Technik und Überlegungen bei der Verwendung von 4x1 Ring High-Definition-transkranielle Gleichstrom-Stimulation (HD-tDCS)

Zusammenfassung

High-Definition-transkranielle Gleichstrom-Stimulation (tDCS-HD), mit seinen 4x1-Ring montage, ist eine nicht-invasive Hirnstimulation Technik, die sowohl die neuromodulatorischen Wirkung herkömmlicher tDCS kombiniert mit erhöhter focality. Dieser Artikel bietet einen systematischen Nachweis der Verwendung von 4x1 HD-tDCS und die Überlegungen für sichere und effektive Stimulation erforderlich.

Zusammenfassung

High-Definition-transkranielle Gleichstrom-Stimulation (tDCS-HD) wurde kürzlich als eine nicht-invasive Hirnstimulation Ansatz, der für die Richtigkeit der aktuelle Lieferzeit erhöht sich das Gehirn durch die Verwendung von Arrays von kleineren "High-Definition"-Elektroden entwickelt worden, anstelle des größeren pad- Elektroden herkömmlicher tDCS. Targeting wird durch Erregung Elektroden in vorgegebenen Konfigurationen platziert erreicht. Eines davon ist die 4x1-Ring-Konfiguration. In diesem Ansatz wird ein Zentrierring (Anode oder Kathode), die über der Soll-kortikalen Bereich von vier Hin-Elektroden, die die Fläche umgrenzen Stimulation helfen umgeben. Versand von 4x1-Ring HD-tDCS induzieren kann signifikante neurophysiologische und klinische Effekte sowohl bei gesunden Probanden und Patienten. Darüber hinaus wird die Verträglichkeit von Studien mit Intensitäten so hoch wie 2,0 Milliampere für bis zu 20 Minuten unterstützt.

Obwohl 4x1 HD-tDCS ist einfach zu Leistungm ist eine korrekte Positionierung der Elektroden, um genau zu stimulieren Ziel kortikalen Regionen und üben ihre neuromodulatorischen Effekte wichtig. Die Verwendung von Elektroden-und Hardware, die speziell für HD-tDCS getestet worden ist entscheidend für die Sicherheit und Verträglichkeit. Da die meisten veröffentlichten Studien über 4x1 HD-tDCS haben die primären motorischen Kortex (M1) gezielt, vor allem für Schmerzen im Zusammenhang mit Ergebnissen, ist der Zweck dieses Artikels, um systematisch beschreiben ihre Verwendung für M1 Stimulation, sowie die Überlegungen getroffen werden für eine sichere und effektive Stimulation. Allerdings können die beschriebenen Methoden hier für andere HD-tDCS Konfigurationen und kortikalen Ziele angepasst werden.

Einleitung

Transkraniellen (tDCS) ist eine nicht-invasive Stimulation des Gehirns Technik modifizieren können neuronale Ruhemembranpotenzial und das Niveau der spontanen neuronale Aktivität im Bereich der Stimulation sowie in miteinander verbundenen neuronalen Netzwerke ^1, mit dem endogenen μ-Opioid-System ^2, dadurch Modulation kortikaler Erregbarkeit. Die Auswirkungen der tDCS neuromodulatorischen, mit seiner niedrigen Kosten, einfache Anwendung und Mobilität kombiniert, haben seines umfangreichen Einsatzes im vergangenen Jahrzehnt in einer Vielzahl von Einstellungen geführt. Diese haben neurophysiologische Studien, kognitive und verhaltenstherapeutische Maßnahmen und Studien, in denen Patienten Störungen wie chronische Schmerzen, Depressionen, Migräne, Schlaganfall, Parkinson und Tinnitus ³ enthalten. Jedoch Lieferung von Gleichstrom (DC) erfolgt über große Pads, am häufigsten zwischen 25-35 cm ^2, die relativ weite Bereiche der Großhirnrinde befindet betwee stimulierenn die Anode und die Kathode ^4. Daher ist fokale Stimulation Ziel kortikalen Regionen, denen keine Stimulation der benachbarten anatomischen Bereichen schwer mit dieser Technik zu erreichen. Es wurden mehrere Ansätze untersucht, um "Shape" Stromfluss durch Variation Abstand zwischen den Elektroden ⁵ und steigend / fallend Padgröße zu verringern / erhöhen Modulation in kortikalen Regionen unter der Elektrode ^6. Dennoch bleiben die Bemühungen zur weiteren Ziel Stromfluss bei gleichzeitiger Vermeidung von Rangier-Strom zwischen Elektroden ^7,8 von Interesse.

High-Definition (HD)-tDCS ist eine neu entwickelte Intervention, die Arrays von kleineren, speziell Elektroden ⁹ verwendet. Verschiedene Konfigurationen wurden getestet, die modifiziert werden kann, um die Stimulation des Targets ¹⁰ zu verbessern. Unter ihnen ist der 4x1-Ring-Konfiguration, eine Montage, die einen mittleren Elektrode verwendet, die über das Ziel kortikalen Bereich umgebendurch vier Rückkehr Elektroden ^4. Die zentrale Elektrode bestimmt die Polarität der Stimulation entweder als anodische oder kathodische und die Radien der Rückkehr Elektroden beschränken den Bereich durchläuft Erregbarkeit Modulation. Gehirn-Modeling-Studien zeigen, dass der Bereich der Hirnrinde unterziehen Modulation mit dem 4x1 HD-tDCS Konfiguration stärker eingeschränkt ist als der Standard bipolare Montage von herkömmlichen tDCS ⁴ verglichen. Darüber hinaus ist seine focality robust, um Gewebe (Modellierung) ¹¹ Parameter. Klinische neurophysiologische Studien mit 4x1-Ring transkranielle elektrische Stimulation bestätigen Schwerpunkt aktuelle Lieferzeit ^12.

