Concurrent registrazione elettroencefalografia Durante transcranica alternata stimolazione corrente (TAC)

Esperimenti Le procedure di istituire concorrenti tACS-EEG sono descritte qui. Ci rivolgiamo ora a discutere le considerazioni per la messa a punto delle registrazioni tACS-EEG, di cui i primi due considerazioni sono essenziali per il successo delle registrazioni simultanee tACS-EEG.

Evitare tACS-EEG elettrodo ponte tramite gel

E 'fondamentale per evitare collegamento tra EEG e TAC elettrodi attraverso fuoriuscita di gel EEG, come colmare immediatamente satura il rispettivo canale di un amplificatore EEG. Per questo motivo la viscosità del gel EEG è un parametro fondamentale per il successo di registrazione tACS-EEG. Non utilizzare mai un gel EEG fluido, come un fluido rischi gel EEG fuga fuori dall'elettrodo TAC e ponte con elettrodi EEG adiacenti. Allo stesso tempo, un gel molto viscoso EEG ha uno svantaggio nel penetrare i capelli e la pelle lubrificante per ridurre l'impedenza. Per gli elettrodi EEG in prossimità dell'elettrodo tACS, un gel più viscoso può be utilizzato, come si può usare un bastone di legno per abbassare l'impedenza. Per i TAC e gli elettrodi EEG restanti, usare un po 'meno viscoso (anche se non ancora fluido) gel EEG. Questo tipo di gel richiede meno sforzo per impedenze inferiori. Poiché è difficile raschiare sotto l'elettrodo tACS, è meglio usare un gel leggermente meno viscoso qui.

Trattare con TACS grandezze artefatto

Il secondo problema è quello di gestire la grande ampiezza del manufatto tACS, che vanno da 10 mV a EEG Elettrodi distante dalla zona di stimolazione, per più di 100 mV al sito di stimolazione durante l'attuale intensità di stimolazione di 0,9 mA (Figura 6) . la figura 7 illustra la relazione lineare tra le intensità di stimolazione (da 0,5 a 2,0 mA picco-picco) e l'ampiezza risultante del manufatto al sito di stimolazione (canale F3). Una prima misura è quello di mantenere una bassa impedenza di entrambi gli elettrodi EEG e TAC. Insufficientecontatto tra l'elettrodo e il cuoio capelluto tACS crea grandi ampiezze del manufatto tACS nei dati EEG, e inoltre applicata una corrente elettronica tenderebbe ad essere disomogenea. In secondo luogo, occorre considerare il livello di risoluzione del convertitore A / D del sistema EEG. Un convertitore 24 bit A / D può coprire teoricamente un intervallo di 1,68 V con una risoluzione di 0,1 mV / bit. Al contrario, un convertitore A / D 16 bit A con risoluzione 0.1 mV / bit coprirebbe un campo di tensione di 6,5 mV – troppo basso per coprire la gamma del manufatto tACS (Figura 6). Quindi la risoluzione di registrazione di tensione deve essere abbassata. Per coprire grandezze artefatto fino a 100 mV nel sito di stimolazione con un sistema a 16 bit, la risoluzione della registrazione di tensione sarebbe teoricamente necessario abbassare sopra 1.53 mV / bit. Studi recenti, infatti concomitanti tACS-EEG, con un sistema a 16 bit non è riuscito a registrare i segnali EEG dalla zona del sito di stimolazione a causa della saturazione del AMPL ifier anche quando la risoluzione è stata abbassata a 0,5 mV / bit ^12,13.

Considerazioni per ridurre l'impedenza degli elettrodi

La ragione per iniziare prima lavorando sulle impedenze degli elettrodi EEG situate al centro o vicinanze dell'elettrodo tACS, è che questi elettrodi EEG richiedono qualche paziente e attento lavoro di evitare ponti. Iniziando con questi elettrodi, non c'è tempo di aspettare fino a quando il gel applicato ha avuto un certo tempo per lubrificare il cuoio capelluto, prima di considerare di applicare più gel EEG, se necessario. Gel dovrebbe essere applicato sotto l'elettrodo tACS una volta che è stato immesso sul cuoio capelluto, in particolare se il partecipante ha un sacco di capelli. Il motivo non è solo per ridurre l'impedenza – buona impedenza può essere raggiunto senza questo passo – ma per ottenere un collegamento uniforme con il cuoio capelluto tutta la superficie dell'elettrodo tACS.

Considerazioni sulla progettazione e montaggio

Va avvertito che la forma e la posizione dell'elettrodo tACS non è la stessa come l'area effettivamente stimolata, ma potrebbero essere leggermente spostata ^31. Nel decidere la posizione degli elettrodi TACS, modellazione del f correntebasso per stimare la migliore posizione degli elettrodi per il targeting della regione di interesse è sempre fortemente consigliato.

L'impostazione corrente è adatto per la modulazione di attività ritmica in reti su larga scala. Ulteriori stimolazione focale può essere ottenuto in vari modi ^{13, 32, 33, 34.} In primo luogo, ridurre la dimensione dell'elettrodo tACS. Nitsche e colleghi hanno dimostrato che un elettrodo di 3.5 cm ² può modulare l'eccitabilità della corteccia motoria con tDCS ^32. Un secondo approccio è quello di sfruttare una configurazione ad alta definizione ^13,33,34, dove un elettrodo di stimolazione è circondato da quattro elettrodi di riferimento. Un altro vantaggio della configurazione ad alta definizione è che la densità di elettrodi EEG può essere aumentata, poiché gli elettrodi di gomma convenzionali limitano lo spazio per posizionare elettrodi EEG e sessanta quattro elettrodi EEG non è possibile attuare la configurazione attuale. Mentre thmodifiche ESE per una maggiore specificità spaziale richiedono diverse procedure di configurazione, le considerazioni tecniche descritte si applicano ancora.

