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 d’action, mais déplace plutôt transitoirement le potentiel membranaire au repos du neurone vers la dépolarisation ou l’hyperpolarisation, entraînant une augmentation ou une diminution de l’excitabilité neuronale au niveau macroscopique en utilisant les protocoles standard ^4,5,6. De plus, en ce qui concerne les effets de plasticité synaptique de la tDCS, des études animales et humaines ont montré que la tDCS induit une potentialisation à long terme et des processus similaires à la dépression (LTP et LTD) ^4,5.

Dans le système moteur, la modulation des potentiels évoqués moteurs (MEP) permet d’évaluer directement les effets neurophysiologiques de la tDCS sur l’excitabilité corticale locale⁷. Cependant, cette approche ne peut pas quantifier les effets neuronaux de la tDCS sur les fonctions cognitives d’ordre supérieur soutenues par des réseaux cérébraux fonctionnels à grande échelle⁸. Les effets sur les réseaux cérébraux peuvent être étudiés en combinant la tDCS avec des techniques modernes d’imagerie fonctionnelle ^9,10. Parmi celles-ci, l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est devenue l’approche la plus fréquemment utilisée car elle offre une excellente résolution spatiale et temporelle suffisante pour révéler les mécanismes neuronaux par lesquels la tDCS affecte l’activité cérébrale locale au site de stimulation et les réseaux neuronaux à grande échelle 11,12,13,14.

Jusqu’à présent, les études combinées IRMf-tDCS ont principalement utilisé des configurations dites conventionnelles de tDCS, qui utilisent des électrodes en caoutchouc relativement grandes entre 25 et 35 cm² (5 x 5 cm² et 5 x 7 cm²) insérées dans des poches d’éponge imbibées de solution saline^15,16. Ces configurations projettent le courant entre deux électrodes qui sont généralement fixées sur (a) une région cérébrale cible pour la tDCS et (b) une électrode de retour sur des régions cérébrales non cibles ou des zones extracrâniennes (par exemple, l’épaule). Il en résulte un flux de courant généralisé dans le cerveau, affectant des régions autres que la région cible, compliquant ainsi les hypothèses causales et les interprétations sur l’origine neuronale des effets de la tDCS¹⁷.

Un ciblage spatial plus précis peut être obtenu par la tDCS¹⁸ focalisée. Ces configurations utilisent des réseaux d’électrodes plus petites disposées à proximité les unes des autres ou en utilisant une cathode en forme d’anneau placée autour d’une anode centrale pour contraindre le flux de courant vers la région cible^18,19. Les simulations informatiques du flux de courant électrique suggèrent que la tDCS focalisée peut entraîner une plus grande précision spatiale du flux de courant vers la région cible que les montages conventionnels²⁰. De plus, des études comportementales ont démontré une modulation comportementale régionale et spécifique à la tâche à l’aide de configurations focalisées 19,21,22. Cependant, seules quelques études ont utilisé la tDCS focalisée pendant l’IRMf. Ces études ont permis d’établir la faisabilité de cette approche et ont fourni les premières preuves d’une modulation neuronale spécifique à une région^19,23.

Cependant, en raison de la précision régionale du courant, les configurations tDCS focalisées peuvent être plus sensibles aux erreurs de positionnement des électrodes sur le cuir chevelu que les montages conventionnels. Par exemple, Seo et al. ont démontré que des erreurs de positionnement de 5 mm dans une configuration de cortex moteur focalisé réduisaient la polarisation somatique maximale dans le bouton de la main jusqu’à 87 %²⁴. De plus, une étude récente de modélisation informatique a démontré que le déplacement des électrodes par rapport aux positions prévues pour les configurations focales par rapport aux configurations conventionnelles entraînait des réductions significatives de la dose de courant dans les régions cibles de la tDCS, allant de 26 % à 43 %²⁵. Par conséquent, il a été conclu que les études futures devraient systématiquement inclure des méthodes appropriées pour améliorer le positionnement des électrodes et la vérification du positionnement des électrodes avant et après l’IRMf⁵.