Die möglichen Anwendungen dieser Maßnahme sind ähnlich zu denen von herkömmlichen tDCS. Verhaltens-und neurophysiologische Studien mit 4x1-Ring HD-tDCS über dem primären motorischen Kortex (M1) Bericht Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit ¹³ und Nachwirkungen, die denen von herkömmlichen durch tDCS ¹⁴ induziert überdauern kann. Aktuelle Studien mit 4x1-Ring HD-tDCS unterstützt seine Verträglichkeit bei gesunden Probanden und Patienten ^{13-15 16,} wenn Intensitäten so hoch wie 2,0 Milliampere (mA) für bis zu 20 Minuten geliefert werden. Obwohl HD-tDCS gut vertragen wird, ist es wichtig, nur Geräte und Elektroden, die speziell für diesen Zweck getestet verwenden.

Das Ziel dieses Artikels ist es, einen systematischen Nachweis der Verwendung von 4x1-Ring-Elektroden für HD-tDCS bieten. Stimulation des M1 wurde gewählt, da es die häufigste montage in verschiedenen klinischen Forschung Einstellungen verwendet wird. Jedoch können die beschriebenen Methoden für die Ausrichtung der anderen Hirnregionen wie dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) angepasst werden. Wie hier gezeigt wird, ist richtig Elektrode Positionierung einfach durchzuführen, aber wichtig, um genau zu stimulieren Ziel kortikalen Regionen. Wir hoffen, dass diese Demonstration wird dazu beitragen, zu unterstützen und zu erhöhen, die Strenge der zukünftigen HD-tDCSStudien, die weitere Erkenntnisse über die Mechanismen und Anwendungen dieser neuartigen Intervention zur Verfügung stellt.

Protokoll

1. Gegenanzeigen und Besondere Erwägungen

1. Vor Gerätesetupklasse, bestätigen, dass der Teilnehmer hat keine Kontraindikationen für HD-tDCS. Es scheint vernünftig anzunehmen, dass diese die gleichen Kontraindikationen wie für konventionelle tDCS (Tabelle 1). Andere besondere Überlegungen, wie Patienten Medikamente, sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Zum Beispiel könnten zentrale Nervensystem wirkende Medikamente verändern die gewünschten Effekte der Stimulation.
2. Überprüfen des Teilnehmers Kopfhaut gründlich für Hautläsionen, wie Schnitte oder Entzündungszeichen. Vermeiden Stimulierung Bereiche der Kopfhaut, die solche Läsionen zeigen. Darüber hinaus sollte die Stimulation bei Patienten mit Schädel Mängel oder metallische Implantate vermieden werden. Wenn der Zweck der Studie ist es zu untersuchen speziell dieser Patientengruppe sollten zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen und besondere Berücksichtigung Dosis berücksichtigt (zB mit rechnerischen Modellen vorne) ¹⁷ genommen werden .

2. Materialien

1. Stellen Sie sicher, dass alle notwendigen Materialien leicht verfügbar sind (Tabelle 2).
2. Integrieren Sie die Kunststoff-Gehäuse HD in der modularen Elektroenzephalogramm (EEG) Aufzeichnung Kappe. Die Mittelelektrode sollte Zielbereich entsprechen, in dieser Demonstration der M1 und der Radius der vier Gegenelektroden auf Basis der Protokoll, das untersucht eingestellt werden. In dieser Demonstration, verwenden wir einen Radius von ca. 7,5 cm, mit der mittleren Elektrode über M1 platziert und die Rückkehr Elektroden 'location entspricht in etwa Cz, F3, T7 und P3 in der Internationalen 10-20 EEG-System ^18.
3. Vor jeder Sitzung Stimulation, die auf der herkömmlichen tDCS Gerät (Soterix 1x1 Low-intensity DC Stimulator) und der Multichannel Stimulation Adapter drehen und prüfen, ob die Batterien geladen sind. Ein "low battery"-Anzeige auf jedem Gerät leuchtet, wenn das nicht der Fall ist, was darauf hinweist, dass die Bates muss ersetzt werden. Nach Überprüfung Akkuladung können die Geräte ausgeschaltet, bis unmittelbar vor der Stimulation gedreht werden. Die konventionelle tDCS Gerät ist ein batteriebetriebenes Gerät, das Gleichstrom liefert mit einer Intensität von wenigen mA. Eine stromgesteuerte und nicht ein spannungsgesteuerter Stimulator durch wechselnde Elektrodenimpedanz bevorzugt. Die Verwendung von Netzteilen wird aus Sicherheitsgründen immer abgeraten, um eine versehentliche Lieferung von größeren Intensitäten zu vermeiden. Der Betrieb dieses Gerätes wurde in unserem vorangegangenen Artikel ¹⁹ beschrieben. Durch den Anschluss der herkömmlichen tDCS-Gerät an den Adapter Multichannel Stimulation (Abbildung 1), wird DC entlang der 4x1 HD-tDCS Konfiguration ermöglicht für Neuromodulation beschränkt auf den gewünschten Bereich geliefert.
4. Vor jeder Sitzung eine Sichtkontrolle der Elektroden vor Gebrauch auf Anzeichen von ungewöhnlichen Verschleiß oder Beschädigung. Die HD-tDCS Elektroden sind wiederverwendbar, haben aber eine begrenzte Anzahl der gesamten Anwendungen (siehe discussion). Elektroden-Einheiten für HD-tDCS verwendet werden sollte wurde speziell entwickelt, getestet haben oder für diesen Zweck. Der Ansatz in diesem Artikel gezeigt verwendet Ag / AgCl Sinterring Elektroden (Abbildung 2). Die Verwendung dieser Elektroden in Kombination mit einer geeigneten elektrisch leitenden Gel und HD Kunststoffgehäusen, wurde gezeigt, dass Änderungen in Stimulationselektrode Potential und pH-Änderungen in dem Gel zu minimieren, während Herstellung keine signifikante Erwärmung ^9,20, was daher zu einer sichereren und effektiven Ansatz im Gegensatz zu anderen Arten von Elektroden verglichen.
5. Schließen Sie die Kabel von fünf Ag / AgCl Sinterring Elektroden an den passenden Empfänger auf dem 4x1-Adapter-Kabel-Ausgang. Die Mittelelektrode wird die eine Festlegung der Polarität der Stimulation entweder anodische oder kathodische sein. Achten Sie auf die mittlere Elektrode Blei zum Zentrum Empfänger anzuschließen. Verbinden Sie dann die restlichen Elektroden in die umliegenden Stecker. Es sollte angemerkt werden, dass dieAnordnung der vier Rückkehr Elektroden in den Empfänger-Stecker ist nicht kritisch, da sie alle die gleiche Polarität sein wird.

