Este trabajo fue apoyado por fondos del Instituto Coreano de Ciencias Básicas (KBSI) beca, Estudios de Neuroimagen de Engaño Hipnóticamente Inducido.

El siguiente protocolo experimental fue revisado y aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la UCLA. Antes de iniciar el experimento, los sujetos se sometieron a una preselección telefónica que excluyó a los sujetos que estaban potencialmente embarazadas, menores de dieciocho años, o que habían trabajado en un espectáculo de máquinas o tenían implantes metálicos. Los temas zurdos, o ésos con una historia de la enfermedad mental también fueron excluidos de la piscina sujeta. Los participantes incluidos entonces fueron instruidos para abstenerse del cafeína, de las drogas, y del alcohol en el día del experimento. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito y la comprensión del consentimiento de cada participante el día del experimento.
1. Aplicación de red de sensores EEG
Los datos de EEG se registran utilizando una red de sensores geodésicos compatible con MRI de 256 canales. Los niveles de impedancia en los electrodos deben ser monitoreados (paso 1.5) a intervalos de aproximadamente 20 minutos a lo largo del experimento para asegurarse de que los electrodos no se han secado y que las impedancias permanecen por debajo del umbral.
<ol><li>Determine el tamaño adecuado de la red midiendo la circunferencia de la cabeza desde la cresta de la frente de la glabela hasta aproximadamente 2,5 cm por encima de la inion.</li>
	<li>La solución de electrolito de cloruro de potasio HidroCel Saline se realizó de acuerdo con las instrucciones de EGI. La red del sensor electrogeodésico 256 de EEG entonces fue empapada en la solución del electrólito por 10 minutos.</li>
	<li>El punto de vértice, o Cz, en la cabeza se determinó midiendo el punto medio entre nasion e inion y alineándolo con el punto medio que disecciona los puntos preauriculares. La red EEG se colocó de tal manera que el electrodo de referencia Cz se alinea con el punto de vértice.</li>
	<li>Se recopilaron imágenes fotográficas de la cabeza y los electrodos utilizando el Sistema de Fotogrametría Geodésica (GPS) EGI para calibrar el espacio del sensor que se utilizará en el análisis de fuentes EEG.</li>
	<li>Las impedancias del electrodo entonces fueron medidas. El contacto con el cuero cabelludo fue comprobado para esos electrodos con los niveles de la impedancia sobre umbral. Las colocaciones de los electrodos se ajustan, y se agregó una solución de electrolito adicional a los electrodos según sea necesario para reducir la impedancia.</li>
</ol>2. EEG/fMRI concurrente y protocolo de registro de temperatura antes de la hipnosis
Después de que la red de EEG se aplique apropiadamente, el sujeto procede a la sala de escáneres de RMN. Se eliminan todos los objetos metálicos. La RESONANCIA MAGNÉTICA estructural y la resonancia magnética funcional se recogen en un escáner Siemens Allegra 3T. Los datos simultáneos de EEG/fMRI se recogen antes de la inducción hipnótica para establecer una línea de fondo funcional para cada tema.
<ol><li>Mprage exploración estructural</li>
	<li>T2 Matched Bandwidth - una secuencia de escaneo especializada diseñada para proporcionar un buen contraste para el registro de imágenes, mientras comparte las mismas distorsiones métricas que los escaneos funcionales que siguen.</li>
	<li>Exploración funcional - Secuencia de pulso eco-plano ponderada por T2* con un TR = 2.5 seg, TE = 40 milisegundos, Campo de visión = 200 mm x 200 mm, Flip Angle = 90 °, recopilando imágenes cerebrales enteras con una resolución = 64 x 64 x 28, tamaño del vóxel = 3 mm3. Los datos se recopilan durante un total de cinco minutos.</li>
	<li>Los datos de EEG se registran simultáneamente utilizando un sistema de 256 canales de Geodésicas Eléctricas Compatibles con MR (EGI) durante las grabaciones de MRI funcionales de cinco minutos para establecer un EEG basal antes de la inducción hipnótica. Nuestro laboratorio ha sido pionero en métodos para la recolección simultánea de fMRI/EEG utilizando software y hardware que elimina el ruido de artefactos de RM y balistocardiograma, en tiempo real (consulte la referencia25 para obtener detalles adicionales).</li>
