Quando si somministra la stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS), la preparazione e il posizionamento degli elettrodi riproducibili sono fondamentali per una sessione tollerata ed efficace. Lo scopo di questo articolo è quello di dimostrare le moderne procedure di installazione aggiornate per la somministrazione del tDCS e delle relative tecniche di stimolazione elettrica transcranica, come la stimolazione transcranica alternante della corrente (tACS).
La stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) è un metodo non invasivo di neuromodulazione che utilizza correnti elettriche dirette a bassa intensità. Questo metodo di stimolazione cerebrale presenta diversi vantaggi potenziali rispetto ad altre tecniche, in quanto è non invasivo, economico, ampiamente distribuibile e ben tollerato a condizione che siano amministrati attrezzature e protocolli adeguati. Anche se il tDCS è apparentemente semplice da eseguire, la corretta somministrazione della sessione tDCS, in particolare il posizionamento e la preparazione degli elettrodi, è fondamentale per garantire riproducibilità e tollerabilità. Le fasi di posizionamento e preparazione degli elettrodi sono tradizionalmente anche le più dispendiose in termini di tempo e soggette a errori. Per affrontare queste sfide, le moderne tecniche tDCS, che utilizzano copricapo a posizione fissa ed elettrodi di spugna preassemblati, riducono la complessità e i tempi di configurazione, garantendo al contempo che gli elettrodi siano posizionati in modo coerente come previsto. Questi moderni metodi tDCS presentano vantaggi per la ricerca, clinica, e remoto-supervisionato (a casa) impostazioni. Questo articolo fornisce una guida passo-passo completa per la somministrazione di una sessione tDCS utilizzando copricapo a posizione fissa ed elettrodi di spugna pre-assemblati. Questa guida illustra il tDCS utilizzando montaggi comunemente applicati destinati alla corteccia motoria e alla stimolazione della corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC). Come descritto, la selezione delle dimensioni della testa e del copricapo specifico del montaggio automatizza il posizionamento degli elettrodi. Gli elettrodi a scatto pre-saturi completamente assemblati vengono semplicemente apposti sui connettori a scatto di posizione impostati sul copricapo. Il moderno metodo tDCS è indicato per ridurre i tempi di installazione e ridurre gli errori sia per i principianti che per gli operatori esperti. I metodi descritti in questo articolo possono essere adattati a diverse applicazioni del tDCS e ad altre forme di stimolazione elettrica transcranica (tES) come la stimolazione transcranica di corrente alternata (tACS) e la stimolazione del rumore casuale transcranica (tRNS) ). Tuttavia, poiché tES è specifico dell’applicazione, a seconda dei casi, qualsiasi metodo ricetta è personalizzato per supportare il soggetto, indicazione, ambiente, e caratteristiche specifiche del risultato.
La stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva in grado di modulare l’eccitabilità corticale1,2. Durante il tDCS, una corrente costante a bassa intensità, tipicamente 1-2 milliampere (mA), fluisce da un elettrodo anodo a un elettrodo catodo generando un campo elettrico debole attraverso la corteccia3,4. I protocolli tDCS convenzionali sono considerati tollerati e sicuri5. Gli effetti di una sessione di tDCS possono durare diversi minuti dopo il completamento della sessione6 con sessioni ripetute che producono cambiamenti più duraturi nella funzione cerebrale7,8. Il profilo di tollerabilità e la possibilità di produrre cambiamenti acuti o duraturi rendono il tDCS candidato per una varietà di interventi e trattamenti9,10,11. Mentre permangono domande sulla dose ottimale di tDCS12, compreso il ruolo di intensità13, polarità7 e focalità3, è accettata l’importanza di controllare il posizionamento degli elettrodi per la riproducibilità della neuromodulazione. Inoltre, la preparazione degli elettrodi è alla base anche della tollerabilità e delle relative preoccupazioni, comel’affidabilitàaccecante 14 . Mentre tDCS ha vantaggi pratici rispetto ad altri metodi di stimolazione del cervello, grazie alla sua economicità, portabilità, facilità d’uso, e tollerabilità; tuttavia, l’apparente semplicità e adattabilità della tecnica non giustifica una scarsa tecnica di preparazione e posizionamento degli elettrodi14.