3. Messungen

Leiter-Messung und Lokalisierung der Bereich der Stimulation sind identisch mit denen für herkömmliche tDCS, wie in unserem früheren Artikel ¹⁹ erläutert. Die Schritte werden noch einmal im Detail zur weiteren Klärung beschrieben.

1. Haben die Teilnehmer bequem auf einem Stuhl sitzen, was kann eine Kopfstütze haben.
2. Die Stimulation Website wird durch das Protokoll von Interesse für die Forscher, da Stimulation der verschiedenen Ergebnisse in verschiedene Effekte bestimmt. Am häufigsten wird die Internationale 10-20 EEG-System ¹⁸ für Kopf Messungen verwendet wird, wie unten beschrieben.
3. Zuerst lokalisieren Vertex (Cz).
   1. Um dies zu tun, messen Sie den Abstand von der Nasenwurzel zum inion und teilen den Abstand um die Hälfte. Die nasion ist der Punkt an der Kreuzung von the Stirn und die nasalen Knochen und der inion ist das prominenteste Punkt des Os occipitale (Abbildung 3). Markieren Sie die Stelle als eine Linie, ein Öl mit Bleistift oder ein nicht-toxisches Wasser-basierte Marker.
   2. Zweitens wird der Abstand zwischen den linken und rechten präaurikulär Punkten (dh der Bereich der vorderen Tragus). Teilen Sie diesen Abstand um die Hälfte, und markieren Sie die Stelle mit einer Linie. Verbinden Sie nun beide Linien, eine Flanke zu erstellen. Der Punkt, an dem beide Linien schneiden entspricht Cz.
4. Je nach dem Protokoll untersucht, identifizieren die Zielstelle auf dem Kopf.
   1. Um stimulieren über die primären motorischen Kortex (M1), berechnen 20% des Abstandes von Cz nach links oder rechts präaurikulär Punkt beginnen die Messung an Cz (Abbildung 3). Für eine genauere Bestimmung dieser Gegend, kann die Verwendung von Zusatz Methoden wie Neuronavigation Systeme oder die transkranielle Magnetstimulation (TMS) geeignet sein.

4. Vorbereitung der Haut

1. Bereiten Sie die Haut an der Stimulationsstelle durch Trennen der Haare. Ein Alkohol Wattebausch kann verwendet werden, um zur Beseitigung von Talg oder Haare aus der Kopfhaut. Nicht reiben die Haut. Stellen Sie sicher, dass keine Hautveränderungen vorhanden sind.

5. Positionierung Elektroden und Geräte-Setup

1. Nach Messkopf Abmessungen und Vorbereitung der Haut, finden Sie die entsprechende Marke des M1.
2. Anschließend halten die M1 Marke in Sicht, platzieren Sie den modular EEG Kappe auf dem Kopf der Person, während das Zentrum Kunststoffgehäuse über die Marke. Um die M1 Kreuzmarkierung auf der Kopfhaut im Auge zu behalten, kann man die Haare bewegen, bevor Sie das HD Gehäuse darüber. Stellen Sie sicher, dass die Kappe eng aber bequem sitzt, und stellen Sie die Position der vier Rückkehr Kunststoffgehäusen. Obwohl auch andere Ansätze sind sicherlich machbar, in einer früheren Studie ¹⁶ positionierten wir die Rückkehr Elektroden in einem Radius von approximatEly 7,5 cm von M1. Ihre Standorte entsprach etwa Cz, F3, T7 und P3 (Abbildung 4). Dann passen die Gurte der EEG-Haube.
3. Mit einem Maßband, bestätigen, dass der Abstand zwischen den Elektroden ausreichend ist auf der Grundlage des Studienprotokolls.
4. Mit dem Ende eines hölzernen Wattestäbchen, trennen die Haare durch die Öffnung im Kunststoffgehäuse bis die Kopfhaut ausgesetzt ist. Wiederholen Sie unter jedem Gehäuse.
5. Führen etwa 1,5 ml aus einem elektrisch leitenden Gel durch die Öffnung jedes Kunststoffgehäuse, beginnend an der Kopfoberfläche. Anwendung des Gels unter Verwendung einer Kunststoff-Spritze werden. Sorgfältig vermeiden Verbreitung Gel über den Umfang der Kunststoffummantelung, da dies zu Rangieren von elektrischem Strom und unzureichende Stromfluss (Abbildung 5) führen kann.
6. Weiter mit seiner rauen Oberfläche nach unten und der glatte, abgerundete Oberfläche nach oben, Position eins Ag / AgCl gesintert Ringelektrode in jedem HD Kunststoffgehäuse. Mit derSpritze oder der Kolben als Führung ggf. absenken Ringelektrode, bis sie auf der Basis des Kunststoffgehäuses aufliegt.
7. In etwas mehr Gel auf die Elektrode zu bedecken, und verwenden Sie dann die Kappen mit den HD Kunststoffgehäusen vorgesehen, um die Elektroden an Ort und Stelle (Abbildung 6) zu sperren. Diese Kappe wird die Elektrode in Position zu halten während der Stimulation. Drehen Sie die Kappe, um es in Position zu verriegeln. Wenn der Kunststoff-Kappe nicht leicht drehen üben Sie nicht mehr Kraft. Neu einstellen Elektrode, wie in 5.6 beschrieben, und dann versuchen, die Kappe zu fixieren. Die Kappe des HD Kunststoffgehäuse ist so konzipiert, leicht drehen, wenn die Ag / AgCl Sinterring Elektrode eingesetzt und vollständig in seine richtige Positionierung.
8. Um die Spannung auf der Elektrodenkabel, loop ihnen um jeden Kunststoffgehäuse und klebt sie auf den Stuhl oder das Thema der Kleidung (Abbildung 7) zu reduzieren.
9. Schließen Sie das abgerundete Ende des Kabels an den Ausgang 4x1 Adapter Ausgang.
10. Über den Eingang Kabel to Schließen Sie das 4x1 Multichannel Stimulation Adapter zum herkömmlichen tDCS Gerät. Verbinden Sie den Kegel-Stecker des Kabels mit dem Eingang 4x1 Adapter Eingang und verbinden Sie das andere Ende des Kabels Eingang (zwei Bananensteckern) an den Ausgang des herkömmlichen tDCS Gerät. Wichtig ist, dass das Kabel, das als "Center" markiert ist derjenige, der DC Polarität von der mittleren Elektrode entweder als anodische oder kathodische geliefert definieren wird. Beachten Sie, dass bei der Verwendung des 4x1 Multichannel Stimulation Adapter in Kombination mit dem herkömmlichen tDCS Gerät gibt es keine Schalter oder Taster zur Auswahl Mitte-Mitte-Anode oder Kathode. Diese Polarität wird durch den Prozess der Verbindung der Anschlusskabel Bananenstecker zu den herkömmlichen tDCS Gerät Ausgänge, wie oben beschrieben bestimmt. In tDCS und HD-tDCS "Anode" bezieht sich auf die relativ positiven Anschluss, wo positive Strom fließt in den Körper. Auf der anderen Seite ist die "Kathode" die relative Minuspol dem positiven Strom tHenne verlässt den Körper.
11. Wenn die Anschlüsse bereit sind, auf beiden Geräten einschalten.
12. Stellen Sie sicher, dass die Impedanz-Werte innerhalb einer angemessenen Bereich sind durch Drehen des "Mode Select"-Knopf in der 4x1 Multichannel Stimulation Adapter zu "scannen". Die Vorrichtung prüft dann die Elektroden, die die Impedanz einer Elektrode zu einem Zeitpunkt auf dem Display angezeigt. Der "Lead Toggle"-Taste kann verwendet werden, um diese automatische Umschaltung der Elektroden in der Anzeige gewechselt werden. Die Taste kann gedrückt werden, um die Anzeige auf dem ausgewählten Elektrode zu sperren, und untersuchen die Impedanz werden. Dann kann es erneut gedrückt werden, damit das Gerät, um die Elektrode angezeigt ändern. Das 4x1 Multichannel Stimulation Adapter Gerät messen Impedanz in "Qualität Einheiten". Der Kontakt ist auf diese Qualität "Qualität Einheiten" durch die Testschaltung auf der Tatsache, daß die Elektrode nicht-linearen Widerstand mit der Elektrode-Schnittstelle ²¹ ist elektrochemischen Prozessen basierend normalisiert, und daß die Elektrode (Impedanz) kanndaher irreführend sein. Zum Beispiel ist der Widerstand gemessen scheinbar völlig abhängig von der Prüfstrom ^22. Lower "Qualität Einheiten" Werte sind wünschenswert. Obwohl keine strengen Richtlinien verfügbar aktuell sind, Werte kleiner als oder gleich 1,50 bis 2,0 "Qualität Einheiten" haben als in früheren Studien Cutoff ^15,16 verwendet worden.

