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Medicine

Técnica actualizada para la estimulación eléctrica transcraneal confiable, fácil y tolerada, incluida la estimulación de corriente directa transcraneal

Published: January 03, 2020
doi:
10.3791/59204
, , , , ,
1Department of Biomedical Engineering,The City College of New York, CUNY, 2Department of Clinical and Health Psychology,Center for Cognitive Aging and Memory, 3McKnight Brain Institute,University of Florida, 4MJHS Institute for Innovation in Palliative Care, 5Department of Family and Social Medicine,Albert Einstein College of Medicine

Summary

Al administrar la estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS), la preparación y colocación de electrodos reproducibles son vitales para una sesión tolerada y eficaz. El propósito de este artículo es demostrar procedimientos de configuración modernos actualizados para la administración de tDCS y técnicas de estimulación eléctrica transcraneal relacionadas, como la estimulación de corriente alterna transcraneal (tACS).

Abstract

La estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) es un método no invasivo de neuromodulación que utiliza corrientes eléctricas directas de baja intensidad. Este método de estimulación cerebral presenta varias ventajas potenciales en comparación con otras técnicas, ya que es no invasivo, rentable, ampliamente desplegable y bien tolerado siempre que se administren equipos y protocolos adecuados. A pesar de que tDCS es aparentemente fácil de realizar, la administración correcta de la sesión de tDCS, especialmente el posicionamiento y la preparación del electrodo, es vital para garantizar la reproducibilidad y la tolerabilidad. Los pasos de posicionamiento y preparación de los electrodos son tradicionalmente también los más lentos y propensos a errores. Para hacer frente a estos desafíos, las técnicas modernas de tDCS, utilizando cascos de posición fija y electrodos de esponja premontados, reducen la complejidad y el tiempo de configuración, a la vez que garantizan que los electrodos se colocan de forma coherente según lo previsto. Estos modernos métodos tDCS presentan ventajas para la investigación, la clínica y los entornos supervisados a distancia (en casa). Este artículo proporciona una guía completa paso a paso para administrar una sesión tDCS utilizando arnés de posición fija y electrodos de esponja premontados. Esta guía demuestra el tDCS utilizando montajes comúnmente aplicados destinados a la corteza motora y la estimulación de la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC). Como se describe, la selección del tamaño de la cabeza y del arnés específico del montaje automatiza el posicionamiento de los electrodos. Los electrodos a presión presaturados completamente montados simplemente se fijan a los conectores de presión de posición establecida en el arnés. El método tDCS moderno se muestra para reducir el tiempo de configuración y reducir los errores tanto para los operadores principiantes como para los expertos. Los métodos descritos en este artículo se pueden adaptar a diferentes aplicaciones de tDCS, así como a otras formas de estimulación eléctrica transcraneal (tES) como la estimulación de corriente alterna transcraneal (tACS) y la estimulación del ruido aleatorio transcraneal (tRNS) ). Sin embargo, dado que tES es específico de la aplicación, según corresponda, cualquier receta de métodos se personaliza para adaptarse a las características específicas del sujeto, la indicación, el entorno y los resultados.

Introduction

La estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) es una técnica de estimulación cerebral no invasiva capaz de modular la excitabilidad cortical1,2. Durante el tDCS, una corriente constante de baja intensidad, típicamente 1-2 miliamperios (mA), fluye de un electrodo de ánodo a un electrodo cátodo que genera un campo eléctrico débil a través de la corteza3,4. Los protocolos tDCS convencionales se consideran tolerados y seguros5. Los efectos de una sesión de tDCS pueden durar varios minutos después de la finalización de la sesión6 con sesiones repetidas que producen cambios más duraderos en la función cerebral7,8. El perfil de tolerabilidad y el potencial de producir cambios agudos o duraderos hacen de tDCS un candidato para una variedad de intervenciones y tratamientos9,10,11. Si bien quedan preguntas sobre la dosis óptima de tDCS12,incluyendo el papel de intensidad13, polaridad7 y focalidad3, se acepta la importancia de controlar la colocación de electrodos para la reproducibilidad de la neuromodulación. Además, la preparación de electrodos también sustenta la tolerabilidad y las preocupaciones relacionadas, como la fiabilidad cegadora14. Mientras que tDCS tiene ventajas prácticas sobre otros métodos de estimulación cerebral, debido a su costo-eficacia, portabilidad, facilidad de uso, y tolerabilidad; sin embargo, la aparente simplicidad y adaptabilidad de la técnica no excusa la mala técnica de preparación y colocación de electrodos14.

