlaesies op de plaats van stimulatie die de impedantie kunnen veranderen (bijv. vasculaire moedervlekken of angiomen). Andere uitsluitingscriteria zijn levenslange geschiedenis van matig of ernstig traumatisch hersenletsel (TBI); huidige onstabiele medische aandoeningen; huidige (of verleden indien van toepassing) significante neurologische aandoening, of levenslange geschiedenis van a) aanvalsstoornis b) primaire of secundaire CZS-tumoren c) beroerte of d) hersenaneurysma, elke primaire psychotische stoornis, bipolaire I-stoornis, actieve matige/ernstige middelengebruiksstoornissen (in de afgelopen maand, met uitzondering van nicotine/cafeïne), actieve suïcidale intentie of van plan om binnen 6 maanden zelfmoord te plegen, zoals gedetecteerd op screeningsinstrumenten of naar het oordeel van het onderzoeksteam.OPMERKING: Deelnemers aan dit onderzoek werden gerekruteerd bij de Providence VA. Schriftelijke geïnformeerde toestemming verkrijgen voordat een studieprocedure wordt gestart. Diagnostische interviews en vragenlijsten toedienen om de diagnose te verifiëren en de ernst van PTSS te beoordelen met behulp van het structured clinical interview voor DSM 5 (SCID-5)27, de Clinician Administered PTSS Scale (CAPS-5)28en de PTSS Checklist for DSM5 (PCL-5)29.OPMERKING: Toediening van de SCID-5 maakt het verder mogelijk om comorbide diagnoses te detecteren die studie-uitsluitingscriteria kunnen uitsluiten die hierboven zijn beschreven. Aanvullende beoordelingen, zoals de Quick Inventory of Depressive Symptomatology Self-Report (QIDS-SR)30, zijn aan de individuele onderzoeksteams afhankelijk van hypothesen. Screen deelnemers op veiligheid om tDCS en MRI te ondergaan op basis van de hierboven genoemde uitsluitingscriteria.OPMERKING: Pre-screening MRI-veiligheidsformulieren kunnen worden verkregen bij www.MRIsafety.com Plan deelnemers in om zes VR-sessies te voltooien in de loop van twee tot drie weken, zodat deelnemers ongeveer om de week een VR-sessie voltooien. 2. Randomisatie Voordat u de eerste studie van tDCS+ VR installeert, haalt u actieve tDCS- en schijncodes op uit de handleiding van het tDCS-apparaat en voert u deze in een randomisatieprogramma in om verblinding van tDCS + VR- of sham + VR-administratie te garanderen. Maak met behulp van het randomisatieprogramma randomisatieurnen door deelnemers toe te wijzen om actieve tDCS of schijn te ontvangen tijdens virtual reality op basis van geslacht (mannelijk; vrouwelijk) en PCL-5 symptoom ernst (laag; hoog).OPMERKING: Het randomisatieprogramma moet een tDCS-apparaatcode genereren die vervolgens in het tDCS-apparaat kan worden ingevoerd om ervoor te zorgen dat de tDCS-beheerder verblind blijft voor het al dan niet toepassen van actieve of schijnstimulatie. Als zodanig is dit een dubbelblind protocol waarbij zowel deelnemers als tDCS-beheerders worden verblind voor de stimulatiestatus. 3. tDCS-apparaatopstelling Programmeer het tDCS-apparaat met de volgende parameters en instellingen, vermeld onder 3.1.1 en 3.1.2, door op beide toetsen aan de linkerkant van het tDCS-apparaat te drukken om elke instelling op te slaan. Instelling A: 30 s helling tot 1 mA intensiteit, 1 mA stimulatie gedurende 30 s, en helling naar beneden tot meer dan 30 s. Instelling B: 30 s oprit tot 2 mA intensiteit, 2 mA stimulatie voor een duur van 25 min, en een 30 s helling naar beneden naar beneden naar buiten. Stel het tDCS-apparaat in op de studiemodusof een andere functie voor dubbelblinden volgens de instructies van het tDCS-apparaat.OPMERKING: Instelling A wordt gebruikt om informatie te verkrijgen over impedantie voorafgaand aan stimulatie en beoordeling van de verdraagbaarheid van tDCS voordat VR wordt gestart. Bovendien is de toepassing van een korte elektrische stroom eerder gebruikt om een zekere mate van somatisch gevoel te bieden om te helpen bij het blinderen van studies24,25,31. Instelling B maakt het mogelijk om voor elke deelnemer de specifieke studiecode voor randomisatie (actief of schijn) in te voeren. Instellingen C en D worden niet gebruikt in dit protocol. 4. Psychofysiologie Opzet Gebruik hard- en software die in staat is om electrodermal activity (EDA)/galvanische huidrespons (GSR) op te nemen en te analyseren op een speciale psychofysiologische opnamecomputer die verschilt van de computer waarop de VR-software wordt uitgevoerd. Maak een sjabloon voor gegevensverzameling volgens softwarespecifieke procedures met de volgende instellingen voor gegevensverzameling: 5 μV; 10 HZ; DC. Hartslag: 1000 gain, Norm, DZ, 0,05 Hz.OPMERKING: Het maken van een sjabloon voor gegevensverwerving zorgt voor consistentie van instellingen voor gegevensverwerving tussen sessies en deelnemers. 