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

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

Одновременный мониторинг ЭЭГ при транскраниальной стимуляции постоянным током

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

Транскраниальной стимуляции постоянным током (ТОК) является неинвазивной стимуляции мозга технику, которая показала начальные терапевтические эффекты в нескольких неврологических заболеваний. Основным механизмом, лежащие в основе этих терапевтических эффектов модуляции возбудимости коры. Таким образом, онлайн-контроль возбудимости коры поможет параметры стимуляции руководства и оптимизации его терапевтический эффект. В настоящей статье мы рассмотрим использование новое устройство, которое сочетает в себе одновременное TDCS и ЭЭГ-мониторинг в реальном времени.

Abstract

Транскраниальной стимуляции постоянным током (ТОК) представляет собой метод, который обеспечивает слабых электрических токов через кожу головы. Это постоянный электрический ток вызывает сдвиги в нейронную возбудимость мембраны, что приводит к вторичным изменениям в активности коры головного мозга. Хотя TDCS состоит большая часть эффектов нейромодуляторных на основной коры, TDCS эффекты могут наблюдаться и в далеком нейронных сетей. Таким образом, сопутствующая ЭЭГ-мониторинг последствий TDCS может дать ценную информацию о механизмах TDCS. Кроме того, ЭЭГ может быть важным суррогатным маркером эффекты TDCS и таким образом может быть использована для оптимизации его параметров. Этот комбинированный ЭЭГ-TDCS системы также могут быть использованы для профилактического лечения неврологических состояний, характеризующихся аномальным пики возбудимости коры, таких как судороги. Такая система должна быть основой неинвазивных замкнутой устройства. В этой статье мы представляем новое устройство, которое способно UtilИзинг TDCS и ЭЭГ одновременно. Для этого, мы расскажем в шаг за шагом моды основные процедуры применения этого устройства, используя схематические рисунки, таблицы и видео демонстрации. Кроме того, мы предоставляем обзор литературы по клиническим использования TDCS и ее корковых эффектов отраженная в ЭЭГ методами.

Introduction

Транскраниальной стимуляции постоянным током (ТОК) является метод, который использует слабые и постоянного электрического тока поставляется непрерывно через кожу головы, чтобы вызвать изменения возбудимости коры 1, 2. Использование моторных потенциалов в качестве маркера возбудимость моторной коры, Nitsche и Paulus 3 показано, что направление TDCS эффекты на мозг полярность конкретного: катодная стимуляция вызывает снижение возбудимости коры, тогда как анодная стимуляция вызывает увеличение возбудимости коры . Это влияние на возбудимости коры может длиться больше часа после стимуляции. Эти TDCS-индуцированные изменения возбудимости коры может привести к значительному поведенческих эффектов. Одним из важных вопросов является изменчивость TDCS воздействие на поведение. Есть несколько причин, чтобы объяснить эту изменчивость. Исследования МРТ 4 и электроэнцефалография (ЭЭГ) показывает, что 5,6 TDCS хотя имеет самый активирующих Эффект на основной коры, стимуляция вызывает широко распространенные изменения в других областях мозга. Кроме того, было показано, что TDCS эффекты зависят от состояния базовой активности коры головного мозга 7. Поэтому, учитывая эти источники изменчивости, использование лучше суррогаты для измерения эффектов TDCS является желательным.

В этом контексте мы предлагаем применение сопутствующего ЭЭГ-мониторинг в режиме реального времени данных о влиянии на TDCS возбудимости коры по нескольким причинам. Во-первых, для оптимизации параметров стимуляции из TDCS. Во-вторых, чтобы дать ответ на новые цели для терапии. В-третьих, для обеспечения безопасности во время стимуляции мозга, особенно у детей. В-четвертых, чтобы помочь в раннем выявлении и лечении судорог у больных с резистентной эпилепсией т.е. замкнутая система. Наконец, это устройство может также иметь потенциальное применение в мозг-компьютер системы интерфейс.