De hecho, la aparente simplicidad del tDCS, en algunos casos, ha fomentado una atención insuficiente a los equipos adecuados, los suministros y la formación de los operadores14. En primer lugar, se requiere una colocación fiable de los electrodos para la reproducibilidad. El posicionamiento de los electrodos tDCS en el cuero cabelludo suele seguir el sistema 10-20, que es un método utilizado para la colocación y aplicación de electrodos de electroencefalografía (EEG). En el método tDCS convencional, esto implica la medición de cinta para establecer la ubicación del electrodo, con varias mediciones en cada sesión15,16,17. Un marcador se utiliza para etiquetar las posiciones del cuero cabelludo. Existe la posibilidad de que este proceso dé lugar a una variabilidad en la colocación de los electrodos (por ejemplo, la fiabilidad con la que varios operadores colocan la cinta de medición), especialmente en condiciones de alto rendimiento, aunque la formación y certificación rigurosas del operador pueden mitigar la variabilidad. En el método tDCS convencional, los electrodos se presionan manualmente sobre la coordenada medida y las correas de goma aplicadas de manera ad hoc18 (por ejemplo, la estanqueidad de las bandas puede no ser constante en todos los operadores que afectan a la expulsión de líquido de las esponjas, sujeta a la tolerabilidad, e incluso la deriva en la posición del electrodo19,20). Al igual que con la posición del electrodo, esta variabilidad se puede mitigar con protocolos explícitos y entrenamiento, aunque tales detalles a menudo no se describen en los informes publicados. En circunstancias especiales cuando el electrodo de la almohadilla está separado del cuero cabelludo por crema/gel sin el uso de esponja21,se requiere precaución para evitar el contacto directo con la piel del electrodo que conduce invariablemente a una quemadura14. Un método alternativo menos común para tDCS utiliza una tapa elástica22,23, que depende de la deformación específica de la cabeza del sujeto no distorsionar la posición del electrodo, y corre el riesgo de propagación salina y puente bajo la tapa (no visible para el operador). En comparación con las técnicas convencionales basadas en banda de goma o tapa elástica, la técnica tDCS moderna presentada aquí hace que los pasos críticos de preparación y posicionamiento de electrodos sean más robustos y fiables.

Otro procedimiento clave en tDCS es el montaje de los electrodos. Los electrodos tDCS convencionales son multiparte. Estas piezas separadas, que tienen que ser montadas cuidadosamente por el operador, consisten en electrodos metálicos o de caucho conductor, que el operador encierra en un bolsillo de esponja perforado y se satura con solución salina15. Si bien no es complejo, el proceso de montaje de electrodos requiere entrenamiento y vigilancia en cada sesión, ya que un pequeño error como metal/ caucho que sobresale de la esponja y el contacto con el sujeto o el volumen de líquido salino puede conducir a lesiones en la piel14. La moderna técnica tDCS supera estas preocupaciones mediante el uso de electrodos/esponjas pre-ensamblados pre-montados que, además, incluyen un conector de ajuste confiable al arnés. Los electrodos premontados y presaturados son de un solo uso, mitigando los problemas de reproducibilidad y los riesgos de contaminación con esponjas reutilizadas14,20.

El propósito de este artículo es demostrar los procedimientos de configuración modernos para la administración de tDCS y técnicas de estimulación eléctrica transcraneal relacionadas, tales como estimulación de corriente alterna transcraneal (tACS), estimulación transcraneal de ruido de rescate (tRNS)24,y estimulación de corriente pulsada transcraneal (tPCS) y sus variantes25. Esta guía demuestra tDCS utilizando montajes comúnmente aplicados destinados a la corteza motora26 y la estimulación de la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC)27. La moderna técnica tDCS explicada aquí evita la medición de cintas para determinar la colocación de electrodos, la engorrosa inserción de electrodos de caucho de carbono, el tedioso procedimiento de humectación de esponjas de electrodos y el uso de bandas de goma o tapas elásticas como arnés. Este proceso se optimiza mediante el uso de un arnés de posición fija especializado y un electrodo de conector de presión presaturado. El arnés de posición fija consiste en correas dignas de colocar automáticamente electrodos tDCS en la norma 10-10 EEG19. La ubicación predeterminada del electrodo proporcionada por estas correas elimina la necesidad de una medición y cálculos extensos, aumentando así la reproducibilidad, la eficacia del tiempo y la manipulación del sujeto. Sólo se necesita una medición de ajuste de una sola vez (utilizada para determinar el tamaño correcto de la correa que se utilizará) en la primera visita. Los electrodos de esponja premontados de un solo uso se proporcionan preempapados en el volumen optimizado de salina y con el electrodo de goma insertado y fijo, minimizando el riesgo de contacto directo entre el caucho/metal y la piel, así como por encima/debajo del remojo. El uso de arnés de posición fija y electrodos de esponja premontados(Figura 1) no sólo reduce significativamente la posibilidad de extravío de electrodos debido a un error de medición, sino que también hace que la administración de tDCS sea más fácil y más eficaz en el tiempo. Para cada montaje, hay un arnés específico. Este artículo usará dos montajes como ejemplos. El primer montaje es el M1-SO en el que se coloca el ánodo sobre la región correspondiente a la corteza motora primaria (M1) y el cátodo se coloca sobre la región supra-orbital contralateral (SO)(Figura 2A). El segundo montaje es el montaje bifrontal, en el que el ánodo se coloca sobre la derecha y el cátodo se coloca sobre el DLPFC izquierdo (F3/F4, Figura 2C). Los métodos descritos aquí no se limitan a los montajes antes mencionados, y se pueden adaptar a las otras configuraciones, reduciendo significativamente la posibilidad de extravío de electrodos debido a un error de medición, al tiempo que hace más eficiente la aplicación de tDCS y técnicas tES relacionadas. Los cascos modernos descritos aquí son específicos del montaje de electrodos (por ejemplo, M1-SO, F3/F4) y diferentes arnés se utilizarían para montajes de electrodos separados. A pesar de que, la técnica moderna reduce el número de pasos y hace que la administración de la técnica tES sea eficiente, el nuevo enfoque todavía requiere entrenamiento para operar el estimulador.