	<li>Después del escaneo del estado de reposo, los sujetos escuchan una cinta que les indica que visualicen que su mano izquierda está sumergida en un cubo de agua helada fría. Las diferencias de temperatura entre cada mano se cuantifican utilizando nuestro dispositivo de termometría diferencial que se describe a continuación.</li>
</ol>3. Inducción hipnótica
Los sujetos estaban entonces sentados cómodamente en una habitación poco iluminada y tranquila. Los datos de EEG fueron registrados a través de la duración de la inducción hipnótica y de la técnica progresiva de la profundización de la relajación.
<ol><li>La inducción hipnótica comenzó con una breve entrevista por el hipnoterapeuta para determinar las señales espaciales específicas del sujeto que causan la relajación. A los sujetos se les hicieron una serie de preguntas para determinar si eran capaces de visualizar.</li>
	<li>El hipnoterapeuta comenzó entonces la inducción usando una sugerencia ideomoter conocida como la técnica de levantamiento de brazos. Durante este tiempo, el hipnoterapeuta continuamente le dio al sujeto la sugerencia de que su brazo se sentía como si se estuviera volviendo más ligero, y en algún momento su brazo se elevaría en el aire automáticamente sin esfuerzo volitivo. Después de que el brazo del sujeto se elevó, se les instruyó a doblar el brazo y tocar su frente con las yemas de los dedos. Tan pronto como el sujeto cumplió, el hipnoterapeuta le pidió al sujeto que cerrara los ojos y se relajara como si estuviera en un sueño profundo.</li>
	<li>El nivel de susceptibilidad hipnótica entonces fue evaluado vía la escala de Stanford de 12 puntos de la susceptibilidad hipnótica, prueba de la forma C.</li>
	<li>Una técnica de profundización, en forma de relajación progresiva, se utilizó entonces para llevar al sujeto a un mayor nivel de profundidad hipnótica.</li>
	<li>Los datos de EEG se registran a lo largo de la inducción hipnótica en una habitación blindada de cobre tenuemente iluminada durante la inducción hipnótica.</li>
</ol>4. Recolección de datos EEG/fMRI y termometría diferencial post inducción hipnótica
<ol><li>Después de la inducción hipnótica y la relajación progresiva, el tema, entra otra vez en el cuarto de la exploración de MRI con SR. red compatible del sensor de EEG adentro continuamente en el lugar. En este momento, los sensores de temperatura se grabaron en la parte medial de ambas muñecas. Luego se colocaron pulseras sobre los sensores de temperatura grabados para ayudar a estabilizar la colocación.</li>
	<li>Los sensores de temperatura deben configurarse de acuerdo con el esquema de la Figura 2. La calibración se realizó antes del experimento, y se logró sumergiendo las puntas de los sensores en dos soluciones de temperaturas variables (37 °C± 5). La salida del sensor se verificó con las lecturas del termómetro.</li>
	<li>A continuación, el sujeto escucha una cinta de relajación progresiva pregrabada hecha por el hipnoterapeuta a través de auriculares compatibles con MR. Durante este tiempo, los datos de fMRI se recopilan de acuerdo con las secuencias de impulsos descritas en el paso 1.1, con registro de EEG simultáneo.</li>
	<li>La recopilación de datos de EEG/fMRI en estado de reposo después de la inducción hipnótica procede de acuerdo con los pasos 2.2-2.4.</li>
	<li>El hipnoterapeuta entonces administra la sugerencia del "guante frío" para la colección de datos subsecuente de EEG/fMRI, que procede otra vez según pasos 2.2-2.5. Durante la sugerencia, el hipnoterapeuta pide repetidamente al sujeto que visualice que su mano está sumergida en un baño de agua fría, y que imagine que su mano izquierda estaba creciendo progresivamente más fría desde las yemas de los dedos hasta la muñeca. Las mediciones de termometría diferencial se registran en todo este bloque.</li>
</ol>