Вследствие важной ролимониторинга изменений корковой возбудимости, связанных с неинвазивной стимуляции мозга, целью данной статьи является показать, как сочетать использование TDCS ЭЭГ с помощью нового устройства (StarstimÒ – Neuroelectrics контроллер измерительных приборов, V 1.0; Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Барселона, Испания). Следует отметить, что эта статья не предусматривает подробности применения ТОК. Для полного понимания применения этой техники мы рекомендуем прочитать статью о TDCS от DaSilva соавт. 11

Protocol

1. Материалы Проверьте, если все материалы доступны (рис. 1) Перед началом выполнения шагов. Есть 3 размера из неопрена крышки, в зависимости от размера головы субъектов (малые, средние и большие). Крышка имеет 27 лунок представляющих ЭЭГ позиции, основанные на системе 10/20: префронтальная (F8, AF8, Fp2, FPZ, Fp1, AF7, F7), фронтальные (F4, Fz, F3), центральный (C3, C1, CZ, C2, C4), теменной (P7, P3, Pz, P4, P8), временные (Т7, Т8) и затылочной (PO7, O1, Оз, O2, PO8). Электроды имеют два различных применений, они могут быть использованы для ЭЭГ (шесть каналов) и TDCS (два канала для губке электродов, анод и катод). В некоторых случаях более двух сайтов стимуляции могут быть использованы. В этом случае четыре губки-электроды будет необходимо и, следовательно, только 4 канала останется на ЭЭГ. Изменение размера TDCS электродов приводит к изменению координационного эффекты 11. Wiй уменьшение электрод измерения, более координационных стимуляция может быть достигнута. С другой стороны, при увеличении размера электрода можно имеют функционально неэффективной электрода. Наиболее часто используемые пропорции 25 см 2 (5 см х 5 см) или 35 см 2 (5 см х 7 см). В данной работе, губка-электродов 25 см 2 будет использоваться. Все электроды должны быть подключены к устройству блок управления по проводам. Это устройство должно периодически взиматься платежи с помощью зарядного блока управления зарядным устройством. По соображениям безопасности, это не возможно, чтобы зарядить блок управления при активной стимуляции. USB для подключения Bluetooth необходимо выполнить сопряжение шкафа управления с ноутбука / компьютера (см. ниже). 2. Подготовка кожи Осмотрите кожу для любых ранее существовавших поражений – избегать электрической стимуляции / записи ЭЭГ на поврежденную кожу или через череп поражений. Для увеличения проводимости, переместите волосы отСайт электрической стимуляции / EEG регистрации и место пластиковые заколки для волос, чтобы сохранить волосы в сторону, очистить поверхность кожи, чтобы удалить любые признаки лосьоны, грязи, жира, и т.д. и дайте ему высохнуть. 3. Головные измерения Находить и отмечать локализации вершины или Cz (рис. 2), путем измерения расстояния назион в ИНИОН и маркировка на полпути использованием кожи маркером 11. 4. Электроды Позиционирование в Cap Положите солевой раствор на губке TDCS электродов. Губка-электроды следует замочить в солевом растворе 11 прежде, чем носить шапочка. Для 25-35 см 2 губка, примерно в 6 мл раствора на стороне должно быть достаточно. Важно Периодически заправка губке электрод с физиологическим раствором в случае длительного протокол стимуляции. ЭЭГ и TDCS электроды должны быть установлены в крышке перед подлежащим рhysically носить его. Для получения дополнительной информации на общих TDCS электроды подготовки и позиционирование См. 11. 