メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS)

この手順は、機関倫理委員会によって承認されており、ヘルシンキ宣言と人間の研究のためのガイドラインに沿っています。 1. 材料 メモ:各tDCSセッションに対して、以下の資料を準備します(図1)。 tDCS デバイスを取得する – バッテリ駆動の tDCS デバイスまたはメイン接続された光に接続された分離 tDCS デバイスのみを使用します。装置は、最大出力が数ミリアンペア範囲に限定された定電流刺激装置として機能するべきである。デバイスは、人間の使用のための規制の承認を持っている必要があります。 ゴム電極を入手 – 5 cm x 5 cmの正方形または25 cm 2の円形の電極を使用する。これらの電極は、それぞれ1.5 mA-2 mAの電流に対して0.06 mA/cm2 と0.08 mA/cm2 の間の電流密度を有する。 ゴム電極にフィットするスポンジポケットを準備します。スポンジポケットが大きすぎると、肌に接触面が大きくなります。 生理液(標準0.9%NaCl)を準備します。 アルコールを準備する(70%)。 調節可能なシリコーンキャップを入手 – ヘッドストラップも同様に使用できますが、EEGシリコーンキャップは参加者の頭の大きさと形状により良く調整することができ、したがって電極の配置により快適です。 測定テープ(フレキシブル、プラスチックまたはリボン)を取得します。 皮膚マーカーを入手 – 皮膚マーカーの鉛筆や様々なメイクアップ製品(例えば、アイペンシルやアイシャドウクレヨン)、後者は、彼らが皮膚科学的にテストされ、簡単に取り外すことができるように、さらに便利にすることができます。 綿パッドを入手します。 くしと使い捨てのミニシリコンヘアバンドを入手してください。 注射器またはプラスチックピペットを入手します。 プロトコルシートを用意する – セッションに関する基本情報、すなわち、参加者ID、研究ID、日付、時刻、メモなどの基本的な情報を記入してください(例については 付録 を参照)。 電極の配置を支援するために、事前に計算されたヘッドメジャーを備えたテーブルを準備します。注: プロセスをスピードアップし、エラーの可能性を減らすために、このテーブルを事前に準備しておくことをお勧めします。測定は10-20 EEGの電極配置システムに基づいている;計算に使用される値は、鼻のイニオン/左-右前の前距離です(下記参照)。この表は、距離値の範囲に対して 20% の値を示します。この表をプロトコルシートに埋め込むのが最も便利だとわかっていました(付録)。 アンケートを準備します。各セッションについて、tDCS の前後の感覚と副作用に関するデータを収集します。tDCS中の感覚と(un)快感のレベル;気分と一般的な主観的状態すなわち、新鮮さ/疲労。 図1:tDCS実験用の資料(詳細はテキストを参照 )tDCSデバイス2)電極;3)スポンジ;4)生理液溶液;5)アルコール;6)シリコーンキャップ;7)測定テープ。8)皮膚鉛筆;9)綿パッド。10)櫛とシリコンヘアバンド;11)注射器 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 2. 刺激プロトコルのプログラミング メモ: tDCS プロトコルのプログラミングの正確な手順は、tDCS システム/デバイスによって異なります。しかし、すべてのtDCSデバイスは、所望の刺激強度で一定電流を生成する機能、徐々に上下に立ち上がる能力、および刺激の持続時間を設定する方法という基本的な機能を提供します。シータ振動tDCSのようなより高度なプロトコルは、カスタム構築された刺激プロトコルを可能にするデバイス/システムを必要とします。 定数アノダル tDCS 標準のアノダル tDCS プロトコル (図 2A)を定義します: (1) フェードイン期間 30 秒、電流強度が徐々に 0 mA から目標強度まで上昇する (通常は 1.5 mA を使用しますが、他の強度は安全限界内にとどまれば、他の強度も同様に使用できます)。(2)目標強度の一定電流(例えば、1.5mA)が送達される刺激期間。