Pozycjonowanie i montaż elektrod w przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Celem niniejszego filmu jest zaprezentowanie techniki przeprowadzania sesji tDCS z wykorzystaniem stymulacji pierwotnej kory ruchowej. Jako przykład. Jest to realizowane poprzez uprzednie pomiary głowy badanego oraz wyznaczenie miejsc stymulacji.

Drugim krokiem procedury jest przygotowanie elektrod o rozmiarze i typie odpowiednim dla danego eksperymentu. Trzecim krokiem procedury jest prawidłowe umieszczenie elektrod w wybranym miejscu stymulacji. Ostatnim krokiem jest sprawdzenie kontaktu elektrod, określenie polaryzacji stymulacji oraz ustawienie parametrów urządzenia do stymulacji, takich jak intensywność i czas trwania.

Różne konfiguracje elektrod mogą modyfikować efekty tDCS; na przykład to, czy pobudliwość korowa wzrośnie, czy spadnie, zależy od stymulacji, polaryzacji oraz innych parametrów stymulacji. Główną zaletą tDCS jest to, że metoda ta – w porównaniu do innych metod stymulacji mózgu, takich jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna, a także bardziej inwazyjnych metod, takich jak głęboka stymulacja mózgu – nie jest inwazyjna, jest bezpieczna, niedroga i prosta w przeprowadzeniu. Ponadto tDCS posiada istotną cechę, polegającą na indukowaniu zmiany potencjału błonowego neuronów, co skutkuje zwiększeniem lub zmniejszeniem częstotliwości wyładowań neuronalnych.

Zastosowania tej techniki rozciągają się na terapię różnych postaci bólu przewlekłego. Brakuje solidnych dowodów na to, że modulacja stabilności pobudzenia w korze ruchowej prowadzi do uśmierzenia bólu, choć tDCS dostarcza informacji o mechanizmach neuroterapeutycznych w przypadku bólu przewlekłego, gdy jest stosowana w innych obszarach kory, w tym w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej. Technika ta może również łagodzić zaburzenia neuropsychiatryczne, takie jak depresja i dysfunkcje poznawcze.

Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą techniką napotykają trudności ze względu na brak rygorystycznych wytycznych dotyczących konfiguracji montaży TDCS oraz parametrów stymulacji. Dlatego też wizualna demonstracja tej metody jest kluczowa dla standaryzacji praktyk w badaniach klinicznych przed ich rozpoczęciem. Niniejszy protokół zapewnia, że wszystkie niezbędne materiały są dostępne.

Urządzenia do tDCS powinny być zasilane bateryjnie i posiadać kontrolę stałego prądu z maksymalnym wyjściem rzędu kilku miliamperów. W niektórych urządzeniach baterie mogą być ładowane z gniazdek elektrycznych; bezpośrednie zasilanie urządzenia z sieci jest niewłaściwe, ponieważ wadliwe urządzenia mogą dostarczyć prąd o dużym natężeniu. Bez ostrzeżenia, elektrody stosowane w tDCS są zazwyczaj przewodzące.

Elektrody gumowe zamknięte w perforowanej gąbce nasyconej płynem elektrolitycznym. W przypadku stosowania wielorazowych elektrod gumowych należy przed użyciem sprawdzić je pod kątem zużycia. Zaleca się stosowanie kieszeni z perforowanej gąbki o niezbyt grubych oczkach, ponieważ najlepiej absorbują one roztwór elektrolitu i zapewniają równomierny kontakt ze skórą, jednocześnie chroniąc skórę przed wpływem procesów elektrochemicznych oraz zmianami pH.

Zaleca się stosowanie roztworu chlorku sodu w zakresie stężeń od 15 do 140 mmol, aby zapewnić komfort pacjenta przy jednoczesnej minimalizacji napięcia stymulacji. Do wyznaczenia miejsc stymulacji niezbędna będzie miara krawiecka oraz elastyczne lub gumowe opaski na głowę. Przy pozycjonowaniu elektrod należy upewnić się, że opaski są wykonane z materiału nieprzewodzącego, aby w przypadku zamoczenia nie zwiększały one powierzchni przewodzącej. Po przybyciu badanego należy poprosić go o wygodne usiądzenie na krześle.

Aby rozpocząć pomiary w celu rozmieszczenia elektrod, miejsce stymulacji zostanie wyznaczone poprzez pomiar odległości na skórze głowy, zazwyczaj zgodnie z konwencją systemu EEG 10-20. Wybierz miejsce stymulacji w zależności od podejścia eksperymentalnego, aby zlokalizować wierzchołek (vertex). Najpierw zmierz odległość między nasion, czyli punktem między czołem a nosem w miejscu złączenia kości nosa, a inion, czyli najbardziej wysuniętym punktem kości potylicznej.

