JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
العربية

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

رصد EEG في وقت واحد خلال تحفيز مباشر عبر الجمجمة الحالي

Published: June 17, 2013
doi:
10.3791/50426
, ,
1Programa de Pós-Graduação em Ciências Médica,Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES), 3Laboratory of Neuromodulation, Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital,Harvard Medical School, 4De Montfort University

Summary

عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS) هو غير الغازية الدماغ تقنية التحفيز التي أظهرت الآثار العلاجية الأولية في العديد من الحالات العصبية. الآلية الرئيسية الكامنة وراء هذه الآثار العلاجية هو التشكيل من استثارة القشرية. ولذلك، فإن الرصد على شبكة الإنترنت من استثارة القشرية مساعدة في توجيه المعلمات التحفيز وتحسين آثاره العلاجية. في هذه المادة نستعرض استخدام جهاز الرواية التي تجمع بين tDCS في وقت واحد ورصد EEG في الوقت الحقيقي.

Abstract

عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS) هي تقنية من شأنها أن توفر ضعف التيارات الكهربائية من خلال فروة الرأس. هذا تيار كهربائي ثابت يدفع تحولات في الخلايا العصبية استثارة الغشاء، مما يؤدي إلى تغيرات ثانوية في النشاط القشرية. على الرغم من أن لديه tDCS معظم الآثار neuromodulatory على القشرة الكامنة، ويمكن أيضا ملاحظة آثار tDCS في الشبكات العصبية البعيدة. لذلك، يمكن رصد EEG ما يصاحب ذلك من آثار tDCS توفر معلومات قيمة حول آليات tDCS. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون النتائج EEG علامة بديل مهم للآثار tDCS وبالتالي يمكن استخدامها لتحسين معالمها. ويمكن أيضا أن هذا النظام EEG-tDCS مجتمعة أن تستخدم لعلاج وقائي من الحالات العصبية التي تتميز بالقمم غير طبيعي للاستثارة القشرية، مثل النوبات. ومن شأن هذا النظام أن يكون أساسا لجهاز حلقة مغلقة غير الغازية. في هذا المقال سنتطرق جهاز الرواية التي هي قادرة على UTILizing tDCS وEEG في وقت واحد. لذلك، نحن تصف بطريقة خطوة بخطوة الإجراءات الرئيسية لتطبيق هذا الجهاز التخطيطي باستخدام أرقام والجداول والمظاهرات الفيديو. بالإضافة إلى ذلك، ونحن نقدم مراجعة الأدبيات بشأن الاستخدامات السريرية للtDCS وآثارها القشرية تقاس تقنيات EEG.

Introduction

عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS) هو الاسلوب الذي يستخدم ضعيفة والمباشر التيارات الكهربائية تسليمها بشكل مستمر من خلال فروة الرأس للحث على التغييرات في استثارة القشرية 1، 2. باستخدام محرك إمكانات أثار كعلامة من القشرة الحركية استثارة، تظاهر Nitsche وبولوس 3 أن اتجاه آثار tDCS أنحاء الدماغ هو قطبية محددة: التحفيز المهبطي يؤدي الى انخفاض في استثارة القشرية، في حين أن التحفيز مصعدي يدفع زيادة في استثارة القشرية . هذا التأثير على استثارة القشرية يمكن أن تستمر لأكثر من ساعة بعد التحفيز. ويمكن لهذه التغيرات التي يسببها tDCS في استثارة القشرية يؤدي إلى آثار سلوكية هامة. وثمة مسألة هامة هي تباين آثار tDCS على السلوك. هناك عدة أسباب لتفسير هذا التباين. تكشف الدراسات عن الرنين المغناطيسي الوظيفي 4 و كهربية (EEG) 5،6 أنه على الرغم من tDCS ديه EFFE معظم تفعيلماسح الصور المقطعية على القشرة الكامنة، وتحفيز تثير التغيرات واسعة النطاق في مناطق أخرى من الدماغ. وبالإضافة إلى ذلك، فقد تبين أن آثار tDCS الاعتماد على الدولة من النشاط القشرية خط الأساس 7. ولذلك، ونظرا لتقلب هذه المصادر، واستخدام بدائل أفضل لقياس آثار tDCS أمر مرغوب فيه.

وفي هذا السياق، فإننا نقترح استخدام الرصد EEG ما يصاحب ذلك لتوفير البيانات في الوقت الحقيقي حول تأثير tDCS على استثارة القشرية لعدة أسباب. أولا، لتحسين المعلمات التحفيز من tDCS. ثانيا، لتوفير نظرة ثاقبة أهداف جديدة لعلاجات. ثالثا، لضمان السلامة خلال تحفيز المخ، وخاصة في الأطفال. الرابعة، للمساعدة في الكشف المبكر وعلاج النوبات في المرضى الذين يعانون من الصرع المستعصية أي نظام حلقة مغلقة. وأخيرا، قد يكون هذا الجهاز أيضا إمكانية تطبيقها في أنظمة واجهة الدماغ والحاسوب.

