Kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS) là một phương pháp kích thích não phổ biến được sử dụng để điều chỉnh kích thích vỏ não, tạo ra hiệu ứng tạo điều kiện hoặc ức chế khi có nhiều hành vi khác nhau. Tuy nhiên, có một sự thiếu đồng thuận giữa các nghiên cứu, với nhiều kết quả cho thấy rằng các hiệu ứng đặc biệt cực kỳ khó có được. Bài viết này khám phá một số sự khác biệt này và nêu bật các thông số thử nghiệm có thể làm nền tảng cho sự xuất hiện của chúng. Chúng tôi cung cấp ảnh chụp nhanh chung, thực tế về phương pháp tDCS, bao gồm phương pháp được sử dụng cho, cách sử dụng và các cân nhắc để thiết kế thử nghiệm hiệu quả và an toàn. Mục tiêu của chúng tôi là trang bị cho các nhà nghiên cứu những người mới tham gia tDCS với kiến thức cần thiết để họ có thể đưa ra quyết định sáng suốt và đầy đủ khi thiết kế và chạy thử nghiệm thành công.
Việc tăng cường các quá trình nhận thức của con người từ lâu đã là trọng tâm của thử nghiệm khoa học, và sự kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS) gần đây đã trở thành một công cụ đầy hứa hẹn để điều chỉnh kỹ năng nhận thức và vận động ( Nitsche và Paulus, 2000)). Tính phổ biến của kỹ thuật này đã phát triển trong thập kỷ qua, như được minh họa trong tìm kiếm PubMed, trả lại 1.500 bài báo đã xuất bản có chứa cụm từ “tDCS” từ năm 2011 đến 2015, so với 65 bài báo được xuất bản từ năm 2000 đến 2005. tDCS liên quan đến sự phát thải một dòng điện yếu, theo truyền thống thông qua việc đặt hai điện cực gắn vào da đầu của một người tham gia. Trong thiết lập tDCS truyền thống, unihemispheric này, một điện cực được gọi là điện cực đích, và điện cực kia là điện cực tham chiếu. Một số montages đặt điện cực tham chiếu extracephalically, ví dụ trên cánh tay trên. Mặt khác, các điện cực có thể được đặt “bihemispherically” để phát ra sự kích thích kép cho hai vỏ não song song (ví dụ, vỏ não - Benwell và cộng sự, 2015)). Điều này dùng để chỉ định một cách có chủ đích một vùng của não, trong khi điều chỉnh một vùng khác ( Lindenberg và cộng sự, 2010 ). Nó cũng ngày nay trở nên phổ biến khi sử dụng một số điện cực nhỏ hơn, chứ không phải là một điện cực đích và điện cực tham chiếu.
Trong quá trình kích thích, dòng điện chạy giữa các điện cực đi qua não để hoàn thành mạch. Người ta thường giả định rằng một dòng anot dương dương tạm thời tạo điều kiện thuận lợi cho các hành vi liên quan đến vùng vỏ não dưới điện cực đích, trong khi một dòng âm cực âm ức chế hành vi ( Nitsche et al., 2008 ). Giống như kích thích từ xuyên sọ (TMS), kích thích hoạt động có thể được so sánh với giao thức giả. Hướng dòng chảy khác biệt kích thích anodal và cathodal bằng cách điều chỉnh điện thế màng tế bào thần kinh được kích thích ( Nitsche và Paulus, 2000)). Kích thích anotal khử cực các tế bào thần kinh, làm tăng khả năng xảy ra các hành động tiềm ẩn, trong khi kích thích cathod hyperpolarizes neuron, do đó làm giảm khả năng xảy ra các hành động ( Nitsche et al., 2008 ). Những hiệu ứng đặc biệt này đã được chứng minh trong nhiều mô hình ( Antal et al., 2003 ; Priori, 2003 )
Mặc dù tDCS nói chung là linh hoạt về các giao thức và liều lượng điện, không phải là dễ dàng để quyết định khi thiết kế hiệu quả nhất cho một thử nghiệm nhất định. Điều này một phần là do thiếu nghiên cứu so sánh hiện có: có sự thay đổi lớn trong giao thức và thiết lập trên các nghiên cứu đã được công bố, và nhiều nghiên cứu trong số này thường không được hỗ trợ do các cỡ mẫu nhỏ ( Berryhill và cộng sự, 2014 ; Li) et al., 2015 ). Đối với những nhà nghiên cứu mới làm quen với tDCS, việc thiết kế một thử nghiệm có thể là một quá trình tốn thời gian liên quan đến việc phân loại thông qua nhiều ấn phẩm thiếu sự đồng thuận. Hơn nữa, chỉ những thí nghiệm cho kết quả đáng kể mới được xuất bản ( Møller và Jennions, 2001)) dẫn đến một tài khoản không cân bằng về các phương pháp tDCS thành công và không thành công.
Bài viết này cung cấp hướng dẫn từng bước về cách tiến hành thử nghiệm tDCS, được thiết kế để hỗ trợ các nhà nghiên cứu mới sử dụng kỹ thuật này. Chúng tôi nêu bật một số nguyên tắc cơ bản cần được xem xét khi thiết kế một thử nghiệm và, trong quá trình đó, ám chỉ đến sự biến đổi phương pháp có thể cản trở việc tạo ra các dự đoán có thể kiểm chứng và dựa trên bằng chứng. Trong khi một số hướng dẫn chúng tôi đề cập có thể tương tự như các quy định của nhà sản xuất thiết bị tDCS, chúng tôi cũng sẽ khám phá một số vấn đề tiêu cực trong tài liệu không phải lúc nào cũng được tài liệu “chính thức” tính. Hơn nữa, các nhà sản xuất không phải lúc nào cũng cung cấp các thành phần phù hợp nhất với thiết bị của họ, và do đó chúng tôi hy vọng rằng lời khuyên được cung cấp ở đây sẽ cho phép người dùng mới đưa ra quyết định sáng suốt hơn về mô hình của họ.
