Name: simultaneous application of transcranial direct current stimulation during virtual reality exposure
Uploaded: 2021-01-18T13:00:00
Duration: 8 min 20 s
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我们要感谢悉尼布里吉多、汉娜·哈雷特、艾米莉·艾肯、维多利亚·拉尔森、玛吉·鲍克、克里斯蒂安娜·福彻和亚历克西斯·哈勒为这个项目所做的不懈努力。这项工作得到了来自美国（美国）的功绩奖（I01 RX002450）的支持退伍军人事务部、康复研究与发展处以及普罗维登斯退伍军人协会（VA康复研究与发展处）的神经恢复和神经 技术中心 （N2864-C）。本文所表达的观点是作者的观点，并不代表美国退伍军人事务部或美国政府的观点。我们感谢所有与会者。

合格的参与者在开始任何研究程序之前签署书面的知情同意书。研究是按照机构、国家和国际人类研究准则进行的。所述的所有方法都已获得普罗维登斯VA医疗中心机构审查委员会的批准。
注：tDCS+VR 协议需要两名专门的研究人员。一名工作人员是VR控制员，他负责操作VR，并在下面列出的不同时间点管理VR刺激。第二名研究工作人员操作收集心理生理学的计算机。
1. 筛查、诊断访谈和磁共振成像
<ol><li>招募参与者包括男女退伍军人，具体侧重于持久自由行动（阿富汗）、伊拉克自由行动和新黎明行动（伊拉克），具体依据如下资格。包容标准：（1） 诊断慢性创伤后应激障碍与战区经验有关的创伤，（2） 年龄在 18-70 岁之间，（3） 如果在治疗中，症状尽管持续稳定的治疗方案至少 6 周前的研究程序。在研究期间，持续的药物和心理治疗可以保持不变。排除标准如下：符合磁共振成像 （MRI） 的既定安全标准，因为 MRI 程序是本研究的组成部分，包括心脏起搏器、植入设备（深脑刺激）或大脑中的金属、颈椎或上胸脊髓、怀孕或计划在研究期间怀孕。其他 tDCS 特异性排除是刺激部位的皮肤病变，可能会改变阻抗（例如血管摩尔或血管瘤）。其他排除标准是中度或重度创伤性脑损伤（TBI）的终身史：当前不稳定的医疗状况;当前（或过去如果适当）重大神经紊乱，或 a） 癫痫发作障碍 b） 初级或二级 CNS 肿瘤 c） 中风或 d） 脑动脉瘤，任何初级精神病，双相情感障碍，活动中度/重度物质使用障碍（上个月内，不包括尼古丁/咖啡因），主动自杀意图或计划尝试自杀在 6 个月内检测到的筛查仪器或调查小组的判断。 注：本研究的参与者是从普罗维登斯弗吉尼亚州招募的。</li>
	<li>在启动任何研究程序之前获得书面知情同意。</li>
	<li>使用DSM 5 （SCID-5）27、临床医生管理 PTSD 量表 （CAPS-5） 28 和 DSM5 （PCL-5）29的 PTSD 检查表进行诊断和评估 PTSD严重性。 注：SCID-5 的管理还允许检测任何可能排除上述研究排除标准的合并体诊断。其他评估，如抑郁症状体征自我报告（QIDS-SR）30的快速清单，取决于假设，由各个研究团队决定。</li>
	<li>根据上述排除标准，对安全性进行 tDCS 和 MRI 的屏幕参与者进行筛查。 注：可从 www.MRIsafety.com 获取预筛选 MRI 安全表</li>
	<li>安排参与者在两到三周内完成六次 VR 课程，以便参与者几乎每隔一个工作日完成一次 VR 课程。</li>
</ol>2. 随机化
<ol><li>在初步研究实施 tDCS+VR 之前，从 tDCS 设备手册中检索主动 tDCS 和虚假代码，并将其输入随机化程序，以确保 tDCS+VR 或假 VR 管理致盲。</li>
	<li>使用随机化程序，通过分配参与者在基于性别（男性;女性）和PCN-5症状严重程度（低;高）的虚拟现实中接受主动tDCS或假，创建随机化骨灰盒。 注：随机化程序应生成 tDCS 设备代码，随后可以输入到 tDCS 设备中，以确保 tDCS 管理员对是否应用主动或虚假刺激视而不见。因此，这是一个双盲协议，参与者和 tDCS 管理员都对刺激状态视而不见。</li>
</ol>3. tDCS 设备设置
<ol><li>通过按 tDCS 设备左侧的两个键以保存每个设置，在 3.1.1 和 3.1.2 下列出以下参数和设置对 tDCS 设备进行编程。<ol>
<li>设置 A： 30s 坡度高达 1 mA 强度，1 mA 刺激 30s，并坡度降低到 30 s 以上。</li>
		<li>设置 B： 30s 坡道高达 2 mA 强度，2 mA 刺激持续 25 分钟，以及 30 s 坡道向下到关闭。</li>
	</ol>
</li>
	<li>根据 tDCS 设备说明，将 tDCS 设备设置为 学习模式或其他双盲功能。 注：设置 A 用于在启动 VR 之前在刺激和评估 tDCS 耐受性之前获取有关阻抗的信息。此外，一个简短的电流的应用以前曾被用来提供一定程度的体外感觉，以帮助研究致盲24，25，31。设置 B 允许输入每个参与者的随机化（活动或虚假）的特定学习代码。此协议中未使用设置 C 和 D。</li>
</ol>4. 心理生理设置
<ol><li>使用能够记录和分析电皮活动 （EDA）/葡萄皮肤反应 （GSR） 的硬软件和软件，该计算机与运行 VR 软件的计算机不同。</li>
	<li>根据软件特定程序创建数据采集模板，并设置以下数据集合设置：5 μV;10 HZ;DC. 心率： 1000 增益， 规范， DZ， 0.05 Hz. 注：创建数据采集模板确保跨会话和参与者的数据采集设置的一致性。</li>
</ol>5. tDCS 考察访问：设置和管理
注：对于下面添加 TM1 和 TM2 的步骤，是指研究"团队成员 1"和"团队成员 2"，以便可以同时完成各个步骤。