Aktivieren Sie nicht die herkömmlichen tDCS Gerät, während das 4x1 Multichannel Stimulation Adapter ist in "Scan" (Impedanz-Kontrolle)-Modus, wie die Stimulation nicht an dem Thema geliefert werden.

13. Wenn Impedanz-Werte jenseits dieser Grenzen gewünscht sind, öffnen Sie die Kappe des Kunststoff-Gehäuse mit der Elektrode, die eine hohe Impedanz und entfernen Sie die Ag / AgCl gesintert Ringelektrode. Folgen Sie den Anweisungen wie oben beschrieben (dh 5,4 bis 5,7), um die Haare und Elektrode einstellen, um eine optimale Impedanz zu erhalten. Prüfen Sie die Impedanz wieder, wie bereits in 5.12. Sobald das Ziel Qualitätswert erreicht Replace die Kappe auf dem Gehäuse. Wiederholen Sie diesen Vorgang für andere Elektroden, wie gebraucht. Optimal Qualitätsanzeige kann von Person zu Person variieren, aber ein Qualitätsindikator höher als eine Elektrode in den anderen kann ein schlechter Kontakt in dieser Elektrode anzugeben.
14. Sobald die Impedanz Qualität für alle Elektroden wird bestätigt, dass innerhalb des gewünschten Bereichs sein, drehen Sie den "Mode Select"-Knopf in der 4x1 Multichannel Stimulation Adapter von "Scan" auf "Pass". Mit dieser Einstellung kann der Strom von der herkömmlichen tDCS Gerät durch die Elektroden gelangen in den 4x1-Gerät. Der Betreiber ist nun bereit, die Stimulation zu beginnen.

6. Stimulation

1. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer bequem im Stuhl sitzt und bleibt während der Stimulation wach.
2. HD-tDCS ist nun angelegt mit den Steuerelementen der herkömmlichen tDCS Gerät wie in unserem früheren Artikel ¹⁹ dargestellt. Bestätigen Sie die Dauer und Intensität der Stimulation der Auslieferung, und passendie Vorrichtung nach Bedarf. Außerdem bestimmen die Art der Sitzung (Schein oder aktive Stimulation). Wenn der Schein-Modus ausgewählt ist, wird das Gerät automatisch liefern für einen Zeitraum von 30 Sekunden nur Strom. Dieser Ansatz wurde berichtet, um erfolgreich zu sein für blendete der Teilnehmer in beiden konventionellen tDCS ²³ und HD-tDCS ¹⁵ Studien.
3. Initiieren Sie die HD-tDCS-Sitzung, indem Sie die Schaltfläche "Start" des konventionellen tDCS Gerät. Die "Start" blinkt als DC Intensität hochgefahren ist und dann kontinuierlich, wenn Licht Sollstromwert erreicht wird. Der Timer wird dann die verbleibende Zeit und die "Wahre Current" Anzeige der Stromstärke geliefert zum Zentrum Elektrode und den vier Rückführelektroden kombiniert zeigen.
4. Es könnte der Fall sein, dass die Probanden angeben Beschwerden, Juckreiz oder Kribbeln in der Anfangsphase Stimulationsperiode ²⁴ sein. Sollten diese Symptome zu unbequem, ist es empfehlenswert, dass die Stromstärke ma seinjährlich heruntergefahren von 0,2-0,5 mA für ein paar Sekunden mit dem "Relax"-Funktion, bis das Thema wohl fühlt. Unmittelbar danach sollte die Stromstärke schrittweise erhöht werden zurück zu der ursprünglichen Dosis. Die oben genannten Empfindungen normalerweise neigen zu verblassen nach ein paar Minuten der Stimulation.