Tại sao sử dụng tDCS?
tDCS là một phương pháp không xâm lấn, cho phép điều chế hoạt động đảo ngược trong các vùng não cụ thể. Điều này đã cung cấp một công cụ có giá trị cho việc thiết lập các mối quan hệ hành vi não trên nhiều lĩnh vực nhận thức, động cơ, xã hội và tình cảm (để xem xét Filmer và cộng sự, 2014 ) . hành vi, tăng tốc học tập và tăng hiệu suất công việc ( Coffman và cộng sự, 2014 ; Parasuraman và McKinley, 2014 ). Ví dụ, kích thích anốt đã được chứng minh để tăng cường nhận dạng biểu hiện trên khuôn mặt ( Willis và cộng sự, 2015 ) hoặc ức chế phản ứng tích cực ( Dambacher et al., 2015 ; Riva và cộng sự, 2015)), trong khi kích thích cathodal đã được chứng minh để thúc đẩy học tập ngầm vận động khi kích thích vỏ não trước trán bên bờ bằng cách ức chế hoạt động trí nhớ làm việc ( Zhu et al., 2015 ). Trong điều kiện thực tế, thiết bị có thể tái sử dụng, tương đối rẻ tiền và dễ dàng thay thế nếu bị mòn hoặc hư hỏng. Điều này góp phần vào tiềm năng trị liệu của nó trong khoa học lâm sàng - rất dễ dàng cho các nhà nghiên cứu hoặc bệnh nhân điều trị tDCS tại nhà và có thể sớm được sử dụng cùng với (hoặc thay thế) các phương pháp điều trị bằng thuốc để tăng tốc độ phục hồi và cải thiện hoạt động nhận thức và vận động ( Brunoni) et al., 2012 ). Thật vậy, tDCS thậm chí đã được áp dụng thành công để giảm các triệu chứng trầm cảm ( Fregni và cộng sự, 2006 ; Nitsche và cộng sự, 2009)), mặc dù lĩnh vực này cần phải mở rộng hơn nữa để hỗ trợ việc sử dụng nó cho mục đích này. Trong các nghiên cứu quy mô nhỏ, nó đã được chứng minh là làm giảm ảo giác ở những người bị tâm thần phân liệt ( Agarwal và cộng sự, 2013 ) và cải thiện sự chậm trễ của việc đạt được cú pháp trong rối loạn phổ tự kỷ ( Schneider và Hopp, 2011 ).
Làm thế nào để tôi sử dụng nó?
Thực hiện một phiên kích thích
Ở đây chúng tôi mô tả một thiết lập tDCS tiêu chuẩn, sử dụng một đích và một điện cực tham chiếu. Đầu tiên, các vị trí mong muốn của các điện cực sẽ được định vị ở đâu cần được xác định chắc chắn (chi tiết hơn về các kỹ thuật nội địa hóa trong phần Địa phương hóa vị trí điện cực). Trước khi gắn các điện cực vào da đầu, các Experimenter nên đảm bảo rằng không có da bị hư hỏng hoặc bị hỏng. Nếu nước muối đang được sử dụng như một chất dẫn điện, các điện cực có thể được đặt trong túi giữ bọt biển, bão hòa để chúng đủ ẩm nhưng không nhỏ giọt. Tuy nhiên, ngày càng trở nên phổ biến khi sử dụng keo dẫn điện hoặc gel EEG để gắn các điện cực vào da đầu, điều này có thể kiểm soát sự phân bố dòng điện hiệu quả hơn so với nước muối. Tóc của người tham gia nên được chia ra để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa da đầu và điện cực. Nước muối không nên chảy xuống da đầu hoặc lây lan trên tóc. Các điện cực sau đó được gắn vào bộ kích thích bằng cách sử dụng các dây nối với các cổng anodal / cathodal tương ứng. Khi điện cực được đặt trên vùng mục tiêu, nó phải được bảo đảm bằng cách sử dụng nắp, dây cao su hoặc lưới ống đàn hồi. Điện cực tham chiếu sau đó sẽ được bảo đảm theo cách tương tự. Bộ máy tiêu chuẩn được minh họa trong hình1 .
HÌNH 1
www.frontiersin.org
Hình 1 . thiết bị tDCS cho Bộ HDC. (A) Neoprene mũ bơi để đảm bảo điện cực, (B) dây đai để đảm bảo điện cực, (C) lập trình / kích thích kết nối cáp, (D) cung cấp điện, (E) tDCS kích thích (pin bên trong), (F) tDCS kích hoạt tham số lập trình , (G) túi giữ miếng bọt biển, (H) cáp điện cực (đỏ - anốt, đen — cathodal), (I) điện cực cao su, đầu nối cáp (J) , (E) gel EEG dẫn điện, thiết bị đo (L) và băng đo), (M)nước muối (20 ml túi để dễ dàng ứng dụng). Không phải tất cả các bộ tDCS đều có bộ kích thích và lập trình tham số riêng biệt.
Một khi các điện cực đã được gắn vào, thời gian kích thích, cường độ dòng điện và thời gian tăng / giảm tốc cần được lập trình. Một số bộ kích thích cho phép Experimenter lập trình trước các tham số kích thích trong khi các bộ kích thích khác yêu cầu đầu vào thủ công trước mỗi phiên. Điều quan trọng là phải theo dõi người tham gia trong quá trình kích thích, bao gồm cả điều kiện giả mạo, để đảm bảo không có cảm giác khó chịu. Nó cũng quan trọng để kiểm tra các mức trở kháng hiển thị trên bộ kích thích để đảm bảo rằng sự kích thích đã không thất bại. Ứng dụng tDCS đáng tin cậy và nhất quán đòi hỏi phải tiếp xúc tốt với da đầu để duy trì tính dẫn điện thông qua mạch điện. Mức trở kháng cao là một chỉ báo về độ dẫn kém và có thể là kết quả của việc thiết lập điện cực kém. Bởi vì các mức trở kháng làm nổi bật liệu hiện tại có thể giữ nguyên không, điều quan trọng là phải theo dõi các mức này được hiển thị trên bộ kích thích trong suốt quá trình thử nghiệm. Mức trở kháng cao có thể là kết quả của việc không đủ phần tóc để cho phép tiếp xúc tốt với da đầu, hoặc thiếu chất dẫn điện giữa da đầu và điện cực.DaSilva et al. (2011) khuyên bạn nên giữ mức trở kháng dưới 5 kohms. Do đó, một sự thất bại kích thích có thể được giải quyết bằng cách áp dụng lại nước muối cho các túi giữ, hoặc bằng cách chia nhỏ tóc bên dưới các điện cực một cách đầy đủ hơn.