5. tDCS Studiebezoek: Opzet en Administratie OPMERKING: Voor de onderstaande stappen verwijst de toevoeging van TM1 en TM2 naar onderzoek “teamlid 1” en “teamlid 2” zodat de verschillende stappen tegelijkertijd kunnen worden voltooid. Wanneer de deelnemer arriveert, reinigt u voorzichtig, zonder krachtig te wrijven, de huid van de deelnemer op de geschatte gebieden waar de sponzen / elektroden met een alcoholdoekje worden geplaatst en laten drogen. Meet en noteer de omtrek van het hoofd van de deelnemer. Bereken 5% en 10% van de omtrek die later moet worden gebruikt voor het plaatsen van de elektrode. Leg de hoofdband op de deelnemer en bedek gebieden waar sponzen en elektroden worden geplaatst, zodanig dat het nog steeds mogelijk is om één vinger onder de hoofdband te plaatsen. Zorg ervoor dat de rubberen bandconnector zich aan de zijkant van de kop bevindt, zodat deze uit de weg van de elektroden ligt en het vr-display niet verstoort. Vul elke elektrodespons met 4 ml zoutoplossing met een spuit. Steek de elektroden in sponszakken. Terwijl u zich achter de deelnemer bevindt, stelt u de locatie voor de kathodale elektrode vast met behulp van de eerder berekende 10% van de hoofdomtrek en meet u deze afstand van het inion van het hoofd naar rechts. Plaats de kathodale elektrode en controleer de metingen zodat de kathode zich ongeveer achter het rechteroor op het mastoïde proces bevindt. Vervolgens verplaatst u zich naar de deelnemer en stelt u de locatie voor de anodale elektrode vast door de eerder berekende 10% van de hoofdomtrek vanaf de nasion te meten en vervolgens de eerder berekende 5% van de hoofdomtrek naar rechts te meten. Plaats de anodale elektrode en controleer de metingen zodat de anode 10 – 20 EEG-elektrodelocaties AF3/Fp1 raakt. Schakel het tDCS-apparaat in en sluit vervolgens de elektroden aan. Als u Instelling A wilt laden, verlaat u de studiemodus door op de knop rechtsboven te drukken en voert u vervolgens de hoofdcode van het apparaat in met behulp van de knoppen linksboven en linksonder. Nadat u de hoofdcode hebt ingevoerd, klikt u op OK met de knop linksonder. Zorg er vervolgens voor dat de pijl op de trekker wijst. Gebruik de knop rechtsboven om door de instellingen te gaan totdat deze leest, laadt… instelling. Schuif de pijl naar de onderkant van het scherm met behulp van de linkerpijlen en gebruik vervolgens de pijl rechtsboven om door alle instellingen te gaan en terug naar instelling A. Klik ten slotte op de pijl linksboven om instelling A te laden. Controleer de impedantie door tegelijkertijd op de knop rechtsboven en linksonder te drukken om te controleren of er voldoende contact is tussen de tDCS-elektroden en de schedel van de deelnemer. Noteer de initiële impedantie. Zorg er altijd voor dat de elektroden niet op het apparaat zijn aangesloten voordat u het inschakelt. Zorg er ook voor dat u altijd de elektroden loskoppelt voordat u het apparaat uitschakelt.OPMERKING II: Het tDCS-apparaat wordt automatisch uitgeschakeld als de impedantie hoger is dan 55Ω. Start het tDCS-apparaat als het ongeduld groter is dan 35Ω om de kans op een automatische uitschakeling te beperken. Als de impedantie te hoog is, voeg dan een beetje zoutoplossing toe aan de sponzen, beweeg het haar van de deelnemer uit de weg of draai de rubberen hoofdband vast als deze te los lijkt te zijn. Vermijd het druppelen van zoutoplossing op de deelnemer – als dit gebeurt, zijn de sponzen te verzadigd. Start de stimulatie onder Instelling A. Noteer de impedantie voor, tijdens en na de stimulatie onder Instelling A. Verwijder na voltooiing van de stimulatie onder instelling A de elektroden van het tDCS-apparaat en schakel het apparaat uit. TM1: Plaats twee zelfklevende, wegwerp EDA-elektrodepleisters op het deel van de niet-dominante hand van de deelnemer. TM1: Open de EDA/GSR-software voor gegevensverzameling om nieuwe gegevensregistratie mogelijk te maken. Open de eerder gegenereerde sjabloon voor gegevensverzameling en klik op Een nieuw experiment maken/opnemen. Kalibreer het EDA-signaal volgens specifieke software-instructies door eerst één elektrode aan één elektrodepatch te bevestigen, te kalibreren en vervolgens de tweede elektrode op de tweede elektrodepatch aan te sluiten. TM1: Om een adequaat GSR-signaal te garanderen, vraagt u de deelnemer diep in te ademen en 10 s ingedrukt te houden voordat hij uitademt.OPMERKING: Een toename van GSR moet merkbaar zijn. Als er geen verandering in GSR wordt gedetecteerd, kunnen onderzoeksmedewerkers zonder waarschuwing in hun handen klappen om een GSR-respons uit te lokken. Een baseline huidgeleidingsniveauwaarde lager dan 2 μS kan problematisch zijn omdat het kan wijzen op een te lage huidgeleiding om GSR tijdens de VR-sessie te meten. TM2: Schakel het virtual reality-systeem in en open het patient application-programma. Controleer of de schermresolutie is ingesteld op 1280 x 720 en klik op afspelen. Open vervolgens het Clinician Controller-programma en selecteer het Irak Rural-rijscenario of het Afghanistan Rural-rijscenario op basis van de scène die het meest relevant is voor de inzet(s) van de deelnemer. Selecteer onder het avatarvenster vande patiënt de positie driver . Stel het geluidsvolume in op maximaal 65%. TM2: Plaats met hulp van de deelnemer het op het hoofd gemonteerde display op het hoofd van de deelnemer, zodat het display de elektroden niet ontwricht. Controleer op comfort. Plaats vervolgens de hoofdtelefoon op het hoofd van de deelnemer en controleer op comfort. TM1: Start de EDA-gegevensverzameling en neem 2 minuten basislijn-EDA op door de deelnemer uit te leggen dat hij 2 minuten stil moet zitten. Druk op