Dans la présente étude, nous décrivons la méthode de positionnement des électrodes neuronavigées pour une nouvelle configuration tDCS focale 3 x 1 compatible avec l’IRMf (c’est-à-dire trois cathodes individuelles disposées en cercle autour d’une seule anode centrale), qui est actuellement utilisée dans un consortium de recherche collaboratif financé par la Fondation allemande pour la science (DFG Research Unit 5429, https://www.memoslap.de). Le consortium étudie les effets comportementaux et neuronaux de la tDCS focalisée sur l’apprentissage et la mémoire et les prédicteurs de la réponse à la stimulation dans quatre domaines fonctionnels (c’est-à-dire les fonctions visuo-spatiales, langagières, motrices et exécutives). Les données d’IRM structurelles pondérées en T1 et T2 des participants à l’étude sont acquises lors d’un balayage de base. Ces données sont utilisées pour des simulations individualisées de flux de courant²⁶ afin de déterminer les positions du cuir chevelu des électrodes qui maximisent le flux de courant vers la région cible chez les participants individuels à l’étude. À titre d’exemple, ce protocole décrira le ciblage neuronavigé de positions d’électrodes déterminées individuellement centrées sur le cortex préfrontal dorsolatéral droit (rDLPFC) chez un participant.

La section des résultats représentatifs est basée sur des données d’imagerie structurelle acquises avant et après une tDCS-IRMf concomitantes dans trois sous-projets de l’unité de recherche. Ces études ont ciblé le cortex occipitotemporal droit (rOTC), le cortex temporo-pariétal gauche (lTPC) et le rDLPFC. Les données ont été acquises au département de neurologie de l’université de médecine de Greifswald. À l’aide de ces données, nous avons cherché à atteindre deux objectifs principaux : (1) quantifier la précision spatiale du placement des électrodes neuronavigées en comparant les positions d’électrodes « prévues » et « réelles » déterminées empiriquement²⁵, et (2) étudier le degré de déplacement des électrodes au cours des séances d’IRMf (c’est-à-dire la dérive des électrodes). Ces facteurs sont cruciaux pour améliorer la précision et la fiabilité des effets de la tDCS dans les études simultanées tDCS-IRMf²⁷. De plus, la précision du ciblage de la tDCS neuronavigée est comparée à celle d’une approche basée sur le cuir chevelu à l’aide des données d’une étude précédente tDCS-fMRI de notre groupe²⁵.

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, claustrophobie, antécédents de convulsions, migraine, maladie de la peau du cuir chevelu [par exemple, psoriasis/eczéma]) à l’aide de questionnaires appropriés.
2. Expliquez aux participants les objectifs de l’étude et toutes les procédures prévues et obtenez un consentement éclairé écrit conformément aux exigences locales.
3. Suivre les procédures générales pour améliorer la déclaration et la reproductibilité des expériences simultanées de tDCS-fMRI et tester les artefacts d’imagerie potentiels induits par l’équipement actuel et/ou tDCS, comme recommandé par la liste de contrôle ContES³⁰.
4. Utiliser des méthodes appropriées pour évaluer l’insu du participant et de l’investigateur^31,32 et les effets indésirables potentiels de la tDCS²⁹.

2. IRM de base et modélisation de courant individualisée

1. Après avoir effectué les vérifications de sécurité (c.-à-d. retirer les objets métalliques du participant, tels que des pièces de monnaie, des colliers, des piercings, etc.), guidez le participant dans la salle des scanners et placez-le confortablement sur la table d’examen IRM. Fixez la partie supérieure de la bobine de tête et déplacez le participant à l’intérieur de l’alésage de l’appareil d’IRM conformément aux spécifications du fabricant.
   REMARQUE : Nous avons utilisé un scanner 3T équipé d’une bobine de cale tête/cou à 64 canaux.
2. Enregistrez le nouveau participant à l’aide de l’interface du scanner en cliquant sur Menu principal | Examen | Enregistrement du patient et remplissez les champs obligatoires. Allez dans Choix de programme et collectez et sélectionnez le protocole d’imagerie prévu. Cliquez sur Orientation du patient et sélectionnez l’option tête en premier, position couchée . Dans le menu déroulant Région de l’examen et latéralité , choisissez cerveau , puis cliquez sur Examen pour accéder au menu d’examen.
3. Suivez les instructions à l’écran du protocole de balayage prédéfini (comme le réglage du champ de vision, etc.) pour acquérir des séquences IRM pondérées en T1 et T2. Interagissez avec le participant via le système de communication interne du scanner si nécessaire.
   REMARQUE : Des images pondérées en T1 et T2 sont nécessaires pour la modélisation de courant individualisée. L’image pondérée T1 est également nécessaire à la neuronavigation pour identifier les positions planifiées et optimisées des électrodes sur le cuir chevelu des participants.
4. Utilisez le script dans https://github.com/memoslap/Greifswald et les données d’imagerie structurelle acquises lors de l’IRM de base pour effectuer une modélisation de courant individualisée (par exemple, à l’aide de SimNIBS²⁶). Suivez les étapes du fichier Readme.md pour appliquer la méthode des éléments finis et les maillages de tête tétraédriques individualisés générés à partir des images structurelles pondérées T1 et T2 du participant (http://simnibs.org)26,33,34 Outil CHARM³⁵ pour la reconstruction de la tête afin de déterminer le champ électrique de crête afin de déterminer les positions cibles optimisées pour le placement des électrodes tDCS sur le rDLPFC. Voir la figure 1 pour un exemple du résultat de la procédure utilisée pour ce protocole.
   REMARQUE : D’autres méthodes d’identification des coordonnées du cuir chevelu pour le ciblage neuronavigué sont possibles et dépendent des procédures spécifiques à l’étude.