Vị trí điện cực cục bộ
Một số phương pháp có thể được sử dụng để bản địa hóa vị trí điện cực. Phương pháp phổ biến nhất là hệ thống EEG 10:20 ( Klem và cộng sự, 1999 ). Nếu điều này được sử dụng, đầu của người tham gia được đo đầu tiên để xác định chính xác các khu vực quan tâm. Điều này thường được thực hiện bằng cách đo từ sự xâm nhập vào naison, và từ tiền nhĩ trước trái đến tiền kinh phải ( Klem và cộng sự, 1999)). Các phép đo sau đó có thể được sử dụng kết hợp với hệ thống EEG 10:20 để xác định các khu vực quan tâm. Các khu vực mục tiêu sau đó có thể được biển chỉ dẫn bằng một dấu hiệu có thể giặt được. Ngoài ra, phần mềm điều hướng thần kinh có thể được sử dụng, có thể chính xác hơn hệ thống EEG 10:20. Tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào người tham gia trải qua quá trình quét MRI. Việc truy cập vào quét MRI trong quá khứ có thể đạt được, nhưng nếu không, có thể tốn kém khi quét từng người tham gia trước khi trải qua tDCS. Vị trí dựa trên sinh lý cũng có thể được sử dụng; ví dụ, nếu vỏ não vận động là vùng quan tâm, trước tiên TMS có thể được sử dụng để tạo ra các điện thế kích thích vận động (MEP) để xác định khu vực này (ví dụ, Nitsche và Paulus, 2000)). Tuy nhiên, vị trí sinh lý dựa trên hiện nay chỉ giới hạn ở một vài vỏ não chính, có nghĩa là không phải tất cả việc địa phương hóa điện cực đều có thể phụ thuộc vào biện pháp này ( Woods và cộng sự, 2016 ).
Ngoài xét nghiệm hành vi hoặc sinh lý dự định, Điều quan trọng là phải xem xét cách sắp xếp các điện cực sẽ ảnh hưởng đến dòng chảy dòng điện. Các nghiên cứu mô hình có thể giúp quyết định điều này, vì chúng cung cấp các biểu diễn tính toán, dựa trên các mô hình đầu thực, để xác định dòng điện có thể chảy trong suốt quá trình tDCS ( Bikson và cộng sự, 2012 ). Các nghiên cứu mô hình đã nhấn mạnh tầm quan trọng của giải phẫu của cá nhân trong quá trình tiêm và dòng chảy dòng điện ( Miranda và cộng sự, 2006 , 2009 ), nhằm hỗ trợ vị trí điện cực, bằng cách mô phỏng dòng chảy giữa các vị trí điện cực khác nhau. Điều này có thể hữu ích cho các nhà nghiên cứu mới khám phá, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là, với bất kỳ nghiên cứu mô hình nào, chúng hoàn toàn là biểu diễn tính toán và kích thước đầu, hình dạng và giải phẫu vẫn rất khác nhau giữa các cá nhân.
Liên hệ điện cực
Saline là phương pháp phổ biến nhất để đảm bảo độ dẫn điện với da đầu. Khi đánh giá nhận thức về sự thoải mái cho nồng độ muối khác nhau, 15 đến 140 mM đã được tìm thấy là thoải mái nhất so với 220 mM và nước khử ion ( Dundas và cộng sự, 2007 ). Nếu mức trở kháng quá cao, có thể thêm nhiều nước muối vào bọt biển để bù lại, và nó có thể dễ dàng áp dụng lại trong khi kích thích bất cứ khi nào cần thiết ( Loo và cộng sự, 2011 ). Tuy nhiên, điều quan trọng là không ngâm quá nhiều túi xốp vì điều này có thể làm ướt tóc, ảnh hưởng đến sự lan truyền và hướng của dòng chảy hiện tại (để thảo luận thêm xem: Horvath et al., 2014). Những người tham gia có mái tóc dày đặc có nhiều khả năng nhận được miếng bọt biển quá bão hòa, vì tiếp xúc với điện cực đầu da đặc biệt khó đạt được ( Horvath và cộng sự, 2014 ; Fertonani và cộng sự, 2015)). Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các thùng chứa nước muối nhỏ (chẳng hạn như 20 ml chai) cho phép kiểm soát nhẹ lượng chất lỏng được đặt lên bọt biển. Ngoài ra, gel dẫn điện (chẳng hạn như dán EEG) cũng có thể được sử dụng, đặc biệt là cho những người tham gia có mái tóc dày. Tuy nhiên, việc sử dụng gel có thể sẽ yêu cầu người tham gia rửa tóc sau khi nước muối khô hơn dễ dàng hơn. Việc chọn một loại khác có thể phụ thuộc vào các cơ sở có sẵn trong phòng thí nghiệm của một người, nhưng trong khi nước muối có thể phổ biến hơn và dễ dàng hơn cho người tham gia, nó không nhất thiết là lựa chọn tốt nhất cho độ dẫn và vị trí an toàn với da đầu ( DaSilva et al., 2011). Gel được áp dụng cho đế của điện cực cao su, vì vậy không cần túi xốp. Tuy nhiên, gel cũng có thể khô nhanh chóng do nhiệt độ mà điện cực phát ra, làm tăng nguy cơ bỏng đến da đầu ( Lagopoulos và Degabriele, 2008 ). Lưu ý rằng tDCS không bao giờ nên đau, mặc dù cảm giác da đã được báo cáo (xem phần Tác dụng phụ). Một phòng thí nghiệm nghiên cứu đã báo cáo rằng các loại gel khác nhau ảnh hưởng đến cảm giác da ở những người tham gia, đặc biệt là gel nhớt, cũng khó áp dụng cho đế của điện cực cao su ( Fertonani et al., 2015 ). Việc sử dụng thuốc gây tê áp dụng cho các vị trí kích thích đã được chứng minh là làm giảm cảm giác khó chịu, so với giả dược ( McFadden và cộng sự, 2011)). Tuy nhiên, việc sử dụng chúng không được khuyến khích vì chúng có thể che giấu cảm giác của bất kỳ thiệt hại nào gây ra ( DaSilva và cộng sự, 2011 ).