<ol>
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Abnorm Psychol. 88, 92-95 (1979).</li><li>Terhune, D. B., Carde&#241;a, E., Lindgren, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+frontal-parietal+phase+synchrony+during+hypnosis+as+a+function+of+hypnotic+suggestibility.">Differential frontal-parietal phase synchrony during hypnosis as a function of hypnotic suggestibility.</a> Psychophysiology. , (2011).</li><li>Tellegen, A., Atkinson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Openness+to+absorbing+and+self-altering+experiences+(&amp;#34;absorption&amp;#34;),+a+trait+related+to+hypnotic+susceptibility.">Openness to absorbing and self-altering experiences (&amp;#34;absorption&amp;#34;), a trait related to hypnotic susceptibility.</a> J. Abnorm. Psychol. 83, 268-277 (1974).</li><li>Oakley, D. A., Halligan, P. 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W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotizability+in+relation+to+the+ability+to+learn+thermal+biofeedback.">Hypnotizability in relation to the ability to learn thermal biofeedback.</a> Am. J. Clin. Hypn. 23, 53-56 (1980).</li><li>Engstrom, D. R., London, P., Hart, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotic+susceptibility+increased+by+EEG+alpha+training.">Hypnotic susceptibility increased by EEG alpha training.</a> Nature. 227, 1261-1262 (1970).</li></ol>

Tras su aceptación y publicación, Electrical Geodesics, Inc. ha suscrito la tarifa de acceso abierto para este artículo

Parece haber una amplia variabilidad en los métodos de sugestión utilizados para inducir a los sujetos a un estado de hipnosis1. Demostramos aquí que una sugerencia para el movimiento no volátil del motor seguido por el SHSS, forma C, se puede utilizar para alterar el espectro de potencia de EEG. Observamos que aunque el tema utilizado en este estudio había sido hipnotizado en el pasado, no hubo ningún intento realizado a través de la Escala de Sugestionabilidad del Grupo de Harvard u otro mecanismo para encontrar un sujeto altamente susceptible. Presumimos que la magnitud de los cambios en las subbandas de frecuencia de EEG probablemente varía según el nivel de susceptibilidad del sujeto, como se ha reportado4.
También demostramos una configuración para medir las fluctuaciones de temperatura de la mano que pueden ocurrir durante una sesión simultánea de EEG / fMRI. Aunque los sujetos pueden eventualmente aprender a realizar cambios de temperatura de la mano sin hipnosis usando señales de biorretroalimentación, esto típicamente toma muchas sesiones de entrenamiento26. Frischholz y Tryon26 no pudieron replicar la asociación entre los cambios en la temperatura de la mano y la profundidad hipnótica utilizando el paradigma de la sugestión de guante frío, contrariamente al reportado por otros27. Se requiere trabajo adicional para resolver esta controversia. No obstante, el método para medir cambios de la temperatura de la mano durante una sesión neuroimaging funcional puede probar útil en la determinación de los correlativos de los nervios del ' cold glove' hipnótico sugerencia que sigue la inducción hipnótica.

