Позиционирование электродов и монтаж в Транскраниальная постоянного тока стимуляции

Цель данного видео — продемонстрировать методику проведения сеанса tDCS с использованием стимуляции первичной моторной коры. В качестве примера этот процесс начинается с измерения параметров головы испытуемого и разметки точек стимуляции.

Вторым этапом процедуры является подготовка электродов подходящего для вашего эксперимента размера и типа. Третий этап процедуры заключается в правильном размещении электродов на выбранном участке стимуляции. Заключительным этапом является проверка контакта электродов, определение полярности стимуляции и настройка параметров устройства стимуляции, таких как интенсивность и продолжительность.

Различные схемы расположения электродов могут изменять эффекты транскраниальной стимуляции постоянным током (TDCS); например, повышение или снижение корковой возбудимости зависит от стимуляции, полярности, а также других параметров стимуляции. Основное преимущество TDCS по сравнению с другими методами стимуляции мозга, такими как транскраниальная магнитная стимуляция, а также более инвазивными методами, например, глубокой стимуляцией мозга, заключается в том, что TDCS является неинвазивным, безопасным, недорогим и простым в проведении методом. Кроме того, TDCS обладает важной особенностью: данный метод вызывает изменение мембранного потенциала нейронов, что приводит к увеличению или уменьшению частоты нейронных разрядов.

Применение данного метода распространяется на терапию различных форм хронической боли. Нет убедительных доказательств того, что модуляция стабильности возбуждения в моторной коре приводит к облегчению боли, хотя tDCS дает представление о нейротерапевтических механизмах при хронических болевых синдромах при воздействии на другие области коры, включая дорсолатеральную префронтальную кору. Этот метод также может облегчать течение нейропсихиатрических расстройств, таких как депрессия и когнитивная дисфункция.

Как правило, люди, только начинающие осваивать этот метод, сталкиваются с трудностями из-за отсутствия строгих рекомендаций по настройке монтажей TDCS и параметров стимуляции. Поэтому визуальная демонстрация данной методики имеет решающее значение для стандартизации практик в клинических исследованиях. Перед началом работы убедитесь по данному протоколу, что все необходимые материалы в наличии.

Устройства для tDCS должны иметь питание от аккумулятора и функцию контроля постоянного тока с максимальным выходным током в несколько миллиампер. В некоторых устройствах аккумуляторы можно заряжать от электрических розеток; использование электросетей для непосредственного питания устройства недопустимо, так как при неисправности прибора может быть подан ток высокой интенсивности. Как правило, электроды, используемые для tDCS, являются проводящими.

Резиновые электроды, заключенные в перфорированную губку, насыщенную электролитом. При использовании многоразовых резиновых электродов перед применением обязательно проверьте их на предмет износа. Рекомендуется использовать перфорированные карманы из губки средней пористости, так как они лучше всего впитывают раствор электролита и обеспечивают равномерный контакт с кожей, защищая её от воздействия электрохимических процессов и изменения pH.

Для обеспечения комфорта пациента при минимизации напряжений стимуляции рекомендуется использовать раствор хлорида натрия в диапазоне концентраций от 15 до 140 ммоль. Для определения мест наложения стимулов потребуются сантиметровая лента и эластичные или резиновые головные ремни. При размещении электродов важно убедиться, что ремни изготовлены из непроводящего материала, чтобы они не увеличивали площадь проводимости в случае намокания. Когда испытуемый прибудет, помогите ему удобно расположиться в кресле.

Для начала проведения измерений с целью размещения электродов необходимо определить точку стимуляции, измеряя расстояния на коже головы, обычно используя стандарт системы 10-20 ЭЭГ. Выберите точку стимуляции в соответствии с вашим экспериментальным подходом для локализации темени. Сначала измерьте расстояние между назионом (точкой между лбом и носом в месте соединения носовых костей) и инионом (самой выступающей точкой затылочной кости).

Отметьте точку посередине между этими областями с помощью кожного маркера. Затем измерьте расстояние между преаурикулярными точками. Убедившись, что измерительная лента проходит через отмеченную точку посередине между назионом и инионом, отметьте точку посередине этой аурикулярной линии; точка пересечения обеих отметок является вертексом.

Для определения местоположения первичной моторной коры или M1 вычислите 20% ушного расстояния; при измерении этого расстояния от макушки вдоль ушной линии данная точка должна соответствовать электродному расположению C3 или C4 по системе ЭЭГ. Именно эта область будет подвергаться стимуляции в данном видео. Чтобы найти дорсолатеральную префронтальную кору, отмерьте пять сантиметров вперед от точки M1.

Эта точка должна соответствовать расположению электродов F3 или F4 согласно системе ЭЭГ, как показано здесь. Данный метод определения места стимуляции достаточен при использовании традиционных электродов для tDCS. Для более фокальной tDCS могут потребоваться другие методы локализации в коре, такие как нейронавигация.

Перед установкой электродов наденьте на голову испытуемого эластичный или резиновый ремешок, закрепив его под затылочным бугром. Это поможет зафиксировать электроды и уменьшить смещение во время стимуляции. Затем подготовьте губки, пропитав каждую сторону физиологическим раствором.

Для губки размером 35 квадратных сантиметров должно быть достаточно примерно шести миллилитров раствора на одну сторону. Теперь, перед подготовкой области к размещению электродов, осмотрите кожу в местах их прикрепления на наличие признаков раздражения. При обнаружении любых видимых повреждений не применяйте tDCS в этой области для повышения проводимости.

Уберите волосы с участков кожи, где будут располагаться электроды, очистите поверхность кожи и дайте ей высохнуть. Затем подключите кабели электродов к устройству. Убедитесь в правильности полярности подключения, так как эффекты TDCS сильно зависят от полярности.