Protocol

El City College de Nueva York, CUNY Institutional Review Board (IRB) aprobó este protocolo. 1. Materiales Antes de la sesión de tDCS, asegúrese de que todos los materiales necesarios estén disponibles. Mientras que algunos materiales dependerán del protocolo específico del estudio/tratamiento, hay elementos básicos que son generales en la aplicación moderna de tDCS como se muestra aquí(Tabla 1, Figura 3). Preparar un dispositivo tDCS: Un dispositivo tDCS accionado por batería que funciona como un estimulador de corriente constante con una salida máxima en el rango de miliamperios. Se puede utilizar un dispositivo tES con un ajuste tDCS (por ejemplo, dispositivo Soterix Medical 1×1 tES). Prepare electrodos de esponja de presión de un solo uso (p. ej., electrodos de presión Soterix Medical de 5×5 cm). Preparar la solución salina y aplicador, que se utilizará si el electrodo se deshidrata durante la sesión. Dado que los electrodos premontados ya están empapados con un volumen de solución salina predeterminado, se podría agregar una cantidad mínima de solución salina, si la hubiera. Tenga cuidado de no sobreemmerar la esponja y evitar fugas y goteo sin paso a poco y cuidadosamente añadiendo salina sólo si es necesario. Prepare el arnés de posición fija. Aquí se utilizan dos modelos de muelas de cabeza a presión (M1-SO y bifrontal). Prepare los cables de conexión. El arnés ya incluye los cables necesarios, que un extremo configurado para conectarse a la estimulación (banana macho) y el otro extremo configurado para aceptar la almohadilla de presión (enganche femenino). Esto puede diferir según el arnés de posición fija elegido. Preparar formularios relevantes (por ejemplo, formulario de consentimiento, pre y post-cuestionarios, formularios de selección, formularios de recopilación de datos) y otros materiales específicos de intervención, según corresponda. 2. Formularios pertinentes Cuando llegue el sujeto, primero salude al sujeto, y luego haga que se sienta cómodamente en posición vertical en una silla. Para los ensayos de investigación, antes del estudio, el sujeto da su consentimiento para participar en el estudio. El formulario de consentimiento incluye detalles sobre el protocolo de investigación, los riesgos y los beneficios del estudio. Este formulario tiene por objeto divulgar información apropiada a los sujetos para que puedan tomar una decisión voluntaria de aceptar o rechazar el tratamiento. Tiene su origen en derechos legales y éticos. Un sujeto debe ser consciente de lo que le sucede a su cuerpo, y las responsabilidades éticas de un investigador para involucrar al participante en su bienestar físico y mental. Para ensayos de investigación, recopile un consentimiento por escrito de los participantes antes de realizar los procedimientos de estudio. Muestre el formulario de consentimiento al sujeto. Un experimento solo puede continuar si el sujeto decide firmar el formulario de consentimiento. Examinar el tema de acuerdo con los criterios de inclusión y exclusión descritos en el protocolo del estudio. Si no hay contraindicaciones presentes y el sujeto todavía acepta participar, pida a sujeto a llenar cualquier otro formulario necesario (es decir, formulario demográfico, pre-cuestionarios relevantes, etc.) Si el sujeto entiende y consiente el procedimiento a seguir y ha rellenado los formularios necesarios, continúe con el siguiente paso. 3. Medidas Comience la configuración midiendo primero la circunferencia de la cabeza del sujeto para determinar el tamaño adecuado del arnés que se utilizará. Para medir la circunferencia de la cabeza del sujeto, comienza desde la parte más prominente de la frente alrededor de la parte más ancha de la parte posterior de la cabeza, pasando por encima del cabello y por encima de las orejas. Las bandas de cabezal de posición fija requieren significativamente menos mediciones que los métodos convencionales de colocación de electrodos para tDCS15 y, además, solo requieren mediciones en la primera visita cuando se selecciona el engranaje de la cabeza.NOTA: Los diferentes cascos pueden variar en el rango de tamaños ofrecidos, así como en las medidas de circunferencia correspondientes a cada tamaño. Para el arnés utilizado en esta demostración, los tamaños disponibles son pequeños (52-55,5 cm), medianos (55,5-58,5 cm), grandes (58,5-62 cm) y extra grandes (62-65 cm). Con el sujeto sentado cómodamente en una silla, proceda a medir la circunferencia de la cabeza para determinar el tamaño adecuado del arnés. Consulte el manual específico del arnés para seleccionar el tamaño adecuado del arnés (por ejemplo, pequeño, mediano, grande) en función del montaje de electrodo deseado y la circunferencia de la cabeza del sujeto. Para la mayoría de los montajes de electrodos, puede haber un tamaño diferente de arnés dependiendo del tamaño de la cabeza del sujeto. 4. Preparación de la piel Inspeccione la piel donde se espera que se coloque el electrodo. En este protocolo, coloque los electrodos siguiendo el M1-SO o el montaje bifrontal. Si se observan lesiones, no administre tDCS. Asegúrese de que el área esté libre de signos de loción, suciedad, etc. En los enfoques tradicionales en los que se utilizan electrodos reutilizables, inspeccione las inserciones de goma y las esponjas para que lo usen en cada sesión. Aquí, en el enfoque moderno con electrodos de un solo uso, este paso no es estrictamente necesario. No obstante, inspeccione los nuevos electrodos para comprobar la integridad y la saturación. 