F1 op het toetsenbord om het begin van de basislijnperiode te markeren en F3 om het einde van de basislijnperiode te markeren.OPMERKING I: Het gebruik van de toetsen F1, F2 en F3 voor markeringen is essentieel om latere gegevensanalyses mogelijk te maken. F5 kan worden gebruikt om door deelnemers gegenereerde interferentie in de gehele EDA-gegevensverzameling te markeren(bijv. hoesten, beweging, enz.). Stop na voltooiing van de basislijn-EDA de EDA-gegevensverzameling niet, maar blijf uitvoeren totdat alle drie de stations zijn voltooid. Schakel het tDCS-apparaat in en sluit de elektroden weer aan. Het apparaat weerspiegelt nu de studiemodus en instelling B. Gebruik de knop rechtsonder om op OK te klikken om te bevestigen dat instelling B is geprogrammeerd om een intensiteit van 2 mA toe te passen gedurende in totaal 25 minuten, met elk een helling van 30 s omhoog en omlaag.OPMERKING: Tijdens de VR-sessie kunnen deelnemers wat ongemak van de hoofdband of een jeukend, stekelig gevoel uiten. Deelnemers moeten echter worden geïnstrueerd om pijn of een steeds verwarmender of branderig gevoel te melden, omdat dit de onmiddellijke uitschakeling van het tDCS-apparaat rechtvaardigt om lokale brandwonden te voorkomen. Voer de deelnemerspecifieke randomisatiecode in die is opgehaald uit de randomisatiesoftware en klik op OKen start de stimulatie door op de knop linksboven te drukken om op Yte klikken.OPMERKING: Deelnemers moeten worden geïnformeerd dat sommige mensen cyberziekte ervaren van VR en dat dit gevoel vergelijkbaar is met autoziekte. Als cyberziekte optreedt, moet deze snel verdwijnen. Voordat de deelnemer vertrekt, informeert u of hij of zij een voertuig kan bedienen. Zo niet, dan kan ondersteunende zorg worden verleend en meestal is extra wachttijd voldoende. Als u het station wilt starten, klikt u op de knop Uit onder bestuurdersbediening.OPMERKING: Elke deelnemer doet drie drive-throughs per sessie, die elk ongeveer 8 minuten duren, in totaal 24 minuten. De 25 minuten actieve of schijnstimulatie die in het tDCS-apparaat is geprogrammeerd, maakt het mogelijk om een extra minuut te gebruiken om tussendoor bij de deelnemer in te checken. Voor de eerste sessie (VR1, dag 1) moet de VR-controller de deelnemer als volgt door het optreden van VR-evenementen leiden met behulp van een verbale prompt tijdens de eerste drive-through: “Verderop zal er een hinderlaag op de weg zijn. In 3… 2… 1… go” (VR Controller selecteert de ‘road ambush’ in het VR-menu).OPMERKING: Dit gebeurt alleen voor de eerste VR-drive-through tijdens de eerste sessie. Voor alle andere VR-drive-throughs of sessies moet de deelnemer de drive doorlopen zonder verbale prompting. De VR-controller kan deelnemers er echter aan herinneren dat ze dezelfde scènes zullen zien als de vorige drive-through, maar er wordt geen mondelinge waarschuwing gegeven voor aankomende VR-evenementen. VR-controller: Zorg ervoor dat elke drive-through begint met ten minste 30s rijden alleen in de VR-omgeving. Beheer vervolgens elk VR-evenement (met een minimum van 10s rijden tussen elk evenement) door op het evenement te klikken zoals gelabeld in de softwareomgeving van de clinicuscontroller. VR-evenementen zullen plaatsvinden in de volgende volgorde: geweerschoten, Blackhawk-helikopter die boven het voertuig vliegt, een opstandige hinderlaag en een andere opstandige hinderlaag, gevolgd door IED’s, een hinderlaag over de brug en een explosie van het voertuig voor het voertuig van de deelnemer. Zie bijlage 1 voor de timing van verschillende VR-evenementen in zowel de rijscenario’s in Afghanistan als Irak.OPMERKING: Deze reeks VR-gebeurtenissen wordt in dezelfde volgorde herhaald en VR-gebeurtenissen worden tegelijkertijd herhaald tijdens elk van de drie VR-drive-throughs tijdens elke VR-sessie. Terwijl de VR-controller de VR-evenementen beheert, laat de medewerker de huidgeleidingsgegevensverzameling controleren op F2 op het toetsenbord drukken telkens wanneer een VR-evenement wordt beheerd. Wanneer de auto terugkeert naar het begin van de rit, stopt u de auto met rijden door op de gashendelknop onder bestuurderscontrole te klikken. Na elke drive-through moet de VR-controller inchecken bij de deelnemer om de veiligheid en het comfort van de deelnemer te garanderen voordat hij doorgaat met de volgende drive-through. Als de deelnemer mogelijk ernstigere tDCS-bijwerkingen noemt, zoals een branderig of toenemend verwarmingsgevoel, volg dan de handleiding van het tDCS-apparaat voor het stoppen van tDCS. Voltooi de stations 2 en 3 met dezelfde volgorde van VR-evenementen als tijdens station 1. Nadat alle drie de VR-drive-throughs voor één sessie zijn voltooid, controleert en registreert u de tDCS-impedantie door uit de studiemodus te gaan door eerst op de knop rechtsboven te drukken en de hoofdcode van het apparaat in te voeren met behulp van de knoppen linksboven en linksonder. Koppel de elektroden los van het tDCS-apparaat en schakel het apparaat uit. Vraag de deelnemer naar mogelijke bijwerkingen door een tDCS-vragenlijst met bijwerkingen toe te dienen32. Reinig ten slotte de VR-headset, hoofdtelefoon en rubberen hoofdband na gebruik met alcoholdoekjes