Các điện cực có thể được bảo đảm cho da đầu bằng các dải cao su, lưới hình ống đàn hồi hoặc mũ cao su tổng hợp. Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các điện cực được cố định một cách an toàn tại chỗ trong quá trình kích thích - một nghiên cứu đã chỉ ra rằng ít nhất là 5% chuyển động có thể thay đổi độ chính xác và cường độ của dòng điện đến các vùng vỏ não mong muốn ( Woods et al., 2015). Hầu hết các nhà sản xuất cung cấp các dải cao su, và lợi thế của họ là vị trí điện cực có thể nhìn thấy cho các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, các dải thường hẹp hơn điện cực và do đó có thể không đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với da đầu. Tuy vậy, lưới ống hình đàn hồi cũng có thể được sử dụng để bảo vệ điện cực, điều quan trọng là đảm bảo rằng vật liệu này (chẳng hạn như bông) không hấp thụ nước muối, vì điều này có thể gây ra lỗi trở kháng và sự phân tán không mong muốn của dòng chảy dòng điện trên da đầu. Lưới là tuy nhiên, dễ sử dụng và duy trì liên lạc điện cực da đồng nhất, bằng cách cho phép các điện cực tuân theo hình dạng của đầu ( Fertonani et al., 2015). Neoprene mũ cũng an toàn hơn, và cho phép tiếp xúc tốt hơn với khu vực, mặc dù đặt điện cực chính xác có thể hơi khó khăn hơn. Từ kinh nghiệm của riêng chúng tôi, mũ cao su tổng hợp với một dây đeo cằm được khuyến khích.
Tôi nên sử dụng thông số nào?
Tôi nên nhắm mục tiêu kích thích ở đâu?
Khu vực quan tâm được kích thích sử dụng điện cực mục tiêu, vị trí của nó phụ thuộc vào giả thuyết và nhiệm vụ. Ví dụ, nếu giả thuyết liên quan đến sự xâm lăng, người ta có thể tập trung sự kích thích vào vỏ não trước trán ( Hortensius và cộng sự, 2012 ). Nhiệm vụ nên được dự kiến sẽ tuyển dụng tế bào thần kinh trong khu vực mục tiêu, để quan sát những thay đổi liên quan đến kích thích trong hành vi. Bihemispheric montages (còn được gọi là kích thích "kép") có thể được sử dụng, nhờ đó vị trí của cả hai điện cực đích là quan trọng cho việc điều chỉnh một khu vực (dòng điện catốt) và điều chỉnh lên (dòng điện anốt) ở khu vực song song ở bán cầu đối diện. Ví dụ, nếu giả thuyết liên quan đến đầu ra vận động, người ta có thể tập trung kích thích kép cho cả hai vỏ não vận động ( Lindenberg và cộng sự, 2010)). Nó cũng quan trọng trong những thiết lập này mà các khu vực mục tiêu được tuyển dụng cho nhiệm vụ trong tầm tay.
Vùng đích phải nằm trên bề mặt vỏ não, vì các điện cực da đầu không thâm nhập vào các vùng não sâu. Các nghiên cứu mô hình đã chứng minh rằng sự phân bố dòng điện có thể khác nhau giữa các đối tượng, ngay cả khi điện cực được giữ ổn định, do các đặc điểm giải phẫu như độ dày hộp sọ và thành phần ( Opitz và cộng sự, 2015 ). Hướng dòng điện cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các tổn thương có thể phổ biến trong các mẫu lâm sàng ( Datta et al., 2011). Sử dụng phần mềm điều hướng thần kinh cho phép người thử nghiệm đặt các điện cực chính xác hơn trên một vị trí vỏ não xác định, trong khi lấy sự khác biệt giải phẫu cho những người tham gia vào tài khoản. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cần lưu ý rằng bất kể phương pháp nội địa vỏ não (xem phần Localizing Electrode Placement) được sử dụng, các vùng lân cận có thể nhận được sự kích thích, có khả năng gây ra những thay đổi không xác định đối với hiệu suất công việc.
Nên đặt điện cực tham chiếu ở đâu?