電流強度が徐々に0mAに減少する場合は30秒のフェードアウト期間。 図 2: tDCS プロトコル: (A) 定数アノダル tDCS;(B) シータ振動tDCS;(3) シャムtDCS. 期間フェードはオレンジ色にマークされています。フェードアウト期間は緑色でマークされます。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 シータ振動tDCS シータ振動tDCSは、様々な強度の電流を供給しますが、極性を切り替えません(図2B)。したがって、電流が供給される波形を次のように定義します: (1) フェードイン期間が 30 秒で、電流強度が 0 mA からターゲットの強度 (例えば、1.5 mA) まで徐々に上昇します。(2)電流が事前定義された振幅範囲内でターゲット強度の周りに振動する19分の刺激期間(我々は、ターゲット強度の±0.5 mAの振動を使用する)を選択した周波数で(我々は通常、シータリズムの代表として5 Hzの周波数を使用する)。(3)フェードアウト期間は30秒で、現在の強度を0 mAにします。注:このプロトコルは、任意の実験的制御ソフトウェア(例えば、CED信号)によって生成され、使用されるべきtDCSデバイスと互換性のあるインテリジェントインターフェイス(例えば、CED 1401デバイスの範囲)を介して配信することができます。tDCS 以外の高度な専用経頭蓋電気刺激(tES)システムも交流電流(tACS)とランダムノイズ刺激(tRNS)を提供することができます。また、振動 tDCS プロトコルの生成にも使用できます。例えば、StarStim では、シータ振動 tDCS プロトコルは、tDCS (1.5 mA) と tACS (±0.5 mA, 5 Hz) の線形の組み合わせとして定義されます。このタイプのプロトコルは、すべての参加者が同じ周波数(すなわち、5 Hz)で振動刺激を受けるわけではないが、周波数が各人のシータバンド内の支配的な周波数に調整されるという意味でパーソナライズすることができる(例えば、人1:5 Hz、人数2:6 Hz、人3:4.5Hzなど)。     シャムtDCS 定数/振動 tDCS と同じ期間の sham プロトコルを使用します (図 2C)。つまり、(1)最初のフェードイン/アウト期間は、電流が徐々に目標強度まで上昇し(例えば、1.5 mA)、最初の60秒(2)0 mAの18分の間に徐々に0 mAまで下がり、(3)再び60秒続く2番目のフェードイン/アウト期間と定義します。注:別のアプローチは、全体の刺激期間(20分)にわたって非常に低い電流強度を使用することです。このタイプの偽プロトコルは、アノダル刺激と同じ(電流強度のみが(0.1mA)に設定され、皮感覚を生み出すように設計されているが、強度は生理学的効果33を生み出すには週すぎる。 3. 電極配置 (図 3) DLPFC電極モンタージュ:DLPFCの刺激のために、ターゲット(アノーダル)電極を国際10-20 EEGシステムのF3(左)またはF4(右)のいずれかに置きます。逆頬に戻り電極(陰極)を置きます – すなわち、F3アノードの右頬とF4アノードの左頬。 PPC電極モンタージュ:PPC上の刺激のために、ターゲット(アノーダル)電極を国際的な10-20 EEGシステムのP3(左)またはP4(右)のいずれかに置きます。戻り電極(陰極)を、DLPFCモンタージュと同じ対側頬に置きます。 ターゲット電極配置 参加者の頭に F3 を配置するには 測定テープを使用して、頭頂部を通過する鼻(鼻橋の最も深い点)とイニオン(外部後頭部突起の最も顕著な点)との間の距離を測定します。スキンマーカーで中間距離を細い線でマークします。 頭部の上部を通過する耳の間の距離を測定し(参照として前耳の点を使用)、中間距離を細い線でマークします。 2 つの中間線の交点で、頂点または中心の位置 (Cz と呼ばれる) を見つけます。スキンマーカーではっきりとマークします。 再び鼻のイニオン距離を測定しますが、今回はCzを越えて、今度は耳の間の距離をもう一度測定し、今度はCzを越えて距離を測定し、距離を測定Bとして注意してください。 