Desde su creación, ha habido una considerable controversia en cuanto a lo que es la hipnosis, y cómo se producen los cambios fisiológicos exactamente medibles en individuos susceptibles. Los estudios dirigidos a comprender los correlatos neuronales de la hipnosis y las respuestas a la sugestión hipnótica han producido generalmente resultados variados1,que pueden deberse, al menos en parte, a las diferencias en las técnicas de inducción hipnótica y sugerencia2,proporcionando así motivación para una metodología detallada y una descripción del protocolo.
Aunque la hipnosis se ha definido convencionalmente como un estado de concentración interna y atención focalizada1,3,una definición operativa más completa también incluye: disminución de la conciencia de los estímulos exógenos4,aumento de la absorción5,o atención sin esfuerzo a las palabras del experimentador y disminución del pensamiento espontáneo6. Una inducción hipnótica se define generalmente como un conjunto de instrucciones verbales que facilitan la hipnosis y la absorción6. La hipnotización varía mucho entre los individuos, pero generalmente es estable dentro de los individuos a lo largo del tiempo7,8; la sugestionabilidad se mide típicamente en términos de respuesta conductual a la sugestión, siendo la métrica más comúnmente aplicada la Escala de Susceptibilidad Hipnótica de Stanford, (SHSS) forma C9-12.
Los estudios que examinan los correlatos neuronales de la hipnosis generalmente se dividen en dos categorías. O bien examinan las redes de actividad intrínsecamente activadas durante la hipnosis en "estado de reposo", o bien estudian los cambios en la actividad neuronal que ocurren en respuesta a la sugestión hipnótica6. En un estudio reciente de EEG, los individuos altamente sugesibles fueron encontrados para exhibir una desincronía relacionada evento más alto de la red frontal-parietal en la venda alfa-2 durante hipnosis comparada a los temas sugesibles bajos4. Recientemente, la resonancia magnética funcional (fMRI) también ha revelado cambios en las redes de modo predeterminado anterior durante la hipnosis en "estado de reposo" sin un aumento correspondiente de la actividad en otras áreas cerebrales2. La evidencia convergente sugiere que la hipnosis está asociada con el control atencional anterior disociado13.
Los cambios en fMRI sangre nivel dependiente de nivel (BOLD) señales en respuesta a una variedad de sugerencias hipnóticas también se han reportado recientemente14-23. La mayoría de los estudios de sugerencia-respuesta correlacionan los cambios en la señal cerebral con calificaciones subjetivas de la percepción alterada. Sin embargo, la sugestión hipnótica también se ha utilizado para alterar parámetros fisiológicos como la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la temperatura de la mano en respuesta24.
Aquí, ampliamos estos hallazgos anteriores mediante el desarrollo de un paradigma experimental, conocido aquí como el paradigma del "guante frío", por el cual los sujetos son dirigidos a percibir que una de sus manos es más fría en temperatura que la otra, en ausencia de cualquier manipulación física externa de la temperatura. Estas instrucciones verbales se entregan a través de auriculares compatibles con MR durante la grabación de datos.
En el presente trabajo, primero demostramos nuestro método para el registro simultáneo de datos EEG / fMRI. A continuación, demostramos el paradigma del guante frío, que incluye la recopilación de datos de EEG / fMRI junto con las mediciones de temperatura de la mano antes y después de la inducción hipnótica. Nuestro método para la inducción hipnótica incluye una sugerencia ideomotora descrita por1,seguida de una evaluación de profundidad utilizando el SSHS, forma C. Detectamos cambios confiables en el espectro de potencia de EEG que ocurren después de la inducción hipnótica. También demostramos que nuestro dispositivo de termometría diferencial compatible con MRI es capaz de medir los cambios de temperatura de la mano durante la sesión simultánea de recopilación de datos de EEG / fMRI. Este procedimiento puede proporcionar importantes mediciones cuantitativas de EEG/fMRI en la evaluación de los cambios en la señal cerebral que ocurren durante la hipnosis intrínseca en "estado de reposo", así como la medición de los cambios en la señal en respuesta a la sugerencia hipnótica de alteración de la percepción térmica.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td>Comment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Monolithic Temperature Sensor</td>
			<td>National Semiconductor Corporation</td>
			<td>LM34/LM35</td>
			<td>100 mV/&#176;C; accurate to within &#177;0.4&#160;&#176;C at room temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Instrumentation Amplifier</td>
			<td>National Semiconductor Corporation</td>
			<td>INA114</td>
			<td>Part of Magnet Room I/O interface</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HydroCel Saline</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>N-PRT-KCL-1000-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HydroCel Geodesic Sensor Net with a 256-channel High Density Electrode Array</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>256-channel HCGSN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geodesics Photogrammetry System</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>EGI GPS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettes</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>N-ACC-PIP-1000-000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

method for simultaneous fmri/eeg data collection during a focused attention suggestion for differential thermal sensation

