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

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

ניטור EEG סימולטני במהלך גירוי מקומי ישיר Transcranial

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

גירוי נוכחי ישיר Transcranial (tDCS) הוא טכניקת גירוי מוחית לא פולשנית שהראתה השפעות טיפוליות ראשוניות במספר תנאי נוירולוגיות. המנגנון העיקרי שביסוד השפעות טיפוליות אלה הוא האפנון של רגישות קליפת המוח. לכן, ניטור מקוון של רגישות קליפת המוח יעזור פרמטרים גירוי מדריך ולייעל את ההשפעות הטיפוליות שלה. במאמר הנוכחי אנו בודקים את השימוש במכשיר חדשני המשלב tDCS בו זמנית וניטור EEG בזמן אמת.

Abstract

גירוי נוכחי ישיר Transcranial (tDCS) הוא טכניקה המספקת זרמים חשמליים חלשים דרך עור הקרקפת. זרם חשמלי קבוע זה גורם לשינויים ברגישות קרום עצבית, וכתוצאה משינויים משניים בפעילות קליפת המוח. למרות tDCS יש רוב תופעות neuromodulatory על קליפת המוח הבסיסית, יכולות גם להיות שנצפו תופעות tDCS ברשתות עצביות רחוקות. לכן, ניטור EEG קשור של ההשפעות של tDCS יכול לספק מידע רב ערך על המנגנונים של tDCS. בנוסף, ממצאי ה-EEG יכולים להיות סמן הפונדקאי חשוב להשפעות של tDCS ולכן ניתן להשתמש בו כדי לייעל את הפרמטרים שלו. מערכת EEG-tDCS משולב זו יכולה לשמש גם לטיפול מונע של מצבי נוירולוגים מאופיינים בפסגות חריגות של רגישות קליפת המוח, כגון התקפים. מערכת כזו תהיה הבסיס של מכשיר בלולאה סגור לא פולשנית. במאמר זה, אנו מציגים מכשיר רומן, כי הוא מסוגל utilizing tDCS וה-EEG בו זמנית. לשם כך, אנו מתארים באופנת צעד אחר צעד בהליכים העיקריים של היישום במכשיר זה באמצעות דמויות סכמטית, שולחנות והפגנות וידאו. בנוסף, אנו מספקים סקירה ספרות על שימושים קליניים של tDCS והאפקטים בקליפת המוח שלו שנמדד על ידי טכניקות ה-EEG.

Introduction

גירוי נוכחי ישיר Transcranial (tDCS) הוא טכניקה המשתמשת בזרמים חשמליים חלשים וישירים נמסרו ברציפות דרך הקרקפת כדי לגרום לשינויים ברגישות קליפת המוח 1, 2. באמצעות פוטנציאלים מעוררים רכב כסמן של רגישות קליפת המוח המוטורית, ניטש ופאולוס 3 הוכיחו כי הכיוון של השפעות tDCS רחבי המוח הוא קוטביות ספציפית: גירוי cathodal גורם לירידה ברגישות קליפת המוח, בעוד גירוי anodal גורם לעלייה ברגישות קליפת המוח . השפעה זו על רגישות קליפת המוח יכולה להימשך על פני גירוי לאחר שעה. -Induced שינויי tDCS אלה ברגישות קליפת המוח יכולים לגרום לתופעות התנהגותיות משמעותיות. נושא חשוב אחד הוא ההשתנות של תופעות tDCS על התנהגות. ישנן מספר סיבות כדי להסביר השונות הזאת. מחקרים על fMRI 4 וElectroencephalography (EEG) 5,6 עולים כי למרות שיש tDCS effe ההפעלה ביותרCT על הקליפה הבסיסית, הגירוי מעורר שינויים נרחבים באזורים אחרים של המוח. בנוסף, זה כבר הראה כי השפעות tDCS תלויות במצב בסיסית של פעילות 7 קליפת המוח. לכן, בהתחשב במקורות של השתנות אלה, השימוש בתחליפים טובים יותר למדוד את ההשפעות של tDCS רצוי.