<ol><li>当参与者到达时，轻轻清洁，没有剧烈摩擦，参与者的皮肤在海绵/电极将被放置在酒精拭子的大致区域，让干燥。</li>
	<li>测量并记录参与者头部的周长。计算 5% 和 10% 的周长，以便以后用于电极放置。</li>
	<li>将头带放在参与者身上，覆盖海绵和电极放置的区域，这样仍然可以将一根手指放在头部表带下。</li>
	<li>确保橡皮筋连接器位于头部一侧，使其脱离电极，并且不会干扰 VR 头戴式显示屏。</li>
	<li>使用注射器将每个电极海绵填充 4 mL 的盐水。将电极插入海绵口袋。</li>
	<li>当定位在参与者后面时，使用先前计算的头部周长的 10% 确定阴极电极的位置，并测量从头部到右侧的电位的距离。放置阴极电极并验证测量结果，使阴极在乳腺过程中大约位于右耳后面。</li>
	<li>接下来，重新定位以面对参与者，并通过测量先前计算的10%的头部周长从鼻孔向上，然后测量出先前计算的5%的头部周长的权利确定气极的位置。放置正向电极并验证测量结果，使天极接触 10 ~ 20 EEG 电极位置 AF3/Fp1。</li>
	<li>打开 tDCS 设备，然后插入电极。</li>
	<li>要加载设置 A，请按右上按钮退出学习模式，然后使用左上角和左下角按钮输入设备主代码。输入主代码后，使用左下角按钮单击 "确定 "。接下来，确保箭头指向 触发器。使用右上角按钮在设置中移动，直到它读取、 加载...设置。使用左箭头将箭头滚动到屏幕底部，然后使用右上箭头移动所有设置并返回到设置 A。最后，单击左上箭头以加载设置 A。</li>
	<li>通过同时按下右上角和左下角按钮来检查阻抗性，以确认 tDCS 电极和参与者的头骨之间有足够的接触。记录初始阻抗。<ol>
<li>在打开电极之前，请务必确保电极不会插入设备。同样，在关闭设备之前，请务必始终拔下电极插头。 注 II： 如果阻抗超过 55 00，tDCS 设备将自动关闭。作为准则，如果即将启动的 tDCS 设备大于 35 0，则不要启动 tDCS 设备，以限制自动关闭的机会。如果阻抗性太高，在海绵上加入一点盐水，将参与者的头发移开，或在橡胶头带看起来太松动时拧紧。避免将盐水滴到参与者身上 - 如果发生这种情况，海绵太饱和。</li>
	</ol></li>
	<li>在设置 A 下开始刺激。在设置 A 下记录刺激之前、期间和之后的阻抗。在设置 A 下完成刺激后，从 tDCS 设备中取出电极并关闭设备。</li>
	<li>TM1：在参与者非占主导地位的手的内脏部分放置两个自粘剂、一次性EDA电极贴片。</li>
	<li>TM1：打开 EDA/GSR 数据采集软件，以便捕获新数据。打开以前生成的数据采集模板，单击 "创建/记录 "新实验。根据特定软件说明校准 EDA 信号，首先将一个电极连接到一个电极修补程序，校准，然后将第二个电极连接到第二个电极贴片。</li>
	<li>TM1：为了确保足够的GSR信号，请参与者深呼吸，在呼吸前保持10s。 注：GSR 的增长应该是显而易见的。如果检测到GSR没有变化，研究人员可以在没有警告的情况下拍手以引起GSR响应。低于 2 μS 的基线皮肤传导水平值可能有问题，因为它可能表示皮肤传导率过低，无法在整个 VR 会话中测量 GSR。</li>
	<li>TM2：打开虚拟现实系统并打开患者应用程序。检查屏幕分辨率设置为 1280 x 720 并单击 播放。然后，打开临床控制器程序，根据与参与者部署最相关的场景选择伊拉克农村驾驶或阿富汗农村驾驶场景。在患者头像窗口下，选择 驾驶员的位置。将音量设置为最大音量的 65%。</li>
	<li>TM2：在参与者的帮助下，将头戴式显示屏放在参与者的头部，确保显示器不会使电极脱位。检查是否舒适。然后，将耳机放在参与者的头上，检查是否舒适。</li>
	<li>TM1：开始EDA数据收集并记录2分钟的基线EDA，向参与者解释他们需要静静坐2分钟。 按键盘上的F1来标记基线周期的开始，F3标记基线周期的结束。 注 I： 使用钥匙 F1、F2 和 F3 进行标记对于以后的数据分析至关重要。F5 可用于标记参与者在整个 EDA 数据收集过程中产生的干扰（例如 咳嗽、运动等）。<ol>
<li>完成基线 EDA 后，不要停止 EDA 数据收集，而是继续运行，直到所有三个驱动器都完成。</li>
	</ol></li>
	<li>打开 tDCS 设备并重新插入电极。该设备现在反映 学习模式 和设置 B. 使用右下角按钮单击 OK 以确认设置 B 被编程为应用 2 mA 强度，总共 25 分钟，每个强度为 30 s 上下坡。 注意：在VR课程期间，参与者可能会从头带或发痒，刺痛的感觉表达一些不适。但是，应指示参与者报告任何疼痛或日益加热或灼热的感觉，因为这需要立即关闭 tDCS 设备，以避免局部皮肤灼伤。</li>
	<li>输入从随机化软件中检索到的参与者特定的随机化代码，然后单击 "确定"，然后按左上角按钮单击 Y开始刺激。 注意：参与者应被告知，有些人会从VR体验网络疾病，这种感觉类似于汽车疾病。如果发生网络病，它应该会迅速消退。在参与者离开之前，询问他们是否能够操作车辆。如果没有，可以提供支持性护理，通常额外的等待时间就足够了。</li>
	<li>要启动驱动器，请单击驾驶员控制下的 关闭 按钮。 注：每位参与者将每节课进行三次驾驶，每次持续约 8 分钟，总计 24 分钟。tDCS 设备中编程的 25 分钟主动或虚假刺激允许在驱动器通过之间使用额外的分钟与参与者一起登记入住。</li>
	<li>对于第一节（VR1，第 1 天），VR 控制器必须在第一次开车通过时使用口头提示引导参与者完成 VR 事件的发生，具体如下："前面会有道路伏击。在 3...2...1...去" （VR 控制器在 VR 菜单中选择"道路伏击"）。 注：仅用于第一个会话中的第一个 VR 驱动器通过。对于所有其他 VR 驱动器通过或会话，参与者必须通过驱动器而无需口头提示。但是，VR 控制器可以提醒参与者，他们将看到与之前的驱动器通过相同的场景，但不会对即将到来的 VR 事件发出口头警告。</li>