5. Colocación de electrodos Retire dos electrodos de presión presaturados de 5 cm x 5 cm de sus paquetes. Enganche los electrodos de presión de un solo uso en el arnés de la cabeza de presión de acuerdo con las ubicaciones fijas en el arnés. Estas ubicaciones son específicas del montaje y se basan en el arnés seleccionado. El montaje utilizado es específico del estudio. Opcionalmente, exponga suavemente el cuero cabelludo separando el cabello del sujeto con los dedos para asegurar que la salina se filtra a través del cabello en el cuero cabelludo, mejorando la calidad de contacto entre el electrodo y el cuero cabelludo. Asegúrese de que la esponja esté asegurada a la correa, coloque el arnés en la cabeza del sujeto. En el montaje del arnés de cabeza rápida M1SO con estimulación “anodal” de M1, coloque el ánodo cerca de la corteza motora y el cátodo sobre el área supraorbital. Para colocar con precisión los electrodos en sus posiciones designadas en el cuero cabelludo, coloque primero el anillo que representa el nasión de la correa, situado en la parte inferior de la correa, sobre el nasion. El nasión es el punto anterior al cerebro, situado entre la frente y la nariz. Ajuste la parte superior de la correa para que sea perpendicular a la parte inferior de la correa. La parte superior de la correa está diseñada para sentarse aproximadamente por encima de la oreja, simétricamente posicionada en ambos lados de la cabeza. A continuación, coloque la parte elástica posterior de la correa sobre el inion. La polaridad del ánodo/cátodo puede invertirse dependiendo de la aplicación. En el montaje bifrontal (F3/F4) del arnés de cabeza rápida con estimulación “anodal” del DLPFC izquierdo, coloque el ánodo cerca de la corteza prefrontal lateral dorsal izquierda y el cátodo cerca de la corteza prefrontal lateral dorsal derecha. La polaridad del ánodo/cátodo puede invertirse dependiendo de la aplicación. En algunos sujetos con el pelo largo, pídele al sujeto que se ata el cabello hacia atrás o que asegure el cabello firmemente mientras se coloca el arnés. Esto permitirá una configuración de electrodomás más consistente y disminuir el riesgo de molestias causadas por el tirón accidental del cabello del sujeto.NOTA: El cabello largo también puede presentar una barrera para que el líquido del electrodo se saque al cuero cabelludo, y se puede separar suavemente debajo del electrodo. Asegúrese de que el arnés esté ajustado, pero no incómodamente apretado. Seleccione el tamaño correcto del arnés que no cause molestias al sujeto mientras se asegura de que los electrodos de esponja se mantengan de forma fiable en el cuero cabelludo. Conecte el cable negro (cátodo) y el cable rojo (ánodo) al dispositivo tES. Consulte el manual de instrucciones del estimulador para determinar si el estimulador se enciende antes o después de conectar los electrodos colocados al estimulador. Mientras el estimulador está activo, asegúrese de que los electrodos estén conectados cuando se haya iniciado el flujo de corriente. Para el gancho, conecte el cable de cátodo negro al controlador negro de entrada correspondiente del dispositivo tDCS y repita esto para el cable de ánodo rojo para su ubicación respectiva en el dispositivo tDCS. Asegúrese de que la polaridad de la conexión sea correcta ya que los efectos de tDCS son específicos de la polaridad.NOTA: Cuando se utiliza un dispositivo tDCS, el electrodo de ánodo es el terminal positivo donde la corriente positiva entra en el cuerpo, y el electrodo cátodo es un terminal negativo donde la corriente positiva sale del cuerpo. Cuando se utiliza un dispositivo tACS, el ánodo y el cátodo no se consideran positivos o negativos, ya que ambos terminales actuarán como ánodo y cátodo alternativamente. Convencionalmente, el rojo indica el electrodo de ánodo, y el negro o el azul indican el electrodo cátodo (asegúrese de que lo mismo se aplica al dispositivo que se está utilizando). 6. Inicie tDCS Antes de iniciar la sesión de tDCS, asegúrese de que el sujeto esté cómodo y despierto. Confirme que el dispositivo está encendido, que los cables están correctamente conectados y que el arnés y el electrodo están correctamente situados. El medidor de impedancia es un método secundario para garantizar un buen contacto, pero no reemplaza la necesidad de asegurarse de que se cumplen todos los pasos del protocolo. Compruebe la calidad del contacto en el medidor de impedancia. El dispositivo utilizado en esta demostración muestra información de impedancia en tiempo real. Esto puede ser específico del dispositivo, así que familiarícese con el medidor de impedancia en el dispositivo utilizado. Si la calidad de contacto general del sujeto es anormalmente baja, esto puede indicar una configuración incorrecta del electrodo, lo que resulta en una alta impedancia. Si la calidad del contacto sigue siendo baja después de ajustar el arnés y/o complementar juiciosamente la salina, pulse “pre-stim tickle” (si está disponible en el dispositivo que se está utilizando) para lograr una mejor calidad de contacto. Compruebe si el dispositivo tiene suficiente batería. Los dispositivos diseñados para ensayos tDCS tienen una advertencia de batería baja fácilmente visible – para el dispositivo utilizado aquí directamente encima del interruptor de encendido / apagado hay un indicador de alerta de batería baja. Programar la duración de la sesión tDCS, la intensidad o (si corresponde al dispositivo que se utiliza) ajuste de condición falsa (para estudios con ceguera de operador con respecto a la condición de tDCS falso frente a real, el ajuste será programado por personal independiente o precodificado en el dispositivo28). Tenga en cuenta