בהקשר זה, אנו מציעים את השימוש בניטור EEG מקביל לספק נתונים בזמן אמת על ההשפעה של tDCS על רגישות קליפת המוח מכמה סיבות. ראשית, כדי לייעל את הפרמטרים של גירוי tDCS. שנית, על מנת לספק תובנות מטרות חדשות לטיפולים. שלישית, כדי להבטיח את הבטיחות במהלך גירוי המוח, בעיקר אצל ילדים. רביעית, כדי לסייע באיתור המוקדם וטיפול בהתקפים בחולים עם מערכת כלומר אפילפסיה עיקשת לולאה סגורה. לבסוף, מכשיר זה יכול להיות גם פוטנציאל יישום במערכות ממשק מוח מחשב.

בשל התפקיד הקריטימעקב אחר שינויי רגישות קליפת המוח הקשורים לגירוי מוחי לא פולשנית, מטרתו של מאמר זה היא להראות כיצד לשלב את השימוש בtDCS עם EEG באמצעות מכשיר רומן (StarstimÒ – Neuroelectrics Instrument Controller, v 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, ברצלונה, ספרד). יש לציין שמאמר זה אינו מספק פרטים של יישום tDCS. להבנה מלאה של היישום של טכניקה זו אנו ממליצים לקרוא את המאמר על tDCS מDaSilva et al. 11