	<li>VR 控制器：确保每次通过都至少从 30 年代的 VR 环境中驾驶开始。然后，通过单击临床控制器软件环境中标有的事件来管理每个 VR 事件（每个事件之间至少有 10 次驾驶）。VR 事件将按以下顺序发生：枪声、黑鹰直升机飞过头顶、叛乱分子伏击和另一起叛乱分子伏击，然后是简易爆炸装置、桥梁伏击和参与者车辆前的车辆爆炸。有关阿富汗和伊拉克驾驶场景中各种 VR 事件的时间安排，请参阅附录 1。 注：此 VR 事件序列以相同顺序重复，在每个 VR 会话期间的三个 VR 驱动器通过过程中同时重复 VR 事件。</li>
	<li>当 VR 控制器管理 VR 事件时，每次管理 VR 事件时，让工作人员监控皮肤传导数据采集，按键盘上的 F2。</li>
	<li>当汽车返回驱动器的开头时，通过单击驾驶员控制下的 油门 按钮来阻止车辆行驶。</li>
	<li>每次开车经过后，VR 控制器必须与参与者登记入住，以确保参与者的安全和舒适，然后再继续下一次驾驶。如果参与者提到可能更严重的 tDCS 副作用，如燃烧或增加加热感觉，请遵循 tDCS 设备手动指南来阻止 tDCS。</li>
	<li>使用与驱动器 1 相同的 VR 事件顺序完成驱动器 2 和 3。</li>
	<li>完成所有三个 VR 驱动器通过一个会话后，通过首先按下右上按钮并使用左上下角按钮输入设备主代码，检查并记录 tDCS 阻抗情况，从而走出 学习模式 。</li>
	<li>拔下 tDCS 设备的电极并关闭设备。</li>
	<li>通过管理 tDCS 副作用问卷32查询参与者是否有潜在的副作用。</li>
	<li>最后，使用酒精棉签和消毒湿巾后，清洁VR耳机、耳机和橡胶头带。随着时间的推移，对完全收集的 EDA 跟踪进行质量控制处理。 注意：作为预防措施，可能需要实施额外的清洁和预防措施，以减少 COVID-19 的传播。例如，参与者可能需要佩戴手术面罩。面罩的磨损增加了 VR 镜头雾化的可能性。手术胶带可用于将口罩贴在参与者的鼻子上，以减少雾化。同样，TDCS 和 VR 耳机以及耳机的多种头带的可用性将确保参与者之间在清洁和消毒方面的间隔使用。</li>
</ol>6. 分析
<ol><li>GSR 预处理<ol>
<li>使用 GSR 处理软件，打开参与者存储的 GSR 文件，并保存文件的新副本进行预处理，以便保留原始原始数据文件。</li>
		<li>目视检查数据是否为人工制品和一般漂移，然后删除或更正它们。遵循以前发布的关于文物清除和一般漂移的更正准则，这些准则可以在 https://www.birmingham.ac.uk/Documents/college-les/psych/saal/guide-electrodermal-activity.pdf 找到</li>
	</ol>
</li>
	<li>皮肤导电水平基线<ol>
<li>通过选择光标的 2 分钟基线周期，记录 2 分钟基线期间的平均值、最小值和最大值（以 μS 为内值）。此信息提供了补品皮肤传导水平和 EDA 响应水平的一些索引。 注：虽然此处使用 2 分钟的基线周期，但使用更长的时间段长达 4 或 5 分钟。</li>
	</ol>
</li>
	<li>事件相关的皮肤传导反应 （SCR） 到 VR 刺激<ol>
<li>使用数据中的刺激类型事件标记，通过选择每个 VR 事件前的一秒和每个 VR 事件之后长达 10 秒来确定和创建与 VR 事件相关的时段。时代宽度是捕获 SCR 所包括的时间量。每个心理生理学设备集将有自己的一套指示，以创造时代。有关此信息，请参阅心理生理学收集设备手册。 注一：虽然 SCR 在事件演示后通常有 1-3 s 的发病或延迟，但 VR 事件在启动时并不总是立即呈现。例如，虽然 IED 爆炸和远处的枪声在启动时会立即发生，但作为叛乱分子伏击或黑鹰天桥一部分的枪声的开始被推迟了几秒钟。因此，SCR 分析的 10s 窗口应足够自由，能够捕获 SCR 以响应所有 VR 事件。 注 II：验证选择事件（而不是固定时间间隔）进行分析。在这里，事件是用户定义的 类型 2 事件特定 VR 开始 由研究团队成员输入。</li>
		<li>按照用于标记每个兴趣时代的开始和结束的心理生理学软件中概述的数据处理程序，并提取与事件相关的 SCR 数据。使用 查找循环 方法，请参阅附录 2 以示示。出口预处理的 GSR 数据，以便进一步分析。</li>
	</ol>
</li>
	<li>进一步分析 注：鉴于与 VR 事件相关的相对较大的时代，即 VR 事件之后的 1 个时间，经过处理的输出文件将包含与事件相关的 SCR 和与事件无关的非特定 SCR。要确定与事件相关的 SCR，请使用至少两秒钟后超过 0.02 μS 阈值的第一个正偏差。选择两秒的窗口，因为该纪元包含 VR 事件演示前的 1 秒，与事件相关的 SCR 通常的延迟不会小于 1 秒。<ol>
<li>使用统计分析软件，确定 SCR 数据的分布是否正常。如果没有，请按照适合使用的统计分析包的步骤，应用方根或日志转换来纠正偏斜/库托西斯。</li>
	</ol>
</li>
	<li>使用线性混合模型来测试在VR期间主动tDCS或假对SCR的影响，其中组（活动tDCS或假）是一个受试者之间的变量，统计控制基线皮肤传导水平（SCL）和其他人口或临床因素（例如 PTSD严重性）。为了测试 tDCS 对会话间习惯的影响，请使用 VR 会话 （1 – 6） 作为主题内变量。要评估 tDCS 对会话内习惯的影响，请将每个 VR 会话中的单个驱动器通过 （1 – 3） 用作主题内变量。</li>
</ol>