en desinfecterende doekjes. Maak in de loop van de tijd een screenshot van het volledig verzamelde EDA-spoor voor verwerking van kwaliteitscontrole.OPMERKING: Implementatie van aanvullende schoonmaak- en preventieve maatregelen kan nodig zijn als voorzorgsmaatregelen om de verspreiding van COVID-19 te verminderen. Deelnemers moeten bijvoorbeeld chirurgische gezichtsmaskers dragen. Het dragen van gezichtsmaskers verhoogt de kans op verneveling van de VR-lenzen. Chirurgische tape kan worden gebruikt om de maskers over de neus van de deelnemer te plakken om verneveling te verminderen. Evenzo zorgt de beschikbaarheid van meerdere hoofdbanden – voor zowel tDCS als de VR-headset – en hoofdtelefoons ervoor dat het gebruik tussen deelnemers voor reiniging en desinfectie wordt gescheiden. 6. Analyses GSR voorbewerking Open met behulp van GSR-verwerkingssoftware het opgeslagen GSR-bestand van de deelnemer en sla een nieuwe kopie van het bestand op voor voorbewerking, zodat het oorspronkelijke, onbewerkte gegevensbestand behouden blijft. Inspecteer de gegevens visueel op artefacten en algemene drift en verwijder of corrigeer ze vervolgens. Volg eerder gepubliceerde richtlijnen voor het verwijderen van artefacten en correcties voor algemene drift die te vinden zijn op https://www.birmingham.ac.uk/Documents/college-les/psych/saal/guide-electrodermal-activity.pdf Baseline van huidgeleidingsniveau Noteer de gemiddelde, minimale en maximale waarden (in μS) gedurende de 2 minuten basislijnperiode door de basislijnperiode van 2 minuten met de cursor te selecteren. Deze informatie geeft een index van het tonicum huidgeleidingsniveau en het niveau van EDA-responsiviteit.OPMERKING: Hoewel hier een basislijnperiode van 2 minuten wordt gebruikt, kan een langere periode van maximaal vier of 5 minuten worden gebruikt. Event-related skin conductance response (SCR) op VR stimuli Bepaal en maak tijdperken met betrekking tot VR-gebeurtenissen met behulp van de stimulustypegebeurtenismarkeringen in de gegevens door één seconde vóór elke VR-gebeurtenis en tot tien seconden na elke VR-gebeurtenis te selecteren. De breedte van het tijdvak is de hoeveelheid tijd die is opgenomen om de SCR vast te leggen. Elke set psychofysiologieapparatuur heeft zijn eigen set instructies voor het maken van tijdperken. Raadpleeg de handleiding van uw psychofysiologie-verzamelapparaat voor deze informatie.OPMERKING I: Hoewel SCR’s meestal een begin of latentie van 1-3 s hebben na de presentatie van het evenement, worden VR-evenementen niet altijd onmiddellijk gepresenteerd wanneer ze worden gestart. Bijvoorbeeld, terwijl een IED-explosie en een afstandelijk geweervuur onmiddellijk zullen plaatsvinden wanneer het wordt gestart, wordt het begin van geweervuur als onderdeel van een opstandige hinderlaag of de fly-over van een Blackhawk enkele seconden vertraagd. Als zodanig moet het 10-s-venster voor SCR-analyses liberaal genoeg zijn om SCR’s vast te leggen als reactie op alle VR-gebeurtenissen.OPMERKING II: Controleer of gebeurtenissen, geen vaste tijdsintervallen, zijn geselecteerd voor analyse. Hier zijn de gebeurtenissen door de gebruiker gedefinieerd type 2- gebeurtenisspecifieke VR-start zoals ingevoerd door een lid van het onderzoeksteam. Volg gegevensverwerkingsprocedures zoals beschreven in de psychofysiologiesoftware die wordt gebruikt om het begin en het einde van elk interessant tijdperk te markeren en gebeurtenisgerelateerde SCR-gegevens te extraheren. Zie bijlage 2 voor een voorbeeld met behulp van een Find Cycle-benadering. Exporteer voorbewerkte GSR-gegevens voor verdere analyses. Verdere analysesOPMERKING: Gezien de relatief grote tijdperken met betrekking tot VR-gebeurtenissen, namelijk van 1 s vóór 10 s na VR-gebeurtenissen, bevat het voorbewerkte uitvoerbestand zowel gebeurtenisgerelateerde SCRs als niet-gebeurtenisgerelateerde of niet-specifieke SCRs. Om de gebeurtenisgerelateerde SCR te bepalen, gebruikt u de eerste positieve afwijking die een drempelwaarde van 0,02 μS overschrijdt die na ten minste twee seconden optreedt. Er wordt een venster van twee seconden gekozen omdat het tijdvak de 1 s vóór de presentatie van VR-gebeurtenissen bevat en gebeurtenisgerelateerde SCRs doorgaans geen latentie van minder dan 1 s hebben. Bepaal met behulp van statistische analysesoftware of de distributie van SCR-gegevens normaal is. Zo niet, pas dan een vierkantswortel- of logtransformatie toe om te corrigeren voor scheefheid/kurtosis volgens de stappen die geschikt zijn voor het gebruikte statistische analysepakket. Gebruik lineaire gemengde modellen om te testen op het effect van actieve tDCS of schijn op SCRs tijdens VR, waarbij groep (actieve tDCS of schijn) een variabele tussen proefpersonen is, statistisch controlerend voor baseline skin conductance level (SCL) en andere demografische of klinische factoren(bijv. PTSS-ernst). Gebruik vr-sessie (1 – 6) als variabele binnen de onderwerpen om het effect van tDCS op gewent tussen de sessies door te testen. Om het effect van tDCS op gewen gewenging binnen de sessie te beoordelen, gebruikt u individuele drive-throughs (1 – 3) binnen elke VR-sessie als variabele binnen het onderwerp.