Vị trí của điện cực tham chiếu chủ yếu nên xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tác động của vị trí của nó đối với nhiệm vụ, hướng dòng chảy dòng điện, sự thoải mái của người tham gia và sự an toàn. Mặc dù được sử dụng thường xuyên, một số nhà nghiên cứu đã triển khai dựng phim trong đó hai điện cực tham chiếu được đặt trên da đầu (cung cấp cùng cực) và một điện cực tham chiếu được sử dụng (cung cấp một cực khác), tổng cộng là ba, chứ không phải hai điện cực (xem Nasseri) et al., 2015, để biết thêm chi tiết về phân loại vùng điện cực). Để đảm bảo kích thích đầy đủ, trong đó hầu hết dòng điện đạt tới vùng đích, thay vì bị shunted trên da đầu, điện cực tham chiếu thường được đặt đối diện điện cực đích. Một số montage liên quan đến các điện cực được đặt gần nhau hơn, tuy nhiên điều này nên tránh, như hiện nay có thể đi qua dịch não tủy (CSF) từ một điện cực khác, mà không kích thích vỏ não. Điều này là do CSF dẫn điện nhiều hơn mô não ( Moliadze et al., 2010 ). Nghiên cứu mô hình đã chỉ ra rằng một tỷ lệ cao hơn dòng điện thâm nhập vào não nếu các điện cực được đặt xa nhau ( Miranda et al., 2006 ). Khoảng cách tối thiểu 8 cm khi sử dụng 35 cm2 điện cực đã được đề xuất bởi một nghiên cứu mô hình hóa ( Wagner và cộng sự, 2007 ). Tuy nhiên, khoảng cách lớn cũng đi kèm với chi phí, vì cường độ kích thích cao hơn có thể cần thiết ( Moliadze et al., 2010 ). Mặt khác, dòng điện có thể tiêu tan trên da đầu, nghĩa là nồng độ giảm xuống đến vùng não; điều này được gọi là hiệu ứng shunting. Người ta đã gợi ý rằng nếu khoảng cách giữa các điện cực là 5 cm hoặc ít hơn, dòng điện sẽ rất nhạy cảm với hiệu ứng shunting ( Rush và Driscoll, 1968 ). Nói chung, khoảng cách lớn giữa các điện cực da đầu, được dự kiến sẽ tăng điều chế vỏ não, cho phép dòng điện được rút ra qua vỏ não, chứ không phải là shunted trên da đầu ( Bikson et al., 2010). Ngoài ra, kích thước điện cực nhỏ hơn có tương quan với hiệu ứng shunting lớn hơn ( Wagner và cộng sự, 2007 ).
Khoảng cách điện cực có thể lớn nhất nếu điện cực tham chiếu được đặt ngoại vi (không phải trên đầu), chẳng hạn như trên cánh tay trên đối diện. Tại vị trí này, nó có thể được bảo đảm bằng băng keo không gây dị ứng hoặc băng cao su. Một lợi thế quan trọng của việc thiết lập điện cực extracephalic là nó giúp loại trừ hiệu ứng của điện cực tham chiếu trên điều chế vỏ não, tập trung dòng điện vào điện cực hoạt động rất nhiều ( Nitsche và Paulus, 2011 ). Tuy nhiên, sự khác biệt về vị trí điện cực extracephalic có thể làm cho hướng dòng điện thay đổi; ví dụ, chuyển đổi giữa các vị trí trên cánh tay trên đối diện thay vì cánh tay có thể thay đổi dòng chảy dòng điện để di chuyển qua các khu vực thành phố hơn là phía trước ( Bikson et al., 2010). Tuy nhiên, mối quan tâm này không nhất thiết phải độc đáo với vị trí ngoại bào, vì các vị trí khác nhau của điện cực cephalic và ảnh hưởng của các yếu tố giải phẫu cũng có thể thay đổi hướng dòng điện ( Bikson và cộng sự, 2010 ; Datta và cộng sự, 2011 ).
Một vấn đề đặc biệt quan trọng không phải lúc nào cũng được nhấn mạnh là điện áp cho dòng điện được hướng tới các khu vực quan trọng bao gồm tim, hệ hô hấp và các vùng tự trị não ( Vandermeeren et al., 2010 ). Các thí nghiệm tDCS ban đầu cho thấy rằng một người tham gia đã trải qua một giai đoạn ngắn của suy hô hấp trong khi kích thích khi điện cực được định vị ngoại vi trên chân ( Lippold và Redfearn, 1964 ; Redfearn và cộng sự, 1964 ). Tuy nhiên, điều này đã sử dụng cường độ dòng điện 3 mA, cao hơn ngưỡng an toàn hiện tại là 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)). Gần đây, một cuộc điều tra an toàn về hiệu ứng dòng điện có trên các trung tâm tự trị não và hệ thống tim mạch, cho thấy không có sự khác biệt đáng kể trong hoạt động, trong hoặc sau khi kích thích ( Vandermeeren et al., 2010 ). Tuy nhiên, chỉ một mẫu nhỏ những người khỏe mạnh đã được thử nghiệm trong nghiên cứu này, và những khác biệt này có thể khác nhau ở các quần thể khác, đặc biệt là những người có vấn đề về tim mạch. Ngoài ra, cường độ kích thích khác nhau lên đến ngưỡng an toàn 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)) đã không được nghiên cứu, cũng không phải là một loạt các điện cực dựng phim, và do đó thận trọng được khuyên khi xem xét vị trí extracephalic. Tuy nhiên, nghiên cứu này và những nghiên cứu khác đã nghiên cứu các hiệu ứng tDCS về nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể, tốc độ thở và tần số hô hấp (ví dụ, Accornero và cộng sự, 2007 ; Raimundo và cộng sự, 2012 ), cung cấp một dấu hiệu tốt hạn chế nhiễu tim khi sử dụng tDCS. Các nghiên cứu mô hình đã cung cấp thông tin chi tiết hơn và đã chỉ ra rằng một thiết lập ngoại sinh không gây nhiễu can thiệp não ở 1 mA ( Im và cộng sự, 2012 ; Parazzini và cộng sự, 2014 ) hoặc tim ở 2 mA ( Parazzini et al. , 2013). Các thiết lập điện cực ngoại vi ngày càng phổ biến, và các nghiên cứu đã cho thấy các hiệu ứng tDCS đáng kể khi sử dụng thiết lập này bao gồm các hành vi nhận thức (ví dụ Axelrod và cộng sự, 2015 ) và các bệnh tâm thần (ví dụ, cải thiện trầm cảm - Martin và cộng sự, 2011) ), không gây hại hoặc khó chịu cho người tham gia.