5. Ношение крышки и крепления блока управления на нем Убедитесь, что объект сидит удобно. Поместите крышку таким образом, что вершина (измеренная на голове) соответствует точке Cz на крышке. Важно: это подходит только для руководителей среднего размера. Три различных размеров крышки доступны, если необходимо. Заполните ЭЭГ электроды с гелем использованием изогнутой шприца. Подключите ЭЭГ и TDCS электродов к проводам блока управления. Блок управления должен быть закреплен на задней части крышки. Использование каналов 1 и 2 для стимуляции, а остальные (от 3 до 8) для регистрации ЭЭГ. Их положение в крышке будет зависеть от желаемого экспериментальный подход для записи и стимуляции (табл. 1). В качестве демонстрации классических левых анодной TDCS установка будет DisplaYED: анода = M1; катода = надглазничную противоположной. По этой монтаж, подключение анода (красный губка-электрод) в C3 и катодом (черный губка-электрод) в Fp2. Поставить ссылку электродов к одному из mastoids убедившись, что они не соприкасались друг с другом и присоединил к проводам (CMS, здравый смысл и режим DRL, управляемой правой ноги) от блока управления. 6. Стимулирование и записи Настройка Для того чтобы настроить параметры стимуляции и проверку записи, программное обеспечение должно быть правильно установлены в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. Нажмите "Стимулирование" На горизонтальной панели на верхнем экране (рис. 3). Выберите опцию "EDIT" в верхнем экране и выберите "ТОК" или "обман" из других электрических методов воздействия, такие как "транскраниальная стимуляция переменным током (ПВР)" и "транскраниальная стимуляция случайным шумом" (TRNS) (рис. 3, ). Detбеспокоит таких подходов выходит за рамки данного документа и лучше обсуждается в другом месте 12, 13. Выберите общую продолжительность электрической стимуляции, как правило, 20 мин (рис. 3б) и при интенсивности 2 мА. Примечание: устройство способно стимулировать электрически и записи сигналов ЭЭГ в течение 1 ч, если это необходимо. Выберите позиционирования электрода в соответствии с каналами (рис. 3в). Настройка TDCS и каналов ЭЭГ (рис. 3d) в соответствии с экспериментальным подходом (табл. 1). Электродов помечены как ДРЛ и CMS. Будьте уверены, чтобы выбрать правильный для каждого канала. Важно: этикетка активный электрод стимуляции как "Анод" или "Катод" и его ссылки, как "возвращение" (рис. 3). В меню расположена в нижней части экрана выбрать длительность замедления и нарастить периода, обычно 30 сек (Figuповторно 3e). На этом этапе вы также выбрать продолжительность пред-и пост ЭЭГ (рис. 3е). ЭЭГ не зависит от стимуляции и может быть запрограммирован, чтобы начать до, во время или после окончания TDCS. Для проверки сопротивления электрода пресс "Стимулирование" в верхней части экрана, а затем "Гора" в левой части экрана, а затем "START ИМПЕДАНС CHECK" (рис. 4). 7. Запустите устройство Объект должен находиться в расслабленном, удобно и бодрствовать во время процедуры. Нажмите кнопку "старт" в нижней части экрана (рис. 5а). Проверьте, если вертикальная серая полоса движется вперед до (рис. 5б), во время (5с) и после (5d) ТОК. Еще раз проверьте сопротивления электродов (рис. 5, д). Нажмите кнопку "Отмена", чтобы приостановить стимуляцию в любой момент, если это необходимо (рис. 5е). </li> 8. Запись данных ЭЭГ Нажмите кнопку "ЭЭГ" в верхнем экране, чтобы проверить, если сигналов ЭЭГ видны и без каких-либо артефактов (рис. 6, желтый кронштейна). Сигналы могут быть отфильтрованы от 2 до 15 Гц с целью выяснения ЭЭГ. ЭЭГ запись начнется автоматически, как только значок запуск нажата. Во время стимуляции текущей ЭЭГ может быть проверено в трех различных панелей, локализованных на вертикальной панели меню (рис. 6). Временной области (рис. 6): см. данные, как они принимаются, выбирая разное время и напряжение масштабах. Спектр (рис. 7): выберите канал и визуализировать онлайн спектра мощности т.е. на экране отображается мощность каждой частоты ЭЭГ в реальном времени Быстрое преобразование Фурье (БПФ) анализа. Спектрограммы (рис. 8): визуализировать онлайн мощности спектрограммы, получив информациюции о частоте Содержание записанного ЭЭГ в зависимости от времени (время-частотного анализа). В любом из вышеупомянутых вариантов исследователь может фильтровать ЭЭГ (рис. 6, желтый прямоугольник) в конкретных полосах частот (табл. 2). Большинство исследований ликвидации последствий TDCS на ЭЭГ использовали этот подход для анализа данных (табл. 3).