7. Nach dem Eingriff

1. Nachdem die Sitzung beendet ist, können Widerstände über alle Kanäle erneut gemessen werden, falls gewünscht. Öffnen Sie die Kunststoff-Kappen und entfernen Sie vorsichtig die Ag / AgCl Sinterring Elektroden aus den Gehäusen. Falls erforderlich, verwenden Sie das stumpfe Ende eines Wattestäbchen zu vermeiden, zog an den Elektrodendrähten. Die Elektroden sollten vorsichtig mit Leitungswasser gewaschen werden, um Gel zu entfernen und dann getrocknet wird, bevor die Speicherung.
2. Dann entfernen Sie den EEG-Haube mit den eingebetteten Kunststoffgehäusen. Entfernen Sie nicht die EEG-Kappe mit den Kunststoffkappen geschlossen, wie die Teilnehmer an den Haaren in den Kappen und / oder Gehäuse gefangen werden kann. Die Kunststoff-Gehäuse sollte dann gewaschen werdenGel zu entfernen, gewaschen und mit einem Papiertuch.
3. Mit einem Papiertuch entfernen Sie das verbleibende Gel aus dem Kopf der Person. Da das Gel ist wasserlöslich, kann etwas Wasser verwendet werden, um sie zu entfernen werden.
4. Es wird empfohlen, um die Teilnehmer zu bitten, einen Fragebogen ausfüllen, nach jeder Stimulation Sitzung für alle unerwünschten Ereignisse (Tabelle 3) zu überwachen.

Ergebnisse

Wenn die Elektroden entsprechend positioniert und werden die Impedanz-Werte sind innerhalb einer angemessenen Bereich, wird DC von der Anode zu den verschiedenen Kathoden (für Anode Zentrum 4x1 HD-tDCS) fließen für die Dauer der Stimulation. Das Ziel Stromstärke wird durch die herkömmliche tDCS Gerät geliefert und gezeigt, in der "Wahre Strom"-Anzeige. Ebenso, wenn die Schein-Modus ausgewählt ist, wird das Gerät automatisch stoppen liefert DC etwa 30 Sekunden nach der Einleitung, und die Anzeige Einstellung der DC Lieferung (Abbildung 8) zeigen.

Es ist üblich, für die Teilnehmer Jucken, Kribbeln oder ein leichtes Brennen beim Beginn der Stimulation zu melden. Diese Phänomene werden häufig sowohl während Schein und aktiven HD-tDCS ^15,16 beobachtet und sollte zeigen, dass DC abgegeben wird, wie beabsichtigt. Allerdings neigen sie in der Regel zu verblassen nach den ersten paar Minuten der Stimulation.

Inhalt "> Es wird in der Regel davon auszugehen, dass Hirnareale mit mehr Stromfluss eher moduliert werden, während Regionen wenig oder vernachlässigbar Stromfluss nicht direkt betroffen sein werden. Somit würde der Schwerpunkt Stromfluss durch 4x1-HD-tDCS hergestellt sein erwartet, um lokalisierte Neuromodulation produzieren. Computational Modelle ^4,14,15 haben gezeigt, dass 4x1-Ring HD-tDCS Ergebnisse in mehr Brennweite Hirnstimulation als mit herkömmlichen tDCS (Abbildung 9) verglichen. Wie von Datta et al. ^4,11, die Bereich der kortikalen Erregbarkeit Modulation durch 4x1-Ring HD-tDCS induziert wurde innerhalb des Rings Umfang eingeschränkt, und die Spitze des elektrischen Feldes stand unter dem zentralen Elektrode. Dagegen konventionellen Stimulation tDCS von verschiedenen anderen Regionen wie der ipsilateralen zeitliche und bilateralen verursacht Frontallappen, und das elektrische Feld Höhepunkt der Mitte zwischen den zwei Elektroden statt unterhalb einer von ihnen.

HD-tDCS ist eine neuartige technik und damit ihre Auswirkungen noch nicht so umfassend wie die der bisher üblichen tDCS untersucht. Allerdings sind seine möglichen Anwendungen ähnlich, andere noch erforscht werden. Aktuelle Studien mit 4x1-Ring HD-tDCS zeigen, dass bei gesunden Probanden es kann deutlich verringert Hitze und Kälte sensorischen Schwellen, und führen zu einer marginalen analgetische Wirkung für kalte Schmerzschwelle (Abbildung 10) ^15. Darüber hinaus kann es zu signifikanten Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit, gemessen mit motorisch evozierte Potentiale ^13,14 (Abbildung 11). In Fibromyalgie-Patienten induziert aktive 4x1-Ring HD-tDCS eine signifikante Reduktion der Schmerzen wahrgenommen (Abbildung 12) und deutlich erhöhte mechanische Detektionsschwellen um ^Schein-16 verglichen.

Studien zum Vergleich HD-tDCS und konventionellen tDCS werden, um die Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen aufzuklären wichtig. Jedoch ein einzelnes zehnminütigen sessio n von anodale HD-tDCS bei 2,0 mA wurde bereits von Kuo et al., um ¹⁴ mehr prominent, länger anhaltende erregenden Nachwirkungen und erträglicher als herkömmliche Stimulation tDCS (Abbildung 13) ausüben, unterstützen den Einsatz in Forschung und potenziell im klinischen Umfeld.

1. 4x1 Multichannel Stimulation Adapter (links), die mit herkömmlichen tDCS Vorrichtung (rechts).

Abbildung 2. Ag / AgCl Sinterring Elektroden, mit glatten abgerundeten (schwarz) und rauen Oberflächen. Die Elektroden werden mit den passenden Empfänger auf dem 4x1 Adapter Ausgang angeschlossen.