Protocol

1. חומרים בדקו שאם כל החומרים זמינים (איור 1) לפני שמתחילים את השלבים הבאים. יש 3 גדלים של כובעי ניאופרן, תלוי בגודל של הראש של הנבדקים (קטן, בינונית וגדול). יש כובע 27 חורים המייצגים עמדות EEG המבוססות על מערכת 10/20: הקדם חזיתית (F8, AF8, FP2, איל"ח, FP1, AF7, F7), חזיתי (F4, Fz, F3), מרכזי (C3, C1, CZ, C2, C4), הקודקודית (P7, P3, PZ, P4, P8), זמני (T7, T8) ועורפי (PO7, O1, עוז, O2, PO8). יש את האלקטרודות 2 שימושים שונים, הם יכולים לשמש לEEG (שישה ערוצים) ולtDCS (שני ערוצים לספוג אלקטרודות, ינודה והקתודה). בנסיבות מסוימות, ניתן להשתמש בו יותר משני אתרים של גירוי. במקרה זה ארבע ספוג אלקטרודות תידרש וכתוצאה מכך, רק 4 ערוצים יישארו להקלטות EEG. הווריאציה של גודל אלקטרודות tDCS מובילה לוריאציה של השפעות מוקד 11. Wiה ירידה של ממד האלקטרודה, ניתן להשיג גירוי מוקדי יותר. מצד השני, לפי גודל אלקטרודה הגדלתו אפשר לקבל האלקטרודה יעילה מבחינה תפקודית. הפרופורציות הנפוצות ביותר הן 25 ס"מ 2 (5 ס"מ X 5 ס"מ) או 35 ס"מ 2 (5 ס"מ X 7 ס"מ). במאמר זה, ספוג האלקטרודות של 25 ס"מ 2 תהיה בשימוש. כל האלקטרודות צריכה להיות מחוברת למכשיר תיבת הבקרה דרך החוטים. מכשיר זה ליחויב מעת לעת באמצעות מטען סוללות תיבת הבקרה. מטעמי בטיחות, לא ניתן לחייב את תיבת הבקרה במהלך הגירוי פעיל. יש צורך USB לחיבור Bluetooth כדי לשייך את תיבת הבקרה למחשב נייד / מחשב (ראה להלן). 2. הכנת עור בדוק את העור לכל נגעים טרום קיימים – להימנע מגירוי חשמלי / הקלטת EEG על עור פגוע או על נגעים בגולגולת. כדי להגדיל את המוליכות, להעביר שיער מהאתר של גירוי חשמלי / EEG רישום וקליפים פלסטיק שיער במקום כדי לשמור על שיער משם, לנקות את פני השטח של העור כדי להסיר את כל סימנים של קרם, לכלוך, שומן, וכו ', ולאפשר לו להתייבש. 3. מדידות ראש מצא וסמן את הלוקליזציה של רטקס או CZ (איור 2), על ידי מדידת המרחק של nasion לInion וסימון באמצע הדרך באמצעות סמן עור 11. 4. אלקטרודות מיקום בפקק שים תמיסת מלח על ספוג אלקטרודות tDCS. את הספוג אלקטרודות צריכה להיות ספוגה בתמיסת מלח 11 לפני לובש כובע הראש. לספוג 25-35 ס"מ 2, כ 6 מ"ל של תמיסה לכל צד צריך להספיק. חשוב מעת לעת מילוי ספוגת האלקטרודה עם תמיסת מלח במקרה של פרוטוקול גירוי ממושך. EEG ואת האלקטרודות tDCS צריכה להיות קבועה בכובע לפני הנושא הוא physically לובש אותו. לפרטים נוספים על הכנת אלקטרודות tDCS בכלל ומיצוב לראות 11. 5. בכובע מצחיה ותיקון תיבת הבקרה עליו ודא שהנושא הוא יושב בנוחות. מניחים את הכובע בצורה שרטקס (נמדד על הראש) תואם את נקודת Cz על הכובע חשובה:. זה תקף לראשי גודל ממוצעים בלבד. שלושה גדלי כובע שונים זמינים, במידת צורך. מלא את האלקטרודות EEG עם ג'ל באמצעות מזרק מעוקל. חבר אלקטרודות EEG וtDCS את חוטי קופסא הבקרה. יש תיבת הבקרה להיות קבועה לחלק האחורי של הכובע. השתמש בערוצים 1 ו -2 לגירוי ואת אלה שנותרו (3 עד 8) להקלטת ה-EEG. את עמדתם בכובע תהיה תלויה בגישה הניסויית הרצוי להקלטה וגירוי (טבלת 1). כהדגמה, את tDCS anodal השמאל הקלסיים להגדיר יהיה displayed: האנודה M1 =; קתודה = Supraorbital נגדי. למונטאז' זה, לחבר את האנודה (ספוג האלקטרודה אדום) לC3 והקתודה (האלקטרודה ספוג שחור) לFP2. לשים את האלקטרודות התייחסות לאחד מהזיזים פטמתיים לוודא שהם לא נוגעים זה בזה, וצרפו אותם לחוטים (CMS, תחושת אופן משותף וDRL, רגל ימין מונע) מתיבת הבקרה. 