<ol>
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K., 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=Avoiding+skin+burns+with+transcranial+direct+current+stimulation:+preliminary+considerations.">Avoiding skin burns with transcranial direct current stimulation: preliminary considerations.</a> International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (3), 425-426 (2011).</li><li>Lagopoulos, J., Degabriele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feeling+the+heat:+the+electrode-skin+interface+during+DCS.">Feeling the heat: the electrode-skin interface during DCS.</a> Acta Neuropsychiatrica. 20 (2), 98-100 (2008).</li><li>Horvath, J. C., Carter, O., Forte, J. 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作者没有什么可透露的。

上面详细的协议描述了 tDCS 和 VR 的并发应用，而不是任一技术的串行应用。对于现有方法，tDCS 与 VR 同时应用非常重要。虽然VR为与恐惧相关的处理提供了一个上下文丰富和身临其境的环境，但 tDCS 提供的潜伏刺激允许调节与这种恐惧相关处理相关的内在神经激活。本协议中有多个关键步骤可分为与 tDCS+VR 实施相关的步骤和与心理生理数据捕获相关的步骤，以便进行分析。关于 tDCS+VR，确保在整个 VR 会话中正确随机和同时应用 tDCS 至关重要。另一名失明的工作人员可以进一步确认随机化。
至于确保同时进行 tDCS+VR，两个方面很重要：1） 在 tDCS 设置期间实现的阻抗性，2） 在接近启动 VR 时启动 tDCS 设备。后一个问题相对简单，应确保tDCS在整个VR演示过程中持续应用，同时在25分钟持续20分钟时保持在tDCS的安全限度内。关于阻抗，低阻抗是可取的。了解是否达到足够的阻抗或接触质量取决于所使用的 tDCS 设备。某些设备会在 Ohms 中显示阻抗性，其中较低更好，而其他设备使用代表接触质量的 10 点或 20 点显示刻度，其中较高更好。无论具体设备如何，使用普通盐水，0.9%的NaCl溶液，而不是常规自来水滋润电极海绵改善阻抗35。应进一步避免使用常规自来水，因为它与小皮肤病变35，36的发生有关，这是tDCS可能更严重的副作用之一。如果电极下的皮肤在 tDCS37之前被大力磨光，或者使用导电凝胶，可以干燥35，38，因此也应避免皮肤病变。最后，启动 tDCS 之前的高阻抗性可能导致达到或超过设备的指定安全参数，这将触发设备关闭中端 VR 管理。虽然必须充分润湿电极海绵以确保足够的阻抗性，但应通过不要过度浸泡电极来平衡，因为当 VR 耳机放置时，这可能导致盐水泄漏或滴水。盐水泄漏可能使电流"扩散"在更大的区域，导致较低的，但未知的电流密度39，这取决于tDCS强度（在mA）和电极的大小（在厘米2）。同样，VR 头安装显示器不要物理接触海绵/电极，以避免当参与者移动头部时电流中断和电极移动。
在此协议中，皮肤传导被认为是主要结果衡量标准。皮肤传导是一种心理生理测量交感神经系统活动40。需要考虑与皮肤传导采集相关的典型因素，如环境温度和湿度的影响、衰老、吸烟状况、咖啡因的使用以及具有抗胆碱效应的药物的使用，但不能总是消除。例如，可以要求参与者在VR会议之前放弃使用含咖啡因的产品，但要求他们停止服用抗抑郁药物是不合道德的。此外，由于并不总是清楚的原因，部分个人表现出非常低或无法测量的皮肤传导水平和/或皮肤传导反应，这在图4中突出。因此，必须注册足够的样本量，以容忍数据丢失或缺失。具体到本协议的实施，还应提到，在心理生理数据捕获过程中，目前手动输入事件标记。虽然这是一个局限性，但在医院系统中，非医院管理计算机（在此例中运行 VR 环境的计算机）无法连接到加密的医院信息技术网络的情况并不少见。这意味着不可能让运行VR环境的计算机向医院网络上的心理生理数据捕获计算机发送信号（例如通过TTL脉冲）。虽然不太优雅，但一个解决方案是让两名研究团队成员在每场VR会议上出席：一个控制VR管理，一个手动输入事件标记的心理生理追踪，可以看到在每一个数字的顶部（见图1，图2，图3和图4）。但是，这不涉及从 VR 控制器启动 VR 事件并由第二人输入事件标记开始的轻微时差（不到半秒）的存在。未来的研究可能希望减轻这种情况，以便事件标记可以自动注册。然而，强烈建议第二个研究团队成员的存在——与运行VR环境的人不同——在整个会议中能够观察参与者。应该预料到，一些参与者在研究期间可能会有强烈的情绪反应，或经历与网络疾病相关的副作用。研究团队快速响应这些情况的能力确保了尽可能最好的护理。
总之，此协议在 VR 期间使用同步 tDCS 将居住增强为与创伤相关的情景。这种方法的主要优点是使用身临其境的创伤相关背景，并在临床相关认知过程中应用非侵入性大脑刺激技术，而不是连续使用。虽然此处描述的协议使用 PTSD 的资深示例中的办公室应用，但这种同时进行非侵入性大脑刺激和虚拟现实的方法可以转化为其他基于恐惧和焦虑的疾病，以及基于暴露的方法的在家应用。