In questo protocollo abbiamo posto gli elettrodi TAC secondo il sistema internazionale 10-20 per EEG elettrodo posizionamento ^30. Ottimizzazione Whileindividual di una posizione stimolazione sarebbe l'alternativa, potrebbe costituire un problema per il confronto al variare della posizione stimolazione tra individui nell'esperimento, come il sito di stimolazione varia in relazione ai siti di registrazione EEG. L'uso combinato di recente dimostrato di magnetoencefalografia (MEG) e TAC per Neuling e colleghi ^35, potrebbe superare questo problema e TACS problemi artefatti legati, come metodi di filtraggio spaziali con MEG beamforming permette di valutare l'attività cerebrale di un sito indipendente TAC.

Per quanto riguarda il montaggio, due montaggi monopolari sono descritte qui, vale a dire, con extracephalic posizione dell'elettrodo di riferimento (Figura 1B e 1C), e un montaggio unipolare, cioè con entrambi gli elettrodi posti sul cuoio capelluto (Figura 1A) (vedi ulteriori classificazioni di montaggi elettrodo Nasseri et al. ^36). Il vantaggio di utilizzare un montaggio monopolare è quello di evitare ulteriore stimolazione cefalica di interesse per lo studio. La preoccupazione principale quando si sceglie un montaggio monopolare è flusso di corrente anche se strutture sottocorticali compreso il tronco encefalico, con il potenziale rischio di modulare le funzioni vitali del tronco encefalico. Entrambi posizionamento spalla extracephalic e omolaterale dell'elettrodo di riferimento è stato confermato non di modulare le funzioni del tronco encefalico per 1 mA intensità di tDCS ^37,38 (ad esempio, la variabilità della frequenza cardiaca, la frequenza respiratoria e la pressione sanguigna). Come un montaggio monopolare può avere chiari vantaggi a seconda del disegno sperimentale, vi è la necessità per il test completol'effetto sulle funzioni vitali del tronco durante alte intensità di stimolazione e diversi montaggi monopolari, nonché per comparare l'influenza tra tDCS e tACS.

Si noti che la configurazione ad alta definizione è un'altra soluzione per evitare il problema del montaggio bipolare ulteriore stimolazione cefalica alcun interesse. La configurazione ad alta definizione con un elettrodo di stimolazione circondata da quattro elettrodi di riferimento porta ad alta densità di corrente sotto l'elettrodo centrale e bassa densità di corrente sotto i quattro elettrodi circostanti. Dato che l'effetto della stimolazione dipende dalla densità della corrente, questo significa una modulazione unidirezionale sotto l'elettrodo centrale per la configurazione ad alta definizione, in contrasto alla modulazione bidirezionale di una configurazione a due elettrodi ^39.

La percezione visiva flicker indotto da tACS è un fattore limitante critico per l'intensità di stimolazione quando si posiziona il tACS elettrodo sul lobo frontale, grazie alla stimolazione della retina mediante TAC. In particolare, tACS a frequenza di beta-band induce sfarfallio visivo anche a bassa intensità dei TAC ^11. Nella nostra esperienza 0,9 mA (picco-picco) stimolazione sulla DLPFC (elettrodo F3) a 6 Hz è un livello di intensità adeguata per minimizzare la sensazione di sfarfallio visivo.

A seconda del disegno sperimentale, potrebbe essere necessario controllare la stimolatore con un dispositivo esterno (se questa funzione è disponibile per lo stimolatore utilizzato). Usiamo una scheda di uscita analogica della forma d'onda per controllare lo stimolatore e inviare trigger per l'amplificatore EEG (vedi ulteriori specifiche hardware e software nella tabella dei materiali). Nel caso dello stimolatore che qui usato (vedere Tabella dei materiali), il livello di rumore di uscita corrente con il telecomando è superiore a quella con l'interfaccia stimolatore incorporato. Da qui la possibilità di controllo remoto lo stimolatore deve essere sceltosolo se richiesto dal disegno sperimentale.

Risoluzione dei problemi di saturazione dei canali EEG

Abbiamo dimostrato che colmare tra i TAC ed elettrodi EEG via fuoriuscita risultati gel EEG nel saturare il rispettivo canale dell'amplificatore EEG e esclude la registrazione dei dati da questi elettrodi (Figura 5A). Ci sono altre ragioni per la saturazione di un canale EEG. Una ragione può essere che il guadagno dell'amplificatore è troppo stretta, e la risoluzione di registrazione di tensione non è stato regolato di conseguenza. In questo caso, la risoluzione della registrazione di tensione deve essere abbassata per coprire la gamma della grandezza del manufatto tACS. Un altro motivo è che il sito di registrazione è troppo vicino al sito di stimolazione. In questo caso, anche una risoluzione di registrazione di tensione molto grossolana potrebbe non ancora coprire la gamma del manufatto. La registrazione deve essere situato lontano dal sito di stimolazione.

Il pro correnteProtocollo descrive esaurientemente le impostazioni e le considerazioni tecniche per concorrenti esperimenti tACS-EEG. Con i metodi per rimuovere il manufatto TAC e dei protocolli per la registrazione di buona qualità durante tACS, tACS sarà veramente un metodo promettente tofurther la nostra comprensione della caratteristica più importante di attività cerebrale, dinamiche ritmiche.