Name: stimulation location determination using a 3d digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation
Uploaded: 2019-12-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation at JoVE.com

Diese Studie wurde von der National Natural Science Foundation of China (31972906), Entrepreneurship and Innovation Program for Chongqing Overseas Returned Scholars (cx2017049), Fundamental Research Funds for Central Universities (SWU1809003), Open Forschungsfonds des Schlüssellabors für psychische Gesundheit, Institut für Psychologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften (KLMH2019K05), Forschungsinnovationsprojekte von Graduate Student in Chongqing (CYS19117) und der Forschungsprogrammfonds der Collaborative Innovation Assessment Center for Basic Education Quality an der Beijing Normal University (2016-06-014-BZK01, SCSM-2016A2-15003 und JCXQ-C-LA-1). Wir danken Prof. Ofir Turel für seine Vorschläge zum frühen Entwurf dieses Manuskripts.

Das Protokoll entspricht den Richtlinien des Institutional Review Board der Southwest University.
1. Bestimmung der Stimulationsposition
<ol><li>Überprüfen Sie die Literatur und bestätigen Sie die Stimulationsposition (hier das rTPJ)19,20,21.</li>
</ol>2. Herstellung der Elektroden-Haltekappe
HINWEIS: Die folgenden Schritte sind i...