6. גירוי והקלטה על הגדר על מנת להגדיר את הפרמטרים של גירוי ורישום המחאה, תוכנה צריכה להיות מותקנת כראוי על פי הוראות היצרן. לחץ "גירוי" בפס האופקי על מסך העליון (איור 3). בחר את האפשרות "ערוכים" במסך העליון ולבחור "tDCS" או "מזויף" מטכניקות גירוי חשמליות אחרות, כגון "גירוי Transcranial זרם חילופין (TACs)" ו "גירוי רעש אקראי Transcranial" (tRNS) (איור 3 א ). Detמציק לי של גישות כאלה הוא מחוץ להיקף של מאמר זה, והם טובים יותר במקום אחר 12, 13. בחר את משך הזמן הכולל של הגירוי החשמלי, בדרך כלל 20 דקות (איור 3) ובאינטנסיביות של 2mA. הערה: המכשיר מסוגל גירוי חשמלי והקלטת אותות EEG עד שעה 1, במידת הצורך. בחר את המיקום האלקטרודה פי ערוצים (איור 3 ג). הגדר tDCS וערוצי ה-EEG (איור 3D) על פי הגישה הניסויית (טבלת 1). האלקטרודות התייחסות מתויגות כDRL ומערכת ניהול תוכן. הקפד לבחור בפונקציה הנכונה עבור כל אחד מערוצים חשוב:. תווית האלקטרודה הגירוי הפעילה כמו "אנודה" או "קתודה" והייחוס שלו בשם "שיבה" (איור 3D). בתפריט בר הממוקם בחלק התחתון של המסך לבחור את משך הזמן של הרמפה למטה וכבשתי את התקופה, בדרך כלל 30 שניות (figuמחדש 3E). במהלך שלב זה תוכל גם לבחור את משך מראש ולפרסם את ההקלטות של ה-EEG (איור 3F). הקלטת EEG אינה תלויה בגירוי וניתן לתכנת להתחיל לפני, במהלך או לאחר סיומה של את tDCS. כדי לבדוק את האלקטרודה עיתונות "גירוי" עכבה בחלקו העליון של המסך ולאחר מכן "הר" בצד השמאל של המסך ולאחר מכן "START CHECK עכבה" (איור 4). 7. התחל התקנים הנושא צריך להיות רגוע, נוח וער במהלך ההליך. לחץ על "הפעלה" בחלק התחתון של המסך (איור 5 א). בדקו אם השורה האפורה האנכית נעה קדימה לפני (איור 5), במהלך (5 ג') ואחרי (5D) את tDCS. לבדוק מחדש עכבות אלקטרודה (איור 5e). לחץ על "בטל" להשעות את הגירוי בכל רגע, במידת צורך (איור 5F). </p> 8. רשומת נתונים EEG לחץ על "EEG" במסך העליון כדי לבדוק אם אותות EEG גלויים וללא כל ממצא (איור 6, סוגר צהוב). ניתן לסנן 2-15 הרץ את האותות כדי להבהיר את עקבות ה-EEG. הקלטת EEG תופעלה באופן אוטומטי ברגע שהשקת הסמל נלחץ. במהלך הגירוי המתמשך EEG ניתן לבדוק בשלושה פנלים שונים, מותאם למקום בשורת התפריט האנכי (איור 6). מישור זמן (איור 6): לראות את הנתונים כפי שהוא מתקבל, בחירת זמן שונה וקשקשי מתח. ספקטרום (איור 7): לבחור ערוץ ולהמחיש את כוחו באינטרנט כלומר ספקטרום המסך מראה את כוחו של כל תדר ה-EEG על ידי ניתוח התמרה פורייה בזמן אמת מהיר (FFT). ספקטרוגרמה (איור 8): לדמיין את כוח ספקטרוגרמה מקוונת על ידי מקבל Information על התוכן בתדירות של EEG נרשם כפונקציה של זמן (ניתוח בזמן תדירות). בכל אחת מהאפשרויות הנ"ל החוקר הוא מסוגל לסנן פעילות EEG (איור 6, מלבן צהוב) לתדרים ספציפיים (טבלה 2). רוב המחקרים העוסקים בהשפעות של tDCS על פעילות EEG השתמשו בגישה זו לניתוח נתונים (טבלה 3).