En el presente trabajo, se demuestra un método para la recopilación simultánea de datos EEG /fMRI. En nuestra configuración, los datos de EEG se recopilan utilizando una red de sensores de alta densidad de 256 canales. El amplificador EEG en sí está contenido en un sistema de contención de aislamiento de campo (FICS), y las señales de reloj de MRI se sincronizan con la recopilación de datos de EEG para la posterior caracterización y eliminación de artefactos de RMN. Primero se demuestra este método para la recopilación de datos de estado en reposo. A partir de entonces, demostramos un protocolo para la grabación de datos de EEG /fMRI, mientras que los sujetos escuchan una cinta pidiéndoles que visualicen que su mano izquierda está sumergida en un baño de agua fría y se refiere, aquí, como el paradigma del guante frío. Los diferenciales térmicos entre cada mano se miden a lo largo de la recopilación de datos de EEG/fMRI utilizando un sensor de temperatura compatible con MR que desarrollamos para este propósito. Recopilamos datos de EEG/fMRI de guante frío junto con mediciones simultáneas de temperatura diferencial de la mano tanto antes como después de la inducción hipnótica. Entre las sesiones pre y post, los datos de EEG de modalidad única se recopilan durante el proceso de inducción hipnótica y evaluación de profundidad. Nuestros resultados representativos demuestran que los cambios significativos en el espectro de potencia de EEG se pueden medir durante la inducción hipnótica, y que los cambios de temperatura de la mano durante el paradigma del guante frío se pueden detectar rápidamente utilizando nuestro dispositivo de termometría diferencial compatible con MR.

La Figura 1 muestra el espectro de potencia de EEG en un canal representativo (Figura 1a) promediado más de 1.000 milisegundos en un solo sujeto durante el período de activación de alerta que precedió a la inducción hipnótica (Figura 1b). Cabe señalar que los patrones aquí siguen la relación inversa característica entre potencia y frecuencia (f), con caída a 1/f. La Figura 1c muestra el espectro de potencia tomado de este mismo sujeto después de la inducción hipnótica y una técnica de profundización. La atenuación de la potencia se puede ver en las subbandas theta y beta de EEG, y la gráfica general ya no sigue 1/f. La Figura 2 muestra nuestro esquema para un sensor de temperatura compatible con MRI, que utiliza sensores de temperatura de precisión LM34/LM35 acoplados a un dispositivo Arduino.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig1.jpg"> Figura 1. Espectro de potencia del electroencefalograma (EEG) en un solo sujeto para un canal de electrodo representativo. (a)matrizde electrodos EEG de 255 canales con la ubicación espacial de la selección de canales para el análisis de potencia marcado en azul (b) espectro de potencia EEG antes de la inducción hipnótica, y (c) espectro de potencia en el mismo canal de electrodo después de la inducción hipnótica y una técnica de profundización. La barra en la esquina superior derecha de la Figura 1c indica la leyenda para cada subbanda EEG con frecuencias: delta (0,1-4 Hz), theta (4-8Hz), alfa (8-12 Hz), beta (12-20 Hz) y gamma (frecuencias superiores a 20 Hz).
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig2.jpg"> Figura 2. Esquema de la configuración del sensor de temperatura diferencial compatible con MRI. (arriba) Circuito de termometría diferencial,(abajo)visión general del proceso de medición de termometría.

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Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion for Differential Thermal Sensation

Presentamos un protocolo para la colección concurrente de datos de EEG/fMRI, y SR. sincronizado grabación de la señal de reloj. Demostramos este método utilizando un paradigma único por el que los sujetos reciben instrucciones de "guante frío" durante la exploración, y los datos de EEG / fMRI se registran junto con las mediciones de temperatura de la mano antes y después de la inducción hipnótica.