<ol>
	<li>Nitsche, M. A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitability+changes+induced+in+the+human+motor+cortex+by+weak+transcranial+direct+current+stimulation.">Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation.</a> Journal of Physiology. 527, 633-639 (2000).</li><li>Sellaro, R., Nitsche, M. A., Colzato, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+stimulated+social+brain:+effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+on+social+cognition.">The stimulated social brain: effects of transcranial direct current stimulation on social cognition.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1369 (1), 218-239 (2016).</li><li>Chen, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex-based+differences+in+right+dorsolateral+prefrontal+cortex+roles+in+fairness+norm+compliance.">Sex-based differences in right dorsolateral prefrontal cortex roles in fairness norm compliance.</a> Behavioural Brain Research. 361, 104-112 (2019).</li><li>S&#225;nchez-Kuhn, A., P&#233;rez-Fern&#225;ndez, C., C&#225;novas, R., Flores, P., S&#225;nchez-Santed, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+as+a+motor+neurorehabilitation+tool:+an+empirical+review.">Transcranial direct current stimulation as a motor neurorehabilitation tool: an empirical review.</a> BioMedical Engineering Online. 16 (1), 76 (2017).</li><li>Dmochowski, J. P., Datta, A., Bikson, M., Su, Y., Parra, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+multi-electrode+stimulation+increases+focality+and+intensity+at+target.">Optimized multi-electrode stimulation increases focality and intensity at target.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (4), 046011 (2011).</li><li>Seo, H., Kim, H. I., Jun, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+a+Transcranial+Channel+as+a+Skull/Brain+Interface+in+High-Definition+Transcranial+Direct+Current+Stimulation-A+Computational+Study.">The Effect of a Transcranial Channel as a Skull/Brain Interface in High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation-A Computational Study.</a> Science Report. 7, 40612 (2017).</li><li>Datta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gyri+-precise+head+model+of+transcranial+DC+stimulation:+Improved+spatial+focality+using+a+ring+electrode+versus+conventional+rectangular+pad.">Gyri -precise head model of transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad.</a> Brain Stimulation. 2, 201-207 (2009).</li><li>Turski, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+Multiple-Field+High-Definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS)+is+well+tolerated+and+safe+in+healthy+adults.">Extended Multiple-Field High-Definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is well tolerated and safe in healthy adults.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 35 (6), 631-642 (2017).</li><li>Datta, A., Elwassif, M., Battaglia, F., Bikson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+current+stimulation+focality+using+disc+and+ring+electrode+configurations:+FEM+analysis.">Transcranial current stimulation focality using disc and ring electrode configurations: FEM analysis.</a> Journal of Neural Engineering. 5 (2), 163-174 (2008).</li><li>Edwards, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+and+modeling+evidence+for+focal+transcranial+electrical+brain+stimulation+in+humans:+a+basis+for+high+definition+tDCS.">Physiological and modeling evidence for focal transcranial electrical brain stimulation in humans: a basis for high definition tDCS.</a> Neuroimage. 74, 266-275 (2013).</li><li>Kuo, H. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+cortical+plasticity+induced+by+conventional+and+high-definition+4+x+1+ring+tDCS:+a+neurophysiological+study.">Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4 x 1 ring tDCS: a neurophysiological study.</a> Brain Stimulation. 6 (4), 644-648 (2013).</li><li>Singh, A. K., Okamoto, M., Dan, H., Jurcak, V., Dan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+registration+of+multichannel+multi-subject+fNIRS+data+to+MNI+space+without+MRI.">Spatial registration of multichannel multi-subject fNIRS data to MNI space without MRI.</a> Neuroimage. 27 (4), 842-851 (2005).</li><li>DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode+positioning+and+montage+in+transcranial+direct+current+stimulation.">Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).</li><li>Villamar, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technique+and+considerations+in+the+use+of+4x1+ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS).">Technique and considerations in the use of 4x1 ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS).</a> Journal of Visualized Experiments. (77), e50309 (2013).</li><li>Jasinska, K. K., Guei, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroimaging+Field+Methods+Using+Functional+Near+Infrared+Spectroscopy+(NIRS)+Neuroimaging+to+Study+Global+Child+Development:+Rural+Sub-Saharan+Africa.">Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa.</a> Journal of Visualized Experiments. (132), (2018).</li><li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+we+can+do+and+what+we+cannot+do+with+fMRI.">What we can do and what we cannot do with fMRI.</a> Nature. 453 (7197), 869-878 (2008).</li><li>Glover, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+functional+magnetic+resonance+imaging.">Overview of functional magnetic resonance imaging.</a> Neurosurgery Clinics of North America. 22 (2), 133-139 (2011).</li><li>Zhu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The easy and stable marking method for registering fNIRS data to MNI space by using 10-20 system. , (2012).</li><li>Young, L., Saxe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+fMRI+Investigation+of+Spontaneous+Mental+State+Inference+for+Moral+Judgment.">An fMRI Investigation of Spontaneous Mental State Inference for Moral Judgment.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 21, 1396-1405 (2009).</li><li>Young, L., Cushman, F., Hause, M., Saxe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+basis+of+the+interaction+between+theory+of+mind+and+moral+judgment.">The neural basis of the interaction between theory of mind and moral judgment.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 104, 8235-8240 (2007).</li><li>Jurcak, V., Tsuzuki, D., Dan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=10/20,+10/10,+and+10/5+systems+revisited:+their+validity+as+relative+head-surface-based+positioning+systems.">10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: their validity as relative head-surface-based positioning systems.</a> Neuroimage. 34 (4), 1600-1611 (2007).</li><li>Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+EEG+monitoring+during+transcranial+direct+current+stimulation.">Simultaneous EEG monitoring during transcranial direct current stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), (2013).</li><li>Klem, G. H., L&#252;ders, H. O., Jasper, H. H., Elger, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ten-twenty+electrode+system+of+the+International+Federation.+The+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology.+Cleveland+Clinic+Foundation.">The ten-twenty electrode system of the International Federation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Cleveland Clinic Foundation.</a> Electroencephalography &amp; Clinical Neurophysiology Supplement. 52, 3 (1999).</li><li>Society, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guideline+thirteen:+Guidelines+for+standard+electrode+position+nomenclature.">Guideline thirteen: Guidelines for standard electrode position nomenclature.</a> Journal of Clinical Neurophysiology. 1, 111-113 (1994).</li><li>Oostenveld, R., Praamstrac, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+five+percent+electrode+system+for+high-resolution+EEG+and+ERP+measurements.">The five percent electrode system for high-resolution EEG and ERP measurements.</a> Clinical Neurophysiology. 112, 713-719 (2001).</li><li>Saturnino, G. B., Antunes, A., Thielscher, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+importance+of+electrode+parameters+for+shaping+electric+field+patterns+generated+by+tDCS.">On the importance of electrode parameters for shaping electric field patterns generated by tDCS.</a> Neuroimage. 120, 25-35 (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L.+Real-time+Recording+System+of+Visual+Head+3D+Positioning+Information+(VPen).">L. Real-time Recording System of Visual Head 3D Positioning Information (VPen).</a> China patent. , (2014).</li><li>Ye, J. C., Tak, S., Jang, K. E., Jung, J., Jang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIRS-SPM:+Statistical+parametric+mapping+for+near-infrared+spectroscopy.">NIRS-SPM: Statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy.</a> Neuroimage. 44 (2), 428-447 (2009).</li><li>Decety, J., Lamm, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+right+temporoparietal+junction+in+social+interaction:+how+low-level+computational+processes+contribute+to+meta-cognition.">The role of the right temporoparietal junction in social interaction: how low-level computational processes contribute to meta-cognition.</a> Neuroscientist. 13 (6), 580-593 (2007).</li><li>Villamar, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focal+modulation+of+the+primary+motor+cortex+in+fibromyalgia+using+4x1-ring+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS):+immediate+and+delayed+analgesic+effects+of+cathodal+and+anodal+stimulation.">Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4x1-ring high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation.</a> The Journal of Pain. 14 (4), 371-383 (2013).</li><li>Borckardt, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pilot+study+of+the+tolerability+and+effects+of+high-definition+transcranial+direct+current+stimulation+(HD-tDCS)+on+pain+perception.">A pilot study of the tolerability and effects of high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) on pain perception.</a> The Journal of Pain. 13 (2), 112-120 (2012).</li></ol>