ونظرا إلى الدور الحاسممن رصد التغيرات استثارة القشرية المتعلقة تحفيز المخ غير الغازية، والغرض من هذه المقالة هو لشرح كيفية الجمع بين استخدام tDCS مع EEG عن طريق جهاز رواية (StarstimÒ – Neuroelectrics الصك المراقب المالي، والخامس 1.0؛ القس 2012-08 -01، Neurolelectrics، برشلونة، إسبانيا). وتجدر الإشارة إلى أن لا توفر هذه المقالة تفاصيل من تطبيق tDCS. لفهم كامل لتطبيق هذه التقنية نوصي قراءة المقال على tDCS من داسيلفا وآخرون. 11

Protocol

1. المواد تأكد من أنه إذا تتوفر كافة المواد (الشكل 1) قبل البدء في الخطوات التالية. هناك 3 أحجام من القبعات النيوبرين، وهذا يتوقف على حجم رأس الموضوعات "(الصغيرة والمتوسطة والكبيرة). الحد الأقصى لديها 27 الثقوب التي تمثل مواقع EEG بناء على نظام 10/20: الفص الجبهي (F8، AF8، FP2، FPZ، FP1، AF7، F7)، الجبهي (F4، FZ، F3)، وسط (C3، C1، تشيكوسلوفاكيا، C2، C4)، الجداري (P7، P3، PZ، P4، P8) والزمانية (T7، T8) والقذالي (PO7، O1، اوز، O2، PO8). الأقطاب دينا 2 استخدامات مختلفة، ويمكن أن تستخدم لEEG (ست قنوات) وtDCS (قناتين للالاسفنج الأقطاب، والقطب الموجب والقطب السالب). في بعض الحالات، أكثر من موقعين من التحفيز يمكن استخدامها. في هذه الحالة سوف تكون هناك حاجة أربعة الاسفنج الأقطاب وبالتالي، ستبقى فقط قنوات 4 للحصول على تسجيلات EEG. الاختلاف من tDCS حجم الأقطاب الكهربائية يؤدي إلى اختلاف الآثار التنسيق 11. وايال بإنخفاض قدره البعد القطب، لا يمكن أن يتحقق التحفيز أكثر محورية. من ناحية أخرى، عن طريق زيادة حجم القطب فمن الممكن أن يكون لها الكهربائي غير فعالة وظيفيا. النسب الأكثر شيوعا هي 25 سم 2 (5 سم × 5 سم) أو 35 سم 2 (5 سم × 7 سم). في هذه الورقة، سيتم استخدام الاسفنج أقطاب من 25 سم 2. جميع الأقطاب يجب أن تكون متصلا إلى جهاز التحكم في صندوق من خلال الأسلاك. هذا الجهاز يجب أن تكون مشحونة بشكل دوري باستخدام عنصر تحكم مربع شاحن البطارية. لأسباب تتعلق بالسلامة، فإنه ليس من الممكن لتوجيه الاتهام الى صندوق التحكم خلال التحفيز النشط. هناك حاجة لUSB لاتصال بلوتوث لإقران صندوق التحكم إلى جهاز الكمبيوتر المحمول / الكمبيوتر (انظر أدناه). 2. تحضير الجلد فحص الجلد عن أي آفات سابقة – تجنب التحفيز الكهربائي / تسجيل EEG أكثر من الجلد التالف أو أكثر الآفات الجمجمة. لزيادة تصرف، تحريك الشعر بعيدا عنموقع التحفيز الكهربائي / EEG تسجيل ومكان مقاطع الشعر البلاستيكية للحفاظ على الشعر بعيدا، وتنظيف سطح الجلد لإزالة أي علامات غسول، الأوساخ والشحوم وغيرها، وتركها حتى تجف. 3. قياسات الرأس البحث عن وبمناسبة توطين فيرتكس أو تشيكوسلوفاكيا (الشكل 2)، عن طريق قياس المسافة من الأنيفى إلى inion ووضع علامات في منتصف الطريق باستخدام علامة الجلد 11. 4. أقطاب تحديد المواقع في كاب وضع محلول ملحي على tDCS الاسفنج الأقطاب. ينبغي أن تكون غارقة الاسفنجة الأقطاب مع محلول ملحي 11 قبل ارتداء غطاء الرأس. ل25-35 سم 2 الاسفنج، وينبغي أن حوالي 6 مل من محلول لكل جانب تكفي. من المهم دوريا إعادة ملء الاسفنج الكهربائي مع محلول ملحي في حالة وجود بروتوكول التحفيز لفترة طويلة. وEEG والأقطاب tDCS يجب أن تكون ثابتة في الحد الأقصى قبل هذا الموضوع هو عيرتدي hysically ذلك. لمزيد من التفاصيل على tDCS العام أقطاب إعداد رؤية وتحديد المواقع 11. 