Método para la recopilación simultánea de datos de fMRI / EEG durante una sugerencia de atención enfocada para la sensación térmica diferencial

In the present work, we demonstrate a method for concurrent collection of EEG/fMRI data. In our setup, EEG data are collected using a high-density ...

method-for-simultaneous-fmrieeg-data-collection-during-focused

Research

JoVE Journal

Behavior

11.6K vistas.  University of California, Los Angeles. Presentamos un protocolo para la colección concurrente de datos de EEG/fMRI, y SR. sincronizado grabación de la señal de reloj. Demostramos este método utilizando un paradigma único por el que los sujetos reciben instrucciones de "guante frío" durante la exploración, y los datos de EEG / fMRI se registran junto con las mediciones de temperatura de la mano antes y después de la inducción hipnótica.

Video: Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion for Differential Thermal Sensation

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

Mejor práctica actual de obtención de datos de alta calidad EEG durante fMRI simultánea

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Investigación

Comportamiento

Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric currents through the scalp. This constant electric current induces shifts in neuronal membrane excitability, resulting in secondary changes in cortical activity. Although tDCS has most of its neuromodulatory effects on the underlying cortex, tDCS effects can also be observed in distant neural networks. Therefore, concomitant EEG monitoring of the effects of tDCS can provide valuable information on the mechanisms of tDCS. In addition, EEG findings can be an important surrogate marker for the effects of tDCS and thus can be used to optimize its parameters. This combined EEG-tDCS system can also be used for preventive treatment of neurological conditions characterized by abnormal peaks of cortical excitability, such as seizures. Such a system would be the basis of a non-invasive closed-loop device. In this article, we present a novel device that is capable of utilizing tDCS and EEG simultaneously. For that, we describe in a step-by-step fashion the main procedures of the application of this device using schematic figures, tables and video demonstrations. Additionally, we provide a literature review on clinical uses of tDCS and its cortical effects measured by EEG techniques.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation technique that has shown initial therapeutic effects in several neurological conditions. The main mechanism underlying these therapeutic effects is the modulation of cortical excitability. Therefore, online monitoring of cortical excitability would help guide stimulation parameters and optimize its therapeutic effects. In the present article we review the use of a novel device that combines simultaneous tDCS and EEG monitoring in real time.

Monitoreo EEG simultáneo Durante La estimulación transcraneal de corriente directa

Transcranial  direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric  currents through the scalp. This constant electric current ...

The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, modifications to the standard task, can be used to systematically tax the neural systems controlling either attention or impulse control. Importantly, these challenges have consistent effects on behavior across laboratories in intact animals and can reveal either enhancements or deficits in cognitive function that are not apparent when rats are only tested on the standard task. The variety of behavioral measures that are collected can be used to determine if other factors (i.e., sedation, motivation deficits, locomotor impairments) are contributing to changes in performance. The versatility of the 5CSRTT is further enhanced because it is amenable to combination with pharmacological, molecular, and genetic techniques.

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, which are modifications of the standard task, increase flexibility of the task and can be combined with other manipulations to more fully characterize behavior.

El 5-Choice Reacción Serial Tiempo de tareas: una tarea de atención y control de los impulsos para Roedores

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transcraneal directa Estimulación actual y Resonancia Magnética Funcional simultánea

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Methods to Test Visual Attention Online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative data samples than can typically be collected on college campuses. However, before such methods can be widely adopted, a number of technological challenges must be overcome &#8211; in particular in experiments where tight control over stimulus properties is necessary. Here we present methods for collecting performance data on two tests of visual attention. Both tests require control over the visual angle of the stimuli (which in turn requires knowledge of the viewing distance, monitor size, screen resolution, etc.) and the timing of the stimuli (as the tests involve either briefly flashed stimuli or stimuli that move at specific rates). Data collected on these tests from over 1,700 online participants were consistent with data collected in laboratory-based versions of the exact same tests. These results suggest that with proper care, timing/stimulus size dependent tasks can be deployed in web-based settings.

To replicate laboratory settings, online data collection methods for visual tasks require tight control over stimulus presentation. We outline methods for the use of a web application to collect performance data on two tests of visual attention.

Métodos para probar Visual Atención Online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative ...