Representative Results

TDCS в настоящее время исследуется в качестве терапевтического инструмента для разнообразных неврологических заболеваний, которая включает в себя большой депрессии 14, 15, посттравматического стрессового расстройства 16, тягу к пище 17, 18 марихуана, алкоголь и курение 19 20, а также 21 боль, шум в ушах 22, 23 мигрени, эпилепсии 24, болезни Паркинсона 25, 26, реабилитации после инсульта 27, 28 и когнитивной дисфункции 6, 29. Таблица 1 показывает на основе фактических данных TDCS электрода монтажи, которые будут использоваться для лечения различных клинических условиях. В большинстве случаев клинического улучшения после TDCS в основном связано с его корковых эффектов. Есть несколько способов количественного изменения корковой и наиболее часто используемые из них функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), ТМС-индексированных возбудимости коры и electroencephaА.В. Шубникова (ЭЭГ). По сравнению с МРТ, ЭЭГ беднее пространственное разрешение, но превосходит временным разрешением 30, что отражает сроки нейронной активности более точно. Кроме того, по сравнению с TMS-индексированных возбудимости коры, ЭЭГ обеспечивает большее пространственное разрешение. Например, при использовании TDCS / ЭЭГ устройство, можно обнаружить текущих изменений от исходного ЭЭГ в ответ на TDCS. 9 показана ослабление активности коры головного мозга, главным образом, на теменной области, после TDCS был включен (каналы C3 и С4). Следует отметить, что во время стимуляции не представляется возможным записывать активность мозга в то же каналы, используемые для стимуляции. Эффекты TDCS на ЭЭГ были недавно изучены рядом авторов (см. таблицу 3), но только один применил TDCS ЭЭГ и одновременно 31. Большинство исследований показали значительные изменения ЭЭГ при TDCS путем анализа спектра мощности ЭЭГ в ответ на активные иложно TDCS. Использование анализа мощности спектра, сигналов ЭЭГ можно разложить в сумму чистых компонентов частоты с помощью БПФ анализа. Таким образом, сигналы могут быть проанализированы с точки зрения его спектра мощности, который предоставляет информацию о мощности сигнала на каждой частоте (табл. 2). На рисунке 7 показан типичный пример текущей ЭЭГ-активности во время ТОК (красный кронштейн на нижней) и после анализа FFT (красный круг). Первый пик активности соответствует тета (5-7 Гц), а вторая альфа (8-10 Гц) полоса частот. Амплитуда ЭЭГ пики измеряется в мкВ 2. Другой пример из исследования Maeoka соавт. 36, в которой авторы нашли местного снижение альфа-и бета-увеличение амплитуды группу после анодной стимуляции дорсолатеральные префронтальной коры в сочетании с эмоциональным стрессом. Рисунок 10 </strOng> показывает иллюстративный пример эффекты TDCS на количественном ЭЭГ (мощность спектра). Размер фронтальной альфа амплитуда была значительно выше в ответ на активный TDCS по сравнению с ложно TDCS левого дорсолатеральной префронтальной коры. Таким образом, с помощью автоматического анализа БПФ (рис. 7) исследователь может определить и измерить амплитуду преобладающим ЭЭГ деятельности частоты (дельта, тета, альфа, бета, гамма) во время и после TDCS. В зависимости от области возбуждения и других условий эксперимента, амплитуда ЭЭГ конкретных полос частот должна измениться после TDCS (табл. 3). Действительно, добавление функции FFT анализ записи ЭЭГ во время TDCS предлагает уникальную возможность понять корковых эффектов нейромодуляторных в реальном времени. Наконец, ЭЭГ сигналы могут быть проанализированы с помощью метода, называемого частотно-временной основе, или спектрограмма IMAGE. Эта техника была считается перспективным для исследовательских целей, однако, этот тип анализа ЭЭГ до сих пор не полностью проверены для диагностических намерений и следует интерпретировать с осторожностью, для этой цели 8. На фиг.8 показан иллюстративный пример ЭЭГ спектрограммы обработаны одним и тем же устройством. Рисунок 1. Перечень необходимых материалов для одновременного ЭЭГ-мониторинг во время TDCS: неопрен крышки, пульт управления, кабель, электроды, рулетки, солевой раствор и Bluetooth USB. Рисунок 2. Локализация