5. ارتداء قبعة وتحديد السيطرة على المربع على ذلك تأكد يجلس موضوع مريح. وضع قبعة في هذه الطريقة أن فيرتكس (تقاس على رأسه) نقاط نقطة تشيكوسلوفاكيا على الغطاء هام: هذا صالحا فقط لرؤساء حجم متوسط. تتوفر ثلاثة أحجام قبعة مختلفة، إذا لزم الأمر. ملء الأقطاب EEG مع هلام باستخدام حقنة المنحني. ربط الأقطاب الكهربائية EEG وtDCS إلى الأسلاك صندوق التحكم. السيطرة على المربع يجب أن تكون ثابتة إلى الجزء الخلفي من الغطاء. استخدام القنوات 1 و 2 لتحفيز والباقي منها (3-8) لتسجيل EEG. سوف موقفهم في الحد الأقصى تعتمد على المنهج التجريبي المطلوب للتسجيل والتحفيز على حد سواء (الجدول 1). كدليل، تعيين الكلاسيكية tDCS مصعدي اليسار حتى سيكون displaYED: الأنود = M1؛ الكاثود فوق الحجاج = المقابل. لهذا المونتاج، وربط القطب الموجب (أحمر الاسفنج القطب) إلى C3 والكاثود (أسود الاسفنج القطب) إلى FP2. وضع أقطاب المرجعية إلى واحدة من الخشاء التأكد من أنها لا تلمس بعضها البعض، وتعلق بها إلى أسلاك (CMS، تحسس الوضع المشترك وDRL، مدفوعا الساق اليمنى) من السيطرة على المربع. 6. التحفيز وتسجيل إعداد من أجل تكوين المعلمات من التحفيز وتسجيل الاختيار، والبرنامج يحتاج إلى تثبيت بشكل صحيح وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. اضغط على "التحفيز" في شريط أفقي في الشاشة العلوية (الشكل 3). حدد الخيار "تعديل" في الشاشة العلوية واختر "tDCS" أو "الشام" للخروج من غيرها من تقنيات التحفيز الكهربائي، مثل "عبر الجمجمة بالتناوب التحفيز الحالية (الشفرات)" و "عبر الجمجمة التحفيز الضجيج العشوائي" (tRNS) (الشكل 3A ). وديتتعانيه هذه النهج هو خارج نطاق هذه الورقة ومناقشتها في مكان آخر أفضل 12 و 13. اختيار المدة الإجمالية للالتحفيز الكهربائي، وعادة 20 دقيقة (الشكل 3B) وعلى شدة 2MA. ملاحظة: الجهاز قادر على تحفيز كهربائيا وتسجيل إشارات EEG لمدة تصل إلى 1 ساعة، إذا لزم الأمر. اختيار المواقع الكهربائي وفقا لقنوات (الشكل 3C). تكوين tDCS وقنوات EEG (الشكل 3D) وفقا لمنهج تجريبي (الجدول 1). وصفت الأقطاب المرجعية كما DRL وCMS. تأكد من تحديد وظيفة حق كل قناة هامة: التسمية القطب التحفيز بالموقع باسم "الأنود" أو "القطب السالب" وإشارته إلى "العودة" (الشكل 3D). في شريط القوائم الموجود في الجزء السفلي من الشاشة اختيار المدة من الطريق المنحدر إلى أسفل وتكثيف الفترة، وعادة 30 ثانية (فيقوإعادة 3E). خلال هذه الخطوة سوف أيضا تحديد مدة قبل وبعد تسجيلات EEG (الشكل 3F). تسجيل EEG لا تعتمد على التحفيز ويمكن برمجتها للبدء قبل أو أثناء أو بعد نهاية tDCS. للتحقق من القطب مقاومة الصحافة "التحفيز" في الجزء العلوي من الشاشة ثم "جبل" في الجانب الأيسر من الشاشة ثم "ستارت التحقق من IMPEDANCE" (الشكل 4). 7. بدء تشغيل الجهاز ينبغي أن تكون موضوع استرخاء ومريحة ومستيقظا أثناء العملية. اضغط على "إطلاق" في الجزء السفلي من الشاشة (الشكل 5A). معرفة ما اذا كان الشريط الرمادي العمودي يتحرك إلى الأمام قبل (الشكل 5B)، خلال الفترة (5C) وبعد (5D) وtDCS. إعادة التحقق ممانعات الكهربائي (الشكل 5E). اضغط على "إحباط" لوقف التحفيز في أي لحظة، إذا لزم الأمر (الشكل 5F). </لى> 8. تسجيل البيانات EEG اضغط على "EEG" في الشاشة العلوية للتحقق مما إذا الإشارات EEG واضحة ودون أي التحف (الشكل 6، قوس الصفراء). ويمكن تصفية الإشارات 2-15 هرتز من أجل توضيح آثار EEG. سيبدأ تسجيل EEG تلقائيا بمجرد الضغط على أيقونة الاطلاق. خلال التحفيز على EEG الجارية ويمكن التحقق في ثلاث لوحات مختلفة، مترجمة في شريط القوائم العمودي (الشكل 6). المجال الزمني (الشكل 6): مشاهدة البيانات كما يتم تلقيه، واختيار زمنية مختلفة والمقاييس الجهد. الطيف (الشكل 7): اختيار القناة ووضع تصور لطيف على الإنترنت قوة أي الشاشة يظهر قوة كل تردد EEG من قبل في الوقت الحقيقي تحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) تحليل. الطيفية (الشكل 8): تصور الطيفية محترف على الانترنت عن طريق الحصول على انفورمانشوئها حول مضمون تردد سجلت EEG بوصفها وظيفة من الزمن (تحليل التردد الوقت). في أي من الخيارات المذكورة أعلاه الباحث قادر على تحديد النشاط الدماغي (الشكل 6، المستطيل الأصفر) في نطاقات تردد معين (الجدول 2). وقد استخدمت معظم الدراسات التي تتناول آثار tDCS على النشاط الدماغي هذا النهج لتحليل البيانات (الجدول 3).