Kích thước các điện cực
Thực hành phổ biến để có một điện cực mục tiêu nhỏ hơn và tiêu điểm hơn và một điện cực tham chiếu lớn hơn để tránh sự kích thích có ý nghĩa của vị trí tham chiếu. Các điện cực được sử dụng phổ biến nhất có kích thước từ 25 đến 35 cm2 (5 × 5 cm và 5 × 7 cm) ( Utz và cộng sự, 2010 ) và sự phù hợp của kích thước có thể phụ thuộc vào vị trí kích thích. Gần đây, HD-tDCS hoặc “điện cực vòng” đã được giới thiệu (xem Villamar và cộng sự, 2013 , để biết hướng dẫn). Chúng bao gồm năm điện cực nhỏ, chẳng hạn như một cực dương đơn được bao quanh bởi bốn cực âm, hoặc ngược lại ( DaSilva và cộng sự, 2015)). Đoạn phim 4 x 1 này đã được chứng minh là tăng cường tính không gian và cũng khắc phục được các vấn đề quan sát khi sử dụng bọt biển vuông, trong đó mật độ dòng chảy cao nhất được quan sát dọc theo các cạnh thẳng ( Miranda et al., 2006 ). Hơn nữa, các hệ thống kích thích MxN cung cấp dạng HD-tDCS tiên tiến nhất, trong đó chúng cho phép nhà nghiên cứu hoặc nhà lâm sàng cấu hình dựng phim từ một loạt các điện cực có thể, cho phép mỗi kích thích như cathodal hoặc anodal ( Rostami và cộng sự, 2013 ). Sự tăng cường tính phổ biến của điện cực vòng là do sự đàn áp của các vùng xung quanh bởi các điện cực khác, hạn chế bất kỳ điều chế nào ( Datta et al., 2009). Ngược lại, kích ứng da có thể tăng lên khi sử dụng các điện cực vòng, mặc dù điều này có thể được giải quyết bằng cách tăng khoảng cách giữa các điện cực dương và âm, với chi phí của tính chất focality ( Datta et al., 2009 ). Vì vậy, trước khi quyết định khi sử dụng HD-tDCS hoặc dựng phim truyền thống, nên cân nhắc sự cân bằng giữa tính hài hước và sự thoải mái của người tham gia.
Cường độ kích thích nào nên được sử dụng và trong bao lâu?
Để quyết định thời gian kích thích và cường độ sử dụng, có thể hữu ích khi sao chép các giao thức tương tự đã kích thích cùng một vùng mục tiêu như thử nghiệm được đề xuất. Theo thời gian, việc ủng hộ điều này có thể dẫn đến sự hình thành các thông số thử nghiệm tương đối phổ biến cho một số hành vi nhất định và cho phép so sánh nhiều kết quả nhất quán và được kiểm soát hơn. Nói chung, hầu hết thời gian kích thích nằm trong khoảng từ 5 đến 30 phút, với cường độ dòng điện từ 1 đến 2 mA ( Bikson và cộng sự, 2009 ). Các cường độ dòng điện lên tới 4 mA đã được thử nghiệm (ví dụ, ở bệnh nhân đột quỵ— Chhatbar và cộng sự, 2017 ), mặc dù ngưỡng an toàn được khuyến cáo cho nghiên cứu trên người là 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)). Thời gian kích thích đã được chứng minh là điều chỉnh độ dài của thời gian trước khi kích thích vỏ não trở lại mức cơ bản sau kích thích ( Nitsche và Paulus, 2001 ). Ví dụ, nhận 9 phút của tDCS tạo ra sau hiệu ứng lên đến 30 phút, trong khi kích thích trong 13 phút tăng thời gian này lên 90 phút. Điều này quan trọng cần lưu ý cho cả giao thức an toàn và thời gian tác vụ. Hơn nữa, thời gian kích thích cũng đã được chứng minh là làm thay đổi hiệu ứng của cực. Một nghiên cứu cho thấy sau khoảng 26 phút kích thích anodal, một tác dụng ức chế kết quả hơn là kích thích ( Monte-Silva và cộng sự, 2013 ). Tương tự như vậy, kích thích cathodal 2 mA trong 20 phút đã cho thấy có sự thay đổi kích thích ( Batsikadze et al., 2013)). Những nghiên cứu này rất quan trọng vì chúng minh họa rằng ảnh hưởng của thời gian kích thích và cường độ không nhất thiết là tuyến tính và mối quan hệ giữa hai biến này đòi hỏi phải điều nghiên thêm.
Điều kiện Sham là gì?
Sham tDCS hoạt động như một điều kiện kiểm soát, trong đó một vài giây kích thích lúc bắt đầu và kết thúc khoảng thời gian được lập trình được thực hiện cho người tham gia để bắt chước nhận thức da (ví dụ, ngứa, ngứa ran) có xu hướng được báo cáo trong những khoảnh khắc đầu tiên của bộ kích thích được bật lên ( Gandiga và cộng sự, 2006 ). Giai đoạn kích thích ngắn ngủi này không làm thay đổi kích thích vỏ não ( Nitsche et al., 2008 ). Sham tDCS dễ quản lý và liên quan đến ba bước (xem Hình 2)). Đầu tiên, một giai đoạn "tăng tốc" được quản lý, trong đó bộ kích thích đạt đến mức tối đa được lập trình dòng điện (ví dụ, 30 giây để đạt được 1 mA). Ramping up sau đó được theo sau bởi một thời gian kích thích ngắn, trong đó người tham gia nhận được sự kích thích trong vài giây. Cuối cùng, "dốc xuống" liên quan đến dòng điện dần dần tắt. Điều này lặp lại các cảm giác da giống nhau có liên quan đến việc thay đổi dòng điện. Có các kỹ thuật giả khác, bao gồm việc sử dụng phương pháp thay thế điện cực thay thế không kích thích vùng quan tâm (ví dụ, Boggio et al., 2008 ), hoặc kích thích ở dòng cực thấp (ví dụ 0,1 mA với kích thước điện cực 11 cm 2 ) cho cùng một khoảng thời gian như sự kích thích verum ("thực") (ví dụ, Miranda et al., 2009). Tuy nhiên, phương pháp truyền thống lên / xuống là phương pháp phổ biến nhất của kiểm soát giả ( Ambrus và cộng sự, 2012 ).