3. Neuronavigation

1. Étapes préparatoires
   1. Allumez l’ordinateur de contrôle de la neuronavigation et le système de suivi.
   2. Étapes d’assemblage : Assemblez tout l’équipement requis pour la neuronavigation (Figure 2 ; pour une vue d’ensemble de la configuration de la neuronavigation, voir la figure supplémentaire S1). L’équipement de la figure 2 se compose (1) d’un traqueur de sujet, (2) d’un tournevis, (3) d’une tige hexagonale, (4) de lunettes de protection et (5) d’un pointeur. Suivez les instructions ci-dessous pour terminer l’assemblage.
      1. Desserrez la vis sous le traqueur de sujet avec le tournevis.
      2. Insérez le côté le plus long de la tige hexagonale dans l’écrou monté sur le tracker de sujet et serrez la vis.
      3. Desserrez la vis sur le côté gauche des lunettes (avec les lunettes positionnées comme si vous regardiez à travers).
      4. Insérez le côté opposé de la tige hexagonale dans l’écrou monté sur le côté gauche des lunettes et serrez la vis des lunettes.
         REMARQUE : Vous avez la possibilité d’installer le suivi du sujet sur le côté gauche ou droit des lunettes. Ce choix dépend de la zone cible par rapport à la position de la caméra du système de neuronavigation (qui doit reconnaître le pointeur et le sujet tracker) par rapport à la position du participant. Dans l’exemple présent, le tracker est fixé sur le côté gauche afin que la personne qui effectue le suivi ne se trouve pas entre le tracker et la caméra.
   3. Transférez le fichier structurel pondéré T1 (par exemple, sous forme de fichier NIfTI) du participant respectif obtenu à l’étape 2.3. à l’ordinateur de contrôle du système de neuronavigation.
   4. Ouvrez le logiciel de neuronavigation et choisissez Nouveau projet vide.
   5. Chargez l’image pondérée T1 du participant et enregistrez le projet en sélectionnant Enregistrer le projet.
   6. Pour lancer la reconstruction de la tête en 3D, rendez-vous dans la section Reconstruction dans la fenêtre principale de l’application. Cliquez sur Nouveau... | Skin, ce qui ouvrira une autre fenêtre. Reconstruisez le skin en appuyant sur le bouton correspondant. Ajustez le seuil peau/air si des distorsions sont observées dans la reconstruction de la tête.
      REMARQUE : Il est suggéré de vérifier si toute la tête est correctement reconstruite. Une bonne reconstruction du nez et des oreilles est importante pour détecter les points de repère décrits à l’étape suivante.
   7. Configurez cinq points de repère : nasion, narines gauche et droite, et fosses préauriculaires gauche et droite (LPA et RPA). Ceux-ci sont nécessaires pour inscrire le participant dans la section Points de repère de la fenêtre principale de l’application (pour plus de détails, voir la figure supplémentaire S2).
   8. Configurez la position de l’électrode pour le rDLPFC dans la section Cibles en insérant les coordonnées x, y et z de la position de l’anode (fournies par les simulations de flux de courant individualisées décrites à l’étape 2.4), cliquez sur Ajouter et tapez Anode comme nom de la position de l’électrode. Répétez la procédure pour les trois électrodes de retour.
2. Identification neuronavigée des positions des électrodes
   1. Positionnez confortablement le participant sur une chaise face à la caméra de suivi. Demandez-lui de mettre les lunettes avec le traqueur de sujet attaché.
   2. Demandez aux participants de ne pas toucher les lunettes pendant toute la procédure de neuronavigation. Ceci est crucial pour un enregistrement précis des points de repère et la validation des positions des électrodes.