Representative Results

ويجري حاليا التحقيق tDCS كأداة علاجية لحالات عصبية متنوعة، والتي تشمل الاكتئاب الشديد 14، 15، اضطراب إجهاد ما بعد الصدمة 16، الرغبة في تناول الطعام 17، 18 الماريجوانا والكحول والتدخين 19 20، وكذلك الألم 21، وطنين يظهر 22، والصداع النصفي 23، الصرع 24، مرض باركنسون 25، 26، إعادة تأهيل السكتة الدماغية 27 و 28 و الخلل المعرفي 6، 29. الجدول 1 tDCS المبنية على الأدلة كهربائي مونتاج لاستخدامها كعلاج للظروف سريرية مختلفة. في معظم الحالات، ويعزى تحسن سريري بعد tDCS أساسا لآثارها القشرية. هناك عدة طرق لقياس التغييرات القشرية وتلك الأكثر استخداما وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، استثارة القشرية TMS-المفهرسة وelectroencephalography (EEG). في مقارنة مع الرنين المغناطيسي الوظيفي، EEG لديه قرار المكانية الأكثر فقرا، ولكن القرار الصدغي العلوي 30، مما يعكس توقيت نشاط الخلايا العصبية بشكل أكثر دقة. وبالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع استثارة القشرية TMS المفهرسة، EEG يوفر القرار المكانية أكبر. على سبيل المثال، باستخدام tDCS / جهاز EEG، فمن الممكن الكشف عن التغيرات الجارية على EEG الخام ردا على tDCS. الشكل 9 يبين التوهين من النشاط القشرية، بشكل رئيسي على المنطقة الجدارية، بعد أن تحولت tDCS على (قنوات C3 وC4). نلاحظ أنه خلال التحفيز أنه ليس من الممكن لتسجيل نشاط المخ في نفس القنوات المستخدمة لتحفيز. وقد تم دراسة آثار tDCS على EEG مؤخرا من قبل العديد من الكتاب (انظر الجدول 3)، ولكن واحدة فقط وقد طبقت tDCS وEEG متزامنة 31. وأظهرت معظم الدراسات التغيرات EEG كبير على tDCS عن طريق تحليل طيف الطاقة EEG استجابة إلى نشطة مقابلالشام التي tDCS. باستخدام تحليل طيف الطاقة، يمكن أن تتحلل اشارات EEG الى مبلغ من مكونات تردد النقي باستخدام التحليل الاتحاد الفرنسي للتنس. وبهذه الطريقة، يمكن تحليل الإشارات من حيث الطيف قوتها، الذي يقدم معلومات عن قوة الإشارة وعند كل تردد (الجدول 2). ويبين الشكل 7 مثال ممثل لنشاط EEG الجارية خلال tDCS (قوس الأحمر على الجزء السفلي) والاتحاد الفرنسي للتنس بعد تحليل (دائرة حمراء). النشاط الذروة الأولى يتوافق مع ثيتا (5-7 هرتز) والثاني على ألفا (8-10 هرتز) ترددات الموجات. يتم قياس السعة من قمم EEG في μV 2. يأتي مثال آخر من الدراسة التي Maeoka وآخرون. 36، التي وجدت فيها من الكتاب انخفاضا المحلية في ألفا وزيادة في سعة النطاق بيتا بعد التحفيز مصعدي من قشرة الفص الجبهي ظهراني جنبا إلى جنب مع الضغط النفسي. الرقم 10 </strيظهر اونج> مثال توضيحي لآثار tDCS على الكمية EEG (طيف الطاقة). كان حجم الجبهي ألفا السعة أعلى بكثير في الاستجابة إلى Active-tDCS بالمقارنة مع الشام التي tDCS من اليسار قشرة الفص الجبهي ظهراني. لذلك، وذلك باستخدام تحليل الاتحاد الفرنسي للتنس التلقائي (الشكل 7) المحقق غير قادرة على تحديد وقياس السعة من الأنشطة تردد EEG الغالبة (دلتا، ثيتا، ألفا، بيتا، جاما) خلال وبعد tDCS. اعتمادا على المنطقة من التحفيز والظروف التجريبية الأخرى، ومن المتوقع أن يتغير بعد tDCS (الجدول 3) اتساع نطاقات التردد EEG محددة. في الواقع، مضيفا أن وظيفة تحليل الاتحاد الفرنسي للتنس للتسجيل EEG أثناء tDCS يوفر فرصة فريدة لفهم آثار neuromodulatory القشرية في الوقت الحقيقي. وأخيرا، يمكن تحليل الإشارات EEG مع تقنية تسمى A-تردد وقت مقرها، أو الطيفية IMAجنرال الكتريك. وقد اعتبر هذه التقنية واعدة لأغراض البحث، ولكن هذا النوع من التحليل EEG لا تزال غير مصدقة بالكامل للنوايا التشخيص ويجب أن تفسر بحذر لهذا الغرض 8. ويبين الشكل 8 مثالا توضيحيا لالطيفية EEG التي تتم معالجتها بواسطة نفس الجهاز. الشكل 1. قائمة المواد اللازمة لرصد EEG في وقت واحد أثناء tDCS: قبعة النيوبرين، صندوق التحكم، والكابلات، والأقطاب، شريط قياس، محلول ملحي وبلوتوث USB. الشكل 2. توطين قمة الرأس (تشيكوسلوفاكيا) على فروة الرأس 11: قياس المسافة من الأنيفى إلى