вершину (CZ) на волосистой части головы 11: Измерьте расстояние назион в ИНИОН и Марк полпути использованием кожимаркер. Рисунок 3. Стимуляция Скриншот: а) электрический режим стимуляции (ТОК, ПВР, TRNS, Sham), б) Общая продолжительность электрической стимуляции, в) позиционирования электрода в соответствии с каналами, г) и ЭЭГ TDCS конфигурацию канала, д) TDCS наращивает продолжительность; F) ЭЭГ длительностью записи. Рисунок 4. Установите Скриншот: Проверить сопротивление электродов до раздражения начинается. Рисунок 5. Запуск Скриншот:) Запустить прикладом на, б) вертикальные серые баре перед TDCS, в) вертикальная серая полоса во TDCS, г) вертикальная серая полоса после TDCS д) Сопротивление повторной проверки, F) ABORT кнопки. Рисунок 6. ЭЭГ во временной области: проверьте текущие базовые ЭЭГ-активности и выберите группу частот ЭЭГ при необходимости (желтая стрелка в правом нижнем углу). Рисунок 7. Спектра мощности ЭЭГ: проверьте преобладающим полосе частот ЭЭГ (красный круг) после автоматического быстрого преобразования Фурье (БПФ) анализ на сырье текущей ЭЭГ-активности (красный прямоугольник внизу). oad/50426/50426fig8.jpg "/> Рисунок 8. ЭЭГ спектрограмма: ЭЭГ сигналов (красный прямоугольник в нижней части) может быть преобразовано в изображений (красный круг), используя метод, называемый частотно-временной основаны. Рисунок 9. Ослабление теменной ЭЭГ-активности в ответ на анодной ТОК (анод = C3; Катод = С4). Обратите внимание, что во время стимуляции она не позволяет записывать активность мозга в те же каналы используются для стимуляции. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок . Рисунок 10. TDCS воздействия на ЭЭГ спектра мощности: Примечание различия во фронтальной альфа (а) и бета (б) </sЧонг> амплитуды в ответ на активные TDCS по сравнению с ложно TDCS над левым дорсолатеральные префронтальной коры. Болезнь Авторы Анод позиционирования электрода Позиционирование катодного электрода Депрессия Boggio и др., 2008;. Лоо и др., 2012. DLPFC Надглазничный Боль Fregni соавт., 2006 M1 Надглазничный Ход Линденберг и соавт., 2010 M1 M1 Boggio соавт., 2007 M1 (пораженной стороне) Надглазничный Надглазничный MI (не пораженной стороне) Звон в ушах Fregni соавт., 2006 </ TD> LTA Надглазничный Паркинсон Benninger соавт., 2010 M1/DLPFC Сосцевидный Fregni соавт., 2006 M1 Надглазничный Мигрень Antal соавт., 2011 V1 Оз Злоупотребление алкоголем Boggio соавт., 2008 R / L – DLPFC L / R – DLPFC Таблица 1. TDCS электрода монтажи в различных клинических условиях Legends: LTA, левой височно-теменной области; V1, зрительной коры; DLPFC, Дорзолатеральные префронтальной коре; M1, моторной коры, R, справа; L, левый.. Полосы Символ Частота (Гц) Лучшие записи сайта <strong> Более заметным во время … Дельта δ 1-4 Фронтальная (взрослый), задний (детей) Глубокие стадии сна (3 и 4) Theta θ 5-7 Внедряются в кожу головы Сонливость Альфа α 8-12 Задних отделов Просыпается, с закрытыми глазами Бета β 13-30 Фронтальный Ментальное усилие, глубокий сон Гамма γ 31-45 Сомато-сенсорной коры Кратковременной памяти задачи и тактильная стимуляция Таблица 2. ЭЭГ полос частот. Авторы Анод позиционирования электрода <td> Катодный электрод позиционирования Каналов ЭЭГ (номер) Основные выводы Ardolino соавт., 2005 Fp1 C4 4 Двустороннее увеличение фронтальной дельта-и тета-диапазонов. Keeser соавт., 2011 F3 Fp2 25 Снижение фронтальной и префронтальной дельта диапазона. Marshall и соавт., 2011 F3/F4 Mastoids 7 – Номера для быстрого сна: фронтальная уменьшение группы Delta. – Быстрый сон: глобальное увеличение гамма-диапазоне. Вирт и соавт., 2011 F3 Правое плечо 52 Глобальное снижение в группе дельты. Zaehle соавт., 2011 F3 Mastoids 32 – Анодный: локальное увеличение TХета и альфа-диапазонах. – Катодная: локальное уменьшение тета и альфа-диапазонах. Якобсон и др.., 2011 Между T4-ФЗ Fp1 27 Снижение правой лобной группы тета. Polania соавт., 2011 C3 Fp3 62 – Глобальной синхронизации всех изученных группах. Maeoka соавт., 2012 F3 Fp2 128 Локальное увеличение бета-и альфа уменьшилась полос. Таблица 3. Исследований, посвященных анализу последствий TDCS на ЭЭГ.