que se recomienda encender algunos estimuladores antes de que se realice el contacto entre los electrodos y la piel. Si la sesión de tDCS se está administrando utilizando un dispositivo tES, seleccione la configuración de forma de onda tDCS. Al aplicar una forma de onda tES distinta de tDCS, como tACS o tPCS, asegúrese de que el dispositivo esté programado correctamente, incluida la forma de onda y la frecuencia. Inicie el tDCS pulsando el botón Inicio. Con el fin de reducir los efectos adversos, los dispositivos incluyen la rampa de corriente automática hacia arriba en el inicio de la estimulación, junto con una rampa automática hacia abajo al final. Al comienzo de la estimulación, los sujetos a menudo percibirán una sensación de picazón y/o hormigueo debajo de los electrodos, que luego se desvanece en la mayoría de los casos. Como algunos sujetos pueden experimentar molestias durante los primeros minutos de tDCS, disminuya moderadamente la corriente usando la perilla Relax temporalmente a medida que el sujeto se ajusta. A continuación, aumente gradualmente la corriente hasta el nivel deseado. Esta función puede depender del dispositivo que se esté utilizando y del protocolo. Asegúrese de que el sujeto no toque el dispositivo, el arnés y/o los electrodos durante la sesión de estimulación. Asegúrese de que el operador solo controle los ajustes necesarios a estos. Para algunos sujetos, los cambios repentinos en la intensidad actual pueden producir mareos o vértigo, así como fosfina de la retina si la corriente aumenta o disminuye repentinamente. Para evitar estas sensaciones adversas, asegúrese de permitir un tiempo de aumento y reducción para la estimulación. Como se mencionó anteriormente, los dispositivos tDCS ofrecen un período automático de aumento/reducción. Compruebe el dispositivo para obtener detalles específicos. Asegúrese de que el sujeto permanece cómodo y evita movimientos innecesarios. Si los electrodos se deshidratan, como puede indicar se indica mediante una disminución de la calidad del contacto, utilice una jeringa para añadir gradualmente una cantidad medida de salina a los electrodos. Puede haber planes experimentales en los que los electrodos tDCS se colocan en la cabeza con mucha anticipación a la estimulación, de manera que cuando se programa la estimulación para iniciar los electrodos han estado en la cabeza durante algún tiempo y pueden deshidratarse.NOTA: Los electrodos diseñados para tDCS, como los electrodos de presión, han sido desarrollados por el fabricante para mantener la saturación durante el transcurso de una sesión de tDCS (por ejemplo, decenas de minutos). Sin embargo, ciertos entornos (como la atmósfera excepcionalmente seca del aire acondicionado) pueden acelerar la deshidratación de los electrodos. Los electrodos de presión están presaturados, por lo que se minimiza la necesidad de solución salina adicional. Para evitar el goteo salino debido a la gravedad, asegúrese de la aplicación calificada en el borde superior de las esponjas. Para minimizar la deshidratación, evite un largo tiempo entre la configuración de tDCS y el inicio de tDCS o, si es inevitable (una tarea larga que debe llevarse a cabo después de la aplicación de arnés pero antes de la aplicación tDCS), agregue comprobaciones para confirmar la saturación e impedancia de la esponja. Evite tocar los electrodos durante la estimulación. Si la adición de salina no mejora la calidad de contacto, confirme la sensación cutánea del sujeto. Cada ensayo y dispositivo tendrá criterios explícitamente específicos para cualquier cabezal o pasos de ajuste de electrodos antes o durante tDCS, incluso cuando la estimulación se aborta en función de la impedancia y / o sensación de sujeto. Al final de la sesión de estimulación, el dispositivo se reducirá de la intensidad del tratamiento a 0 mA. No permita que el sujeto se quite el arnés por sí mismo. No retire el arnés antes de que el dispositivo indique que la estimulación se ha completado con una corriente de cero. A medida que las rampas actuales hacia abajo, algunos sujetos pueden reportar mayores sensaciones como hormigueo. Estas sensaciones menores se detienen después de que la intensidad actual vuelve a cero. Cuando el dispositivo haya terminado de bajar y la corriente sea cero, apague el dispositivo. 7. Después del procedimiento Retire el arnés cargado con los electrodos del cuero cabelludo del sujeto. Desconecte los electrodos de presión de la correa. Deseche los electrodos de presión (ya que son de un solo uso). Inspeccione la piel debajo de los electrodos. Se espera enrojecimiento leve a moderado durante tDCS5,11,29, la mayor parte simplemente de la presión30. Administrar un cuestionario de eventos adversos para evaluar posibles efectos secundarios. Los cuestionarios de eventos adversos pueden incluir cualquier efecto adverso típicamente asociado con tDCS, como hormigueo, picazón y sensación de ardor, dolor de cabeza y malestar. Ejemplos de este cuestionario se pueden encontrar en Brunoni et al. (2011)31. Aunque tDCS se considera seguro al seguir los protocolos estándar5,realice un procedimiento de supervisión de eventos adversos durante el desarrollo del protocolo de cualquier estudio. Especialmente en algunas poblaciones de pacientes, pueden ocurrir eventos adversos graves no relacionados con el tDCS. Los procedimientos de supervisión de eventos adversos incluyen un curso de acción a seguir si el sujeto informa de efectos secundarios inesperados o graves durante o después de la sesión. Siga los procedimientos de monitoreo de eventos adversos de cerca y con cuidado.