Hình 2 . Sơ đồ minh họa các giao thức thử nghiệm. Kích thích ngoại tuyến bao gồm một giai đoạn kích thích trước trong đó một nhiệm vụ có thể được hoàn thành, tiếp theo là một giai đoạn kích thích và sau đó là nhiệm vụ kích thích sau (A) hoặc một nhiệm vụ kích thích sau (B) . Kích thích trực tuyến bao gồm những người tham gia nhận được sự kích thích trong nhiệm vụ (C) . Đối với kích thích giả tạo, nhiệm vụ có thể được thực hiện theo giao thức trực tuyến hoặc ngoại tuyến. Kích thích sham liên quan đến hiện tại đang tăng lên (RU), tiếp theo là một thời gian kích thích ngắn (BS) thường là 3-5% của thời gian hoạt động phiên, tiếp theo là một sự xuống dốc của dòng điện. Dòng điện sau đó vẫn còn lại cho phần còn lại của phiên. Nhiệm vụ có thể được áp dụng tại bất kỳ thời điểm nào trong phiên(D) , tùy thuộc vào việc thực hiện giao thức trực tuyến hay ngoại tuyến.
Sham tDCS thường được coi là một kỹ thuật làm mù hiệu quả, đặc biệt là đối với những người chưa từng trải nghiệm tDCS trước đây ( Gandiga và cộng sự, 2006 ; Ambrus và cộng sự, 2010 , 2012 ), ngay cả ở những thế mạnh dòng điện cao ( Russo và cộng sự, 2013) ). Đối với những người quen thuộc với tDCS, việc làm mù là khó khăn để đạt được và không thể vượt qua ( Ambrus và cộng sự, 2012 ). Thí nghiệm mù đôi thường lý tưởng để kiểm soát thực nghiệm, tuy nhiên không có sự khác biệt về hành vi giữa các thí nghiệm tDCS mù đơn và mù đôi ( Coffman và cộng sự, 2012 ) và do đó ảnh hưởng của thí nghiệm có thể không đáng kể như mong đợi.
Sự khác nhau giữa thiết kế trực tuyến và ngoại tuyến là gì?
Một thiết kế trực tuyến đề cập đến các thủ tục trong đó người tham gia hoàn thành nhiệm vụ hành vi trong khi nhận được sự kích thích. Các hiệu ứng hành vi có thể được kiểm tra trong quá trình kích thích. Ngoài ra, có thể so sánh "khối" đầu tiên và cuối cùng của tác vụ hành vi để kiểm tra tác động của tDCS theo cách tương tự với so sánh trước và sau kích thích được sử dụng trong giao thức ngoại tuyến. Ngược lại, một thiết kế ngoại tuyến đề cập đến nhiệm vụ và tDCS không được thực hiện đồng thời. Một phương thức ngoại tuyến có thể được thực hiện theo hai cách; hoặc người tham gia hoàn thành một nhiệm vụ trước và sau khi nhận được sự kích thích để cho phép so sánh trước và sau kích thích, hoặc người tham gia chỉ có thể hoàn thành nhiệm vụ một lần, sau kích thích (xem Hình 2)để biết tổng quan về các giao thức). Đối với thiết kế ngoại tuyến, người tham gia phải duy trì trạng thái không hoạt động hoặc hoàn thành nhiệm vụ kiểm soát tương tự trong thời gian kích thích.
Mặc dù phần lớn các nhà nghiên cứu đều biện minh cho các lựa chọn cho một số thông số thử nghiệm nhất định (ví dụ, vị trí vỏ não), lý do liên quan đến việc sử dụng các phương pháp trực tuyến hoặc ngoại tuyến hiếm khi được trình bày. Quyết định này có thể dựa trên các nghiên cứu trước đây, hoặc có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tố tụng. Ví dụ: nếu thời lượng của thử nghiệm phải được giữ ở mức tối thiểu, các nhà thử nghiệm có thể sử dụng thiết kế trực tuyến làm giao thức ngoại tuyến (với các phiên kích thích trước và sau) sẽ kéo dài thời gian của phiên. Nó cũng có thể là do giả định rằng cả hai giao thức tạo ra các kết quả phân cực giống nhau ( Brunoni và Vanderhasselt, 2014)). Tuy nhiên, gần đây, việc xem xét rằng các hiệu ứng kích thích có thể bị can thiệp nếu một hoạt động không liên quan được thực hiện trong hoặc trực tiếp sau khi kích thích đã được đánh dấu ( Horvath et al., 2014 ) và gợi ý rằng việc sử dụng giao thức trực tuyến hoặc ngoại tuyến ảnh hưởng đến các kết quả cụ thể phân cực nếu một nhiệm vụ không liên quan được hoàn thành trong khi kích thích đang được quản lý. Ví dụ, Nozari et al. (2014) tìm thấy một hiệu ứng tạo điều kiện kích thích cathodal trên nhiệm vụ Flanker (sau kích thích) khi một nhiệm vụ không liên quan được thực hiện trong quá trình kích thích. Tuy nhiên, khi người tham gia hoàn thành một nhiệm vụ đặt ra các nhu cầu nhận thức giống như nhiệm vụ Flanker trong quá trình kích thích, một tác động ức chế kích thích cathodal dẫn đến. Một ví dụ khác được trình bày bởi Quartarone et al. (2004) , người đã chứng minh rằng hình ảnh vận động thực hiện trước và sau kích thích có tác động khác nhau trên cực của kích thích. MEP được ghi lại ở cả thời gian nghỉ và trong hình ảnh vận động. Nó đã được tìm thấy rằng kích thích cathodal dẫn đến giảm biên độ trong điều kiện hình ảnh lớn hơn ở phần còn lại. Trong khi kích thích anốt không bị ảnh hưởng bởi hình ảnh. Có nhiều ví dụ khác về hiệu ứng nhiễu tương tự (ví dụ, Antal và cộng sự, 2007 ; Gladwin và cộng sự, 2012 ). Những phát hiện như vậy không nên bỏ qua, và cho thấy mọi khía cạnh của quy trình, bao gồm bất kỳ sự gián đoạn nào giữa các nhiệm vụ, cần được lên kế hoạch và ghi lại.