Discussion

Вопросы безопасности

Первоначально, предметы должны быть обследованы на любые противопоказания к TDCS 11. Проверьте также для поражения кожи или заболеваний, так как есть свидетельства TDCS повреждений, вызываемых в соответствии с целостности кожи. Если TDCS настоятельно указать на пораженный участок кожи, то можно сделать это при более низкой интенсивности, т.е. 0,5-1,0 мА. Тем не менее, это не гарантирует, что это предотвратит раздражение кожи или поражений. Таким образом, состояние кожи под электродами должно проверяться до и после TDCS 2.

Сопротивление и электроды

Электрод сопротивлений должны быть как можно более низкой. Это снижает риск для внутренних и внешних помех или искажения сигналов. Импеданс также должны быть перепроверены при наличии какого-либо артефакта в сигнале 37.

Все электроды должны быть хорошего качества с неповрежденной поверхностью. Реиспользовать электроды с противоречивыми поверхностей может создать неравномерность плотности тока. Все поверхности электродов следует применять с достаточной проводящего геля для обеспечения низкого импеданса и сопротивления должны быть проверены на 37 артефактов.

Замкнутых систем

Замкнутой системы является система способна диагностировать электрофизиологических аномалий и обрабатывать их быстро 8, 10. Показательным примером служит ЭЭГ детектора пика для встречного приступ. Этот принцип успешно применяется у больных с тяжелой эпилепсией. Моррелл и коллеги рассматривали 9 191 пациентов с резистентной эпилепсией помощью имплантированного стимулятора мозга и наблюдается значительное снижение частоты приступов, а также улучшение качества жизни. Несмотря на успех, инвазивные процедуры связаны с рисками и осложнениями, такими как местная инфекция или нежелательные эффекты, настроение или когнитивных и поэтому AlternAtive, неинвазивный подход является желательным. Следовательно, настоящее устройство может представлять собой интересный вариант для тех пациентов, которые нуждаются в быстром нейрофизиологической диагностики и своевременного лечения, такие, как у больных эпилепсией.

Замкнутой системы приложение не может быть ограничено для пациентов с эпилепсией только. Ряд недавних исследований показали, что изменения ЭЭГ, может быть признаком различных психоневрологических заболеваний 30. Использование комбинации TDCS и ЭЭГ также может быть полезно для оптимизации параметров стимуляции. Такие алгоритмы еще неразвитый, но в комбинации с результатами ЭЭГ и TDCS исследования могут помочь в таком развитии.

По сравнению с ТМС, которая является другой неинвазивный метод стимуляции мозга, TDCS считается более подходящим для терапевтических целей, главным образом, из-за его низкой стоимости и относительной переносимости. Кроме того, система, которая использует головкой с заранее определенным электроде местах могут стандартизировать расположение стимуляции и улучшения результатов. Другим преимуществом данного устройства является возможность стимулировать более одного сайта в то же время, которое было установлено, что клиническое преимущество по сравнению с обычными стимуляции в соответствии с некоторыми авторами 38, 39.

Хотя устройство показывает очевидных преимуществ, некоторые ограничения должны быть рассмотрены в целях улучшения устройства в будущем. Во-первых, устройство не может стимулировать и записывать сигналов ЭЭГ в том же месте одновременно (см. рисунок 9). Во-вторых, количество каналов, доступных для записи ЭЭГ является низким. Обычная рекомендация заключается в использовании не менее 16 каналов для адекватного ЭЭГ исследование 40 и даже больше каналов для электро-окулография для обнаружения артефактов движения глаз. Действительно, в последние годы наблюдается тенденция к увеличению числа каналов в ЭЭГ / TDCS исследований (табл. 3). Несмотря на низкое количество каналов мильGht влияют чувствительностью в выявлении динамических изменений возбудимости коры, такая система все еще может быть полезна для поиска алгоритмов для конкретных местах электрода.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

PS получил финансовую поддержку от накидки, Бразилии. Эта работа была частично поддержана с грантом CIMIT. Авторы также благодарны Ури Fligil за техническую помощь и Оливия Гозел и Ноэль Chiavetta за помощь в редактировании рукописи.

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