In effetti, l’apparente semplicità del tDCS ha, in alcuni casi, incoraggiato un’attenzione insufficiente alle attrezzature adeguate, alle forniture e alla formazione degli operatori14. In primo luogo, è necessario un posizionamento affidabile degli elettrodi per la riproducibilità. Il posizionamento degli elettrodi tDCS sul cuoio capelluto segue tipicamente il sistema 10-20, che è un metodo utilizzato per il posizionamento e l’applicazione di elettrodi di elettroencefalografia (EEG). Nel metodo tradizionale tDCS, si tratta di misurazione del nastro per stabilire la posizione dell’elettrodo, con diverse misurazioni ad ogni sessione15,16,17. Un marcatore viene utilizzato per etichettare le posizioni del cuoio capelluto. C’è il potenziale per questo processo di provocare la variabilità del posizionamento degli elettrodi (ad esempio, come diversi operatori posizionano il nastro di misurazione), soprattutto in condizioni di alta produttività – anche se una formazione e una certificazione rigorose dell’operatore possono mitigare la variabilità. Nel metodo tDCS convenzionale, gli elettrodi vengono quindi pressati manualmente sulle coordinate misurate e sulle cinghie in gomma applicate in modo ad hoc18 (ad esempio, la tenuta delle bande potrebbe non essere coerente tra gli operatori che influenzano l’espulsione di liquido dalle spugne, la tollerabilità del soggetto e persino la deriva nella posizione dell’elettrodi19,20). Come per la posizione degli elettrodi, questa variabilità può essere mitigata con protocolli espliciti e formazione, anche se tale dettaglio spesso non è descritto nei rapporti pubblicati. In circostanze particolari in cui l’elettrodo pad è separato dal cuoio capelluto da crema / gel senza l’uso di spugna21, è necessario prestare attenzione per evitare il contatto diretto elettrodo-pelle che conduce invariabilmente a una combustione14. Un metodo alternativo meno comune per il tDCS utilizza un tappo elastico22,23, che dipende dalla deformazione della testa specifica del soggetto che non distorce la posizione dell’elettrodo e rischia di diffondersi e di colmare sotto il tappo (non visibile all’operatore). Rispetto alle tradizionali tecniche basate su elastici o a berretto elastico, la moderna tecnica tDCS qui presentata rende la preparazione e i passaggi di posizionamento critici degli elettrodi più robusti e affidabili.
Un’altra procedura chiave nel tDCS è l’assemblaggio degli elettrodi. Gli elettrodi tDCS convenzionali sono multi-parte. Queste parti separate, che devono essere assemblate con attenzione dall’operatore, sono costituite da elettrodi metallici o in gomma conduttiva, che l’operatore racchiude in una tasca di spugna perforata e satura con soluzione salina15. Anche se non è complesso, il processo di assemblaggio degli elettrodi richiede formazione e vigilanza ad ogni sessione, poiché un piccolo errore come il metallo / gomma sporgenti dalla spugna e il contatto con il soggetto o il volume del fluido salina può portare a lesioni cutanee14. La moderna tecnica tDCS supera queste preoccupazioni utilizzando elettrodi/spugne pre-saturate preassemblate che inoltre includono un connettore a scatto affidabile per il copricapo. Gli elettrodi preassemblati e pre-saturi sono singoli usi, mitiganti problemi di riproducibilità e rischi di contaminazione con spugne riutilizzate14,20.
Lo scopo di questo articolo è quello di dimostrare le moderne procedure di configurazione per la somministrazione di tDCS e le relative tecniche di stimolazione elettrica transcranica, come la stimolazione transcranica alternata della corrente (tACS), la stimolazione transcranica del rumore del riscatto (tRNS)24e la stimolazione transcranica della corrente pulsata (tPCS) e le sue varianti25. Questa guida illustra il tDCS utilizzando montaggi comunemente applicati destinati alla corteccia motoria26 e alla stimolazione della corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC)27. La moderna tecnica tDCS qui illustrata evita la misurazione del nastro per determinare il posizionamento degli elettrodi, l’inserimento ingombrante di elettrodi in fibra di carbonio, la noiosa procedura di bagnatura delle spugne di elettrodi e l’uso di elastici o tappi elastici come copricapo. Questo processo è ottimizzato utilizzando un copricapo specializzato a posizione fissa e un elettrodo del connettore a scatto pre-saturo. Il copricapo a posizione fissa è costituito da cinghie degnate di posizionare automaticamente gli elettrodi tDCS allo standard 10-10 EEG19. La posizione predeterminata dell’elettrodo fornita da queste cinghie elimina la necessità di misurazioni e calcoli estesi, aumentando così la riproducibilità, l’efficacia temporale e la manipolazione del soggetto. È necessaria solo una misurazione di raccordo una