   3. Accédez à l’onglet Sessions et, dans le coin gauche, choisissez Session en ligne dans le menu déroulant Nouveau . Sélectionnez l’onglet Polaris et vérifiez la visibilité du suivi du sujet et du pointeur en les déplaçant dans le champ de vision de la caméra. Les deux appareils sont correctement reconnus lorsque les croix rouges correspondantes se transforment en coches vertes dans le panneau Outils (côté gauche de la fenêtre de l’application).
   4. Sélectionnez la section Enregistrement pour enregistrer les cinq points de repère prédéfinis. Trouvez le point de repère respectif en plaçant le pointeur perpendiculairement à la tête du participant avec les capteurs pointés vers la caméra. Ensuite, appuyez sur la pédale du système de neuronavigation pour confirmer la position. Assurez-vous qu’une coche verte est visible devant le nom de chaque point de repère.
   5. Naviguez jusqu’à la section de validation et validez les points de repère en plaçant la pointe du pointeur sur les points de repère enregistrés et vérifiez les deux indices de distance ; Le premier indice indique la distance entre le réticule (pointe du pointeur virtuel) et le point de repère enregistré, le second indice indique la distance entre le réticule et la peau reconstruite.
      REMARQUE : Lors de l’utilisation des paramètres par défaut du système de neuronavigation, les indices inférieurs à 5 mm indiquent une précision suffisante pour passer l’étape de validation. C’est acceptable pour de nombreux contextes expérimentaux. Cependant, en raison de la configuration focale optimisée utilisée dans ce protocole, la validation des électrodes n’est acceptée que si l’écart par rapport aux coordonnées prévues est inférieur à 1 mm (voir Figure 3).
   6. Placez le pointeur sur le cuir chevelu du participant et vérifiez le réticule du cuir chevelu reconstruit sur le moniteur de neuronavigation. Si le réticule reste aligné avec le cuir chevelu reconstruit sans le pénétrer ou créer un espace au-dessus, il est acceptable, bien que non recommandé, de sauter l’étape suivante.
   7. Échantillonnez des points supplémentaires autour des emplacements de points extrêmes, y compris les emplacements les plus à gauche, les plus à droite, les plus hauts, les plus à l’arrière et les plus à l’avant. Pour ce faire, cliquez sur le bouton Ajouter dans le panneau des points de repère d’affinement pour chaque position. Ensuite, positionnez le pointeur sur la surface cible de la tête, en vous assurant que la pointe du pointeur touche doucement le cuir chevelu, et appuyez sur la pédale pour enregistrer la position. Répétez ce processus jusqu’à ce que la distance entre le réticule et la peau reconstruite soit aussi faible que possible.
      REMARQUE : Différents systèmes de neuronavigation peuvent utiliser une terminologie différente pour désigner ce processus (par exemple, enregistrement de surface).
   8. Sélectionnez la section Effectuer et déplacez le pointeur vers l’emplacement approximatif du DLPFC pour trouver la position de l’anode centrale (en fonction des coordonnées fournies à la Figure 1D). Tout en déplaçant le pointeur, observez l’écran simultanément. Marquez la position des électrodes lorsque la pointe du pointeur s’aligne avec le centre du réticule vert à l’écran.
   9. Éloignez les cheveux du participant de la zone correspondante sur le cuir chevelu et marquez les positions avec un marqueur cutané/stylo
   . Répétez le processus pour les positions des trois cathodes (voir Figure 1D).
   10. Appliquez une petite quantité de crème anesthésique topique aux positions prévues des électrodes pour réduire les sensations physiques sur le cuir chevelu pendant l’IRMf-tDCS.
       REMARQUE : Assurez-vous qu’il s’écoule au moins 20 minutes entre l’application de la crème et le démarrage de la tDCS.