创伤后应激障碍 （PTSD） 是一种慢性和致残性疾病，在退伍军人中尤为普遍。尽管其流行和毁灭性的影响，许多谁接受基于证据的心理治疗PTSD有显著的残余症状1。非侵入性脑刺激与以PTSD为重点的心理治疗原理的协同应用为改善治疗效果和减轻创伤后应激障碍相关负担提供了机会。
PTSD 的核心组成部分是无法抑制不适应的恐惧反应2，3。PTSD 一直报告杏仁核和多面体前结膜皮层的病理升高活动，这些区域有助于恐惧反应。这与前额叶皮质（VMPFC）的活动减少一起，该区域被认为可以降低恐惧反应3、4、5、6、7。因此，在治疗引起恐惧的刺激过程中增加内源性VMPFC活性可能是改善抑制恐惧和基于暴露的治疗效果的有希望的方法。
基于暴露的心理疗法是创伤后应激障碍的一线治疗方法，旨在通过教导患者危险体验（即创伤后应激障碍的原因）在其当前环境中不再存在或具有威胁性，从而促进矫正学习。情绪参与PTSD治疗是成功10的关键组成部分，但因患者希望避免经历令人痛心的情绪和合并精神障碍的存在而受阻。一个有吸引力的方法，以最大限度地提高和跟踪情感参与在会话是使用身临其境和上下文相关的虚拟现实（VR）环境11，12。VR实施由先前的数据支持，表明VR可以产生与标准认知行为干预11，13，14观察到的疗效率相当。VR 具有为特定假设测试提供标准化的治疗开发环境的额外好处。
此外，VR 环境还允许集成辅助性非侵入性大脑刺激方法，如颅内直接电流刺激 （tDCS）。tDCS通过使用弱（通常为1 -2 mA）恒定电流15对神经元静息膜电位进行下层调节来改变皮质兴奋性。刺激通常提供超过 20 - 30 分钟的时间。tDCS 的影响取决于当前的极性。虽然在理论上过于简单化，正电流（即阳极刺激）增加了神经元去极化的可能性，而负电流流（即阴极刺激）降低了神经元作用可能性16，17的可能性。因此，tDCS为大脑准备对外部刺激的后续反应，以促进学习和记忆18。
tDCS具有良好的安全特性，作为一种低风险技术，耐受性良好，与最小的副作用19，20有关。tDCS 也便宜;tDCS 设备的成本约为 9，000 美元，而临床上可用的非侵入性脑刺激方法（如颅磁刺激）的成本为 7 万美元> 美元。tDCS 设备也是便携式的，因为它们由电池供电，而不是需要专用电路。这种便携性允许在任何办公地点或房间使用，包括在家里。这些因素使 tDCS 能够与治疗干预措施（包括 VR 和 PTSD 治疗的现有模型）相结合使用。灵活使用在后COVID19世界提供精神病治疗和非侵入性大脑刺激的新环境中可能尤其重要。
下面详细的协议旨在将 VR 管理期间的 tDCS （tDCS+VR） 集成到与战区相关的 PTSD 患者中，以增强焦虑的习惯。VR 课程允许在参与者中标准化与创伤相关的事件，以确保这种习惯的一致内容。参与者在两到三周内进行六次 tDCS+VR 课程，每期由三个相同的 VR 驱动器通过组成。选定了六个会话来大致约定 VR 在罗斯鲍姆等人14和迪菲德 - 霍夫曼21的持续时间。这一次数的会议显示了典型的非VR治疗研究（例如布莱恩特等人22）的疗效，并进一步从先前的试点研究23的可行性数据中得知。在整个每个会话中，测量心理生理学（即皮肤传导）。这允许测试会话内部和之间的会话变化，在超唤醒到虚拟现实事件和 tDCS 的辅助效果。tDCS 强度设定为 2 mA，通过内置的可充电电池驱动刺激器提供，该刺激器使用 1（阳极）x 1（阴极）单边电极设置提供恒定的直流电流。每个电极被放置在一个3×3厘米（当前密度2.22 A/m2）可重复使用的海绵口袋饱和与0.9%的正常盐水。带电极的海绵使用橡胶头带连接到参与者的头骨上，鼻极放置在Fp1和AF3区域，阴极在PO8的10至20 EEG电极协调系统，以瞄准腹腔前额叶皮层，同时防止前额皮层的阴极刺激。类似的电极蒙太奇，旨在针对VMPFC，已经被用来调节灭绝的条件恐惧反应，由我们的实验室24，25以及其他26。虚拟现实耳机被放置在 tDCS 蒙太奇上，以避免干扰 tDCS 电极。tDCS 应从 VR23启动期间开始，并在整个过程中继续。参与者返回1个月和3个月的治疗后评估访问，以评估tDCS+VR对PTSD症状、抑郁、焦虑和愤怒症状变化的长期影响，以及睡眠和生活质量的改善。要测试的假设是 1A） 主动 tDCS+VR 的预测， 与假 VR 相比，治疗结束时 PTSD 症状和生活质量/社会功能发生较大变化，治疗后 1 个月和 3 个月持续变化，2） 心理生理反应变化（反映习惯性）与活动 tDCS+VR 与假 VR 后 PTSD 症状和生活质量/功能的变化有关。此临床试验根据 ClinicalTrials.gov 标识符注册：NCT03372460。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ECG data acquisition module</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #: ECG100C</td>
			<td>ECG100C Electrocardiogram Amplifier records electrical activity generated by the heart to record ECG.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG electrode patches</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #:&#160;EL503, EL503-10</td>
			<td>These pre-gelled disposable electrodes have a circular contact and are most suitable for short-term recordings, including surface EMG, ECG, EOG, etc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG leads</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>2 x Part #: LEAD110</td>
			<td>These electrode leads are used with the EL500 series disposable snap electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDA/GSR acquisition module</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #:&#160;EDA100C</td>
			<td>The EDA100C Electrodermal Activity Amplifier measures both the skin conductance level (SCL) and skin conductance response (SCR) as they vary with sweat gland (eccrine) activity due to stress, arousal or emotional excitement.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDA/GSR electrode patches</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #:&#160;EL507, EL507-10</td>
			<td>These disposable snap electrodes are designed for electrodermal activity studies and are pre-gelled with isotonic gel. The latex-free electrodes conform and adhere well to fingers/hands. Use with LEAD110A or SS57L unshielded electrode lead.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDA/GSR leads</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>2 x Part #:&#160;LEAD110, LEAD110A, LEAD110S-R, LEAD110S-W</td>
			<td>These electrode leads are used with the EL500 series disposable snap electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HD/tDCS-Explore Neurotargeting Software</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>Contact Soterix Medical</td>
			<td>Software to assist in electrical field modeling and optimization of electrode montages for brain targeting. Free available options include ROAST and SIMNibs that run in Matlab.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Psychophysiology (ECG &#38; EDA/GSR) analysis software</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #:&#160;ACK100W, ACK100M</td>
			<td>Biopac AcqKnowledge software data acquisition and analysis software allows for waveform analysis and instantly view, measure, analyze, and transform data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Psychophysiology measuring equipment for ECG and EDA/GSR</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>Part #:&#160;MP160WSW, MP160WS</td>
			<td>MP160 data acquisition system; needs connected EDA/GSR and ECG modules ordered separately, see next two entries.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Randomization and data capture software</td>
			<td>Redcap</td>
			<td>https://www.project-redcap.org/</td>
			<td>REDCap software and consortium support&#160;are available at no charge&#160;to non-profit organizations that join the REDCap consortium. Joining requires submission of a standard, online license agreement.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline - 0.9% NaCi</td>
			<td>e.g Vitality Medical</td>
			<td>e.g. #37-6280</td>
			<td>Regular saline can be purchased from different vendors.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tDCS electrodes and sponges</td>
			<td>Jali Medical (USA)</td>
			<td>Contact Jali Medical</td>
			<td>tDCS electrodes and sponges sold separately - contact vendor to order correct size (e.g. 5x5 cm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transcranial direct current stimulator (tDCS)</td>
			<td>Jali Medical (USA)</td>
			<td>Contact Jali Medical</td>
			<td>The neuroConn DC-STIMULATOR PLUS* is a single-channel programmable direct and alternating Current Stimulator.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virtual reality system</td>
			<td>Virtually Better</td>
			<td>Contact Virtually better</td>
			<td>PTSD Suite from Virtually better &#34;Bravemind&#34; is an application for clinicians specializing in treating Posttraumatic Stress Disorder (PTSD).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous application of transcranial direct current stimulation during virtual reality exposure

