Concurrent Electroencephalography Opname Tijdens Transcraniale Wisselstroom Stimulation (TAC's)

De procedures voor het opzetten van gezamenlijke TAC-EEG-experimenten worden hier beschreven. We gaan nu naar overwegingen bespreken voor de setup van de TAC-EEG-registraties, waarvan de eerste twee overwegingen zijn van vitaal belang voor een succesvolle concurrent TAC-EEG-registraties.

Het vermijden van de TAC-EEG elektrode overbruggen via gel

Het is cruciaal om te voorkomen dat het overbruggen tussen de EEG en de TAC's door middel van elektroden lekkende EEG gel, zoals onmiddellijk overbruggen verzadigt het desbetreffende kanaal van een EEG versterker. Daarom is de viscositeit van het EEG gel is een cruciale parameter voor een succesvolle TAC-EEG-registratie. Gebruik nooit een vloeistof EEG gel, als een vloeistof EEG gel risico ontsnappen uit de TAC elektrode en de brug met aangrenzende EEG-elektroden. Tegelijkertijd een zeer viskeuze gel EEG heeft het nadeel penetreren het haar en smeren van de huid om de impedantie te verminderen. Voor de EEG-elektroden in de nabijheid van de TACS elektrode, kan een viskeuze gel be gebruikt, als men een houten stok kan gebruiken om de impedantie te verlagen. Voor de TAC's en de resterende EEG-elektroden, gebruik dan een iets minder viskeuze (hoewel nog niet vloeistof) EEG gel. Dit soort gel vereist minder inspanning om lagere impedanties. Aangezien het moeilijk te schrapen onder TACS elektrode, is het beter om een ​​enigszins viskeuze gel here gebruiken.

Omgaan met de TAC's artefact grootheden

Het tweede probleem is de grote omvang van de TACS artefact behandelen, van 10 mV bij EEG elektrodes ver van het gebied van de stimulatie, meer dan 100 mV op de plaats van stimulatie tijdens deze stimulatie-intensiteit van 0,9 mA (figuur 6) . Figuur 7 toont het lineaire verband tussen de stimulatie-intensiteiten (0,5 tot 2,0 mA piek-piek) en de resulterende grootte van het artefact op de plaats van stimulatie (kanaal F3). Een eerste maatregel is om een ​​lage impedantie van zowel EEG en de TAC's elektroden houden. Ontoereikendcontact tussen de TAC elektrode en de hoofdhuid creëert grotere amplitudes van de TAC artefact in de EEG data en bovendien toegepast elektronische huidige neiging zou hebben inhomogeen te zijn. Ten tweede moet men het resolutieniveau van de A / D-omzetter van het EEG systeem beschouwen. Een 24-bits A / D converter kan theoretisch dekken een bereik van 1,68 V met een 0,1 mV / bit resolutie. Daarentegen zou een 16-bits A / D-omzetter met 0,1 mV / bit resolutie bestrijken een spanningsbereik van 6,5 mV – te laag om het bereik van de TAC artefact (figuur 6) bedekken. Vandaar de spanning opname resolutie moet worden verlaagd. Om artefact grootten van maximaal 100 mV betrekking op de plaats van stimulatie met een 16-bits systeem, zou het voltage opnameresolutie theoretisch moeten worden verlaagd tot boven 1,53 mV / bit. In feite recent gelijktijdige TAC EEG-onderzoeken met een 16-bits systeem konden de EEG-signalen uit de omgeving van de stimulatie plaats te nemen als gevolg van verzadiging van de ampl ifier zelfs wanneer de resolutie wordt verlaagd tot 0,5 mV / bit ^12,13.

Overwegingen voor het verminderen elektrode impedantie

De reden om eerst beginnen werken aan de impedantie van de EEG-elektroden in het midden of de nabijheid van de TAC elektrode, is dat deze EEG-elektroden vereisen een patiënt en zorgvuldige werk om overbrugging te voorkomen. Door het beginnen met deze elektroden, is er tijd om te wachten totdat de aangebrachte gel enige tijd om de hoofdhuid te smeren heeft, alvorens aanbrengen more EEG gel indien nodig. Aanvullende gel mag in de TAC elektrode worden aangebracht nadat deze is geplaatst op de hoofdhuid, met name wanneer de deelnemer veel haar. De reden is niet alleen de impedantie te verminderen – goede impedantie kan worden bereikt zonder deze stap – maar om een ​​uniform kader van de hoofdhuid gehele oppervlak van de TAC electrode bereiken.

Ontwerp en montage overwegingen

Er wordt gewaarschuwd dat de vorm en positie van de TACS elektrode is niet hetzelfde als de werkelijk gestimuleerd, maar kan enigszins zijn verschoven ^31. Bij het bepalen van de positie van de TAC elektroden, modellering van de huidige F-lage schatting van de beste positie van de elektroden voor het richten van het gebied van belang wordt altijd geadviseerd.

De huidige opstelling is geschikt voor het moduleren van de ritmische activiteit in grote netwerken. Meer focale stimulatie kan op verschillende manieren ^{13, 32, 33, 34.} Eerst verkleinen van de TAC elektrode. Nitsche en collega's hebben aangetoond dat een 3,5 cm elektrode ² de exciteerbaarheid van de motorische cortex kan moduleren tDCS ^32. Een tweede benadering is om een high-definition configuratie ^13,33,34, waarbij een stimulatie-elektrode wordt omringd door vier referentie-elektroden benutten. Een ander voordeel van de high definition configuratie is dat de dichtheid van EEG-elektroden kan worden verhoogd, aangezien conventionele rubberelektroden beperken speelt EEG-elektroden 4 en 60 EEG-elektroden te plaatsen is niet haalbaar te implementeren in de huidige opstelling. Terwijl these wijzigingen voor hogere ruimtelijke specificiteit vereisen verschillende installatieprocedures, de technische overwegingen hier beschreven nog steeds van toepassing.