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Abbildung 3. Anatomische Leitstrukturen (links) und primären motorischen Kortex (M1) Lokalisation auf der Internationalen 10-20 EEG-System (rechts) basiert.

Abbildung 4. Vorgeschlagene Positionierung für HD Elektroden auf der 10-20 EEG-System basiert. Andere Montagen kann auch getestet werden.

Abbildung 5. Elektrische Gel-Anwendung (links). Zur Vermeidung von Rangieren zwischen den Elektroden Strom, sollte darauf geachtet werden, dass die Ausbreitung von elektrischen Gel über die Grenzen des Kunststoffgehäuses (rechts).

Abbildung 6. Placement der Ringelektrode in Kunststoffgehäuse. Die raue Oberfläche der Elektrode muss nach unten und die glatte, abgerundete Oberfläche nach oben. Die Ringelektrode sollte dann abgesenkt, bis er auf der Basis des Kunststoffgehäuses (links) und der Kappe in Position verriegelt (rechts) aufliegt.

Abbildung 7. Probe 4x1 HD-tDCS Setup.

Abbildung 8. Anlieferung der aktiven (links) und Schein (rechts) Modus durch konventionelle tDCS Gerät. Von DaSilva et al. ^19.

Abbildung 9. Computational Modell Vergleich zwischen primären motorischen Kortex 4x1-Ring HD-tDCS (oben) und herkömmlichen tDCS mit einem Standard bipolar Schwamm montage (unten). Klicken Sie hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 10. Hitze und Kälte sensorischen Schwellen und kalten Schmerzschwelle bei gesunden Probanden vor (pre) und nach (post)-Ring 4x1 HD-tDCS gemessen. Das Protokoll bestand auf Lieferung von 2mA aktiver anodale HD-tDCS oder Schein-Stimulation des primären motorischen Kortex für 20 min. Geändert von Borckardt et al. ^15. Klicken Sie hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen .

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Abbildung 11. Auswirkungen von 4x1-Ring HD-tDCS auf motorisch evozierte Potentiale (MEP) Amplitude bei gesunden Probanden. Das Protokoll bestand auf Lieferung von 1mA aktiver anodale HD-tDCS oder Schein-Stimulation des primären motorischen Kortex für 20 min. MEP wurden vor und nach der Stimulation gemessen wird, und die Amplitude des letzteren zu der Grundlinie normalisiert. Whiskers repräsentieren Standardabweichungen. Geändert von Caparelli-Daquer, et al. ^13.

Abbildung 12. Auswirkungen von 4x1-Ring HD-tDCS auf die wahrgenommene Schmerzen bei Fibromyalgie-Patienten. Die Patienten wurden gebeten, ihre allgemeine Schmerzen bewerten mit Hilfe einer visuellen numerischen Skala vor, unmittelbar und 30 Minuten nach der Stimulation. Das Protokoll bestand aus einzelnen Sitzungen der aktiven anodischen und kathodischen HD-tDCS, lieferte auf der linken primären motorischen Kortex (2mA für 20 min) und schein Stimulation. Whiskers repräsentieren Standardfehler. Geändert von Villamar et al. ^16.

Abbildung 13. Vergleich der Nachwirkungen von anodischer und kathodischer Stimulation mit herkömmlichen tDCS und 4x1-Ring HD-tDCS induziert. Motor evozierte Potentiale (MEP) Amplitude vor und nach der Entbindung von 2mA konventioneller tDCS oder 4x1 HD-tDCS für 10 min gemessen. Sequential Beurteilungen wurden durchgeführt, um den Zeitverlauf der Nachwirkungen bewerten. MEP Amplitude post-Stimulation wurde mit der Grundlinie normalisiert. Geändert von Kuo et al. ^14.

Haben Sie schon einmal ...	Hatte eine negative Reaktion auf TMS / tDCS?
	Hatte einen seizuneu?
	Hatte einen unerklärlichen Verlust des Bewusstseins?
	Hatte einen Schlaganfall?
	Hatte eine schwere Kopfverletzung?
	Operiert, um Ihren Kopf?
	Hatte keine verwandten Gehirn, neurologische Erkrankungen?
	Hatte jede Krankheit, die Hirn-Verletzungen verursacht haben?
	Sie leiden unter häufigen oder schweren Kopfschmerzen?
	Haben Sie Metall in Ihrem Kopf (außerhalb des Mundes) wie Schrapnell, chirurgische Klammern oder Fragmente vom Schweißen?
	Haben Sie implantierten medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern oder medizinischen Pumpen?
	Nehmen Sie irgendwelche Medikamente?
	Sind Sie schwanger, oder sind Sie sexuell aktiv und nicht sicher, ob Sie schwanger sein könnten?
	Hat jemand in Ihrer Familie an Epilepsie leiden?
	Sie benötigen keine weiterenErläuterungen zu tDCS / HD-tDCS oder seinen verbundenen Risiken?

Tabelle 1. Screening für Kontraindikationen und spezielle Überlegungen vor tDCS / HD-tDCS.

Materialien	Ein herkömmliches Gerät tDCS
	Ein 4x1 Multichannel Stimulation Adapter
	Vier 9-Volt-Batterien
	Eine modulare Elektroenzephalogramm Aufnahme Kappe
	Fünf Ag / AgCl gesinterten Ringelektroden
	Fünf speziell konzipierten HD Kunststoffgehäusen und ihre jeweiligen Kappen
	Ein Kunststoff-Kolben
	Kabel
	Ein Maßband
	Eine hölzerne Wattestäbchen
	Elektrisch leitfähiges Gel
	Ein 3 - oder 5-ml-Spritze
	Klebeband
	Papierhandtücher

Tabelle 2. Materialien.

Hatten Sie eine der folgenden Symptome oder Nebenwirkungen?	Geben Sie einen Wert (1-4) in den Raum unter. 1-Absent 2-Mild 3-Moderate 4-Severe	Falls vorhanden, glaubst du, das HD-tDCS verwandt ist? 1-None 2-Remote 3-Mögliche 4-Wahrscheinliche 5-Definite	Aufzeichnungen
Kopfschmerzen
Nackenschmerzen
Scalp Schmerzen
Kopfhaut brennt
Kribbeln
Hautrötung
Schläfrigkeit
Probleme zu konzentrieren
Akute Stimmungswechsel
Andere (bitte angeben):

Tabelle 3. Beeinträchtigung Screening nach HD-tDCS.