Это имеет решающее значение в контексте tDCS и электрической стимуляции. В целом, анод представляет собой положительный терминал, через который положительный ток поступает в организм, тогда как катод является отрицательным терминалом, через который положительный ток выходит из организма. Теперь надежно вставьте штырь соединительного кабеля каждого электрода в отверстие в резиновой вставке.

Затем полностью вставьте резиновые вставки в губчатые прокладки, убедившись, что анод и катод расположены в соответствующих местах. Теперь поместите губчатый карман для удержания катодного электрода под эластичный головной ремень. В данном случае губка помещается над надбровной областью.

Следите за тем, чтобы из губки на кожу головы не вытекало избыточное количество жидкости, так как это приведет к растеканию тока по поверхности кожи головы во время стимуляции. Затем соедините вторую эластичную повязку на голову с первой в соответствии с выбранной схемой расположения электродов. В данном примере будет продемонстрирована стимуляция первичной моторной коры, поэтому губка для анодного электрода размещается под второй эластичной повязкой.

Закрепите ремень над областью M1. Убедитесь, что губки не слишком мокрые, но достаточно увлажнены для обеспечения хорошего контакта с электродами. Включите устройство TDCS.

Используйте вашу систему для измерения общего сопротивления, которое представляет собой сумму сопротивлений электродов и тела. Если общее сопротивление аномально высоко, это может указывать на неправильную установку электродов. В идеале следует стремиться к тому, чтобы импеданс был ниже 5 kΩ.

Настройте параметры стимуляции, включая интенсивность и время, если это предусмотрено вашим устройством. Для имитационного (плацебо) режима используйте соответствующие настройки. Надежным режимом для купирования боли является стимуляция силой 2.0 milliamps в течение 20 минут. Перед началом эксперимента убедитесь, что испытуемый чувствует себя комфортно, и проинструктируйте его сохранять расслабленное состояние и не засыпать во время TDCS.

Это позволит избежать помех, поскольку было показано, что интенсивные когнитивные усилия, не связанные с целевой областью, а также активация моторной коры вследствие длительного мышечного сокращения модифицируют эффекты tDCS. Теперь запустите tDCS, нажав кнопку старта, чтобы минимизировать любые побочные эффекты. Начните с постепенного увеличения силы тока в начале стимуляции.

Большинство испытуемых почувствуют легкое ощущение зуда, которое в большинстве случаев затем проходит. Некоторые испытуемые могут испытывать дискомфорт во время начального периода TDCS. В таких случаях силу тока можно умеренно снизить на определенный период, например, на 50%, а по мере адаптации испытуемого постепенно увеличить ее до желаемого уровня.

Следите за тем, чтобы испытуемому было комфортно, а также контролируйте перемещение губки и признаки дегидратации во время стимуляции. При необходимости добавьте раствор с помощью шприца или пипетки. В ходе проведения эксперимента, а также по его завершении, силу тока следует постепенно снижать до нуля.

Стоит отметить, что большинство испытуемых обычно продолжают ощущать локальные ощущения даже после прекращения подачи тока. Сообщите испытуемому, что это нормальное явление. В завершение снимите электроды и ремни, ответьте на любые оставшиеся вопросы испытуемого, после чего завершите процедуру с соблюдением надлежащих правил подготовки.

Прибор для tDCS должен указывать на протекание тока во время активной стимуляции tDCS, либо отображать режим имитации (sham mode) при выполнении процедуры имитации стимуляции. Следует отметить, что даже если прибор указывает на протекание тока через систему, ток может шунтироваться через кожу. Чтобы избежать этого, рекомендуется обеспечить достаточное расстояние между электродами.

Согласно результатам модельных исследований, мы рекомендуем, чтобы это расстояние составляло не менее восьми сантиметров при использовании электродов размером пять на семь сантиметров. Как правило, анодная стимуляция приводит к повышению возбудимости мозга, в то время как катодная стимуляция вызывает снижение корковой возбудимости. Веские доказательства этого были получены в ходе исследований, направленных на первичную моторную кору.

Изменение размера электрода приводит к изменению фокальных эффектов. При уменьшении диаметра электрода можно достичь более фокальной стимуляции. С другой стороны, при увеличении размера электрода он может стать функционально неэффективным при продолжительности сеанса 20 минут и более, а при проведении нескольких сеансов в течение последующих дней последействия TDCS становятся более продолжительными.

Примером этого является лечение болевых синдромов. Одним из важных моментов является расположение референтного электрода. Если выбрано экстрацефалическое положение, исследователю следует учитывать распределение тока, так как референтный электрод может сместить пик индуцированного тока и изменить эффекты TDCS.

При должном навыке подготовка к данной процедуре занимает 15 минут. При выполнении данной методики важно помнить о безопасности пациента, постепенно увеличивая и уменьшая силу тока, а также следить за тем, чтобы кабели были правильно подключены к устройству. Этот метод открыл исследователям в различных областях возможность напрямую модулировать боль и её воздействие на мозг и функциональные системы после проведения данной процедуры.

Для получения дополнительных ответов на вопросы о пластичности мозга и корковых функциях могут быть использованы другие методы, такие как имитация транскраниального тока или иные варианты tDCS. После просмотра данного видео вы должны получить базовое представление о том, как настраивать различные схемы размещения электродов tDCS, подбирать размер губок, определять их положение и параметры стимуляции. Определите, какие области мозга активируются электрическим током.

Не забывайте, что работа с электрическим током может быть опасной, поэтому необходимо постоянно проверять устройство и убеждаться в его исправности. Также, поскольку tDCS является новым методом, следует всегда уточнять наличие побочных эффектов во время и после стимуляции. Наиболее распространенными побочными эффектами являются ощущение жжения, покалывание, а также зуд в области размещения электродов.