In dit protocol plaatsen we de TAC elektroden volgens de internationale 10-20 systeem voor EEG electrode positionering ^30. Whileindividual optimalisatie van een stimulatie plaats zou het alternatief, zou een probleem vormen voor de vergelijking bij het variëren van de stimulatie locatie tussen individuen in het experiment, aangezien de stimulering plaats varieert met de EEG-registratie sites. De onlangs aangetoond gecombineerde gebruik van magneto (MEG) en TAC's, door Neuling en collega's ^35, zou dit probleem te verhelpen en de TAC-artefact-gerelateerde problemen, zoals ruimtelijke filtering methoden met MEG beamforming maakt het mogelijk om hersenactiviteit onafhankelijk van een TAC website te schatten.

Met betrekking tot de montage zijn twee monopolar montages hier beschreven, dat wil zeggen, met extracephalic locatie van de referentie-elektrode (figuur 1B en 1C) en een unipolaire montage, dat wil zeggen, beide elektroden op de hoofdhuid (figuur 1A) (zie verder classificaties van electrode montages door Nasseri et al. ^36). Het voordeel van een monopolaire montage is het vermijden van extra cefale stimulering van geen belang voor de studie. De voornaamste zorg bij het kiezen van een monopolaire montage is de stroom al subcorticale structuren inclusief de hersenstam, het risico moduleren vitale functies hersenstam. Zowel extracephalic en ipsilaterale schouder plaatsing van de referentie-elektrode is bevestigd niet hersenstam functies te moduleren voor 1 mA intensiteit van tDCS ^37,38 (bijv hartslagvariabiliteit, ademhaling en bloeddruk). Als monopolaire montage duidelijke voordelen, afhankelijk van het experimentele ontwerp kan hebben, is er behoefte aan uitvoerig testenHet effect op de vitale functies tijdens hersenstam hogere stimulatie-intensiteiten en verschillende monopolaire montages, alsmede de beïnvloeding van tDCS en tacs vergelijken.

Merk op dat high-definition configuratie is een andere oplossing voor het probleem van de bipolaire montage extra cefale stimulering van geen belang voorkomen. De high-definition configuratie met een stimulatie-elektrode omringd door vier referentie-elektroden leidt tot hoge stroomdichtheid onder de middenelektrode en de lage stroomdichtheid onder de vier omringende elektroden. Aangezien het effect van stimulering afhankelijk van de dichtheid van de stroom, betekent dit een unidirectionele modulatie onder de middenelektrode voor high-definition configuratie in tegenstelling tot de bidirectionele modulatie van een twee elektrodenconfiguratie ^39.

Visuele flikkering perceptie veroorzaakt door de TAC's is een kritieke beperkende factor voor de stimulatie-intensiteit bij het plaatsen van de TACS elektrode op de frontale kwab, vanwege stimulatie door retinale tacs. In het bijzonder, de TAC's bij beta-band frequentie induceert visuele flikkeren, zelfs bij een lage intensiteit van de TAC's ^11. In onze ervaring 0,9 mA (piek-piek) stimulatie via DLPFC (F3 elektrode) bij 6 Hz een geschikte intensiteit om de sensatie van visuele flikkering te minimaliseren.

Afhankelijk van het ontwerp van het experiment, kan het nodig zijn de stimulator met een extern apparaat te bedienen (als deze functie beschikbaar is voor de gebruikte stimulator). We gebruiken een golfvorm analoge uitgangskaart met de stimulator en zendt triggers het EEG versterker (zie verder hardware en software specificaties in de tabel van materialen). Bij de stimulator die hier gebruikt (zie tabel of Materials), het geluidsniveau van stroomuitgang de afstandsbediening is hoger dan die bij de ingebedde stimulator interface. Vandaar de mogelijkheid om afstandsbediening de stimulator moet worden gekozenindien vereist door het experimentele ontwerp.

Problemen met de verzadiging van EEG-kanalen

We hebben aangetoond dat opschaling van de TAC en EEG-elektroden via lekkende EEG gel leidt verzadigen van de respectievelijke kanaal van EEG versterker en uitsluit opnamegegevens van deze elektroden (Figuur 5A). Er zijn nog andere redenen voor de verzadiging van een EEG-kanaal. Een reden kan zijn dat de winst van de versterker is te smal, en de spanning opname resolutie is niet aangepast. In dit geval dient de spanning opname resolutie wordt verlaagd tot het bereik van de omvang van de TAC artefact dekken. Een andere reden is dat de opname plaats te dicht bij de stimulatie plaats. In dit geval kan zelfs een zeer grove spanning opname resolutie nog niet het bereik van het artefact. Opname moet verder van de stimulatie plaats te vinden.

De huidige proprotocol toont uitgebreid de instellingen en technische overwegingen voor gelijktijdige TAC-EEG-experimenten. Met methoden om de TAC artefact en protocollen voor een goede kwaliteit opname tijdens de TAC's te verwijderen, zal de TAC's echt een veelbelovende methode tofurther ons begrip van de meest opvallende kenmerk van de hersenactiviteit, ritmische dynamiek zijn.