Representative Results

Se espera que los métodos modernos de tDCS descritos en la guía simplifiquen la configuración de tDCS y, por lo tanto, reduzcan el tiempo de preparación al tiempo que aumentan la fiabilidad. Los tiempos de configuración se midieron utilizando los métodos tDCS tradicionales y modernos. Se tuvo en cuenta por separado a los expertos frente a los novicios de cada método (n-8). Cada operador novato o experto llevó a cabo la configuración cinco veces. Para el método tradicional tDCS tanto los expertos como los principiantes revisaron las instrucciones de preparación15,así como instrucciones adicionales antes de los primeros ensayos de configuración. Para el método tDCS moderno, tanto expertos como principiantes revisaron una versión anterior de esta guía. En todos los casos, se permitió a los operadores hacer preguntas a los observadores y instrucciones según sea necesario, lo que se tendría en cuenta en el tiempo de configuración. De lo contrario, los observadores no proporcionaron comentarios. La fiabilidad fue puntuada por el observador después de cada ensayo en una escala 1-3 como: (1) Mala configuración con un error sustancial en la colocación de electrodos (>5 cm) y/o el contacto significativo del electrodo desigual con la piel (>50% de la superficie de la esponja que no entra en contacto con la piel), y / u otros errores significativos; (2) Error moderado o pequeño en la colocación de electrodos (3-5 cm) y/o contacto moderado del electrodo desigual con la piel (30-50% de la superficie de la esponja que no entra en contacto con la piel), y/u otros errores menores; (3) No hay error evidente en la colocación de electrodos o el contacto significativo desigual del electrodo con la piel, y no hay otros errores significativos. Método tradicionalEl método tradicional requiere mediciones para la posición M1-SO antes de cada aplicación utilizando el protocolo de medición basado en el sistema EEG 10–20. Las esponjas necesitaban ser montadas y saturadas. A los operadores principiantes se les dio un manual de instrucciones con instrucciones para la medición del sistema EEG 10-20, que podían leer antes del ensayo. Este manual de instrucciones se guardó durante las pruebas como referencia. Tanto los expertos como los principiantes completaron 5 pruebas de configuración, incluidas las mediciones de cabeza requeridas en cada ensayo. Se registraron los tiempos individuales necesarios para cada prueba de configuración (Figura 4). El tiempo medio de configuración que tomó el experto fue de 7,93 minutos (2,30 euros). El tiempo medio de configuración que tomó el principiante fue de 10,47 minutos (3,36). Los principiantes generalmente no pudieron lograr una configuración libre de errores incluso en la 5a sesión. Los expertos cometen errores de configuración poco frecuentes. Método modernoLos métodos modernos requieren que la circunferencia de la cabeza de cada sujeto se mida una vez para determinar el tamaño adecuado del arnés a utilizar (S: 52–55.5 cm, M: 55.5–58.5 cm, L: 58.5–62 cm, XL: 62–65 cm). Las esponjas estaban pre-ensambladas y presaturadas. Se registraron los tiempos individuales necesarios para cada prueba de configuración (Figura 4). El tiempo medio de configuración que tomó el experto fue de 1,23 minutos (0,37 euros). El tiempo medio de configuración que tarda el principiante fue de 2,53 minutos (0,48). Los principiantes se lograron generalmente una configuración libre de errores por la 5a sesión y cualquier error fue menor. Los expertos no cometen errores de configuración. El enfoque tDCS moderno aquí aumenta la confiabilidad de la configuración mientras reduce el tiempo de configuración de estimulación. Error de posiciónEl moderno método tDCS permite la colocación de electrodos con una precisión comparable a la de un operador experto que mide la posición tradicional EEG 10-10. Por ejemplo, para el M1-S0 que utiliza una correa adecuadamente diseñada, el error de posición media es de 1,5 mm, que es significativamente menor que el tamaño del electrodo (5 cm x 5 cm) y no es un error relevante para el flujo de corriente cerebral desubvalor19. Para el operador o la autoaplicación, el método tDCS moderno es altamente confiable. Capacidad de despliegueEl método tDCS moderno puede ser parte de un programa de telesalud para pacientes con enfermedades crónicas con múltiples síntomas, incluyendo cuidados paliativos. Para el montaje M1-SO, se logró la colocación de electrodos replicables. No hubo dificultades con la formación de los pacientes, la adherencia al protocolo o la tolerabilidad26. Para el montaje bifrontal replicable y se logró la estimulación tolerable tanto en pacientes con esclerosis múltiple como en la enfermedad de Parkinson32,confirmando que se logró una colocación fiable incluso para la autoaplicación en sujetos con déficits motores. Cualquier contraindicación absoluta o relativa seguiría siendo la misma en todos los métodos tradicionales y modernos. Los protocolos que se consideren eficaces con el método tradicional se aplicarían a lo moderno, aunque el método moderno mejoraría la robustez y la reproducibilidad, especialmente en el uso doméstico o de alto rendimiento. Figura 1: Arnés de posición fija y electrodos de esponja premontados. (A) Algunos cascos de posición fija ya incluyen los cables necesarios, con esponjas premontadas diseñadas para enganchar. (B) Esta figura indica el proceso de configuración del arnés ajustando los electrodos firmemente en su lugar a la correa de la cabeza. (C) Los electrodos premontados ya están empapados en solución salina. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: Montaje M1-SO y montaje Bifrontal. (A, B) En la configuración del montaje M1-SO, el ánodo se coloca sobre la región correspondiente a la corteza motora primaria (M1) y el cátodo se coloca sobre la región supra-orbital contralateral (SO). (A) es la vista lateral y (B) es la vista frontal. (C, D) En la configuración del montaje bifrontal, el electrodo anodal se coloca sobre la derecha y el electrodo cathodal se coloca sobre la corteza prefrontal dorsolateral izquierda. (C) es la vista lateral y (D) es la vista frontal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 3: Elementos que generalmente están presentes en cada sesión de tDCS. Si bien algunos materiales dependerán del objetivo del estudio/tratamiento, los elementos enumerados a continuación son esenciales para la sesión de tDCS que se describe en esta guía. Estos elementos incluyen: 1) un dispositivo tDCS, 2) electrodos de esponja de presión de un solo uso, 3) solución salina, 4) un arnés de posición fija (el siguiente incluye los cables de conexión necesarios) y 5) una jeringa para aplicación salina si es necesario. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 4: Tiempos de configuración y puntuaciones de rendimiento para principiantes y expertos que aplican el método tDCS moderno y tradicional. Los operadores expertos y principiantes llevaron a cabo la configuración del montaje M1-SO cinco veces utilizando el método de configuración tDCS tradicional y el método de configuración moderno. El método de configuración tradicional implica tomar medidas para la posición M1-S0 utilizando el sistema EEG 10-20 y luego colocar los electrodos en la ubicación objetivo. Para el método tradicional y moderno de tDCS, tanto los expertos como los principiantes revisaron las instrucciones de preparación, así como instrucciones adicionales antes de los primeros ensayos de configuración. El moderno método de configuración tDCS reduce el tiempo de configuración y mejora el rendimiento tanto para sujetos expertos como principiantes, ya que elimina el paso que consume mucho tiempo de las mediciones de 10-20 EEG para el montaje M1-S0. Cuando se utiliza el método moderno tDCS (Panel B2 y D2), el tiempo medio de configuración de los expertos y principiantes fue de 1,23 minutos (0,37) y 2,53 minutos (0,48) respectivamente. Cuando se utiliza el método tradicional tDCS (Panel B1 y D1), el tiempo medio de configuración de los expertos y principiantes fue de 7,93 minutos (2,30) y 10,47 minutos (3,36) respectivamente. Después de cada prueba de configuración de electrodos, el rendimiento se midió en una escala 1-3 con 3 puntuados como configuración libre de errores y 1 puntuado como mala configuración. El rendimiento fue mayor para el método tDCS moderno tanto para expertos como para principiantes. Para el método tradicional de tDCS, el rendimiento medio de expertos y novicios fue de 2,75 (0,25 euros) y 1,5 (0,25) respectivamente (Panel A1 y C1). Para el método moderno de tDCS, el rendimiento medio de expertos y novicios fue de 3 (0) y 2,75 (0,3) respectivamente (Panel A2 y C2). Las barras de error muestran la desviación estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Método Clásico Método actualizado Beneficios del método actualizado Medición de posicionamiento de electrodos Múltiples medidas de cinta en cada sesión. Una sola cinta métrica solo en la primera sesión. Disminución del tiempo y mayor fiabilidad en el posicionamiento de los electrodos. Preparación de electrodos Múltiples pasos, incluyendo montaje y saturación. Sin preparación (presaturado). Incluye conector de ajuste. Disminución del tiempo y mayor fiabilidad en la preparación de electrodos. Engranaje de cabeza Bandas de goma con múltiples conexiones. Engranaje de cabeza simple con posiciones fijas del conector de presión. Disminución del tiempo y mayor fiabilidad en el posicionamiento de los electrodos. Tabla 1: Comparación resumida del método tDCS clásico y el método tDCS moderno. En cuanto a la posición de los electrodos, la preparación de electrodos y el uso de los cascos, las modernas técnicas tDCS ofrecen avances en la reducción del tiempo y el aumento de la fiabilidad.