Im Vergleich zu herkömmlichen tDCS erhöht HD-tDCS die Focierung der Stimulation. Typische Stimulationsstellen basieren oft auf dem 10-20 EEG-System. Die Bestimmung der genauen Stimulationspunkte über dieses System hinaus kann jedoch schwierig sein. Dieses Papier kombiniert einen 3D-Digitalisierer mit HD-tDCS, um Stimulationspunkte über das 10-20-System hinaus zu bestimmen. Es ist wichtig, die Schritte und Vorsichtsmaßnahmen für die Herstellung und Verwendung der Elektrodenkappe in solchen Fällen klar zu definieren...

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nichtinvasive Technik, die kortikale Erregbarkeit mit schwachen Gleichströmungen über der Kopfhaut moduliert. Es zielt darauf ab, Kausalität zwischen neuronaler Erregbarkeit und Verhalten bei gesunden Menschen zu etablieren1,2,3. Darüber hinaus ist tDCS als motorischer Neurorehabilitationswerkzeug weit verbreitet bei der Behandlung von Parkinson-Krankheit, Schlaganfall und Zerebralparese4. Vorhandene Beweise deuten darauf hin, dass traditionelle Pad-basierte tDCS Stromfluss durch eine relativ größere Gehirnregionerzeugt 5,6,7. High-Definition transkranielle Gleichstromstimulation (HD-tDCS), mit der mittleren Ringelektrode sitzt über einem Ziel kortikalen Bereich von vier Rücklaufelektroden8,9, erhöht die Focalität durch Umschreiben von vier Ringbereichen5,10. Darüber hinaus haben Veränderungen der Erregbarkeit des Gehirns, die durch HD-tDCS induziert werden, deutlich größere Größen und längere Dauern als die, die durch herkömmliche tDCS7,11erzeugt werden. Daher ist HD-tDCS weit verbreitet in der Forschung7,11.
Die nichtinvasive Hirnstimulation (NIBS) erfordert spezielle Methoden, um sicherzustellen, dass eine Stimulationsstelle in den Standard-MNI- und Talairach-Systemen12vorhanden ist. Neuronavigation ist eine Technik, die es ermöglicht, Wechselwirkungen zwischen transkraniellen Reizen und dem menschlichen Gehirn zu kartieren. Die Visualisierung und 3D-Bilddaten werden für eine präzise Stimulation verwendet. Sowohl bei tDCS als auch bei HD-tDCS ist eine gemeinsame Bewertung von Stimulationsstellen auf der Kopfhaut typischerweise das EEG 10-20 System13,14. Diese Messung ist weit verbreitet für die Platzierung der tDCS Pads und OptodeHalter für die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) in der Anfangsphase13,14,15.
Die Bestimmung der genauen Stimulationspunkte bei Verwendung des 10-20-Systems kann schwierig sein (z.B. in der temporo-parietalen Kreuzung [TPJ]). Der beste Weg, dies zu lösen, besteht darin, Strukturbilder von Teilnehmern mittels Magnetresonanztomographie (MRT) zu erhalten und dann die exakte Sondenposition zu erhalten, indem Zielpunkte mit Hilfe von Digitalisierungsprodukten15zu ihren Strukturbildern abgerechnet werden. MRT bietet eine gute räumliche Auflösung, ist aber teuer zu verwenden15,16,17. Darüber hinaus können einige Teilnehmer (z. B. teilnehmer mit Metallimplantaten, klaustrophobische Personen, Schwangere usw.) nicht MRT-Scannern unterzogen werden. Daher besteht ein dringender Bedarf an einem bequemen und effizienten Weg, um die oben genannten Einschränkungen zu überwinden und die Genauigkeit bei der Bestimmung von Stimulationspunkten zu erhöhen.
Dieses Protokoll verwendet einen 3D-Digitalisierer, um diese Einschränkungen zu überwinden. Im Vergleich zur MRT sind niedrige Kosten, einfache Anwendung und Portabilität die hauptwichtigsten Vorteile eines 3D-Digitalisierers. Es kombiniert fünf Bezugspunkte (z. B. Cz, Fpz, Oz, linker präauricularer Punkt und rechter präauricularer Punkt) von Individuen mit Standortinformationen der Zielstimulationspunkte. Dann erzeugt es eine 3D-Position von Elektroden auf dem Kopf des Subjekts und schätzt ihre kortikalen Positionen, indem es mit den riesigen Daten aus dem Strukturbild12,15passt. Diese probabilistische Registrierungsmethode ermöglicht die Darstellung transkranieller Kartierungsdaten im MNI-Koordinatensystem, ohne die Magnetresonanzbilder eines Subjekts aufzuzeichnen. Der Ansatz erzeugt anatomische automatische Etiketten und Brodmann-Bereiche11.
Der 3D-Digitalisierer, der verwendet wird, um Raumkoordinaten basierend auf den Daten aus Strukturbildern zu markieren, wurde zuerst verwendet, um die Position von Optoden in der fNIRS-Forschung18zu bestimmen. Für diejenigen, die HD-tDCS verwenden, bricht ein 3D-Digitalisierer die endlichen Stimulationspunkte des EEG 10-20 Systems. Der Abstand der vier Rücklaufelektroden und der Mittelelektrode ist flexibel und kann bei Bedarf eingestellt werden. Bei Verwendung des 3D-Digitizers mit diesem Protokoll wurden die Koordinaten des rTPJ ermittelt, was über das 10-20-System hinausgeht. Gezeigt werden auch die Verfahren zur Gezieltheit und Stimulierung der richtigen temporo-parietalen Kreuzung (rTPJ) des menschlichen Gehirns.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1X1 Low Intensity transcranial DC Stimulator</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>1300A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-dimensional Polhemus-Patriot Digitizer</td>
			<td>POLHEMUS</td>
			<td>1A0453-001</td>
			<td>PATRIOT system component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4X1 Multi-Channel Stimulation Interface</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>4X1-C3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dell desktop computer</td>
			<td>Dell</td>
			<td>CRFC4J2</td>
			<td>Master computer to run 3D digitizer application</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stimulation location determination using a 3d digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation

Die Fülle von neuroimaging Daten und die schnelle Entwicklung des maschinellen Lernens hat es möglich gemacht, Gehirnaktivierungsmuster zu untersuchen. Jedoch, kausale Beweise für Gehirnbereich Aktivierung führt zu einem Verhalten wird oft fehlen gelassen. Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS), die vorübergehend die kortikale Erregbarkeit und Aktivität des Gehirns verändern kann, ist ein nichtinvasives neurophysiologisches Werkzeug, das zur Untersuchung kausaler Zusammenhänge im menschlichen Gehirn verwendet wird. High-Definition transkranielle Gleichstromstimulation (HD-tDCS) ist eine nichtinvasive Hirnstimulationstechnik (NIBS), die im Vergleich zu herkömmlichen tDCS einen fokaleren Strom erzeugt. Traditionell wurde die Stimulationsposition grob über das 10-20 EEG-System bestimmt, da die Bestimmung präziser Stimulationspunkte schwierig sein kann. Dieses Protokoll verwendet einen 3D-Digitalisierer mit HD-tDCS, um die Genauigkeit bei der Bestimmung von Stimulationspunkten zu erhöhen. Die Methode wird mit einem 3D-Digitalisierer zur genaueren Lokalisierung von Stimulationspunkten in der rechten temporo-parietalen Kreuzung (rTPJ) demonstriert.

Mit den vorgestellten Methoden wurden die Koordinaten des rTPJ ermittelt, was Stimulationspunkte jenseits des 10-20-Systems erfordert. Zunächst sollte der Umfang der Kopfform dem tatsächlichen Kopf ähnlich sein. Hier betrug die Länge der Nasion zur Eintreibung der Kopfform 36 cm, und die Länge zwischen dem bilateralen Präauricular betrug 37 cm.
Die Schritte zur Herstellung der Elektrodenkappe leiten die Messpositionen des 10-20-Systems. Hier wurden Nz, Iz, Cz, Fpz, Oz, Pz, T8, T7, C4, P8...