Representative Results

De hier gepresenteerde representatieve resultaten weerspiegelen individuele psychofysiologische gegevenstraceringen van vier deelnemers die het hierboven geschetste protocol hebben voltooid. Ingeschreven deelnemers zijn veteranen met een diagnose ptss en zijn – in overeenstemming met de criteria voor het opnemen van onderzoeken – tussen de 18 en 70 jaar oud. Gezien het feit dat dit momenteel een dubbelblinde, gerandomiseerde schijngestuurde studie (NCT03372460) is, is het niet mogelijk om gegevens te presenteren met betrekking tot de effectiviteit van actieve tDCS versus schijn. Daarom worden individuele ruwe, niet-verwerkte huidgeleidingsgegevens gepresenteerd die zijn verzameld als onderdeel van deze lopende klinische studie. Dit geeft een voorlopig inzicht in wat er te verwachten valt, waaronder obstakels bij het verzamelen van psychofysiologische gegevens en huidgeleidingsopnames in het bijzonder. Gegevens over twaalf veteranen met oorlogsgerelateerde PTSS die het bovenstaande protocol gebruiken als onderdeel van een afzonderlijke pilotstudie zijn eerder gepubliceerd23. Op basis van visuele inspectie van de huidgeleidingssporen lijkt deelnemer A (figuur 1) tekenen van gewen gewening tussen de sessies te vertonen van de eerste VR-sessie tot het middelpunt van het protocol, tijdens de derde VR-sessie, tot de laatste, zesde VR-sessie. Figuur 1: Voorbeeld van ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer A. Figuur 1 toont screenshots van ruwe huidgeleidingsgegevens verkregen tijdens VR-sessie 1 (boven), VR-sessie 3 (midden) en VR-sessie 6 (onder). Vermindering van de reactiviteit van de huidgeleiding duidt op gewent tussen de sessies. VR-sessies 2, 4 en 5 zijn niet afgebeeld om een betere visuele vergelijking van huidgeleidingstraceringen mogelijk te maken. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Visuele inspectie van deelnemer B raw skin conductance tracing (figuur 2) lijkt te wijzen op gewen gewenging binnen de sessie bij het vergelijken van de eerste drive-through (rood vierkant) met de derde drive-through (groen vierkant). Eerdere studies suggereren dat, hoewel gewen gewenis binnen de sessie belangrijk is , gewen gewenis tussen de sessies een betere voorspeller kan zijn van langdurig op blootstelling gebaseerd behandelingssucces voor PTSS33,34. Figuur 2: Voorbeeld van ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer B. Figuur 2 toont screenshots van ruwe huidgeleidingsgegevens die zijn verkregen tijdens de eerste schijf (rood vierkant) en de derde schijf (groen vierkant) van één VR-sessie. Gegevens in dit cijfer kunnen wijzen op gewen gewenging binnen de sessie van de eerste drive-through tot de derde drive-through. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Visuele inspectie van de gegevens van deelnemer C ruwe huidgeleiding (figuur 3) blijkt een minder sterk gewentprofiel te vertonen in vergelijking met deelnemer A (figuur 1), deze deelnemer toont echter zowel tussen- als binnen de sessie gewent. Bovendien, en vergelijkbaar met deelnemer A, is het huidgeleidingsniveau numeriek hoger tijdens de eerste VR-sessie in vergelijking met de resterende vijf sessies. Figuur 3: Voorbeeld van gegevens over ruwe huidgeleiding van deelnemer C. Figuur 3 toont screenshots van ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer C voor VR-sessies 1 tot en met 6 die van boven naar beneden zijn besteld. Deelnemer C blijkt zowel tussen- als binnen de sessie gewennschapen te zijn. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer D (figuur 4) tonen een huidgeleidingsniveau aan dat als te laag kan worden beschouwd voor goede analyses met een afwezigheid van visueel detecteerbare huidgeleidingsreacties. Als zodanig vertegenwoordigen deze gegevens een fout bij het verzamelen van gegevens. Hoewel de ruwe gegevens ook de aanwezigheid van artefacten en elektrodesignaalverlies onthullen, zijn de aanhoudend lage huidgeleidingsniveaus en afwezigheid van visueel detecteerbare huidgeleidingsreacties tijdens alle zes VR-sessies duidelijk voor deze persoon. Figuur 4: Voorbeeld van ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer D. Figuur 4 toont screenshots van ruwe huidgeleidingsgegevens van deelnemer D tijdens VR-sessies 1 tot en met 6, besteld van boven naar beneden, die onmeetbare huidgeleidingsniveaus en reacties aantonen, evenals artefacten (blauwe ovalen) en EDA-elektrodesignaalverlies (groen vierkant). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Discussion

Het hierboven beschreven protocol beschrijft de gelijktijdige toepassing van tDCS en VR, in tegenstelling tot de seriële toepassing van beide technieken. Met betrekking tot bestaande methoden is de gelijktijdige toepassing van tDCS met VR belangrijk. Hoewel de VR een contextueel rijke en meeslepende omgeving biedt voor angstgerelateerde verwerking, maakt de subthreshold-stimulatie van tDCS de modulatie van intrinsieke neurale activering mogelijk die verband houdt met deze angstgerelateerde verwerking. Er zijn meerdere kritieke stappen in dit protocol die kunnen worden onderverdeeld in stappen die betrekking hebben op tDCS + VR-implementatie en die met betrekking tot psychofysiologische gegevensverzameling voor analyses. Met betrekking tot tDCS +VR is het van cruciaal belang om te zorgen voor correcte randomisatie en gelijktijdige toepassing van tDCS gedurende de hele VR-sessie. Een andere geblindeerde medewerker kan verdere bevestiging van randomisatie uitvoeren.