距離 A の 20%、距離 B の 20% を計算します(または、事前計算値についてはプロトコル シートを参照してください)。 Czからナションイニオンラインに沿って距離Aの20%を前進させ、Fz(正中前線)に到達し、スポットをマークします。 C3(左中央)に到達するためにCzから左方向に距離Bの20%を移動し、スポットをマークします。 20%前方フォーム C3( 鼻のイニオンラインと並行して)、20%のFz(オーラクル間線と平行)を移動して、交点で F3 に到達します。F3をスキンマーカーでマークし、電極の中心をスポットに配置します。 F4を見つけるには、ヘッドの右側のみ同じ手順に従います。 参加者の頭の上に P3 を配置するには 上記の手順に従って、手順 3.3.1.1-3.3.1.5 (Cz を見つける、 ノート距離 A と B, 20% を計算します。 距離Aの20%をナシオンイニオンに沿ってCzから後方に移動してPz(正中頭頂部)に到達し、スポットをマークします。 C3 に到達し、スポットをマークするには、Cz から Cz から左に 20% の距離 B を移動します。 C3 から 20% 後方 (鼻のイニオンラインと平行) 、Pz から左に 20% (オーラクル間線と平行) を移動して、それらの交点で P3 に到達します。 P3 をスキンマーカーでマークし、電極の中心をスポットに配置します。 P4を見つけるには、頭の右側のみ同じ手順に従ってください。 リターン電極配置 ターゲット電極を調整可能なシリコンキャップで固定した後(ステップバイステップの手順を参照)、戻り電極を顎バンドの下に挿入して、電極と対側頬の接触を固定します。 図3:電極配置スキーム。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 4. ステップバイステップの手順 tDCS セッションの前に 各参加者が、調査の倫理的承認で定義されている包含基準を満たしているかどうかを確認します(最も一般的な包含/除外基準については 付録 を参照してください)。 参加者に参加者情報シート(年齢、性別、ニコチン/アルコール消費量などすべての関連情報を含む)を記入してもらいます。 機関審査委員会の倫理ガイドラインに従い、参加者にインフォームド・コンセントに署名するよう依頼します。この機会に、受講者が受ける手順の基本的な側面を説明し、参加者が抱える質問に答えます。 研究の設計に応じて、ベースライン認知評価(メモリおよび/またはその他の認知機能)を実行します。 tDCS のセットアップと刺激参加者を椅子に座らせる。 参加者にtDCS以前の感覚チェックリストに記入し、全体的な状態(すなわち、現在の気分;新鮮さ/疲労- これらは単一のLikertタイプの項目として、または簡単な気分内分化スケール35などの標準化されたアンケートを使用して評価することができます)を報告するように依頼してください。 測定テープを使用してヘッド対策を取ります。 DLPFCまたはPPCを見つけるには、上記の手順(電極配置)に従ってください。各参加者の「プロトコル」シートに、その測定値を書き留めます。これらは、後続のセッションで測定を行う際にチェックするために使用できます。 コンダクタンスを高めるには、刺激部位から参加者の髪を離します(長い髪を持つ参加者には櫛とヘアバンドを使用してください)。 刺激の場所で皮膚損傷の兆候がないか検査します。損傷した皮膚の上に電極を配置することを避けてください。 アルコールを浸した綿パッドを使ってグリースや汚れを取り除き、乾かして下さい(参加者が頬に重い化粧をしている場合は、メイク除去製品を使用)電極が置かれる皮膚の表面を清掃します。 シリコンキャップを参加者の頭にかぶせ、あごひずみで固定します。キャップをきつくしないでください(これは後で行われます)。 スポンジポケットに生理液を浸し、電極を中に入れます。スポンジは湿っているはずですが、滴り落ちることはありません。スポンジ当たり生理液の通常10〜15 mLで十分です。スポンジが乾燥しすぎると、高い抵抗を引き起こし、導電率が悪くなり、回路接続が失われることさえあります。