Watch this Scientific Journal Video about Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation at JoVE.com

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

Hier wird ein Protokoll vorgestellt, um eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der Stimulationsposition zu erreichen, die einen 3D-Digitalisierer mit einer hochauflösenden transkraniellen Gleichstromstimulation kombiniert.

Stimulationspositionsbestimmung mit einem 3D-Digitizer mit high-Definition Transkranialer Gleichstromstimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Diese Methode verwendet ein 10-10-System, um die Grenzen der transkraniellen Gleichstromstimulationselektrodenplatzierung zu überwinden und die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Methode zu verbessern. Die Hauptvorteile dieser Technik sind ihre niedrigen Kosten, einfache Anwendung und Portabilität. Diese Methode eignet sich für den Einsatz mit anderen Techniken, z. B. funktionelle Rinninfrarotspektroskopie, um die Position bestimmter Hirnregionen von Interesse zu überprüfen.Diese Technik ist sehr einfach, wenn Sie mit der proportionalen Anforderung des 10-10-Systems vertraut sind. Demonstriert wird das Verfahren von Chenyu Lv, einem Doktoranden. Um eine Elektrodenhaltekappe vorzubereiten, legen Sie eine Badekappe auf Kopfform und messen Sie den Abstand zwischen der Nasion und der Inion.Um den Scheitelpunkt zu lokalisieren, verwenden Sie einen Hautmarker, um den Mittelpunkt des Abstands zwischen der Nasion und der Inion zu markieren, und messen Sie den Abstand zwischen den präauricularen Punkten. Markieren Sie den Mittelpunkt der präauricularen Punkte. Der Punkt, an dem sich beide Mittelpunkte schneiden, ist der Scheitelpunkt.Nach dem 10-10-System, finden Sie die CP6 und P6, und markieren Sie den geeigneten Mittelpunkt, an dem diese Punkte schneiden, genannt die richtige temporoparietale Kreuzung auf der Kopfhaut. Passen Sie dann den Radius der vier Rücklaufelektroden basierend auf den Zielen an. Und markieren Sie die Mitte und rückkehr Elektrodenpositionen auf der Kappe.Um eine 3D-Digitalisierermessung zu erhalten, verwenden Sie einen Metallscanner, um zu bestätigen, dass die Umgebung für die 3D-Digitalisierung metallfrei ist. Platzieren Sie die Badekappe auf dem Kopf des Motivs, und verwenden Sie die Referenzzeichen auf der Kappe, um die Kappe mit dem internationalen 10-10-System für die Kopfhautposition auszurichten. Wenn die Kappe vorhanden ist, verwenden Sie eine USB-Schnittstelle, um den 3D-Digitalisierer an den Computer anzuschließen, und bestätigen Sie, dass die Digitizer-Software verfügbar und bereit ist.Legen Sie die Quelle vor das Motiv und befestigen Sie das elastische Seil des Sensors um den Kopf des Motivs. Bestätigen Sie in der Digitalisierer-Software, dass das 3D-Digitalisierersystem mit der Software kommuniziert, und verwenden Sie den Stift und eine Lineallänge von 10 Zentimetern, um die Null- und zehn Graduierungen aufzuzeichnen, um die Genauigkeit des Stifts zu bestätigen. Zeigen Sie in der Software den Abstand zwischen den beiden Aufnahmepunkten an.Sammeln Sie dann die Positionsdaten der Referenzpunkte, der Mittelelektroden und der vier Rücklaufelektroden. Um den Anforderungen der funktionalen Nahinfrarot-Spektroskopieexperimente gerecht zu werden, wählen und speichern Sie den Senderdetektor und die Kanaloptionen. Um die Stimulation zu initiieren, installieren Sie voll aufgeladene Batterien in das Gerät und schließen Sie das herkömmliche transkranielle Gleichstromstimulationsgerät und die vier um einen Stimulationsadapter an.Schließen Sie die Kabel der fünf silber-silbernen Chlorid-zentrierten Ringelektroden an die passenden Empfänger an den vier durch ein Adapterausgangskabel an. Und messen Sie den Kopf des Themas. Legen Sie die Kunststoff-Gerätekappe auf den Kopf des Motivs und betten Sie die fünf hochauflösenden Kunststoffgehäuse in die Badekappe ein.Suchen Sie den Scheitelpunkt FPZ und OZ des Motivs, und passen Sie die Referenz auf der Kappe an, um sie mit dem internationalen 10-10-System für Kopfhautstandorte auszurichten. Wenn die Kappe an Ort und Stelle ist, verwenden Sie den 3D-Digitalisierer, um die Positionsdaten der stimulierten Hirnbereiche zu sammeln. Als nächstes verwenden