4. tDCS-IRMf

1. Préparation à la tDCS-IRMf concomitante
   1. Préparez une tDCS focale 3 x 1 avec un stimulateur à courant continu (CC) multicanaux.
   2. Utilisez le stimulateur CC multicanal³⁶ en mode normal (sans batterie). Insérez la fiche d’alimentation du stimulateur dans la même multiprise que le scanner pour améliorer le rapport signal/bruit et réduire les artefacts d’imagerie (voir également les notes des spécifications du fabricant).
   3. Assurez-vous que tout le matériel nécessaire lié à la stimulation est disponible et propre (Figure 4). Veillez particulièrement à ce que les électrodes en caoutchouc et les gabarits 3D ne contiennent pas de pâte provenant de sessions expérimentales précédentes.
      REMARQUE : La configuration utilisée dans ce projet utilise des électrodes et des boîtes de filtre personnalisées développées en collaboration avec le fabricant du stimulateur à courant continu pour répondre aux exigences spécifiques de l’unité de recherche (voir la figure 4A). Cependant, des composants standard compatibles avec l’IRM peuvent également être utilisés.
      1. Utilisez un produit de remplissage de pâte d’électrode imprimé en 3D (thermoplastique) pour normaliser l’application de la pâte d’électrode conductrice avant de fixer les électrodes sur le cuir chevelu (Figure 4A (9),B).
      2. À l’aide d’un espaceur imprimé en 3D (thermoplastique), positionnez les électrodes sur le cuir chevelu et assurez-vous que les distances entre l’anode et les cathodes sont maintenues pendant les séances d’IRMf-tDCS (Figure 4A (10),C).
         REMARQUE : Les modèles personnalisés en 3D sont accessibles à l’aide du lien suivant : https://github.com/memoslap/Material
   4. Pour configurer le stimulateur CC, connectez le stimulateur CC au boîtier extérieur (à l’aide du câble et de l’adaptateur du boîtier extérieur). Connectez le câble du boîtier intérieur aux boîtiers intérieur et extérieur (voir Figure 4).
   5. Appliquez 1 mm de pâte conductrice uniformément sur la surface de toutes les électrodes de la configuration focal-tDCS 3x1. Utilisez l’aide au remplissage de l’électrode pour uniformiser l’épaisseur de la pâte. Couvrez uniquement la surface de l’électrode avec la pâte et retirez toute pâte supplémentaire.
   6. Allumez le stimulateur CC et le Panel PC (dans l’ordre indiqué). Double-cliquez sur l’icône DC-Stimulator MC sur le bureau. Sélectionnez la séquence de stimulation requise dans le menu déroulant de configuration de la séquence sélectionnée . Cliquez sur le bouton calibrer le stimulateur pour calibrer le stimulateur sans charge électrique (c’est-à-dire que le participant n’est pas connecté au stimulateur).
      ATTENTION : Si le participant est connecté au stimulateur lors de l’étalonnage, le courant électrique peut induire des sensations douloureuses.
   7. Placez le participant confortablement près du stimulateur à courant continu à l’extérieur de la salle d’IRM.
   8. Déterminez la partie la plus large de la tête du participant, du front (juste au-dessus des sourcils) à l’os occipital à l’arrière de la tête, afin de choisir la taille optimale de la casquette EEG pour maintenir les électrodes en place pendant la séance de tDCS-fMRI.
   9. Placez les électrodes dans l’entretoise pour assurer un espacement égal des cathodes autour de l’anode centrale et fixez les électrodes sur les positions identifiées et marquées du cuir chevelu.
   10. Utilisez le capuchon EEG de taille optimale sans inserts en plastique pour maintenir les électrodes en place pendant l’IRMf-tDCS.
       REMARQUE : Assurez-vous que les électrodes ne sont pas déplacées pendant que le capuchon est mis en place.
   11. Connectez les fils des câbles d’électrode à la boîte intérieure du stimulateur CC pour effectuer un contrôle d’impédance. Sélectionnez la séquence de stimulation requise dans le menu déroulant de configuration de la séquence sélectionnée . Lancez la vérification d’impédance en appuyant sur le bouton de vérification d’impédance du stimulateur CC. Assurez-vous que le mode MR est coché.
   12. Effectuez le contrôle d’impédance en appuyant sur le bouton correspondant sur l’interface du stimulateur ; si l’impédance est de ≤25 kΩ, passez à l’étape suivante (4.1.13). Si l’impédance est plus élevée pour une électrode, appuyez doucement sur le cuir chevelu, serrez le capuchon et laissez la pâte conductrice se réchauffer. Si nécessaire, appliquez plus de pâte.