颅外直流刺激 （tDCS） 是一种非侵入性大脑刺激形式，通过调节神经静息膜来改变神经元激发的可能性。与其他技术相比，tDCS 相对安全、经济高效，可以在个人参与受控的特定认知过程时进行管理。后一点很重要，因为 tDCS 可能主要影响内在活跃的神经区域。为了测试tDCS作为精神疾病的潜在治疗方法，这里描述的协议概述了一个新的程序，允许在接触创伤相关线索期间同时应用tDCS，使用虚拟现实（tDCS+VR）为创伤后应激障碍（NCT03372460）的退伍军人。在这个双盲协议中，参与者被分配接收 2 mA tDCS 或虚假刺激 25 分钟，同时被动地观看三个 8 分钟的标准化虚拟现实驱动器通过伊拉克或阿富汗，虚拟现实事件在每次驱动器期间强度增加。参与者在 2-3 周内接受 6 次 tDCS+VR 治疗，并在每个疗程中测量心理生理学（皮肤传导反应）。这允许测试会话内部和之间的会话变化，从超唤醒到虚拟现实事件和 tDCS 的辅助效果。刺激通过内置的可充电电池驱动 tDCS 设备使用 1（节点）x 1（阴极）单边电极设置进行传递。每个电极被放置在一个3×3厘米（当前密度2.22 A/m2）可重复使用的海绵口袋饱和与0.9%的正常盐水。带电极的海绵使用橡胶头带连接到参与者的头骨上，并放置电极，以便它们瞄准前额叶皮层内的区域。虚拟现实耳机被放置在 tDCS 蒙太奇上，以避免电极干扰。