Wat betreft het waarborgen van gelijktijdige tDCS +VR zijn twee aspecten belangrijk; 1) de impedantie die wordt bereikt tijdens de tDCS-opstelling en 2) het starten van het tDCS-apparaat in de buurt van het starten van VR. Dit laatste probleem is relatief eenvoudig en moet ervoor zorgen dat tDCS continu wordt toegepast tijdens de VR-presentatie , terwijl het ruim binnen de veiligheidsgrenzen van tDCS blijft wanneer een intensiteit van 2 mA wordt toegepast over een duur van 25 minuten20. Met betrekking tot impedantie is een lage impedantie wenselijk. Of voldoende impedantie of contactkwaliteit wordt bereikt, hangt af van het tDCS-apparaat dat wordt gebruikt. Sommige apparaten geven impedantie weer in Ohm, waar lager beter is, terwijl andere apparaten een 10- of 20-punts weergaveschaal gebruiken die de contactkwaliteit vertegenwoordigt, waar hoger beter is. Ongeacht het specifieke apparaat verbetert het gebruik van normale zoutoplossing, 0,9% NaCl-oplossing, in tegenstelling tot gewoon leidingwater om de elektrodesponzen te bevochtigen impedantie35. Het gebruik van regelmatig leidingwater moet verder worden vermeden omdat het gepaard gaat met het optreden van kleine huidlaesies35,36, een van de ernstiger mogelijke bijwerkingen van tDCS. Huidlaesies kunnen ook optreden als de huid onder de elektroden krachtig wordt geschaven vóór tDCS37 of als een geleidende gel wordt gebruikt, die35,38kan uitdrogen en daarom ook moet worden vermeden. Ten slotte kan een hoge impedantie voorafgaand aan het starten van tDCS resulteren in het bereiken of overtreffen van de voorgeschreven veiligheidsparameters van het apparaat, waardoor het apparaat halverwege vr-beheer wordt uitgeschakeld. Hoewel het belangrijk is om de elektrodensponzen voldoende te bevochtigen om voldoende impedantie te garanderen, moet dit in evenwicht worden gebracht door de elektroden niet overmatig te weken, omdat dit kan leiden tot lekken of druipen van zoutoplossing wanneer de VR-headset wordt geplaatst. Lekken van zoutoplossing kan ervoor zorgen dat de elektrische stroom zich over een groter gebied kan ‘verspreiden’, wat resulteert in een lagere, maar onbekende stroomdichtheid39, die afhankelijk is van de tDCS-intensiteit (in mA) en de grootte van elektroden (in cm2). Evenzo is het belangrijk dat het op de VR-kop gemonteerde display de sponzen /elektroden niet fysiek raakt om verstoring van de stroomstroom en verschuiving van elektroden te voorkomen terwijl deelnemers hun hoofd bewegen.

In dit protocol wordt huidgeleiding beschouwd als een primaire uitkomstmaat. Huidgeleiding is een psychofysiologische maat voor sympathische zenuwstelselactiviteit40. Typische factoren die verband houden met het verkrijgen van huidgeleiding, zoals effecten van omgevingstemperatuur en vochtigheid, veroudering, rookstatus, cafeïnegebruik en gebruik van medicijnen met anticholinerge effecten41, moeten worden overwogen, maar kunnen niet altijd worden geëlimineerd. Het is bijvoorbeeld mogelijk om deelnemers te vragen zich te onthouden van het gebruik van cafeïnehoudende producten voorafgaand aan VR-sessies, maar het is niet ethisch om hen te vragen te stoppen met antidepressiva. Bovendien, om redenen die niet altijd duidelijk zijn, toont een deel van de individuen zeer lage of onmeetbare huidgeleidingsniveaus en/of huidgeleidingsreacties, die wordt benadrukt in figuur 4. Het is daarom belangrijk om een voldoende steekproefgrootte in te schrijven om het verlies of de afwezigheid van gegevens te tolereren. Specifiek voor de implementatie van dit protocol moet ook worden vermeld dat gebeurtenismarkers momenteel handmatig worden ingevoerd tijdens het vastleggen van psychofysiologische gegevens. Hoewel dit een beperking is, is het niet ongewoon in ziekenhuissystemen dat een niet-ziekenhuis beheerde computer, in dit geval de computer die de VR-omgeving beheert, niet kan worden verbonden met het gecodeerde netwerk voor ziekenhuisinformatietechnologie. Dit betekent dat het niet mogelijk is om de computer die de VR-omgeving beheert signalen(bijvoorbeeld via een TTL-puls) te laten verzenden naar de psychofysiologische data capture computer die zich op het ziekenhuisnetwerk bevindt. Hoewel minder elegant, is een oplossing om twee onderzoeksteamleden aanwezig te hebben tijdens elke VR-sessie; een die de VR-administratie controleert en een die handmatig gebeurtenismarkers invoert in de psychofysiologische tracering, zoals te zien is bovenaan elke figuur (zie figuur 1, figuur 2, figuur 3 en figuur 4). Dit heeft echter geen betrekking op de aanwezigheid van een klein tijdsverschil, minder dan een halve seconde, vanaf het moment dat VR-gebeurtenissen worden geïnitieerd door de VR-controller en het invoeren van de gebeurtenismarkering door de tweede persoon. Toekomstige studies willen dit misschien beperken, zodat gebeurtenismarkeringen automatisch kunnen worden geregistreerd. Toch is de aanwezigheid van een tweede lid van het onderzoeksteam – anders dan de persoon die de VR-omgeving beheert – die de deelnemer tijdens sessies kan observeren, ten zeerste aanbevolen. Verwacht mag worden dat sommige deelnemers sterke emotionele reacties kunnen hebben tijdens het onderzoek of cyberziektegerelateerde bijwerkingen kunnen ervaren. Het vermogen van het onderzoeksteam om snel in te spelen op deze situaties zorgt voor de best mogelijke zorg.

Samengevat gebruikt dit protocol gelijktijdige tDCS tijdens VR om de bewoning te vergroten tot traumagerelateerde scenario’s. Het belangrijkste voordeel van deze aanpak is het gebruik van een meeslepende traumagerelateerde context en de toepassing van een niet-invasieve hersenstimulatietechniek tijdens een klinisch relevant cognitief proces, in tegenstelling tot het achtereenvolgens doen. Hoewel het hier beschreven protocol in-office applicatie gebruikt in een veteraanmonster met PTSS, kan deze benadering van gelijktijdige niet-invasieve hersenstimulatie en virtual reality zich vertalen naar andere op angst gebaseerde en angststoornissen, evenals thuistoepassingen van op blootstelling gebaseerde benaderingen.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We willen Sydney Brigido, Hannah Hallett, Emily Aiken, Victoria Larson, Margy Bowker, Christiana Faucher en Alexis Harle bedanken voor hun toegewijde inzet voor dit project. Dit werk werd ondersteund door een Merit Award (I01 RX002450) uit de Verenigde Staten (VS) Afdeling Veteranenzaken, Dienst Onderzoek en Ontwikkeling Revalidatie en het Centrum voor Neurorestoratie en Neurotechnologie (N2864-C) van de Providence VA (VA Rehabilitation Research and Development Service). De meningen in dit artikel zijn die van de auteurs en vertegenwoordigen niet de standpunten van het Amerikaanse ministerie van Veteranenzaken of de regering van de Verenigde Staten. Wij danken alle deelnemers.

