经颅直流电刺激中的电极定位与 montage

本视频的目的是演示使用初级运动皮层刺激进行经颅直流电刺激（TDCS）操作的技术。例如，首先测量受试者的头部，并标记刺激部位。

该操作流程的第二步是使用适合您实验的尺寸和类型的电极进行电极制备。第三步是将电极正确放置于选定的刺激部位。最后一步是确定电极接触情况、刺激极性，并设置刺激设备的参数，如刺激强度和持续时间。

不同的电极布局可能影响经颅直流电刺激（TDCS）的效果，例如皮层兴奋性的增强或减弱，取决于刺激的极性以及其他刺激参数。TDCS 的主要优势在于，与其他脑刺激方法（如经颅磁刺激）以及更具侵入性的脑刺激方法（如深部脑刺激）相比，TDCS 具有非侵入性、安全性高、成本低且操作简便的特点。此外，TDCS 具有一个重要特性，即能够诱导神经元脑内压力的变化，从而导致神经元放电活动的增强或减弱。

该技术的应用可拓展至多种慢性疼痛的治疗。目前尚无确凿证据表明，调节运动皮层中突触可塑性的稳定性能够缓解疼痛；尽管如此，当经颅直流电刺激（TDCS）作用于其他皮层区域（包括背外侧前额叶皮层）时，可为慢性疼痛的神经治疗机制提供重要见解。该技术还可改善抑郁和认知功能障碍等神经精神疾病。

通常，刚接触该技术的研究人员会遇到困难，因为目前尚无关于设置经颅直流电刺激（TDCS）电极布局和刺激参数的严格规范。因此，在开始之前，对该技术进行可视化演示对于实现临床研究中操作的标准化至关重要。本方案可确保所有必需材料均已备齐。

经颅直流电刺激（tDCS）设备应由电池驱动，并具备恒流控制功能，最大输出电流为几毫安。某些设备的电池可通过电源插座充电，但使用电源直接供电是不合适的，因为故障设备可能会输出高强度的电流。tDCS所用的电极通常具有导电性，使用前无需特别警示。

橡胶电极被包裹在充满电解液的带孔海绵中。如果使用可重复使用的橡胶电极，务必在使用前检查其磨损情况。建议使用孔隙不宜过粗的带孔海绵套，因其能更好地吸收电解液，提供均匀的皮肤接触，同时缓冲电化学反应和pH对皮肤的影响。

建议将氯化钠溶液的浓度范围调整为15至140毫摩尔，以确保患者舒适并尽量降低刺激电压。需要使用卷尺来确定刺激位置，以及弹性或橡胶材质的头戴式固定带。放置电极时，应确保固定带由非导电材料制成，以防受试者到达时因出汗而使固定带变湿，导致导电面积增加。请让受试者舒适地坐在椅子上。

开始电极放置的测量时，通常使用脑电图10-20系统作为标准，通过在头皮上测量距离来确定刺激位置。根据实验设计选择刺激位点以定位头顶点。首先，测量鼻根（即前额与鼻梁交界处、鼻骨连接处）与枕外隆凸（枕骨最突出的部位）之间的距离。

使用皮肤标记笔标记这两个位置之间的中点。接下来，测量两侧耳前点之间的距离。确保将卷尺经过标记的鼻根点和枕外隆凸中点，并在该耳间线上标记其中点，两条标记线的交点即为头顶点。

为了定位初级运动皮层（M1），需计算耳间距离的20%，并从头顶点沿耳间连线测量该距离，此位置应对应于脑电图（EEG）的C3或C4电极位置。本视频中将对此位置进行刺激。为了定位背外侧前额叶皮层，从M1位置向前测量5厘米即可。

此处应对应于图示的F3或F4脑电图位置。在使用传统经颅直流电刺激（TDCS）电极时，该方法确定刺激位点已足够。但对于更聚焦的TDCS，可能需要其他皮层定位方法，例如神经导航技术。

放置电极之前，将一条弹性或橡胶头带置于受试者头部枕外隆突下方。该头带可用于固定电极，并减少刺激过程中的移动。接下来，用生理盐水溶液充分浸湿每块海绵的两侧以进行准备。

对于35厘米见方的海绵，每面大约六毫升溶液即可。现在，在准备放置电极的区域之前，应检查电极放置部位的皮肤是否有刺激迹象。如果存在任何可见的病变，不得在此区域施加经颅直流电刺激（TDCS）以增加导电性。

将头发从电极放置区域移开，清洁皮肤表面并使其干燥。接着，将电极导线连接至设备。确保连接极性正确，因为经颅直流电刺激（TDCS）的效果具有高度的极性特异性。

这一点至关重要，尤其是在经颅直流电刺激（TDCS）和电刺激的背景下。通常情况下，阳极是正极端子，正电流由此流入体内，而阴极是负极端子，正电流由此流出体外。现在，将每个电极的连接线插头牢固地插入橡胶衬垫上的开口中。