inion وعلامة منتصف الطريق باستخدام الجلدعلامة. الشكل (3). لقطة التحفيز: أ) وضع التحفيز الكهربائي (tDCS، جان التقييم التقني، tRNS، الشام)؛ ب) المدة الإجمالية من التحفيز الكهربائي؛ ج) وضع القطب الكهربائي وفقا لقنوات؛ د) tDCS والتكوين قناة EEG؛ ه) tDCS مدة التعلية، F) فترات تسجيل EEG. الشكل 4. تحميل لقطة: تثبيت أقطاب مقاومة قبل أن يبدأ التحفيز. الشكل 5. إطلاق قطة: أ) إطلاق بعقب على؛ ب) شريط عمودي الرمادي قبل tDCS؛ ج) شريط رمادي عمودي خلال tDCS؛ د) شريط رمادي عمودي بعد tDCS؛ ه) مقاومة إعادة فحص؛ و) زر إيقاف. الشكل (6). EEG نطاق الوقت: التحقق من خط الأساس النشاط الدماغي الجارية وتحديد ترددات الموجات EEG إذا لزم الأمر (السهم الأصفر في الجزء السفلي الأيمن). الرقم 7. EEG طيف الطاقة: التحقق من نطاق التردد السائد EEG (دائرة حمراء) بعد التلقائي تحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) تحليل مدى النشاط الدماغي الجارية الخام (المستطيل الأحمر على الجزء السفلي). oad/50426/50426fig8.jpg "/> الرقم 8. EEG الطيفية: يمكن أيضا إشارات EEG (المستطيل الأحمر على الجزء السفلي) أن تتحول إلى صور (دائرة حمراء) باستخدام تقنية تسمى التردد وقت بناء. الشكل 9. التوهين من النشاط الدماغي الجداري ردا على tDCS مصعدي (الأنود = C3؛ القطب السالب = C4). نلاحظ أنه خلال التحفيز يكن من الممكن لتسجيل نشاط المخ في نفس القنوات المستخدمة لتحفيز. انقر هنا لعرض أكبر شخصية . الشكل 10. آثار tDCS على EEG طيف الطاقة: ملاحظة الاختلافات في ألفا الجبهي (أ) وبيتا (B) </sترونج> السعة في الاستجابة إلى Active-tDCS بالمقارنة مع الشام التي tDCS على اليسرى قشرة الفص الجبهي ظهراني. مرض الكتاب الأنود وضع قطب كهربائي الكاثود تحديد المواقع القطب كآبة . بوجيو وآخرون، 2008؛. مرحاض وآخرون، 2012 DLPFC فوق الحجاج ألم Fregni وآخرون، 2006 M1 فوق الحجاج السكتة الدماغية يندنبرغ وآخرون.، 2010 M1 M1 بوجيو وآخرون، 2007 M1 (الجانب المصاب) فوق الحجاج فوق الحجاج MI (الجانب غير المتأثرة) طنين Fregni وآخرون، 2006 </ TD> LTA فوق الحجاج باركنسون BENNINGER وآخرون.، 2010 M1/DLPFC الخشاء Fregni وآخرون، 2006 M1 فوق الحجاج الصداع النصفي انتال وآخرون.، 2011 V1 أوقية تعاطي الكحول بوجيو وآخرون.، 2008 R / L – DLPFC L / R – DLPFC الجدول 1. tDCS كهربائي مونتاج في ظروف سريرية مختلفة أساطير: LTA، منطقة الصدغية الجدارية اليسرى. V1، القشرة البصرية؛ DLPFC، ظهراني قشرة الفص الجبهي؛ M1، القشرة الحركية، R، يمين، L، يسار. نطاقات رمز التردد (هرتز) أفضل موقع تسجيل <strong> أكثر بروزا خلال … دلتا δ 1-4 الجبهي (للبالغين)، مؤخره (الأطفال) المراحل العميقة من النوم (3 و 4) ثيتا θ 5-7 نشر في فروة الرأس نعاس ألفا α 8-12 المناطق الخلفية يوقظ، مع عيون مغلقة بيتا β 13-30 أمامي الجهد العقلي، والنوم العميق غاما γ 31-45 القشرة الحسية Somato- مهام الذاكرة على المدى القصير والتحفيز عن طريق اللمس الجدول 2. نطاقات الترددات EEG. الكتاب الأنود وضع قطب كهربائي <td> القطب السالب القطب تحديد المواقع القنوات EEG (عدد) النتائج الرئيسية Ardolino وآخرون، 2005 FP1 C4 4 زيادة الثنائية من دلتا الجبهي وشرائح ثيتا. Keeser وآخرون.، 2011 F3 FP2 25 انخفاض في الفص الجبهي الأمامي والفرقة الدلتا. مارشال وآخرون.، 2011 F3/F4 الخشاء 7 – النوم غير REM: انخفاض جبهي من دلتا الفرقة. – النوم REM: الزيادة العالمية من الفرقة غاما. ويرث وآخرون.، 2011 F3 الكتف الأيمن 52 انخفاض عالمي في الدلتا الفرقة. Zaehle وآخرون.، 2011 F3 الخشاء 32 – مصعدي: زيادة المحلية من رهيتا وألفا العصابات. – المهبطي: انخفاض المحلية من ثيتا وألفا العصابات. جاكوبسون وآخرون.، 2011 بين T4-FZ FP1 27 نقصان في حق أمامي الفرقة ثيتا. Polania وآخرون.، 2011 C3 FP3 62 – تزامن العالمية من جميع نطاقات درس. Maeoka وآخرون.، 2012 F3 FP2 128 الزيادة المحلية في بيتا وألفا انخفضت العصابات. الجدول 3. دراسات تحليل آثار tDCS على تسجيلات EEG.