Diskussion

Kritische Schritte

Aspekte vor Beginn des Verfahrens zu überprüfen

Vor Beginn der Stimulation, sollten Forscher stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer keine Kontraindikationen für HD-tDCS hat. Tabelle 1 listet einige wichtige Überlegungen berücksichtigt werden und fasst die wichtigsten Kontraindikationen, einschließlich Anwesenheit metallischen Implantaten oder Geräte in den Kopf, schwere Hirn-Verletzungen oder erhebliche Hautverletzungen. Der Forscher sollte auf das Vorhandensein der letzteren in der 4x1-Ring Umfang inspizieren während der Vorbereitung für die Platzierung der Elektroden. Wir empfehlen nicht, die Anwendung dieser Technik, wenn diese Läsionen vorliegen. Dies ist wichtig, da, obwohl Hautläsionen nicht gemeldet haben, wenn Sie die HD-Elektroden und Gehäuse in diesem Artikel gezeigt hat Hautschäden nach der Lieferung von mehreren aufeinander folgenden Sitzungen der konventionellen tDCS ³ gemeldet, vor allem, wenn durchgeführt overa Zeitraum von 14 Tagen ^25.

Die Anwesenheit von metallischen Implantaten oder Mängel an den Schädel oder Gehirnparenchym signifikant verändern Stromfluss ^17,26 und Ergebnis in der Stimulation des kortikalen Regionen andere als die vorgesehenen. Aus Sicherheitsgründen sollte die Stimulation bei Patienten mit implantierten medizinischen Geräten vermieden werden. Relative Kontraindikationen sind bei Epilepsie oder die Geschichte eines Schlaganfalls, es sei denn die Studie ist speziell auf das Studium dieser Bedingungen konzentriert. HD-tDCS sollte bei schwangeren Frauen aufgrund fehlender Daten zur Sicherheit vermieden werden.

Es ist von größter Bedeutung, um die Polarität der Kabel überprüfen, wenn Sie das 4x1 Multichannel Stimulation Adapter zum herkömmlichen tDCS Gerät. Andernfalls kann bei der Bereitstellung die falsche Art von Stimulation der Teilnehmer führen. Stellen Sie sicher, dass das Kabel als "Center", die oft sein kann, rot markiert, an den richtigen Anschluss (Anode oder Kathode) angeschlossen.

Der Betreiber sollte auch visuell inspizieren die Ag / AgCl Sinterring Elektroden zum Nachweis der Ablagerung von Elektrolyse-Produkte vor jedem Gebrauch und ersetzen Sie sie, wenn angegeben. Nach jedem aktiven Stimulationssitzung neigen Produkte von elektrochemischen Reaktionen zum Aufbau auf der rauhen Oberfläche auf der Unterseite der Elektroden. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert, dass jede Elektrode in der Mitte des 4x1-Konfiguration für zwei aktive Stimulationssitzungen nur angeordnet werden. Anschließend kann es gedreht werden und als eine der Rückkehr Elektroden. Sobald jeder der fünf Elektroden in einer Reihe als Mittelelektrode gedient hat zweimal, wird empfohlen, um einen neuen Satz von Elektroden verwendet werden. Es ist einfach an jede Elektrode beschriften und Aufzeichnen der Anzahl von Verwendungen, um sie in einer koordinierten Weise zu drehen. Neben der Verträglichkeit wird die (begrenzte) Drehung der Elektroden sollen auch einen hochohmigen Fall, wo Strom nicht geteilt wird ebenso zu vermeiden across die vier Elektroden Rückkehr. Der Betreiber ist verantwortlich für die Überprüfung Kontaktqualität vor der Stimulation (wie in den Schritten 5,12-5,14 erklärt), und sicherzustellen, dass keine ungewöhnlich hohe Werte eingehalten werden.

Es kann vorkommen, dass die Teilnehmer ihre Köpfe bewegen übermäßig oder versehentlich ziehen Sie die Kabel und lösen oder brechen sie. Aus diesem Grund ist es ratsam, Schleife jedes Kabel um seine Kunststoffgehäuse und Band der 4x1-Adapter-Kabel-Ausgang an eine Oberfläche (dh der Stuhl oder der Teilnehmer Kleidung).

Falls gewünscht, kann es möglich sein, topische Anästhetika an der Kopfhaut zu geben, um möglicherweise unangenehme Empfindungen zu verhindern und zur Verbesserung der Blendung von Teilnehmern an der Studie. Es sollte jedoch bedacht werden, dass, obwohl Verätzungen der Haut nicht mit HD-tDCS berichtet, könnte es eine kleine theoretische Risiko für diese unerwünschte Wirkung zu sein und die Verwendung von Lokalanästhetika könnten Teilnehmer aus r verhinderneporting es während der Stimulation. In dieser Demonstration sowie in unseren früheren Studien haben wir nicht topischen Anästhetika, wie Unwohlsein, wird im Allgemeinen als mild berichtet.

Wie oben erwähnt wurde, um optimale Ergebnisse zu haben, ist es sehr wichtig, die Ausbreitung elektrischer Gel über die Grenzen der Kunststoffummantelung zu verhindern. Andernfalls aktuellen Kraft Shunt von einer Elektrode zur anderen.

Wichtige Überlegungen während der Stimulation

Es sei denn, dies als Teil des Studiendesigns erforderlich ist, sollte das Thema nicht zu schlafen, lesen oder sonst während der Stimulationssitzung abgelenkt. Dies ist wichtig, da es wurde berichtet, dass intensive kognitive Anstrengung, Langeweile oder schlafen, Muskelaktivität und anderen Tätigkeiten, die zu Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit können in veränderten und im Gegensatz Wirkung herkömmlicher tDCS ²⁷ führen.