A Method for Remotely Silencing Neural Activity in Rodents During Discrete Phases of Learning

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different forms of learning. Specifically, viral-mediated delivery is used to express a genetically modified inhibitory G-protein coupled receptor (the Designer Receptor) into a discrete brain region in the rodent. Three weeks later, when designer receptor expression levels are high, a pharmacological agent (the Designer Drug) is administered systemically 30 min prior to a specific behavioral session. The drug has affinity for the designer receptor and thus results in inhibition of neurons that express the designer receptor, but is otherwise biologically inert. The brain region remains silenced for 2-5 hr (depending on the dose and route of administration). Upon completion of the behavioral paradigm, brain tissue is assessed for correct placement and receptor expression. This approach is particularly useful for determining the contribution of individual brain regions to specific components of behavior and can be used across any number of behavioral paradigms.

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while rats are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different components of learning.

Un método para Remotamente silenciamiento actividad neural en roedores Durante fases discretas de aprendizaje

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

La medición de Umbral de detección de vibraciones y táctil espacial Agudeza en sujetos humanos

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis (AFEA) software. Additionally, we demonstrate a method for extracting relevant emotional data output and plotting the emotional response of a population over a specified time frame. By time pairing each participant's treatment response to a control stimulus (baseline), the overall emotional response over time and across multiple participants can be quantified. AFEA is a prospective analytical tool for assessing unbiased response to food and beverages. At present, most research has mainly focused on beverages. Methodologies and analyses have not yet been standardized for the application of AFEA to beverages and foods; however, a consistent standard methodology is needed. Optimizing video capture procedures and resulting video quality aids in a successful collection of emotional response to foods. Furthermore, the methodology of data analysis is novel for extracting the pertinent data relevant to the emotional response. The combinations of video capture optimization and data analysis will aid in standardizing the protocol for automated facial expression analysis and interpretation of emotional response data.

A protocol for capturing and statistically analyzing emotional response of a population to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis software is described.

Protocolo para la Recolección de Datos y Análisis Aplicado a Automatizado facial Tecnología de Análisis de Expresión y Análisis temporal para la Evaluación Sensorial

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study demonstrates a quantitative sensory testing protocol using techniques to measure tactile sensation and pain threshold for pressure and heat using portable and easily accessed equipment. These techniques and equipment are ideal for new laboratories and clinics where cost is a concern or a limiting factor. We demonstrate measurement techniques for the following: cutaneous mechanical sensitivity on the arms and legs (von-Frey filaments), radiant and contact heat sensitivity (with both threshold and qualitative assessments using the Visual Analog Scale (VAS)), and mechanical pressure sensitivity (algometer, with both threshold and the VAS). The techniques and equipment described and demonstrated here can be easily purchased, stored, and transported by most clinics and research laboratories around the world. A limitation of this approach is a lack of automation or computer control. Thus, these processes can be more labor intensive in terms of personnel training and data recording than the more sophisticated equipment. We provide a set of reliability data for the demonstrated techniques. From our description, a new laboratory should be able to set up and run these tests and to develop their own internal reliability data.

The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.

Un Protocolo de Pruebas manual para medir la sensación y el dolor en los seres humanos

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study ...

Simultaneous Transcranial Alternating Current Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs frequency-specific stimulation of the human brain through current applied to the scalp with surface electrodes. Most current knowledge of the technique is based on behavioral studies; thus, combining the method with brain imaging holds potential to better understand the mechanisms of tACS. Because of electrical and susceptibility artifacts, combining tACS with brain imaging can be challenging, however, one brain imaging technique that is well suited to be applied simultaneously with tACS is functional magnetic resonance imaging (fMRI). In our lab, we have successfully combined tACS with simultaneous fMRI measurements to show that tACS effects are state, current, and frequency dependent, and that modulation of brain activity is not limited to the area directly below the electrodes. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with visual task fMRI studies, which can lend to understanding oscillatory brain function as well as the effects of tACS on the brain.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations, though its effects are not completely understood. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with functional magnetic resonance imaging, which can increase understanding oscillatory brain function and effects of tACS.