Discussion

قضايا السلامة

في البداية، يجب فحص الموضوعات عن أي موانع لtDCS 11. تحقق أيضا عن الآفات الجلدية أو أمراض، لأنه ليس هناك دليل على tDCS الآفات التي يسببها وفقا لسلامة الجلد. إذا يشار tDCS بقوة على مساحة lesioned، فمن الممكن أن تفعل ذلك في أقل كثافة، أي 0.5-1.0 مللي أمبير. ومع ذلك، لا يضمن أن هذا سوف يمنع تهيج الجلد أو الآفات. وبالتالي، يجب أن يتم فحص حالة الجلد تحت الأقطاب قبل وبعد tDCS 2.

مقاومة وأقطاب

وينبغي أن يكون ممانعات الكهربائي في أدنى مستوى ممكن. وهذا يقلل من خطر الضوضاء الداخلية والخارجية الإشارات المشوهة أو تشويش. وينبغي أيضا أن يكون ممانعات إعادة الفحص كلما كان هناك أي قطعة أثرية موجودة في إشارة 37.

يجب أن تكون جميع الأقطاب ذات نوعية جيدة مع السطوح سليمة. إعادةيمكن أقطاب قابلة للاستخدام مع الأسطح غير متناسقة خلق الكثافة الحالية متفاوتة. وينبغي تطبيق جميع الأقطاب السطح مع جل موصل كافية لضمان ممانعات منخفضة، ويجب أن يتم التحقق من ممانعات لالتحف 37.

نظم حلقة مغلقة

نظام الحلقة المغلقة هو نظام قادر على تشخيص تشوهات الكهربية ومعالجتها فورا 8، 10. مثال توضيحي هو ارتفاع كاشف EEG لنوبة قادمة في الاتجاه المعاكس. وقد تم تطبيق هذا المبدأ بنجاح في المرضى الذين يعانون من الصرع الشديد. موريل وزملاؤه 9 معاملة 191 شخصا مع الصرع المستعصية باستخدام الدماغ ومشجعا على مزروع ووحظ انخفاض كبير في وتيرة مصادرة فضلا عن إجراء تحسينات في نوعية الحياة. على الرغم من النجاح، وترتبط إجراءات الغازية مع المخاطر والمضاعفات مثل الإصابة المحلية أو المزاج أو الإدراك الآثار غير المرغوب فيها وبالتالي فهو alternاطر النسبية، والنهج غير الغازية أمر مرغوب فيه. وبالتالي، فقد يقوم الجهاز الحالي تمثل خيارا مهما بالنسبة لأولئك المرضى الذين يحتاجون إلى تشخيص العصبية السريع والعلاج الفوري، مثل مرضى الصرع.

قد لا يقتصر تطبيق نظام الحلقة المغلقة لمرضى الصرع فقط. وقد اقترح عدد من الدراسات الحديثة أن التعديلات EEG قد تكون علامات من مختلف الأمراض العصبية والنفسية 30. ويمكن استخدام مزيج من tDCS وEEG تكون مفيدة لتحقيق الاستفادة المثلى من المعلمات من التحفيز أيضا. هذه الخوارزميات لا تزال متخلفة، ولكن قد مزيج من النتائج المستخلصة من دراسات EEG وtDCS مساعدة في هذه التنمية.

مقارنة TMS، وهو غير الغازية الدماغ تقنية التحفيز آخر، يعتبر tDCS أكثر مناسبة لأغراض علاجية وذلك أساسا بسبب انخفاض تكلفته وقابلية نسبية. وبالإضافة إلى ذلك، وجود نظام يستخدم غطاء الرأس مع الكهربائية محددة سلفايمكن دي مواقع توحيد الموقع من التحفيز وتحسين النتائج. ميزة أخرى لهذا الجهاز هو إمكانية لتحفيز أكثر من موقع في نفس الوقت، والتي تم العثور عليها لتكون متفوقة سريريا من التحفيز التقليدية وفقا لبعض الكتاب: 38، 39.