此处提供的代表结果反映了完成上述概述协议的四名参与者的个人心理生理数据跟踪。注册参与者是患有创伤后应激障碍的退伍军人 ， 符合试验包容标准 - 年龄在 18 至 70 岁之间。鉴于这是目前正在进行的双盲、随机的假对照试验（NCT03372460），因此无法提供与主动 tDCS 与假相有效性相关的数据。因此，作为正在进行的临床试验的一部分收集的个别原始、非加工、皮肤传导数据跟踪。这将提供初步的见解，什么可以预期，包括障碍时收集心理生理数据和皮肤传导记录，特别是。12名患有与战区有关的创伤后应激障碍的退伍军人的数据，作为单独试点研究的一部分，已于23日公布。
根据对皮肤传导痕迹的视觉检查，参与者 A（图 1）似乎显示会话间习惯的迹象，从第一个 VR 会话到协议中点，在第三个 VR 会话期间，到最后一个、第六个 VR 会话。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61795/61795fig01.jpg"> 图1：从参与者A处追踪原始皮肤传导数据的例子。图 1 显示在 VR 会话 1（上）、VR 会话 3（中）和 VR 会话 6（底部）期间获得的原始皮肤导电数据的截图。皮肤传导反应率的降低表示会话间习惯。VR 会话 2、4 和 5 没有图片，以便更好地对皮肤传导追踪进行视觉比较。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61795/61795fig01large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本。</a>
参与者 B 原始皮肤传导追踪（图2）的视觉检查似乎表示在将第一次通过（红色方）与第三次驱动器通过（绿色方块）进行比较时会话内习惯。先前的研究表明，虽然会期内习惯很重要，但会话间习惯可能是PTSD33、34长期暴露治疗成功的更好预测因素。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61795/61795fig02.jpg"> 图2：从参与者B处追踪原始皮肤传导数据的例子。图 2 显示了在一个 VR 会话的第一个驱动器（红色方形）和第三个驱动器（绿色方块）期间获得的原始皮肤传导数据的截图。此数字中所表示的数据可能表示从第一次驱动器通过到第三次驱动器通过的会话内习惯。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61795/61795fig02large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本。</a>
与参与者A（图1）相比，对参与者C原始皮肤传导数据（图3）的视觉检查似乎显示出不太明显的习惯特征，尽管如此，该参与者还是展示了会期和会内的习惯。此外，与参与者 A 类似，与其余五个会话相比，第一个 VR 会话期间的皮肤传导水平在数字上更高。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61795/61795fig03.jpg"> 图3：从参与者C处追踪原始皮肤传导数据的例子。图 3 显示参与者 C 从上到下订购的 VR 会话 1 到 6 的原始皮肤传导数据截图。参与者 C 似乎演示会话间和会内习惯。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61795/61795fig03large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本。</a>
参与者 D （图 4）的原始皮肤传导数据表明，在没有可视觉检测的皮肤传导反应的情况下，皮肤传导水平可能被认为太低，无法进行适当的分析。因此，这些数据表示数据收集失败。虽然原始数据还揭示了伪影和电极信号丢失的存在，但所有六个VR会话中持续低的皮肤传导水平和缺乏可视觉检测的皮肤传导响应对于此人来说是显而易见的。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61795/61795fig04.jpg"> 图4：从参与者D处追踪原始皮肤传导数据的例子。图4显示参与者 D 在 VR 会话 1 到 6 期间从上到下排序的原始皮肤传导数据截图，显示无法测量的皮肤传导水平和反应，以及器件（蓝色椭圆形）和 EDA 电极信号损失（绿色方块）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61795/61795fig04large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本。</a>

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Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

这份手稿概述了一个新的协议，允许在接触战区创伤相关线索时同时应用颅内直流刺激，使用虚拟现实为创伤后应激障碍的退伍军人。

虚拟现实曝光期间颅外直接电流刺激的同步应用

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through ...