Representative Results

tDCS כעת נחקר ככלי טיפולי למצבי נוירולוגים מגוונים, הכוללים דיכאון חמור 14, 15, הפרעת דחק הפוסט טראומטית 16, השתוקקות למזון 17, 18 מריחואנה, אלכוהול ועישון 19 20, כמו גם כאבים 21, טינטון 22, מיגרנה 23, 24 אפילפסיה, מחלת פרקינסון 25, 26, שיקום שבץ 27, 28 וקוגניטיבי תפקוד 6, 29. טבלה 1 מציגה את tDCS המבוסס על ראיות אלקטרודה מצרפי כדי לשמש כטיפול למצבים קליניים שונים. ברוב המקרים, שיפור קליני אחרי tDCS מיוחס בעיקר להשפעות קליפת המוח שלה. ישנן מספר דרכים כדי לכמת שינויים בקליפת המוח ואלה המשמשים בתדירות הגבוהה ביותר הם תהודה מגנטית תפקודית (fMRI), רגישות קליפת המוח TMS צמודה וelectroencephalography (EEG). בהשוואה עם fMRI, EEG יש רזולוציה מרחבית פחות טובה, אבל רזולוציה מעולה 30 זמנית, המשקף את משך הזמן של פעילות עצבית בצורה מדויקת יותר. בנוסף, בהשוואה לרגישות קליפת המוח TMS למדד, EEG מספק רזולוציה מרחבית גבוהה יותר. לדוגמה, שימוש בtDCS / מכשיר ה-EEG, ניתן לזהות שינויים המתמשכות על ה-EEG גלם בתגובה לtDCS. איור 9 מציג את הנחתה של פעילות קליפת המוח, בעיקר באזור הקודקודית, לאחר שtDCS היה מופעל (ערוצי C3 ו-C4). שים לב כי בעת הגירוי שלא ניתן להקליט פעילות מוחית באותם ערוצים המשמשים לגירוי. את ההשפעות של tDCS על EEG נחקרו לאחרונה על ידי כמה מחברים (ראה לוח 3), אבל רק אחד יש להחיל tDCS וEEG במקביל 31. רוב המחקרים הראו שינויים משמעותיים על ה-EEG tDCS על ידי ניתוח ספקטרום כוח EEG בתגובה ללעומת פעילדמה tDCS. באמצעות ניתוח ספקטרום כוח, יכולים להיות מפורק אותות EEG לסכום של רכיבי תדר טהורים באמצעות ניתוח FFT. בדרך זו, ניתן לנתח את האותות במונחים של ספקטרום כוחה, אשר מספק מידע על כוחו של האות בכל תדר (טבלה 2). איור 7 מראה דוגמה מייצגת של פעילות EEG מתמשכת במהלך tDCS (סוגר אדום בתחתית) ולאחר ניתוח FFT (העיגול אדום). פעילות השיא הראשונה מתאימה לתטא (5-7 הרץ) והשני לאלפא (8-10 הרץ) תדרי להקה. המשרעת של פסגות EEG נמדדה בμV 2. דוגמה נוספת מגיעה מהמחקר על ידי Maeoka et al. 36, שבו החוקרים מצאו ירידה מקומית באלפא ועלייה באמפליטודות להקת ביתא לאחר גירוי anodal של קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי בשילוב עם לחץ נפשי. איור 10 </strאונג> מציג דוגמה להמחשה של ההשפעות של tDCS ב( ספקטרום כוח) EEG כמותי. גודלו של קדמי אלפא משרעת היה גבוה באופן משמעותי בתגובה לActive-tDCS בהשוואה לדמה tDCS של קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי שמאל. לכן, באמצעות ניתוח FFT האוטומטי (איור 7) החוקר הוא מסוגל לקבוע ולמדוד את המשרעת של הפעילות בתדירות EEG השולט (דלתא, תטא, אלפא, בטא, גמא) במהלך ואחרי tDCS. בהתאם לאזור של גירוי ותנאי ניסוי אחרים, האמפליטודה של תדרי EEG ספציפיים צפויה להשתנות לאחר tDCS (טבלה 3). אכן, הוספת פונקצית ניתוח FFT להקלטת EEG במהלך tDCS מציעה הזדמנות ייחודית כדי להבין את השפעות neuromodulatory קליפת המוח בזמן אמת. לבסוף, ניתן לנתח אותות EEG עם טכניקה הנקראת מבוססת זמן בתדר, או ספקטרוגרמה הר"יGE. טכניקה זו נחשבת מבטיחה למטרות מחקר, עם זאת, זה סוג של ניתוח EEG זה עדיין לא אומת באופן מלא על כוונות אבחון ויש לפרש בזהירות למטרה זו 8. איור 8 מראה דוגמה להמחשה של ספקטרוגרמה EEG מעובד על ידי אותו מכשיר. איור 1. רשימה של חומרים הנדרשים לניטור EEG סימולטנית במהלך tDCS: כובע ניאופרן, תיבת בקרה, כבלים, אלקטרודות, סרט מדידה, תמיסת מלח ו-Bluetooth-USB. איור 2. לוקליזציה של קודקוד (CZ) על קרקפת 11: מדוד את המרחק של nasion לInion ולסמן באמצעות עור באמצע