tantera (utilizzata per determinare la dimensione corretta del cinturino da utilizzare) alla prima visita. Gli elettrodi di spugna preassemblati ad uso singolo sono pre-assemblati nel volume ottimizzato della salina e con l’elettrodo di gomma inserito e fissato, riducendo al minimo il rischio di contatto diretto tra la gomma/metallo e la pelle, così come sopra/sotto-ammollo. L’utilizzo di copricapo a posizione fissa ed elettrodi di spugna preassemblati (Figura 1) non solo riduce significativamente la possibilità di smarrimento degli elettrodi a causa di un errore di misurazione, ma rende anche la somministrazione di tDCS più facile e più efficace in termini di tempo. Per ogni montaggio, c’è un copricapo specifico. Questo articolo userà due montaggi come esempi. Il primo montaggio è l’M1-SO in cui l’anodo è posizionato sulla regione corrispondente alla corteccia motoria primaria (M1) e il catodo viene posizionato sopra la regione contralaterale sovraorbitale (SO) (Figura 2A). Il secondo montaggio è il montaggio bifrontale, in cui l’anodo è posizionato sopra la destra e il catodo è posizionato sopra il DLPFC sinistro (F3/F4, Figura 2C). I metodi qui descritti non si limitano ai montaggi di cui sopra e possono essere adattati alle altre configurazioni, riducendo significativamente la possibilità di smarrimento degli elettrodi a causa di errori di misura, rendendo più efficiente l’applicazione del tDCS e delle relative tecniche tES. I copricapi moderni qui descritti sono specifici per il montaggio degli elettrodi (ad esempio, M1-SO, F3/F4) e diversi copricapo verrebbero utilizzati per montaggi separati. Anche se, la tecnica moderna riduce il numero di passi e rende efficiente la somministrazione della tecnica tES, il nuovo approccio richiede ancora una formazione per far funzionare lo stimolatore.
Dal 2000 si è registrato un aumento esponenziale del tasso (numero di prove pubblicate) e di ampiezza (gamma di applicazioni e indicazioni) per tDCS5,11,33. I moderni protocolli tDCS illustrati qui supportano potenzialmente ulteriormente l’adozione nelle sperimentazioni umane, in particolare dell’aumento delle dimensioni e dei siti (ad esempio, prove fondamentali) e, in ultima analisi, nel trattamento9 poiché queste moderne tecniche tDCS sono semplici e normalizzano i passaggi di installazione critici. Poiché la preparazione e la posizione degli elettrodi determinano la dose di tDCS12, metodi per garantire l’impostazione replicabile sono alla base di prove riproducibili. La tecnica moderna qui descritta dovrebbe essere vantaggiosa per il criterio di inclusione, ma può fornire un beneficio speciale in gruppo dove le tecniche convenzionali si rivelano impegnative a causa di condizioni del cuoio capelluto / capelli, comportamento, o in alta durata (prove multi-centro) e impostazioni remote34,35. La tecnica moderna, fornendo una fissazione più sicura degli elettrodi (ad es. rispetto alle cinghie elastiche ad hoc nella tecnica convenzionale) migliorerebbe la combinazione con terapie comportamentali aggiunte come la terapia a specchio 36,37,38, immagini visive e realtà virtuale39,40,41o terapia fisica34,42,43 44,45.
tDCS è considerata una forma sicura e conveniente di stimolazione cerebrale non invasiva5,11. Tuttavia, è ancora importante garantire che la stimolazione sia condotta seguendo le migliori pratiche14. Tutti gli operatori tDCS sono addestrati e certificati. Viene creato un protocollo dettagliato specifico per lo studio che delinea eventuali materiali aggiuntivi necessari, il montaggio degli elettrodi utilizzato, eventuali compiti, se applicabile, importanti procedure di sicurezza da seguire prima, durante e dopo la stimolazione, nonché criteri di inclusione ed esclusione specifici dello studio. Alcuni criteri di esclusione possono includere tatuaggi metallici sulla testa e/o sul collo, impianti metallici nella testa e/o nel collo, tra gli altri, ma questi non sono assoluti (ad esempio tES in soggetti con epilessia, impianto e difetti acuti del cranio)4. Molti aspetti di un protocollo di studio tDCS, come alcuni materiali, posizionamento degli elettrodi, durata, tra le altre procedure, sono specifici per la progettazione dello studio. Quando si modifica il protocollo per soddisfare le esigenze specifiche dello studio, assicurarsi che tali modifiche siano accettabili sia per il soggetto che per il ricercatore5,11.
In questa guida viene descritto un metodo tDCS moderno. Questa tecnica di applicazione tDCS contemporanea è significativamente più semplice rispetto al metodo convenzionale, e quindi è sia più veloce e meno soggetta a errori.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato sostenuto dal NIH (concede 1R01NS101362-01, 1R01MH11896-01, 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 |