Discussion

Desde 2000, se ha producido un aumento exponencial de la tasa (número de ensayos publicados) y de la amplitud (rango de solicitudes e indicaciones) para tDCS5,11,33. Los protocolos tDCS modernos ilustrados aquí potencialmente apoyan aún más la adopción en ensayos en humanos, especialmente en el aumento del tamaño y los sitios (por ejemplo, ensayos pivotales), y en última instancia en el tratamiento9, ya que estas técnicas modernas de tDCS son simples y normalizan los pasos críticos de configuración. Dado que la preparación y la posición del electrodo determinan la dosis12de tDCS, los métodos para garantizar la configuración replicable sustentan ensayos reproducibles. Se espera que la técnica moderna descrita aquí sea ventajosa en todos los criterios de inclusión, pero puede proporcionar un beneficio especial en grupo donde las técnicas convencionales resultan desafiantes como resultado de las condiciones del cuero cabelludo / cabello, comportamiento, o en alta a lo largo (ensayos multicéntricos) y ajustes remotos34,35. La técnica moderna, al proporcionar una fijación más segura de los electrodos (por ejemplo, en comparación con las correas elásticas ad hoc en la técnica convencional) mejoraría la combinación con terapias conductuales adjuntas como la terapia de espejo36,37,38, imágenes visuales y realidad virtual39,40,41,o terapia física34,42,43, 44,45.

tDCS se considera una forma segura y conveniente de estimulación cerebral no invasiva5,11. No obstante, sigue siendo importante asegurarse de que la estimulación se lleva a cabo siguiendo las mejores prácticas14. Todos los operadores de tDCS están capacitados y certificados. Se crea un protocolo detallado específico para el estudio que describe los materiales adicionales necesarios, el montaje del electrodo utilizado, las tareas, si procede, el procedimiento de seguridad importante que debe seguirse antes, durante y después de la estimulación, así como los criterios de inclusión y exclusión específicos del estudio. Algunos criterios de exclusión pueden incluir tatuajes metálicos de cabeza y/o cuello, implantes metálicos en la cabeza y/o el cuello, entre otros, pero estos no son absolutos (por ejemplo, tES en sujetos con epilepsia, implantes y defectos agudos del cráneo)4. Muchos aspectos de los protocolos de estudio tDCS, como algunos materiales, colocación de electrodos, duración, entre otros procedimientos, son específicos del diseño del estudio. Al modificar el protocolo para adaptarse a las necesidades específicas del estudio, asegúrese de que esas modificaciones sean aceptables tanto para el sujeto como para el investigador5,11.

En esta guía se describe un método tDCS moderno. Esta técnica de aplicación tDCS contemporánea es significativamente más simple que el método convencional, por lo que es más rápida y menos propensa a errores.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por los NIH (grants 1R01NS101362-01, 1R01MH111896-01, 1R01NS095123-01, 1R01MH109289-01, 1K01AG050707).

Materials

1×1 transcranial electrical stimulation Soterix Medical Inc. 2001tE The tDCS setting was used on the tES device
Dlpfc-1 headgear with cables Soterix Medical Inc. SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M Dlpfc-1 (size: adult – medium)
M1-SO headgear with cables Soterix Medical Inc. SNAPstrap 1300-ESM-S-M M1-SO (size: adult – medium)
Saline solution Soterix Medical Inc. 1300S_5
Snap sponge electrodes 5×5 cm Soterix Medical Inc. SNAPpad 1300-5x5S Single-use only
Syringe Soterix Medical Inc. 1300SR_5 Syringe for saline application
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Borges, H., Dufau, A., Paneri, B., Woods, A. J., Knotkova, H., Bikson, M. Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (155), e59204, doi:10.3791/59204 (2020).
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