Stimulation transcrânienne à courant continu focalisée neuronavigée administrée pendant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle

Résumé

Ce protocole décrit la méthode de placement des électrodes neuronavigées pour la stimulation focale transcrânienne à courant continu (tDCS) administrée pendant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).

Résumé

La stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) est une technique de stimulation cérébrale non invasive qui permet la modulation de l’excitabilité et de la plasticité du cerveau humain. Les configurations tDCS focalisées utilisent des dispositions d’électrodes spécifiques pour contraindre le flux de courant vers des régions cérébrales circonscrites. Cependant, l’efficacité de la tDCS focalisée peut être compromise par des erreurs de positionnement des électrodes sur le cuir chevelu, ce qui entraîne des réductions significatives de la dose actuelle atteignant les régions cérébrales cibles de la tDCS. Le placement des électrodes guidé par la neuronavigation basée sur l’anatomie de la tête et du cerveau de l’individu dérivée des données d’imagerie par résonance magnétique structurelle (IRM) peut être adapté pour améliorer la précision du positionnement.

Ce protocole décrit la méthode de placement des électrodes neuronavigées pour une configuration tDCS focalisée, qui convient à l’administration simultanée pendant l’IRM fonctionnelle (IRMf). Nous quantifions également la précision du placement des électrodes et étudions la dérive des électrodes dans une expérience simultanée tDCS-IRMf. Les étapes critiques comprennent l’optimisation des positions des électrodes sur la base de la modélisation actuelle qui tient compte de l’anatomie de la tête et du cerveau de l’individu, la mise en œuvre du placement d’électrodes neuronavigées sur le cuir chevelu et l’administration d’une tDCS optimisée et focale pendant l’IRMf.

La précision régionale du placement des électrodes est quantifiée à l’aide de la norme euclidienne (norme L²) pour déterminer les écarts des positions réelles par rapport aux positions d’électrodes prévues au cours d’une étude tDCS-IRMf concomitante. Tout déplacement potentiel des électrodes (dérive) pendant l’expérience est étudié en comparant les positions réelles des électrodes avant et après l’acquisition de l’IRMf. De plus, nous comparons directement la précision de placement de la tDCS neuronavigée à celle obtenue par une approche de ciblage basée sur le cuir chevelu (un système d’électroencéphalographie (EEG) 10-20). Ces analyses démontrent une précision de placement supérieure pour la neuronavigation par rapport au placement des électrodes sur le cuir chevelu et une dérive négligeable des électrodes sur une période de balayage de 20 minutes.

Introduction

La stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) est une technique de stimulation cérébrale non invasive qui permet de modifier la cognition et les fonctions cérébrales physiologiques dans des contextes expérimentaux et cliniques ^1,2,3. L’administration aiguë de tDCS peut entraîner des changements transitoires dans l’excitabilité neuronale, les effets secondaires durant de quelques minutes à quelques heures après la stimulation ^4,5. Le courant appliqué n’induit pas de potentiels....

Protocole

Toutes les procédures expérimentales présentées dans ce protocole ont été examinées et approuvées par le comité d’éthique de l’Université de médecine de Greifswald. Tous les participants ont fourni un consentement éclairé avant l’inclusion de l’étude et ont autorisé la publication anonyme de leurs données.

1. Dépistage des contre-indications et considérations générales

1. Avant de s’inscrire à l’étude, dépister soigneusement les participants pour les contre-indications de l’IRM²⁸ et de la tDCS²⁹ (par exemple, stimulateurs cardiaques, ....

Résultats

Les données de 43 jeunes participants en bonne santé (20 hommes/23 femmes, âgés de 24,74 ± 5,50 ans) ont été incluses. Les participants ont effectué jusqu’à quatre séances d’IRMf. La mise en place d’électrodes par neuronavigation a été effectuée avant chaque séance d’IRMf. Au total, 338 ensembles de données représentant les positions des anodes centrales avant et après l’IRMf ont été inclus dans les analyses de données.

Pour dét.......

Discussion

Étapes critiques, modifications potentielles et dépannage de la méthode
Le positionnement précis des électrodes est un facteur technique crucial dans les expériences tDCS, et les écarts par rapport aux positions prévues du cuir chevelu ou à la dérive des électrodes peuvent affecter le flux de courant vers les régions cérébrales cibles prévues^42,43. Ceci est particulièrement pertinent pour la tD.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Brainsight neuronavigation system	Brainsight; Rogue Research Inc., Montréal, Canada
CR-5 Pro high temp 3D printer	CREALITY, Shenzhen, China
DC-STIMULATOR MC	NeuroConn GmbH, Ilmenau, Germany	https://www.neurocaregroup.com/technology/dc-stimulator-mc
EMLA Cream 5%	Aspen, Dublin, Ireland
MAGNETOM Vida 3T, syngo_MR_XA50 software	Siemens Healthineers AG, Forchheim, Germany
Polaris camera	Polaris Vicra; Northern Digital Inc., Waterloo, Canada
Ten20 conductive EEG paste	Weaver and Company, Aurora, USA
TPU 3D printer filament	SUNLU International, Hong-Kong, China
Example of alternatives
Ingenia 3.0T (MR-scanner)	Phillips, Amsterdam, Netherlands
Localite TMS Navigator (Neuronavigation equipment)	Localite, Bonn, Germany
Neural Navigator (Neuronavigation equipment)	Soterix, New Jersey, USA
PEBA 3D printer filament	Kimya, Nantes, France
PLA 3D printer filament	Filamentworld, Neu-Ulm, Deutschland
StarStim (Stimulator)	Neuroelectrics, Barcelona, Spain