   13. Déconnectez le boîtier intérieur du boîtier extérieur et insérez le boîtier extérieur dans le guide d’ondes du scanner.
   14. Guidez le participant dans la salle du scanner tout en tenant la boîte intérieure et les câbles d’électrodes connectés.
       REMARQUE : À tout moment, faites très attention à ce qu’il n’y ait pas de tension sur les câbles, ce qui pourrait entraîner un déplacement de l’électrode.
   15. Demandez au participant de s’asseoir sur la table d’examen IRM et de reconnecter la boîte intérieure à la boîte extérieure (qui est insérée dans le guide d’ondes du scanner).
   16. Placez le participant confortablement en position couchée sur la table d’examen IRM, la tête positionnée dans la bobine de tête ouverte. Utilisez des coussins gonflables des deux côtés de la tête et un coussin supplémentaire au sommet de la tête pour la stabiliser.
       REMARQUE : Les coussins gonflables sont préférés sur les côtés aux coussins en mousse pour éviter le déplacement des électrodes lorsque les coussins en mousse sont insérés.
   17. Faites passer les câbles d’électrodes à travers la partie inférieure de la bobine de tête avant de fixer la partie supérieure de la bobine de tête et de la verrouiller en place.
   18. Placez la boîte intérieure à côté du participant sur la table d’examen IRM et déplacez-le dans l’alésage du scanner.
   19. Sortez de la salle de scanner et informez le participant des procédures à venir via l’interface de communication du scanner avant chaque séquence d’imagerie structurelle et fonctionnelle, ainsi qu’avant le deuxième contrôle d’impédance à l’intérieur du scanner.
2. TDCS-IRMf concomitante
   1. Sur le scanner Panel PC, enregistrez le nouveau participant en cliquant sur Menu principal | Examen | Enregistrement du patient et remplissez les champs obligatoires nécessaires. Allez dans Choix de programme et collectez et sélectionnez le protocole d’imagerie prévu. Cliquez sur Orientation du patient et sélectionnez l’option tête en premier, position couchée . Dans le menu déroulant Région d’examen et latéralité , choisissez cerveau et cliquez sur Examen pour accéder au menu d’examen.
   2. Suivez les instructions à l’écran pour acquérir les balayages planifiés (pré-IRMf, réduction du temps d’encodage par point avec acquisition radiale (PETRA), IRMf, PETRA post-IRMf) dans l’ordre indiqué dans les étapes suivantes de ce protocole.
      1. Acquérir un scan PETRA qui permet de vérifier la position des électrodes sur la tête du participant.
      2. Informer le participant que deux IRMf de 10 minutes seront effectuées et qu’il doit maintenir son regard sur une croix de fixation (affichée via un projecteur et des miroirs montés sur la bobine de tête) pendant toute la durée de la période de balayage (2 x 10 min).
      3. Démarrez la stimulation tDCS en appuyant sur le bouton de stimulation d’initialisation du Panel PC. Cliquez sur le bouton de relâchement pour démarrer la stimulation avec une montée en puissance de 10 secondes avant de commencer les séquences d’imagerie fonctionnelle. Administrer la tDCS pendant 20 min avec 2 mA.
         REMARQUE : D’autres protocoles de stimulation avec des périodes de rampe différentes ou des intensités ou durées de stimulation sont possibles.
      4. Après la fin des scans fonctionnels et de la période de stimulation, faites l’acquisition d’un deuxième scan PETRA pendant que les électrodes sont encore attachées à la tête du participant.
         REMARQUE : Par rapport à la scintigraphie PETRA pré-IRMf, cela permet de déterminer le mouvement potentiel de l’électrode à travers l’expérience tDCS-fMRI (c’est-à-dire la dérive).
   3. À la fin de la séance d’IRM, débranchez les câbles d’électrodes de la boîte extérieure et éteignez le stimulateur CC, sortez le participant de l’alésage du scanner, retirez le capuchon de la tête du participant et retirez les électrodes.
   4. Inspectez le cuir chevelu du participant à la recherche de rougeurs cutanées potentielles causées par la stimulation. Nettoyez le cuir chevelu du participant à l’endroit où les électrodes ont été placées.
   5. À la fin de l’expérience, demandez au participant de remplir les questionnaires sur les effets indésirables de la tDCS²⁹ et l’insu ^31,32.

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