然后将橡胶嵌片完全滑入海绵垫中，并确保将阳极和阴极放置在正确的位置。现在将用于固定阴极电极的海绵袋置于弹性头带下方，此处海绵位于眶上区域上方。

在此过程中，请注意避免海绵中过多的液体溅到头皮上，否则会在刺激期间导致电流在头皮上扩散。接下来，根据所需的电极布局将第二条弹性头带连接到第一条上。此处将演示对初级运动皮层的刺激，因此用于放置阳极电极的海绵应置于第二条弹性头带下方。

将绑带固定在M1位置。确保海绵不过分湿润，但需保持足够湿润以保证电极接触良好。打开经颅直流电刺激（TDCS）设备。

使用您的系统测量总电阻，该电阻为电极电阻与人体电阻之和。如果总电阻异常偏高，可能表明电极设置不当。理想情况下，应使阻抗保持在五千欧姆以下。

调整刺激参数，包括刺激强度和时间，以及适用于您设备的假刺激条件。此处采用一种可靠的疼痛治疗参数设置，即在实验开始前以 2.0 毫安的电流强度进行 20 分钟的刺激。在开始前确保受试者感到舒适，并指导其在经颅直流电刺激（TDCS）过程中保持放松且清醒状态。

这可以避免干扰，因为与目标区域无关的高强度认知努力，以及通过长时间肌肉收缩激活运动皮层，已被证明会改变经颅直流电刺激（TDCS）的效果。现在，通过按下启动按钮开始TDCS，以减少任何不良影响。刺激开始时，先逐步增加电流强度。

大多数受试者会感受到轻微的瘙痒感，随后这种感觉在多数情况下会逐渐消失。部分受试者可能在初始经颅直流电刺激（TDCS）期间感到不适。此时，可暂时适度降低电流，例如降低50%，待受试者适应后再逐渐恢复至目标水平。

确保受试对象保持舒适，并在刺激过程中密切观察海绵的活动和脱水情况。如有需要，可使用注射器或移液器添加更多溶液。在整个实验过程中，当实验结束时，应逐步减小并关闭电流。

需要注意的是，大多数受试者通常在电流停止后仍会持续感受到一定程度的局部感觉。请告知受试者，这种情况并不罕见。最后，取下电极和绑带，并在受试者离开前，针对其可能提出的任何最终问题予以解答，同时妥善整理设备。

在进行主动经颅直流电刺激（TDCS）时，TDCS设备应显示有电流通过；而在执行假刺激程序时，设备应显示为假模式。需要注意的是，即使设备提示电流正在通过系统，电流仍可能经皮肤发生分流。为避免此情况，建议电极之间保持足够的距离。

根据建模研究，建议在使用 5 厘米 × 7 厘米电极时，电极间距至少为 8 厘米。通常，阳极刺激会提高大脑兴奋性，而阴极刺激则会降低皮层兴奋性。针对初级运动皮层的试验已充分证实了这一结论。

电极尺寸的变化会导致聚焦效应的变化。减小电极直径可实现更聚焦的刺激。另一方面，增大电极尺寸可能导致功能性效果减弱，但在每次持续20分钟或更长时间、连续多日多次刺激的情况下，经颅直流电刺激（TDCS）的后续效应持续时间更长。

一个例子是疼痛综合征的治疗。一个重要因素是参考电极的位置。如果选择颅外位置，研究者应注意电流分布，因为参考电极可能会偏移感应电流的峰值，从而改变经颅直流电刺激（TDCS）的效果。

如果操作得当，该技术的完整设置可在15分钟内完成。在实施该操作过程中，必须始终注意患者安全，应逐步增加和减少电流，并确保电缆已正确连接至设备。该技术为多个领域的研究人员提供了直接调控疼痛及其对该操作后大脑和功能系统影响的途径。

为了进一步探究大脑可塑性和皮层功能，还可以采用经颅交流电刺激模拟等其他方法以及其他形式的经颅直流电刺激（TDCS）。观看本视频后，您应基本掌握如何设置不同的TDCS电极组合、海绵尺寸、电极位置以及刺激参数，并能够确定哪些脑区受到电流激活。

请务必注意，使用电流可能存在危险，因此应始终检查设备，确保其正常工作。此外，由于经颅直流电刺激（TDCS）是一种较新的技术，您应在刺激过程中及刺激后持续询问受试者是否出现不良反应。最常见的不良反应包括电极区域下的烧灼感、刺痛感以及瘙痒。