Zaznacz punkt w połowie odległości między tymi lokalizacjami za pomocą markera skórnego. Następnie zmierz odległość między punktami przedusznymi. Prowadząc miarkę nad zaznaczonym punktem środkowym między nasion a inion, zaznacz punkt w połowie tej linii usznej; przecięcie obu zaznaczonych punktów stanowi vertex.

Aby zlokalizować pierwotną korę ruchową (M1), należy obliczyć 20% odległości małżowinowej; odmierzając tę odległość od wierzchołka głowy wzdłuż linii małżowinowej, punkt ten powinien odpowiadać lokalizacji EEG C3 lub C4. Jest to miejsce, które będzie stymulowane w tym filmie. Aby zlokalizować grzbietowo-boczną korę przedczołową, należy odmierzyć pięć centymetrów w kierunku przednim od lokalizacji M1.

Powinno to odpowiadać lokalizacji EEG F3 lub F4, jak pokazano tutaj. Taka metoda wyznaczania miejsca stymulacji jest wystarczająca przy zastosowaniu tradycyjnych elektrod tDCS. W przypadku bardziej ogniskowej stymulacji tDCS mogą być wymagane inne metody lokalizacji kory, takie jak neuronawigacja.

Przed umieszczeniem elektrod załóż na głowę badanego elastyczną lub gumową opaskę pod okolicą kłykcia potylicznego zewnętrznego. Służy ona do stabilizacji elektrod i ograniczenia ruchów podczas stymulacji. Następnie przygotuj gąbki, nasycając każdą z nich roztworem soli fizjologicznej.

W przypadku gąbki o wymiarach 35 cm kwadratowych, wystarczyć powinno około sześciu mililitrów roztworu na każdą stronę. Następnie należy zbadać skórę w miejscach, w których zostaną umieszczone elektrody, pod kątem oznak podrażnienia, przed przygotowaniem tego obszaru do aplikacji elektrod. W przypadku wystąpienia widocznych zmian skórnych, nie należy stosować tDCS w tym obszarze w celu zwiększenia przewodnictwa.

Odsunąć włosy z miejsc aplikacji elektrod, oczyścić powierzchnię skóry i poczekać do jej wyschnięcia. Następnie podłączyć kable elektrod do urządzenia. Należy upewnić się, że polaryzacja połączenia jest prawidłowa, ponieważ efekty TDCS są ściśle zależne od polaryzacji.

Jest to kwestia kluczowa w kontekście tDCS i stymulacji elektrycznej. Generalnie anoda jest terminalem dodatnim, przez który prąd dodatni przepływa do organizmu, natomiast katoda jest terminalem ujemnym, przez który prąd dodatni opuszcza organizm. Teraz należy bezpiecznie włożyć pin przewodu łączącego każdej elektrody do otworu w gumowej wkładce.

Następnie całkowicie wsuń gumowe wkładki w gąbki, upewniając się, że anoda i katoda znajdują się w odpowiednich miejscach. Teraz umieść kieszonkę z gąbką przeznaczoną dla elektrody katody pod elastycznym paskiem na głowę. W tym przypadku gąbka jest umieszczana nad obszarem nadbrwiowym.

Należy dopilnować, aby podczas tego procesu z gąbki na skórę głowy nie wycisnęło się nadmiaru płynu, ponieważ spowodowałoby to rozproszenie przepływu prądu po skórze głowy podczas stymulacji. Następnie połącz drugi elastyczny pasek na głowę z pierwszym, zgodnie z wybranym montażem elektrod. W tym przypadku zaprezentowana zostanie stymulacja nad korą ruchową pierwszorzędową, dlatego gąbkę, w której znajdzie się elektroda anodowa, umieszcza się pod drugim elastycznym paskiem.

Zaciśnij pasek nad obszarem M1. Upewnij się, że gąbki nie są zbyt mocno nasączone, lecz na tyle wilgotne, aby zapewnić dobry kontakt elektrody. Włącz urządzenie do tDCS.

Użyj swojego systemu do pomiaru całkowitego oporu, będącego sumą oporu elektrod i oporu ciała. Jeśli całkowity opór jest nienaturalnie wysoki, może to wskazywać na nieprawidłowe rozmieszczenie elektrod. W idealnym przypadku należy dążyć do tego, aby impedancja wynosiła poniżej 5 kΩ.

Dostosuj ustawienia stymulacji, w tym natężenie i czas, jeśli jest to możliwe w przypadku Twojego urządzenia. Warunek pozorowany (sham). Ustawienia tutaj. Niezawodnym ustawieniem w leczeniu bólu jest stymulacja natężeniem 2,0 milliamps przez 20 minut. Przed rozpoczęciem eksperymentu upewnij się, że badany czuje się komfortowo, i poinstruuj go, aby pozostał zrelaksowany oraz zachował czujność podczas TDCS.