Materials

ECG data acquisition module Biopac Part #: ECG100C ECG100C Electrocardiogram Amplifier records electrical activity generated by the heart to record ECG.
ECG electrode patches Biopac Part #: EL503, EL503-10 These pre-gelled disposable electrodes have a circular contact and are most suitable for short-term recordings, including surface EMG, ECG, EOG, etc
ECG leads Biopac 2 x Part #: LEAD110 These electrode leads are used with the EL500 series disposable snap electrodes.
EDA/GSR acquisition module Biopac Part #: EDA100C The EDA100C Electrodermal Activity Amplifier measures both the skin conductance level (SCL) and skin conductance response (SCR) as they vary with sweat gland (eccrine) activity due to stress, arousal or emotional excitement.
EDA/GSR electrode patches Biopac Part #: EL507, EL507-10 These disposable snap electrodes are designed for electrodermal activity studies and are pre-gelled with isotonic gel. The latex-free electrodes conform and adhere well to fingers/hands. Use with LEAD110A or SS57L unshielded electrode lead.
EDA/GSR leads Biopac 2 x Part #: LEAD110, LEAD110A, LEAD110S-R, LEAD110S-W These electrode leads are used with the EL500 series disposable snap electrodes.
HD/tDCS-Explore Neurotargeting Software Soterix Medical Contact Soterix Medical Software to assist in electrical field modeling and optimization of electrode montages for brain targeting. Free available options include ROAST and SIMNibs that run in Matlab.
Psychophysiology (ECG & EDA/GSR) analysis software Biopac Part #: ACK100W, ACK100M Biopac AcqKnowledge software data acquisition and analysis software allows for waveform analysis and instantly view, measure, analyze, and transform data.
Psychophysiology measuring equipment for ECG and EDA/GSR Biopac Part #: MP160WSW, MP160WS MP160 data acquisition system; needs connected EDA/GSR and ECG modules ordered separately, see next two entries.
Randomization and data capture software Redcap https://www.project-redcap.org/ REDCap software and consortium support are available at no charge to non-profit organizations that join the REDCap consortium. Joining requires submission of a standard, online license agreement.
Saline – 0.9% NaCi e.g Vitality Medical e.g. #37-6280 Regular saline can be purchased from different vendors.
tDCS electrodes and sponges Jali Medical (USA) Contact Jali Medical tDCS electrodes and sponges sold separately – contact vendor to order correct size (e.g. 5×5 cm)
Transcranial direct current stimulator (tDCS) Jali Medical (USA) Contact Jali Medical The neuroConn DC-STIMULATOR PLUS* is a single-channel programmable direct and alternating Current Stimulator.
Virtual reality system Virtually Better Contact Virtually better PTSD Suite from Virtually better "Bravemind" is an application for clinicians specializing in treating Posttraumatic Stress Disorder (PTSD).
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Watts, B. V., et al. Meta-analysis of the efficacy of treatments for posttraumatic stress disorder. Journal of Clinical Psychiatry. 74 (6), 541-550 (2013).
  2. Rothbaum, B. O., Davis, M. Applying learning principles to the treatment of post-trauma reactions. Annals of the New York Academy of Sciences. 1008 (1), 112-121 (2003).
  3. VanElzakker, M. B., et al. From Pavlov to PTSD: the extinction of conditioned fear in rodents, humans, and anxiety disorders. Neurobiology of Learning and Memory. 113, 3-18 (2014).
  4. Quirk, G. J., Garcia, R., González-Lima, F. Prefrontal mechanisms in extinction of conditioned fear. Biological Psychiatry. 60 (4), 337-343 (2006).
  5. Etkin, A., Wager, T. D. Functional neuroimaging of anxiety: a meta-analysis of emotional processing in PTSD, social anxiety disorder, and specific phobia. American Journal of Psychiatry. 164 (10), 1476-1488 (2007).
  6. Milad, M. R., Quirk, G. J. Fear extinction as a model for translational neuroscience: ten years of progress. Annual Review of Psychology. 63, 129-151 (2012).
  7. Koch, S. B. J., et al. Aberrant resting-state brain activity in posttraumatic stress disorder: a meta-analysis and systematic review. Depression and Anxiety. 33 (7), 592-605 (2016).
  8. Foa, E. B., Kozak, M. J. Emotional processing of fear: exposure to corrective information. Psychological Bulletin. 99 (1), 20-35 (1986).
  9. Foa, E. B., Keane, T. M., Friedman, M. J., Cohen, J. A. . Effective treatments for PTSD: practice guidelines from the International Society for Traumatic Stress Studies. , (2008).
  10. Foa, E. B., Huppert, J. D., Cahill, S. P. Emotional processing theory: An update. Pathological anxiety: Emotional processing in etiology and treatment. , 3-24 (2006).
  11. Opris, D., et al. Virtual reality exposure therapy in anxiety disorders: a quantitative meta-analysis. Depression and Anxiety. 29 (2), 85-93 (2012).
  12. Wiederhold, B. K., Rizzo, A. S. Virtual reality and applied psychophysiology. Applied Psychophysiology and Biofeedback. 30 (3), 183-185 (2005).
  13. Sherman, J. J. Effects of psychotherapeutic treatments for PTSD: a meta-analysis of controlled clinical trials. Journal of Traumatic Stress. 11 (3), 413-435 (1998).
