Determinación de la ubicación de estimulación mediante un digitalizador 3D con estimulación de corriente directa transcraneal de alta definición

La estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) es una técnica no invasiva que modula la excitabilidad cortical con corrientes directas débiles sobre el cuero cabelludo. Su objetivo es establecer la causalidad entre la excitabilidad neuronal y el comportamiento en humanos sanos^1,2,3. Además, como herramienta de neurorrehabilitación motora, tDCS es ampliamente utilizado en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, accidente cerebrovascular, y parálisis cerebral⁴. La evidencia existente sugiere que el tDCS tradicional basado en almohadillas produce flujo de corriente a través de una región cerebral relativamente más grande^5,6,7. Estimulación de corriente directa transcraneal de alta definición (HD-tDCS), con el electrodo de anillo central sentado sobre una región cortical objetivo rodeada por cuatro electrodos de retorno^8,9, aumenta la focalidad mediante la circunscribiendo cuatro áreas de anillo^5,10. Además, los cambios en la excitabilidad del cerebro inducidos por HD-tDCS tienen magnitudes significativamente mayores y duraciones más largas que los generados por el tDCS^{7tradicional,11}. Por lo tanto, HD-tDCS es ampliamente utilizado en la investigación^7,11.

La estimulación cerebral no invasiva (NIBS) requiere métodos especializados para garantizar la existencia de un sitio de estimulación en los sistemas estándar MNI y Talairach¹². La neuronavegación es una técnica que permite mapear interacciones entre los estímulos transcraneales y el cerebro humano. Su visualización y datos de imagen 3D se utilizan para la estimulación precisa. Tanto en tDCS como en HD-tDCS, una evaluación común de los sitios de estimulación en el cuero cabelludo es típicamente el sistema EEG 10-20^13,14. Esta medición se utiliza ampliamente para colocar las almohadillas tDCS y los soportes de optode para espectroscopía infrarroja cercana funcional (fNIRS) en la etapa inicial^13,14,15.

Determinar los puntos de estimulación precisos cuando se utiliza el sistema 10-20 puede ser difícil (por ejemplo, en la unión temporo-parietal [TPJ]). La mejor manera de resolver esto es obtener imágenes estructurales de los participantes utilizando imágenes por resonancia magnética (RM), luego obtener la posición exacta de la sonda haciendo coincidir los puntos de destino con sus imágenes estructurales utilizando productos de digitalización¹⁵. La RMN proporciona una buena resolución espacial, pero es costosa de usar^15,16,17. Además, algunos participantes (por ejemplo, aquellos con implantes metálicos, personas claustrofóbicas, mujeres embarazadas, etc.) no pueden ser sometidos a escáneres de RMN. Por lo tanto, existe una fuerte necesidad de una manera conveniente y eficiente de superar las limitaciones antes mencionadas y aumentar la precisión en la determinación de los puntos de estimulación.

Este protocolo utiliza un digitalizador 3D para superar estas limitaciones. En comparación con la RMN, las principales ventajas de un digitalizador 3D son los bajos costos, la aplicación simple y la portabilidad. Combina cinco puntos de referencia (es decir, Cz, Fpz, Oz, punto preauricular izquierdo y punto preauricular derecho) de individuos con información de ubicación de los puntos de estimulación objetivo. A continuación, produce una posición 3D de electrodos en la cabeza del sujeto y estima sus posiciones corticales ajustando los vastos datos de la imagen estructural^12,15. Este método de registro probabilístico permite la presentación de datos de mapeo transcraneal en el sistema de coordenadas MNI sin registrar las imágenes de resonancia magnética de un sujeto. El enfoque genera etiquetas automáticas anatómicas y áreas de Brodmann^11.

El digitalizador 3D, utilizado para marcar coordenadas de espacio basadas en los datos de imágenes estructurales, se utilizó por primera vez para determinar la posición de los optodes en la investigación fNIRS¹⁸. Para aquellos que utilizan HD-tDCS, un digitalizador 3D rompe los puntos de estimulación finitos del sistema EEG 10-20. La distancia de los cuatro electrodos de retorno y el electrodo central es flexible y se puede ajustar según sea necesario. Cuando se utiliza el digitalizador 3D con este protocolo, se obtuvieron las coordenadas del rTPJ, que está más allá del sistema 10-20. También se muestran los procedimientos para atacar y estimular la unión temporo-parietal derecha (rTPJ) del cerebro humano.