非侵入性脑刺激与虚拟现实相结合，为寻求创伤后压力和焦虑治疗的人提供了一种增强情感学习和习惯的新方法。这是一种高度身临其境但便携的方法，植根于神经科学。该技术可以治疗有效，可以针对个别患者量身定做。这种非侵入性方法可以帮助创伤后应激患者了解以前引发焦虑的情况是安全的。演示这个程序的将是悉尼布里吉多，一个来自我的实验室的研究助理。悉尼将协助协议的各个步骤。要使参与者为颅内直流刺激做好准备，在将头部带放在参与者身上后，站在参与者后面，使用先前计算的头部周长的 10% 确定阴极电极的位置，并测量从头部到右侧的电位的距离。根据测量结果放置阴极电极，使其大致位于乳腺工艺的右耳后面。要确定食极的位置，测量出先前计算的 10% 的头部周长，从鼻孔向上和先前计算的头部周长的 5% 左右。放置正向电极，并验证天极是否触及 10 到 20 EEG 电极 AF3FP1 位置。放置电极后，打开 tDCS 设备并插入电极。要加载设置 A，请按右上角按钮以退出学习模式，并使用左上角和左下角按钮输入设备的主代码。单击"确定"并确保箭头指向触发器。使用右上按钮在设置中移动，直到出现负载设置。使用左箭头使用右上箭头将箭头滚动到屏幕底部，以将所有设置向后移动到设置 A，然后单击左上箭头以加载设置 A. 将右上角和左下角按钮一起检查阻抗性，以确认 tDCS 电极和参与者的头骨之间有足够的接触。开始刺激，并在刺激之前、期间和之后记录阻抗。在完成刺激时，在关闭设备之前，从设备中取出电极。将两个自粘剂一次性电极活性电极贴片放在参与者非占主导地位的手的内脏区域，并打开电极活性电性皮肤反应数据采集软件。打开以前生成的数据采集模板并单击创建记录以创建新的实验。要校准电极活动信号，请将电极连接到电极贴片上，并按照软件说明一次校准一个电极。当两个电极都经过校准时，请参与者深呼吸并保持10秒，然后呼吸，以确保充足的电镀皮肤响应信号。要管理 tDCS，需要打开虚拟现实系统的助手并打开患者应用程序。检查屏幕分辨率是否设置为 1280 乘 720 并单击播放。打开临床控制器程序，根据与参与者部署最相关的场景选择驾驶场景。在患者头像窗口下，选择驾驶员位置，将音量设置为最大音量的 65%。在参与者的帮助下，让助手将头戴式显示屏放在参与者的头上，注意显示器不会使电极脱位，并检查是否舒适。让助手将耳机放在参与者的头上，并检查是否舒适。指示参与者静静坐两分钟，以便收集基线电极活动数据，并按 F1 标记基线周期的开始。两分钟后，按 F3 标记基线周期的结束。完成基线电极活性收集后，打开 tDCS 设备并插入电极。该设备应处于设置 B.Click OK 的研究模式，以确认设置 B 已编程并应用两毫安强度，总共 25 分钟，30 秒坡道向上和 30 秒坡道向下。输入从随机化软件中检索到的参与者特定随机化代码，然后单击"确定"。按左上按钮表示"是"以启动刺激并单击以启动驱动器。确保每次开车仅在 VR 环境中至少 30 秒的驾驶开始。对于第一节，引导参与者在第一次开车时使用口头提示来完成 VR 事件的发生，例如，前面将有三、二、一路伏击。你会看到前面三、二、一路伏击在 VR 菜单中选择合适的场景时。在每个事件之间至少行驶 10 秒，管理每个 VR 事件。在管理 VR 事件时，每次管理 VR 事件时，键盘上都会有一个助理按 F2，以监控皮肤传导数据采集。根据对皮肤传导痕迹的目视检查，参与者 A 似乎显示从第一个 VR 会话到协议中点在第三个 VR 会话到最后第六个 VR 会话期间会话之间的习惯迹象。对参与者 B 的原始皮肤传导追踪的目视检查似乎表示在将第一次驱动器通过与第三次驱动器通过进行比较时会话内习惯。与参与者 A 相比，对参与者 C 的原始皮肤传导数据进行目视检查似乎显示的习惯特征不那么明显。 尽管如此，参与者 C 演示了会话间和会内习惯。此外，与参与者 A 类似，与其余五个会话相比，第一个 VR 会话期间的皮肤传导水平在数字上更高。参与者 D 的原始皮肤传导数据表明，在没有可视觉检测的皮肤传导反应的情况下，皮肤传导水平可能被认为太低，无法进行适当的分析。即使伪影和电极信号丢失持续存在，对于此人来说，持续低皮肤传导水平和缺乏可视觉检测的皮肤传导反应仍然很明显。在协议中，关键步骤是确保 tDCS 电极保持在正确的位置，阻抗在可接受的值内，并注意参与者的安全不适。tDCS 可以通过个性化蒙太奇进行优化，包括基于解剖 MRI 的电极位置和剂量。MRI 可以进一步用于评估随着时间的推移的神经变化。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

经颅直接电流刺激电极定位和蒙太奇

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

科研

神经科学

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

提取脑电数据视觉诱发电位记录在功能磁共振成像引导下经颅磁刺激

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

小鼠脑切片准备扣押样活性的直接电流刺激和多电极阵列记录

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

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

经颅磁刺激在线联合方法对经颅交流电刺激对原发性运动皮层的影响

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

远程监督的经颅直流电刺激: 安全性和耐受的最新进展

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

警惕啮齿动物的经颅电脑刺激

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

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

经颅直流电刺激与上肢机器人治疗的联合应用

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

经颅直流电刺激 (tDCS) 在小鼠中的作用

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

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

使用具有高清晰度颅内直接电流刺激的 3D 数字化仪确定刺激位置

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