  14. Rothbaum, B. O., et al. A randomized, double-blind evaluation of D-cycloserine or alprazolam combined with virtual reality exposure therapy for posttraumatic stress disorder in Iraq and Afghanistan War veterans. American Journal of Psychiatry. 171 (6), 640-648 (2014).
  15. Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimulation. 1 (3), 206-223 (2008).
  16. Datta, A. Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2 (4), 201-207 (2009).
  17. Lafon, B., Rahman, A., Bikson, M., Parra, L. C. Direct Current Stimulation alters neuronal input/output function. Brain Stimulation. 10 (1), 36-45 (2017).
  18. Coffman, B. A., Clark, V. P., Parasuraman, R. Battery powered thought: enhancement of attention, learning, and memory in healthy adults using transcranial direct current stimulation. Neuroimage. 85, 895-908 (2014).
  19. Poreisz, C., Boros, K., Antal, A., Paulus, W. Safety aspects of transcranial direct current stimulation concerning healthy subjects and patients. Brain Research Bulletin. 72, 208-214 (2007).
  20. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: evidence based update 2016. Brain Stimulation. 9, 641-661 (2016).
  21. Difede, J., Hoffman, H., Jaysinghe, N. Innovative use of virtual reality technology in the treatment of PTSD in the aftermath of September 11. Psychiatric Services. 53 (9), 1083-1085 (2002).
  22. Bryant, R. A., Moulds, M. L., Guthrie, R. M., Dang, S. T., Nixon, R. D. V. Imaginal exposure alone and imaginal exposure with cognitive restructuring in treatment of posttraumatic stress disorder. Journal of Consulting and Clinical Psychology. 71 (4), 706-712 (2003).
  23. van’t Wout, M., Shea, M. T., Larson, V., Greenberg, B., Phillip, N. Combined transcranial direct current stimulation with virtual reality exposure for posttraumatic stress disorder: feasibility and pilot results. Brain Stimulation. 12 (1), 41-43 (2019).
  24. van’t Wout, M., et al. Can transcranial direct current stimulation augment extinction of conditioned fear. Brain Stimulation. 9 (4), 529-536 (2016).
  25. van’t Wout, M., Longo, S. M., Reddy, M. K., Philip, N. S., Bowker, M. T., Greenberg, B. D. Transcranial direct current stimulation may modulate extinction memory in posttraumatic stress disorder. Brain and behavior. 7 (5), 00681 (2017).
  26. Vicario, C. M., et al. Anodal transcranial direct current stimulation over the ventromedial prefrontal cortex enhances fear extinction in healthy humans: A single blind sham-controlled study. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 13 (2), 489-491 (2020).
  27. First, M., Williams, J., Karg, R., Spitzer, R. Structured Clinical Interview for DSM-5 Disorders-Research Version (SCID-5-RV). American Psychiatric Assocation. , (2014).
  28. Weathers, F., et al. The clinician-administered PTSD scale for DSM-5 (CAPS-5). National Center for PTSD. , (2013).
  29. Weathers, F. W., Litz, B. T., Keane, T. M., Palmieri, P. A., Marx, B. P., Schnurr, P. P. The PTSD checklist for dsm-5 (pcl-5). National Center for PTSD. , (2013).
  30. Rush, A. J., et al. The 16-Item Quick Inventory of Depressive Symptomatology (QIDS), clinician rating (QIDS-C), and self-report (QIDS-SR): a psychometric evaluation in patients with chronic major depression. Biological Psychiatry. 54 (5), 573-583 (2003).
  31. van’t Wout, M., Silverman, H. Modulating what is and what could have been: The effect of transcranial direct current stimulation on the evaluation of attained and unattained decision outcomes. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 17 (6), 1176-1185 (2017).
  32. Brunoni, A. R., Amadera, J., Berbel, B., Volz, M. S., Rizzerio, B. G., Fregni, F. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (8), 1133-1145 (2011).
  33. van Minnen, A., Hagenaars, M. Fear activation and habituation patterns as early process predictors of response to prolonged exposure treatment in PTSD. Journal of Traumatic Stress: Official Publication of The International Society for Traumatic Stress Studies. 15 (5), 359-367 (2002).
  34. Sripada, R. K., Rauch, S. A. Between-session and within-session habituation in prolonged exposure therapy for posttraumatic stress disorder: a hierarchical linear modeling approach. Journal of Anxiety Disorders. 30, 81-87 (2015).
  35. Palm, U., et al. The role of contact media at the skin-electrode interface during transcranial direct current stimulation (tDCS). Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 7 (5), 762-764 (2014).
  36. Palm, U., et al. Transcranial direct current stimulation in treatment resistant depression: A randomized double-blind, placebo-controlled study. Brain stimulation. 5 (3), 242-251 (2012).
  37. Loo, C. K., et al. Avoiding skin burns with transcranial direct current stimulation: preliminary considerations. International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (3), 425-426 (2011).
  38. Lagopoulos, J., Degabriele, R. Feeling the heat: the electrode-skin interface during DCS. Acta Neuropsychiatrica. 20 (2), 98-100 (2008).
  39. Horvath, J. C., Carter, O., Forte, J. D. Transcranial direct current stimulation: five important issues we aren’t discussing (but probably should be). Frontiers in systems neuroscience. 8, 2 (2014).
  40. Boucsein, W. . Electrodermal activity(2nd ed). , (2012).
  41. Boucsein, W., et al. Publication Recommendations for Electrodermal Measurements. Psychophysiology. 49 (8), 1017-1034 (2012).

Tags

Transcranial Direct Current StimulationVirtual RealityPost-traumatic StressAnxietyEmotional LearningHabituationNon-invasive Brain Stimulation神经科学TherapeuticProtocolCathodal ElectrodeAnodal Electrode10-20 EEGImpedanceStimulation

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
van ‘t Wout-Frank, M., Philip, N. S. Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure. J. Vis. Exp. (167), e61795, doi:10.3791/61795 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image