على الرغم من أن الجهاز يظهر مزايا واضحة، تحتاج إلى معالجة من أجل تحسين الجهاز للمستقبل بعض القيود. أولا، يمكن للجهاز لا تحفز وتسجيل إشارات EEG في نفس الموقع في وقت واحد (انظر الشكل 9). الثاني، وعدد من القنوات المتاحة لتسجيل EEG منخفضة. التوصية المعتادة هو استخدام ما لا يقل عن 16 قنوات للدراسة كافية EEG 40 وحتى أكثر من ذلك قنوات للتخطيط كهربية العين للكشف عن القطع الأثرية حركة العين. في الواقع، في السنوات القليلة الماضية كان هناك اتجاه لزيادة عدد القنوات في دراسات EEG / tDCS (الجدول 3). على الرغم من أن عدد قليل من القنوات ميلGHT تؤثر حساسية في الكشف عن التغيرات الدينامية في استثارة القشرية، قد يكون مثل هذا النظام لا تزال مفيدة لإيجاد خوارزميات للمواقع القطب محددة.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

تلقى PS الدعم التمويلي من الرؤوس، والبرازيل. وأيد هذا العمل جزئيا بمنحة من CIMIT. المؤلفون ممتنون أيضا للFligil أوري للحصول على المساعدة الفنية له وأوليفيا Gozel ونويل Chiavetta لما قدموه من مساعدة في تحرير هذه المخطوطة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Material
Neoprene HeadCap Neuroelectrics NE019 1
Neoprene Headband Neuroelectrics NE020 1
Frontal dry electrode front-end Neuroelectrics NE021 4
Gel electrode front-end Neuroelectrics NE022 8
Gel Bottle 60cl Neuroelectrics NE016 1
Stimulation electrode Pi cm2 Neuroelectrics NE024 8
Saline solution bottle 100ml Neuroelectrics NE033 1
Sponge electrode fron-end 25 cm2 Neuroelectrics NE026 4
Adhesive Electrode Front-end Neuroelectrics NE025 25
USB Bluetooth Dongle Neuroelectrics NE031 1
USB card with software Neuroelectrics NE015 1
Curved Syringe Neuroelectrics NE014 1
microUSB NECBOX charger Neuroelectrics NE013 1
Electrode cable Neuroelectrics NE017 10 1
Material Name
StarStim NECBOX Neuroelectrics NE012 1
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fregni, F., Pascual-Leone, A. Technology insight: noninvasive brain stimulation in neurology-perspectives on the therapeutic potential of rTMS and tDCS. Nat. Clin. Pract. Neurol. 3, 383-393 (2007).
  2. Nitsche, M. A., Cohen, L. G. Transcranial direct current stimulation: State of the art. Brain Stimul. 1, 206-223 (2008).
  3. Nitsche, M. A., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57, 1899-1901 (2001).
  4. Kwon, Y. H., Ko, M. H. Primary motor cortex activation by transcranial direct current stimulation in the human brain. Neurosci. Lett. 435, 56-59 (2008).
  5. Ardolino, G., Bossi, B., Barbieri, S., Priori, A. Non-synaptic mechanisms underlie the after-effects of cathodal transcutaneous direct current stimulation of the human brain. J. Physiol. 568, 653-663 (2005).
  6. Marshall, L., Kirov, R., Brade, J., Mölle, M., Born, J. Transcranial electrical currents to probe EEG brain rhythms and memory consolidation during sleep in humans. PLoS One. 6, 16905 (2011).
  7. Brunoni, A. R., Nitsche, M. A. Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): challenges and future directions. Brain Stimul. 5, 175-195 (2012).
  8. Nuwer, M. Assessment of digital EEG, quantitative EEG, and EEG brain mapping: report of the American Academy of Neurology and the American Clinical Neurophysiology Society. Neurology. 49, 277-292 (1997).
  9. Morrell, M. J. RNS System in Epilepsy Study Group. Responsive cortical stimulation for the treatment of medically intractable partial epilepsy. Neurology. 77, 1295-1304 (2011).
  10. Berényi, A., Belluscio, M., Mao, D., Buzsáki, G. Closed-loop control of epilepsy by transcranial electrical stimulation. Science. 337, 735-737 (2012).
  11. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. J. Vis. Exp. (51), e2744 (2011).
  12. Antal, A., Boros, K., Poreisz, C., Chaieb, L., Terney, D., Paulus, W. Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans. Brain Stimul. 1, 97-105 (2008).
  13. Terney, D., Chaieb, L., Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. J. Neurosci. 28, 14147-14155 (2008).
  14. Boggio, P. S., Rigonatti, S. P. A randomized, double-blind clinical trial on the efficacy of cortical direct current stimulation for the treatment of major depression. Int. J. Neuropsychopharmacol. 11, 249-254 (2008).
  15. Loo, C. K., Alonzo, A., Martin, D., Mitchell, P. B., Galvez, V., Sachdev, P. Transcranial direct current stimulation for depression: 3-week, randomised, sham-controlled trial. Br. J. Psychiatry. 200, 52-59 (2012).
  16. Boggio, P. S., Rocha, M. Noninvasive brain stimulation with high-frequency and low-intensity repetitive transcranial magnetic stimulation treatment for posttraumatic stress disorder. J. Clin. Psychiatry. 71, 992-999 (2010).
  17. Goldman, R. L., Borckardt, J. J. Prefrontal cortex transcranial direct current stimulation (tDCS) temporarily reduces food cravings and increases the self-reported ability to resist food in adults with frequent food craving. Appetite. 56, 741-746 (2011).
