経頭蓋交流電流刺激中に同時脳波記録（TACS）

同時TACS-脳波実験をセットアップする手順は、ここで説明されています。私たちは今、二つの第一の考慮が成功同時TACS-EEG記録のために不可欠であるのTACS-EEG記録のセットアップのための考慮事項を議論するためにオンにします。

ゲルを経てブリッジTACS-EEG電極の回避

すぐにブリッジング脳波アンプのそれぞれのチャネルを飽和のように、漏れてEEGゲルを通して脳波とTACSの電極の間のブリッジングを回避することが重要です。この理由のためのEEGゲルの粘度は、成功したTACS-EEG記録のために重要なパラメータです。流体EEGゲルリスクは、隣接するEEG電極とTACS電極とブリッジから逃げるように、流体EEGゲルを使用しないでください。これと同時に、非常に粘性のEEGゲルが髪に浸透し、インピーダンスを低減するために、皮膚の潤滑であるという欠点を有します。 TACS電極の近くでEEG電極の場合は、より粘性のゲルがbのできます一つはインピーダンスを下げるために木の棒を使用することができるようにeは、使用していました。 TACS、残りのEEG電極の場合は、（まだ流体ではないが）わずかに低い粘性EEGゲルを使用しています。このタイプのゲルは、低インピーダンスに少ない労力を必要とします。それはTACS電極の下に掻き取ることが困難であるように、ここでわずかに粘性の低いゲルを使用した方がよいです。

TACSアーティファクトの大きさへの対処

第二の問題は、0.9ミリアンペアの現在の刺激強度の間の刺激部位での脳波でのMVは刺激のエリアから離れた電極10から、100以上のmVの範囲の、TACSアーティファクトの大きな大きさを処理することです（ 図6） 。 図7は、刺激強度間の線形関係（0.5〜2.0 mAのピーク・ツー・ピーク）と刺激のサイト（チャネルF3）でのアーティファクトの結果として大きさを示しています。最初の対策は、EEGとTACSの両電極の低インピーダンスを維持することです。不十分TACS電極と頭皮との接触がEEGデータでTACSアーティファクトの大きな振幅を作成し、さらに、電子電流が不均一である傾向がある適用しました。第一は、EEGシステムのA / D変換器の分解能のレベルを考慮する必要があります。 24ビットのA / D変換器は、理論的には0.1μV/ビットの分解能で1.68 Vの範囲をカバーすることができます。 TACSアーチファクト（ 図6）の範囲をカバーするには低すぎる- 0.1μV/ビットの分解能は6.5 mVの電圧範囲をカバーするとは対照的に、16ビットのA / D変換器。したがって、電圧記録解像度を低くする必要があります。 16ビットシステムでの刺激の部位で最大100 mVでのアーティファクトの大きさをカバーするために、電圧の記録解像度は、理論的には1.53μV/ビット上方に低くする必要があるであろう。実際には16ビットシステムとの最近の同時TACS-脳波の研究では、原因AMPLの飽和に刺激部位の近傍からEEG信号を記録することができませんでした解像度が0.5μVに低下させた場合でも、ifier / ^{12,13ビット} 。

電極インピーダンスを低減するための考慮事項

最初TACS電極の中央またはその近傍に位置するEEG電極のインピーダンスに作業を開始する理由は、これらのEEG電極は、ブリッジングを回避するために、いくつかの患者と慎重な作業を必要とすることです。これらの電極から出発して、適用されたゲルは、必要に応じてより多くのEEGゲルを適用する検討する前に、頭皮を潤滑するためにいくつかの時間を持っていたまで待機する時間があります。参加者は髪をたくさん持っている場合、それは特に、頭皮上に置かれた後、追加のゲルは、TACS電極の下に適用されるべきです。良好なインピーダンスこのステップなしに達成することができる – – が、TACS電極の表面全体にわたって均一な頭皮との接続を実現する理由は、単にインピーダンスを減少させることはありません。

設計とモンタージュの考察

これは、TACS電極の形状及び位置は、実際に刺激されるが、わずか^31をシフトさせることかもしれない領域と同じではないことを警告する必要があります。 TACS電極の位置、現在のFのモデル化を決定する際関心領域を標的化するための電極の最良の位置を推定する低、常に強くお勧めします。

現在の設定は、大規模ネットワークにおける律動活性を調節するのに適しています。より焦点刺激は、いくつかの方法^{13、32、33、34}で達成することができます。まず、TACS電極のサイズを小さくしてください。ニッチェや同僚3.5 ^cm 2の電極は、TDCの^32と運動野の興奮性を調節することができることを示しました。第2のアプローチは、1つの刺激電極は、4つの参照電極で囲まれている高精細構成^13,33,34を利用することです。従来のゴム電極はEEG電極および64 EEG電極を配置する空間を制限するので、高精細構成の別の利点は、EEG電極の密度を増加させることができるということで、現在の設定で実現するのは不可能です。第ながらより高い空間特異性のESE修正が異なるセットアップ手順を必要とし、ここに記載された技術的な考慮事項が適用されます。