Zapobiegnie to interferencji, ponieważ wykazano, że intensywny wysiłek poznawczy niezwiązany z obszarem docelowym, jak również aktywacja kory ruchowej poprzez przedłużony skurcz mięśni, modyfikują efekty tDCS. Teraz należy uruchomić tDCS, naciskając przycisk start, aby zminimalizować ewentualne działania niepożądane. Rozpocznij od stopniowego zwiększania natężenia prądu na początku stymulacji.

Większość badanych odczuje lekkie swędzenie, które w większości przypadków następnie ustępuje. Niektórzy uczestnicy mogą odczuwać dyskomfort podczas początkowego okresu tDCS. W takich przypadkach natężenie prądu można umiarkowanie zmniejszyć na krótki czas, na przykład o 50%, a w miarę adaptacji badanego stopniowo zwiększać je z powrotem do pożądanego poziomu.

Upewnij się, że obiekt pozostaje w komfortowych warunkach i monitoruj ruch gąbki oraz stopień odwodnienia podczas stymulacji. W razie potrzeby użyj strzykawki lub pipety, aby dodać więcej roztworu. W trakcie trwania eksperymentu, a także po jego zakończeniu, przepływ prądu powinien być stopniowo wygaszany.

Warto zauważyć, że większość badanych zazwyczaj nadal odczuwa pewne wrażenia miejscowe nawet po zaprzestaniu przepływu prądu. Poinformuj osobę badaną, że jest to zjawisko normalne. Na koniec zdejmij elektrody i paski, a następnie odpowiedz na wszelkie ostatnie pytania, jakie może mieć badany, zanim opuści on stanowisko z odpowiednim przygotowaniem.

Urządzenie do TDCS powinno wskazywać przepływ prądu podczas aktywnej stymulacji TDCS lub wyświetlać tryb sham podczas przeprowadzania procedury stymulacji pozornej. Należy zauważyć, że nawet jeśli urządzenie wskazuje przepływ prądu przez system, prąd może być bocznikowany przez skórę. Aby tego uniknąć, zaleca się zachowanie odpowiedniej odległości między elektrodami.

Zgodnie z badaniami modelowymi, zalecamy, aby odległość ta wynosiła co najmniej osiem centymetrów przy użyciu elektrod o wymiarach pięć na siedem centymetrów. Zazwyczaj stymulacja anodowa skutkuje zwiększeniem pobudliwości mózgu, podczas gdy stymulacja katodowa prowadzi do zmniejszenia pobudliwości kory. Silne dowody na to zjawisko ujawniono w badaniach ukierunkowanych na pierwotną korę ruchową.

Zmiana rozmiaru elektrody prowadzi do zmiany efektów ogniskowych. Przy zmniejszeniu średnicy elektrody można uzyskać bardziej ogniskową stymulację. Z drugiej strony, zwiększając rozmiar elektrody, możliwe jest uzyskanie funkcjonalnie nieskutecznej elektrody przy czasie trwania sesji wynoszącym 20 minut lub więcej, a przy wielu sesjach w kolejnych dniach efekty wtórne TDCS utrzymują się dłużej.

Przykładem tego jest leczenie zespołów bólowych. Ważnym punktem jest lokalizacja elektrody referencyjnej. W przypadku wyboru pozycji nadpotylicznej badacz powinien zwrócić uwagę na rozkład prądu, ponieważ elektroda referencyjna może przesunąć szczyt prądu indukowanego i zmodyfikować efekty TDCS.

Po opanowaniu techniki jej przygotowanie może zająć 15 minut, pod warunkiem, że zostanie wykonane prawidłowo. Podczas przeprowadzania tej procedury ważne jest zadbanie o bezpieczeństwo pacjenta poprzez stopniowe zwiększanie i zmniejszanie natężenia przepływu prądu oraz upewnienie się, że kable są prawidłowo podłączone do urządzenia. Technika ta utorowała drogę badaczom z wielu dziedzin do bezpośredniej modulacji bólu oraz jego wpływu na mózg i układy funkcjonalne po zastosowaniu tej procedury.

W celu odpowiedzi na dodatkowe pytania dotyczące plastyczności mózgu i funkcji korowych można zastosować inne metody, takie jak symulacja prądu żelazkowania przezczaszkowego oraz inne warianty TDCS. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś posiąść podstawową wiedzę na temat konfiguracji różnych układów elektrod TDCS, doboru rozmiaru gąbek, ich rozmieszczenia oraz ustawień stymulacji. Określ, które obszary mózgu są aktywowane przez prąd elektryczny.

Należy pamiętać, że praca z prądami elektrycznymi może być niebezpieczna, dlatego należy stale kontrolować urządzenie i sprawdzać, czy działa ono prawidłowo. Ponadto, ponieważ tDCS jest nowatorską techniką, należy zawsze pytać o działania niepożądane podczas stymulacji oraz po jej zakończeniu. Najczęstszymi działaniami niepożądanymi są uczucie pieczenia, mrowienie oraz świąd w obszarze pod elektrodami.