Bei der Einleitung des stimulation, und um Nebenwirkungen von plötzlichen Beginn des Stromflusses, das Gerät zu verhindern automatisch Rampen Strom nach oben und unten über einen Zeitraum von dreißig Sekunden. Aus ähnlichen Gründen, nicht zwischen "Pass" und "Scan"-Modus zu schalten, während die konventionelle tDCS Gerät Strom erzeugt. Es ist immer ratsam, regelmäßig fragen, ob sie Untertanen zufrieden mit dem Verfahren fühlen, um sicherzustellen, dass die Stimulation sicher voran.

Stimulation bei empfindlichen Bevölkerungsgruppen, einschließlich pädiatrischen Patienten kann eine Dosisanpassung erfordern.

Praktische Aspekte nach dem Eingriff

Um weitere Beweise für Sicherheit zu sammeln und HD-tDCS Auswirkungen überwacht, empfehlen wir die Verwendung eines negativen Auswirkungen Fragebogen wie die in Tabelle 3 dargestellt, die den Teilnehmern nach jeder Sitzung sollte geliefert werden. Achten Sie darauf, für das Vorhandensein der häufigsten adverse Effekte mit HD-tDCS verbunden sind, wie Unbehagen, Kribbeln, Juckreiz und Brennen. Darüber hinaus kann die Aussagekraft dieser Daten durch bittet auch für quantitative subjektive Noten verbessert werden. Dies kann mit einer numerischen Skala für die Patienten, um die Intensität oder Schwere der Nebenwirkungen, zum Beispiel von 1 bis 5 oder 1 bis 10 Bericht erreicht werden. Es ist auch wichtig, die Nebenwirkung Fragebogen über jede Schein-Sitzung zu liefern. Dies ermöglicht den Vergleich der Häufigkeit von Nebenwirkungen, die mit aktiven und Schein Stimulation verbunden. Für konventionelle tDCS haben einige Nebenwirkungen berichtet worden, dass noch häufiger in der Sham-Gruppe ^24, Kopfschmerzen als ein Beispiel.

Mögliche Änderungen

Für 4x1 HD-tDCS kann Stimulationsprotokolle gestaltet mit verschiedenen Zielorten, aktuelle Polarität und Intensität, und der Radius des Rings werden. In der Regel wird eine Erhöhung 4x1 Ringdurchmesser Increasich die Eindringtiefe und die maximale Intensität unter dem Ring ^28. Umgekehrt reduziert Ringradius erhöht focality aber abnimmt induziert Gehirn elektrischen Feldes. Daher ist eine weitere Untersuchung der optimalen Dosis pro Indikation gerechtfertigt.

Obwohl dieser Artikel auf 4x1-Ring HD-tDCS fokussiert ist, können auch andere Elektrode Bereitstellungen verwendet werden, wie 4x2 und 3x3 (Dual Band) werden, unter anderem. Obwohl HD-tDCS bietet viele Möglichkeiten zur Individualisierung, die Methoden für die Positionierung und Vorbereitung Elektroden, wie hier beschrieben, sollte zusammen mit nur mit Hardware und Zubehör, das speziell für diesen Zweck getestet wurden befolgt werden. Dazu gehören unter besonderer Berücksichtigung der HD Kunststoffgehäuse Design, Gel und Elektroden. Zum Beispiel sind Elektroden außer Ag / AgCl Sinterring auch getestet, um DC, wie Ag Pellet, Ag / AgCl Pellet, Ag / AgCl Scheibe und Gummi Pellet ⁹ liefern. Allerdings induzieren beide Ag und Gummi Pellet Elektrodend Änderungen im pH-Wert und steigt in Temperatur und Elektrodenpotential wurden für alle Elektroden mit Ausnahme Ag / AgCl Ring und Scheibe gemeldet. Daher scheint es, dass Ag / AgCl Ringelektroden kann eine wirksame und sichere Ansatz. In Zukunft können Modifikationen des Ansatzes in diesem Papier beschrieben auch verwendet werden, um Maßnahmen wie die transkranielle Stimulation Wechselstrom zu liefern.

Einschränkungen

Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Rolle der 4x1-Ring HD-tDCS Polarität auf die kortikale Erregbarkeit unklar. Obwohl neurophysiologische Studien haben berichtet, dass sowohl 1,0 mA und 2,0 mA anodale 4x1-Ring HD-tDCS in kortikalen Erregbarkeit bei gesunden Probanden führte ^13,14 erhöht, ist eine breitere Körper des Beweises speziell mit HD-tDCS Studien erforderlich, bevor eine Verallgemeinerung kann gemacht werden. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass die Auswirkungen der Modulation mit kortikalen Erregbarkeit 4x1-Ring HD-tDCS kann zeitabhängig sein, das Erreichen ihrer Erbsek mehrere Minuten nach dem Ende der Anregung und nicht unmittelbar nach ^14,16. Daher kann sequentiellen Beurteilungen über verschiedenen Zeitpunkten nach der Intervention erforderlich, um genaue Ergebnisse zu erhalten.

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
One conventional tDCS device (Soterix 1x1 Low-intensity DC Stimulator)	Soterix Medical Inc., New York, NY, USA	1300A
One 4x1 Multichannel Stimulation Adapter	Soterix Medical Inc., New York, NY, USA	4X1-C2
Four 9V batteries			Many manufacturers available
One modular electr–ncephalogram recording cap	EASYCAP GmbH, Germany	EASYCAP
Five Ag/AgCl sintered ring electrodes	Stens Biofeedback Inc., San Rafael, CA, USA	EL-TP-RNG Sintered
Five specially-designed plastic casings and their respective caps	Soterix Medical Inc., New York, NY, USA
One plastic plunger	Soterix Medical Inc., New York, NY, USA	PSYR-5
Cables	Soterix Medical Inc., New York, NY, USA	CSIN-X2 Input Cable, CSOP-D5 Output Cable
One measuring tape			Many manufacturers available
One wooden cotton swab			Many manufacturers available
Electrically conductive gel (Sigma Gel)	Parker Laboratories, New Jersey, NJ, USA	15-25
One 3- or 5-ml syringe			Many manufacturers available
Adhesive tape			Many manufacturers available
Paper towels			Many manufacturers available