Sie das Ende einer Plastikspritze, um das Haar sorgfältig durch die Öffnung des Kunststoffgehäuses zu trennen, bis die Kopfhaut freigelegt ist, und bedecken Sie die exponierte Haut mit dem elektrisch leitfähigen Gel.Schalten Sie auf dem Gerät die vier durch einen Mehrkanal-Stimulationsadapter ein und legen Sie den Qualitätswert fest. Vergewissern Sie sich, dass die Standardeinstellung auf Scannen festgelegt ist, und drücken Sie die Schaltfläche Modusauswahl. Wechseln Sie vom Scan zu passieren und drücken Sie die Polaritätstaste, um entweder Mitte Anode oder Kathode zu wählen.Passen Sie die Einstellungen auf dem herkömmlichen transkraniellen Gleichstromstimulationsgerät an, um die Reizdauer, Intensität und Scheinzustandseinstellung einzubeziehen, und drücken Sie den Relaxhebel, um auf vollen Strom umzuschalten. Sobald alles eingestellt ist, drücken Sie die Starttaste, um die Stimulation zu initiieren. Die D.C.intensity wird hochgefahren, bis der Zielstrom erreicht ist, und der Timer zeigt dann die verbleibende Zeit an.Am Ende der Stimulation drehen Sie den Hebel langsam, um den Strom auf Null einzustellen, bevor Sie die Stromversorgung ausschalten. Öffnen Sie die Kunststoffkappe, entfernen Sie die silbernen oder silbernen Chlorid-Sinterringelektroden aus dem Gehäuse und entfernen Sie die Badekappe. Dann reinigen Sie die Instrumente und stellen Sie dem Thema Materialien zur Verfügung, mit denen Sie ihr Haar reinigen können.Mit Hilfe der nahinfraroten Spektroskopie-Funktion zur statistischen parametrischen Kartierung der eigenständigen Registrierungsfunktion generiert die räumliche Registrierungsfunktion MNI-Koordinaten. Um Messfehler zu reduzieren, wurde der Durchschnittswert von drei Datenpunkten aus den endgültigen MNI-Koordinaten der fünf Elektroden berechnet. In Broadman-Bereichen werden das anatomische Etikett und seine Nummer erhalten.Die Zahl nach jeder Zeile gibt den Prozentsatz der Überlappung an. Bei anatomischen automatischen Etiketten werden die anatomische Beschriftung und der Prozentsatz der Überlappung ermittelt. Für die Broadman-Bereiche und anatomischen automatischen Beschriftungen stellt der Wert einen Prozentsatz der Überlappung mit der Großhirnrinde dar.Es ist wichtig sicherzustellen, dass sich weder die Quelle noch der Sensor während der 3D-Digitizer-Messung bewegt. Dieses Verfahren kann für Gedankenlokalisierungen oder für andere Lokalisierungen verwendet werden, die benötigt werden, um die Funktion des Gehirns zu studieren. Diese Technik kann auch in der personalisierten Hirnstimulation für eine präzise Positionierung verwendet werden.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

Die Kombination TMS und fMRT dem Standard-Modus Netzwerk Untersuchen

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Forschung

Neurowissenschaften

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: Mit dem Theta-Burst-Protokoll zu Mechasnism der Plastizität in Individuen sich mit Fragile X-Syndrom und Autismus

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

Electrode Positionierung und Montage in Transkranielle Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effekte der transkraniellen Wechselstrom Stimulation auf Primärbewegungsrinde durch Online-kombinierter Ansatz mit Transcranial magnetische Anregung

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability

Aus der Ferne überwacht Transcranial Direct aktuelle Stimulation: Ein Update auf Sicherheit und Verträglichkeit

The remotely supervised tDCS (RS-tDCS) protocol enables participation from home through guided and monitored self-administration of tDCS treatment while ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transkranielle elektrische Hirnstimulation in Alert Nagetiere

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

Online-transkranielle Magnetstimulation Protokoll zur Messung der kortikalen Physiologie Reaktion Hemmung zugeordnet

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

Der kombinierte Einsatz von Transcranial Direct aktuelle Stimulation und Roboter-Therapie für die obere Extremität

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transkranielle Gleichstrom Stimulation (tDCS) bei Mäusen

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...