注:tDCSデバイスのほとんどは、抵抗インジケータを持っています。しかし、スポンジは湿気のために時々検査されるべきです。一方、スポンジが過度に濡れている場合、刺激中に電流が頭を横切ってシフトする可能性があります。スポンジが乾燥しすぎた場合は、スポンジ中程度の濡れを持ち、注射器を使用して実験中に生理食音溶液を追加することをお勧めします。 シリコンストラップの下にスポンジ電極を置き、印の付いたヘッド位置にターゲット電極の中心を配置します。逆頬に戻り電極をセットします。シリコンストラップを使用して、キャップを参加者のヘッドサイズと形状に調整します。キャップは、電極が動かないようにしっかりとする必要がありますが、参加者にとって快適です。 刺激装置をオンにし、事前定義されたtDCSプロトコル(アクティブなアノダル刺激またはシャム)を選択して実行します。 参加者にリラックスしてもらい、刺激の最初の数分(1〜3分)の間に彼らがどのように感じるかを報告してもらいます。感覚は慣れ親しんだり、他の活動に注意を向け始めたりすると、ゆっくりと消え去ることを説明する。 刺激効果を妨げる可能性のある非構造化活動を避けるために、tDCS の間に軽い認知的関与を使用します。例えば、参加者は認知タスクの練習試験を行ったり、刺激中に簡単なメモリゲームに従事することができます(3〜5分の刺激の後から始まります)。刺激中のこのタイプの認知的関与は、tDCS効果を促進する可能性を秘めており、参加者がtDCSによって引き起こされる皮膚感覚から心を保つのに役立ちます。 刺激中に複数回どのように感じるかを報告するよう参加者に報告してもらいます(例えば、刺激の5分ごとに10ポイントスケールで不快感のレベルを報告する、1 – 完全に不在、10 – 非常に集中的)。一部の参加者では、フェードインフェードアウト期間中に、より高いレベルの不快感(>6)が予想される可能性があります。不快感のレベルが5分後に高いままであれば、刺激を中止します。 定義済みのプロトコル実行が経過したら、刺激をオフにします。 まずスポンジ電極を取り外し、シリコンキャップを取り外します。 参加者に、ポスト tDCS 感覚チェックリストに記入し、まだリストされていない副作用について報告してもらいます。 マークされた場所の皮膚をきれいにし、皮膚に変化がないか検査します。皮膚反応がある場合(例えば、局所血管拡張すなわち、頬の皮膚の赤み)、それは通常敏感肌を有する参加者の一過性反応であり、10〜15分以内に消えるはずです。 メモリ評価 参加者間での評価を標準化するには、コンピュータ化された評価ツール、つまり自動スコア付きのメモリタスクを使用します。いくつかのWMタスク(例えば、口頭および空間的な3バックタスク)およびAMタスク(口頭ペア学習;顔文字のキュードリコール、オブジェクトの位置など)は、ここで見つけることができます: https://osf.io/f28ak/?view_only=f8d5e8dd71d24127b3668ac3d8769408 メモリに対するtDCS効果の特異性を評価するには、制御タスク、すなわち他の認知機能または運動機能をタップするタスクを含めるのが推奨される。 実験セッション/研究の終了 研究の(最後の)実験セッションの後、参加者は、彼らが実際と恥の刺激を受けたセッションを推測しようとするように頼みます。すべての回答に注意し、得られた比率が確率よりも高いかどうかを確認します。そうでなければ、ブラインドは成功しました。参加者が実際と偽の刺激を区別することができた場合は、正しく推測された人と、ブラインドが失敗した人がtDCS効果に影響を与えたかどうかを確認しなかった人のデータを分析します。 倫理指針に沿って、参加者の関与が完了した後、参加者に詳細に報告する。 実験セッション後 スポンジを流水と石鹸で洗い、生理液を完全に洗い流します。スポンジを完全に乾かしてから片付けましょう。 ぬるま湯とアルコールを使用して、くし、シリコーンキャップ、測定テープを含むすべての再利用可能な材料をきれいにしてください。 機器の故障、参加者による関連コメント、中断など、セッション中に発生した可能性のある、異常な、予期しない、または計画外のすべてのイベントに関するメモを作成します。