הדרךסמן. איור 3. מסך גירוי: מצב) גירוי חשמלי (tDCS, TACs, tRNS, דמה); ב) סך כל משך הגירוי חשמלי, ג) מיצוב אלקטרודה פי ערוצים, ד) tDCS ותצורת ערוץ EEG; ה) משך ramping tDCS; ו) משך הקלטת EEG. איור 4. הר מסך: אלקטרודות בדוק עכבה לפני הגירוי מתחיל. איור 5. השקת מסך: קת) השקה ב, ב) שורה אנכית אפורה לפני tDCS; ג) פס אפור אנכי במהלך tDCS; ד) בר אפורים אנכי לאחר tDCS; ה) עכבה מחדש בדיקה; ו) לחצן להפיל. איור 6. תחום EEG זמן: לבדוק את פעילות EEG הבסיסית המתמשכת ובחר תדרי להקת EEG במידת צורך (חץ צהוב בפינה הימנית התחתונה). איור 7. ספקטרום כוח EEG: לבדוק את תדרי EEG הדומיננטיים (העיגול אדום) לאחר הניתוח אוטומטי Fast Fourier Transform (FFT) על פעילות EEG המתמשכת הגלם (מלבן אדום בתחתית). oad/50426/50426fig8.jpg "/> איור 8. EEG ספקטרוגרמה: אותות ה-EEG (מלבן אדום בתחתית) גם יכולים להפוך לתמונות (העיגול אדום) משתמשות בטכניקה קרוי פעם בתדר בסיס. איור 9. הנחתה של פעילות EEG הקודקודית בתגובה לtDCS anodal (אנודה = C3; קטודה = C4). שים לב כי במהלך גירוי זה לא ניתן להקליט פעילות מוחית באותם ערוצים המשמשים לגירוי. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה. איור 10. השפעות tDCS על ספקטרום כוח EEG: הפרשי פתק באלפא החזיתית (א) ובטא (ב) </sטרונג> המשרעת בתגובה לActive-tDCS בהשוואה לדמה tDCS מעל קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי שמאל. מחלה מחברים מיקום האלקטרודה אנודה מיקום האלקטרודה קתודה דכאון Boggio et al, 2008;. Loo et al, 2012. DLPFC Supraorbital כאב Fregni et al., 2006 M1 Supraorbital שבץ לינדנברג ואח'., 2010 M1 M1 Boggio et al., 2007 M1 (צד הפגוע) Supraorbital Supraorbital MI (צד שאינו מושפע) טינטון Fregni et al., 2006 </ P> LTA Supraorbital פרקינסון Benninger et al., 2010 M1/DLPFC פטמתי Fregni et al., 2006 M1 Supraorbital מיגרנה אנטל et al., 2011 V1 עוז שימוש באלכוהול Boggio et al., 2008 R / L – DLPFC L / R – DLPFC טבלת מס '1. tDCS אלקטרודה מצרפי במצבים קליניים שונים: אגדות LTA, אזור temporoparietal שמאל; V1, קליפת ראייה; DLPFC, קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי; M1, הקורטקס מוטורי, R, ישרה; L, משמאל.. להקות סמל תדר (הרץ) אתר הקלטה הטוב ביותר <strong> יותר בולט במהלך … דלתא δ 1-4 חזיתי (מבוגרים), אחורי (ילדים) שלבים עמוקים של שינה (3 ו -4) תטא θ 5-7 לפזר בקרקפת נומה אלפא α 8-12 אזורים אחוריים מתעורר, בעיניים עצומות Beta β 13-30 פרונטלי מאמץ נפשי, שינה עמוקה גמא γ 31-45 קליפת Somato חושית משימות זיכרון לטווח קצרים וגירוי חוש המישוש טבלת 2. תדרי ה-EEG. מחברים מיקום האלקטרודה אנודה <td> מיקום האלקטרודה קטודה ערוצי ה-EEG (מספר) ממצאים עיקריים Ardolino et al., 2005 FP1 C4 4 גידול דו צדדי של דלתא קדמית ולהקות תטא. Keeser et al., 2011 F3 FP2 25 ירידה בלהקת דלתא קדמית וקדם חזיתית. מרשל et al., 2011 F3/F4 זיזים פטמתיים 7 – שינה ללא REM: ירידה קדמית של קבוצת הדלתא. – שנת REM: עלייה הגלובלית של להקת גמא. וירט et al., 2011 F3 כתף ימין 52 ירידה עולמית בקבוצת הדלתא. Zaehle et al., 2011 F3 זיזים פטמתיים 32 – Anodal: גידול מקומי של tלהקות heta ואלפא. Cathodal -: ירידה של להקות מקומית תטא ואלפא. יעקובסון ואח'., 2011 בין T4-FZ FP1 27 ירידה בלהקת תטא קדמית ימנית. פולני et al., 2011 C3 FP3 62 – סנכרון גלובלי של כל הלהקות שנבדקו. Maeoka et al., 2012 F3 FP2 128 גידול מקומי בשלבי בטא וירידת להקות אלפא. לוח 3. מחקרים המנתחים את ההשפעות של tDCS בהקלטות ה-EEG.