  18. Boggio, P. S., Zaghi, S. Modulation of risk-taking in marijuana users by transcranial direct current stimulation (tDCS) of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). Drug Alcohol Depend. 112, 220-225 (2010).
  19. Boggio, P. S., Sultani, N. Prefrontal cortex modulation using transcranial DC stimulation reduces alcohol craving: a double-blind, sham-controlled study. Drug Alcohol Depend. 92, 55-60 (2008).
  20. Fregni, F., Liguori, P. Cortical stimulation of the prefrontal cortex with transcranial direct current stimulation reduces cue-provoked smoking craving: a randomized, sham-controlled study. J. Clin. Psychiatry. 69, 32-40 (2008).
  21. Fregni, F., Gimenes, R. A randomized, sham-controlled, proof of principle study of transcranial direct current stimulation for the treatment of pain in fibromyalgia. Arthritis Rheum. 54, 3988-3998 (2006).
  22. Fregni, F., Marcondes, R. Transient tinnitus suppression induced by repetitive transcranial magnetic stimulation and transcranial direct current stimulation. Eur. J. Neurol. 13, 996-1001 (2006).
  23. Antal, A., Kriener, N., Lang, N., Boros, K., Paulus, W. Cathodal transcranial direct current stimulation of the visual cortex in the prophylactic treatment of migraine. Cephalalgia. 31, 820-828 (2011).
  24. Fregni, F., Otachi, P. T. A randomized clinical trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in patients with refractory epilepsy. Ann. Neurol. 60, 447-455 (2006).
  25. Benninger, D. H., Lomarev, M. Transcranial direct current stimulation for the treatment of Parkinson’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 81, 1105-1111 (2010).
  26. Boggio, P. S., Nunes, A. Repeated sessions of noninvasive brain DC stimulation is associated with motor function improvement in stroke patients. Restor. Neurol. Neurosci. 25, 123-129 (2007).
  27. Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology. 75, 2176-2184 (2010).
  28. Fregni, F., Boggio, P. S. Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory. Exp. Brain Res. 166, 23-30 (2005).
  29. Shafi, M. M., Westover, M. B., Fox, M. D., Pascual-Leone, A. Exploration and modulation of brain network interactions with noninvasive brain stimulation in combination with neuroimaging. Eur. J. Neurosci. 35, 805-825 (2012).
  30. Wirth, M., Rahman, R. A. Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on behaviour and electrophysiology of language production. Neuropsychologia. 49, 3989-3998 (2011).
  31. Keeser, D., Padberg, F. Prefrontal direct current stimulation modulates resting EEG and event-related potentials in healthy subjects: a standardized low resolution tomography (sLORETA) study. Neuroimage. 55, 644-657 (2011).
  32. Zaehle, T., Sandmann, P., Thorne, J. D., Jäncke, L., Herrmann, C. S. Transcranial direct current stimulation of the prefrontal cortex modulates working memory performance: combined behavioral and electrophysiological evidence. BMC Neurosci. 12, 979-984 (2011).
  33. Polanía, R., Nitsche, M. A., Paulus, W. Modulating functional connectivity patterns and topological functional organization of the human brain with transcranial direct current stimulation. Hum. Brain Mapp. 32, 1236-1249 (2011).
  34. Maeoka, H., Matsuo, A., Hiyamizu, M., Morioka, S., Ando, H. Influence of transcranial direct current stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex on pain related emotions: a study using electroencephalographic power spectrum analysis. Neurosci. Lett. 512, 12-16 (2012).
  35. Isley, M. R., Edmonds, H. L., Stecker, M. American Society of Neurophysiological Monitoring. Guidelines for intraoperative neuromonitoring using raw (analog or digital waveforms) and quantitative electroencephalography: a position statement by the American Society of Neurophysiological Monitoring. J. Clin. Monit. Comput. 23, 369-390 (2009).
  36. Faria, P., Leal, A., Miranda, P. C. Comparing different electrode configurations using the 10-10 international system in tDCS: a finite element model analysis. Conf Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. , 1596-1599 (2009).
  37. Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target. J. Neural. Eng. 8, 046011 (2011).
  38. Flink, R., Pedersen, B. Guidelines for the use of EEG methodology in the diagnosis of epilepsy. International League Against Epilepsy: commission report. Acta Neurol. Scand. 106, 1-7 (2002).

Tags

Transcranial Direct Current StimulationTDCSEEGNeuromodulationCortical ExcitabilityClosed-loop DeviceNeurological ConditionsNon-invasive Treatment

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (76), e50426, doi:10.3791/50426 (2013).
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