このプロトコルでは、脳波電極の位置³⁰の国際10-20法に従ってTACS電極を配置します。刺激位置のWhileindividual最適化は、刺激部位は、脳波記録部位に関連して変動するように、実験では個体間の刺激位置を変化させたとき、それは比較のために問題となるかもしれないが、代替になります。 MEGのビームフォーミングと空間フィルタリング方法はTACSサイトの独立した脳活動を推定することを可能にするよう磁（MEG）とTACSの最近実証併用は、Neulingや同僚³⁵によって、この問題とTACSアーティファクトに関連する問題を克服することがあります。

モンタージュに関しては、2単極モンタージュはextracephaliで、すなわち 、ここで説明されています頭皮（ 図1A）上に位置する両電極と参照電極（ 図1Bおよび1C）、および1つのユニポーラモンタージュ、 すなわち、のcの位置は、（ナセリら ³⁶によって電極モンタージュのさらなる分類を参照します）。モノポーラモンタージュを使用する利点は、研究のための無利子の追加の頭部刺激の回避です。単極モンタージュを選択する第一の関心事は、重要な脳幹機能を調節する潜在的なリスクと脳幹を含む皮質下構造しかし、電流の流れ、です。基準電極の両方extracephalicと同側の肩部の配置は、TDCの^37,38（例えば、心拍数変動、呼吸数および血圧）の1 mAの強度を脳幹の機能を調節しないことが確認されました。モノポーラモンタージュは、実験設計に応じて明確な利点を有することができるように、総合的にテストするための必要性があります高い刺激強度と異なる単極モンタージュの間だけでなく、TDCのとTACS間の影響を比較するための重要な脳幹機能に及ぼす影響。

高精細な設定はありませんその他の頭部刺激の双極モンタージュの問題を回避するための別の解決策であることに注意してください。 4つの基準電極に囲まれた1つの刺激電極と、高精細な構成は、4つの周囲電極の下の中心電極と、低電流密度で高い電流密度をもたらします。刺激の効果は、電流密度に依存するように、これは、二つの電極構成³⁹の双方向の調節とは対照的に、高精細構成のための中心電極の下の一方向の変調を意味します。

TACSによって誘発される視覚ちらつき知覚をTAを配置する刺激強度のための重要な制限因子でありますTACSによって網膜刺激による前頭葉のCS電極、。特に、ベータバンド周波数でTACSもTACS ¹¹の低強度での視覚的フリッカを誘起します。私たちの経験（ピーク・ツー・ピーク）0.9ミリアンペアで6 HzでDLPFC（F3電極）上の刺激が視覚的ちらつき感を最小限にするために、適切な強度レベルです。

実験の設計によっては、（この機能を使用し、刺激のために利用可能である場合）、外部装置と刺激装置を制御する必要があるかもしれません。私たちは（材料のテーブルの更なるハードウェアおよびソフトウェアの仕様を参照）刺激を制御し、脳波アンプにトリガを送信するために波形のアナログ出力ボードを使用しています。 （材料の表を参照）、ここで使用される刺激の場合には、リモートコントロールと電流出力のノイズレベルは、埋め込 ​​まれた刺激装置とのインターフェースよりも高いです。したがって、遠隔制御するオプションが刺激を選択すべきです唯一の実験設計で必要とされる場合。

EEGチャネルのトラブルシューティング飽和

我々は（ 図5A）脳波アンプのそれぞれのチャネルを飽和にEEGゲル結果をリークを経てTACSとEEG電極間のブリッジングおよびこれらの電極からの記録データを除外することを示しました。 EEGチャネルの飽和のための他の理由があります。一つの理由は、増幅器の利得が狭すぎると、電圧記録解像度に応じて調整されていないことであることができます。この場合、電圧記録解像度はTACSアーティファクトの大きさの範囲をカバーするように低くする必要があります。もう一つの理由は、記録部位が刺激部位に近すぎるということです。この場合、でも非常に粗い電圧記録解像度はまだアーティファクトの範囲をカバーしていない場合があります。記録はさらに離れて刺激部位から配置する必要があります。

現在のプロトコールは、総合的に同時TACS-脳波実験のための設定や技術的な考慮事項を示しています。 TACSの間に良好な品質の記録のためにTACSアーティファクトとプロトコルを除去する方法では、TACSは本当に脳活動の最も顕著な特徴、リズミカルなダイナミクスの理解tofurther有望な方法となります。