Discussion

בעיות בטיחות

בתחילה, נושאים צריכים להיות מוקרנים לכל התוויות נגד ל11 tDCS. בדקו גם לנגעים בעור או מחלות, שכן יש עדויות של נגעי tDCS מושרה על פי שלמות עור. אם tDCS מצויינים בחום על פני שטח lesioned, זה אפשרי לעשות את זה בעוצמה נמוכה יותר, כלומר 0.5-1.0 אמפר. עם זאת, זה לא מובטח כי זה ימנע גירויים בעור או נגעים. לפיכך, מצבו של העור מתחת לאלקטרודות יש לבדוק לפני ואחרי tDCS 2.

עכבה ואלקטרודות

עכבות אלקטרודה צריכה להיות נמוכות ככל האפשר. פעולה זו מפחיתה את הסיכון להפרעת רעש פנימי וחיצונית או אותות מעוותים. עכבות צריכים להיות גם rechecked כל פעם שיש לכל חפץ נוכח באות 37.

כל האלקטרודות חייבת להיות באיכות טובה עם משטחים שלמים. מחדשאלקטרודות שמישות עם משטחים לא עקביים יכולות ליצור צפיפות זרם לא אחידה. כל משטח אלקטרודות צריכים להיות מיושמת עם ג'ל מוליך מספיק כדי להבטיח עכבות נמוכות, ואת העכבות צריכה להיבדק לחפצים 37.

מערכות לולאה סגורה

מערכת לולאה סגורה היא מערכת מסוגלת לאבחן מומים אלקטרו וטיפול בהם מייד 8, 10. דוגמה להמחשה היא גלאי ספייק EEG לתפיסה מתקרבת. עיקרון זה יושם בהצלחה בחולים עם אפילפסיה חמורה. מורל ועמיתים 9 טופלו 191 נבדקים הסובלים מאפילפסיה עיקשת באמצעות ממריץ מושתל מוח ונצפו ירידה משמעותית בתדירות התקפים, כמו גם שיפור באיכות החיים. למרות ההצלחה, פרוצדורות פולשניות קשורות עם סיכונים וסיבוכים כגון זיהום מקומי או השפעות מצב רוח או קוגניטיבית בלתי רצויות ולכן Alternative, גישה לא פולשנית רצויה. לפיכך, המכשיר הנוכחי עשוי לייצג אופציה מעניינת עבור אותם חולים הזקוקים לאבחון neurophysiological מהיר וטיפול מיידי, כגון חולים אפילפטיים.

יישום מערכת הלולאה סגורה לא יכול להיות מוגבל לחולים עם אפילפסיה בלבד. מספר המחקרים שנעשה לאחרונה הראו כי שינויי EEG עשויים להיות סמנים של מחלות שונות 30 נוירופסיכיאטריות. באמצעות שילוב של tDCS וה-EEG יכול להיות שימושי גם לאופטימיזציה של הפרמטרים של גירוי. אלגוריתמים כאלה הם עדיין לא מפותח, אבל השילוב של ממצאים ממחקרי EEG וtDCS עשוי לסייע בפיתוח כזה.

לעומת TMS, שהיא טכניקת גירוי מוחית לא פולשנית אחרת, tDCS נחשב הרבה יותר מתאימה למטרות טיפוליות בעיקר בגלל העלות הנמוכה שלה ואת הטלטלות יחסי. בנוסף, יש לו מערכת שמשתמשת בכובע ראש עם אלקטרו שנקבע מראשמיקומי דה יכולים לתקן את המיקום של גירוי ולשפר את התוצאות. יתרון נוסף של המכשיר הזה הוא האפשרות לעורר יותר מאתר אחד באותו הזמן, אשר כבר נמצא להיות מעולה קליני מגירוי קונבנציונלי על פי כמה סופרים 38, 39.

למרות שהמכשיר מציג יתרונות ברורים, כמה מגבלות צורך לטפל על מנת לשפר את המכשיר לעתיד. ראשית, המכשיר לא יכול לגרות ולהקליט אותות EEG באותו המיקום בו זמנית (ראה איור 9). שנית, מספר הערוצים זמינים כדי להקליט EEG הוא נמוך. ההמלצה המקובלת היא להשתמש בלפחות 16 ערוצים למחקר EEG נאות 40 ערוצים ואפילו יותר לאלקטרו oculography כדי לזהות חפצי תנועת העין. ואכן, בשנים האחרונות חלה נטייה להגדיל את מספר הערוצים במחקרי EEG / tDCS (לוח 3). למרות המספר הנמוך של ערוצי מיילGHT להשפיע רגישות באיתור שינויים דינמיים ברגישות קליפת המוח, מערכת כזו, עדיין עשויה להיות שימושית למציאת אלגוריתמים למקומות אלקטרודה ספציפית.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

נ.ב. קיבל תמיכת מימון משכמיות, ברזיל. עבודה זו נתמכה באופן חלקי עם מענק מCIMIT. המחברים הם גם מודים לFligil אורי לסיועו הטכני ואוליביה Gozel והנואל Chiavetta על עזרתם בעריכת כתב היד הזה.

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