Mặc dù các ví dụ này làm nổi bật tầm quan trọng của kiểm soát trong quy trình, nhưng có thể có một số hành vi tham gia riêng lẻ nằm ngoài tầm kiểm soát của người thử nghiệm như chạm ngón tay hoặc các vận động phụ khác ( Horvath et al., 2014 ). Nó cũng đáng xem xét trạng thái nghỉ của các tế bào thần kinh đích trước khi kích thích vì điều này có thể thay đổi kết quả ( Filmer và cộng sự, 2014 ). Hiểu rõ hơn về tác động của trạng thái não ban đầu có thể giúp cải thiện các giao thức trong tương lai có lẽ thông qua việc mồi có chủ ý của vỏ não (để biết thêm chi tiết xem phần Kích thích Anodal và Cathodal). Ví dụ, người ta đã chứng minh rằng các quần thể thần kinh ít hoạt động phản ứng mạnh hơn với TMS ( Silvanto và cộng sự, 2008)). Do đó, những phát hiện này có thể có tác động đối với các hình thức kích thích não khác, cũng như tDCS, và không nên bỏ qua.
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc lựa chọn kiểu dáng bên trong hoặc giữa các đối tượng?
Trong các nghiên cứu tDCS, thiết kế trong đối tượng liên quan đến việc mỗi người tham gia hoàn thành tất cả các điều kiện phân cực, trong khi thiết kế giữa các đối tượng cho thấy các nhóm riêng biệt với một điều kiện kích thích đơn lẻ. Một thiết kế trong đối tượng khắc phục một số vấn đề của sự khác biệt cá nhân trong phản ứng hiện tại ( Li et al., 2015 ). Tuy nhiên, xét về tính thiết thực của thiết kế, có những vấn đề phải được tính toán, chẳng hạn như khả năng dữ liệu bị nhiễu bởi học tập, thực hành hoặc các hiệu ứng yêu cầu do các phiên lặp lại ( Berryhill và cộng sự, 2014 ). Điều này có thể được khắc phục bằng cách cân bằng thứ tự kích thích giữa những người tham gia hoặc xem xét thực hành như một yếu tố trong phân tích sâu hơn ( Li và cộng sự, 2015)). Các vấn đề khác bao gồm tiêu hao đối tượng do nhiều phiên kiểm tra, hoặc điện áp cho các tác động hành vi không xác định của kích thích lặp đi lặp lại. Dòng điện không có hướng dẫn tiêu chuẩn hóa về lượng thời gian cần để lại giữa các phiên tDCS để đảm bảo rằng bất kỳ tác dụng kích thích nào cũng đã “tẩy sạch” ( Monte-Silva và cộng sự, 2010 ). Sự kích thích trong những ngày liên tiếp có thể gây ra các tác động kích thích tích lũy và lớn hơn ( Cohen Kadosh và cộng sự, 2010 ; Alonzo và cộng sự, 2012 ; Galvez và cộng sự, 2013 ; Ho và cộng sự, 2015 ), và do đó nên rời khỏi ít nhất một tuần giữa các buổi thử nghiệm ( Boggio et al., 2007). Nó cũng được khuyến khích để đảm bảo rằng những người tham gia trở lại cùng một lúc vào tất cả các ngày thử nghiệm để giảm nguy cơ ảnh hưởng sinh học ( Krause và Cohen Kadosh, 2014 ; Li và cộng sự, 2015 ).
Thiết kế giữa các chủ đề có những cạm bẫy riêng của họ, như che giấu sự khác biệt về hiệu suất và tính nhạy cảm với tDCS ( Li et al., 2015 ), và tăng nguy cơ biến đổi liên cá nhân như một yếu tố không liên quan, như được trình bày chi tiết trong Bảng 1 . Nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng kích thích anốt và cathodal không tạo ra những thay đổi đáng tin cậy trong kích thích vỏ não qua các phiên thử nghiệm lặp lại trong cùng một cá thể (một tiềm năng của thiết kế bên trong), tuy nhiên sự gia tăng tổng thể về kích thích được thể hiện ở mức độ anốt nhóm kích thích. Kích thích sham được chứng minh là có tác dụng ổn định đối với những người tham gia ( Dyke và cộng sự, 2017)). Ngoài ra, cần có kích thước mẫu lớn hơn để phân tích giữa các nhóm đối tượng. Do đó, có thể hữu ích khi báo cáo dữ liệu cá nhân để đánh giá thêm sự biến đổi của người tham gia trong mỗi phân cực (ví dụ: Nitsche và Paulus, 2001 ; Horvath và cộng sự, 2016 ).
Bảng 1 . Thông tin chi tiết về các biến có thể thay đổi dòng chảy và sự hấp thụ dòng điện.
Probing tDCS Hiệu ứng
Các hiệu ứng tDCS có thể được định lượng theo nhiều cách. Phương pháp phổ biến nhất là gián tiếp, thông qua các biện pháp hành vi - tức là, các nhà nghiên cứu nhằm mục đích đo lường liệu một phân cực tDCS có điều chỉnh một hành vi nhất định theo cách không thường được quan sát trong điều kiện giả. Việc định vị các điện cực hoạt động, và sự lựa chọn của nhiệm vụ (bao gồm cả số liệu liên quan của nó), do đó rất quan trọng cho việc quan sát các hiệu ứng tDCS. Tuy nhiên, chúng có thể đặc biệt tinh tế ( Fregni et al., 2004 ), và do đó đặc biệt quan trọng là nhiệm vụ và số liệu thăm dò hành vi cụ thể được đề cập. Nhiệm vụ phải bao gồm một mức độ khó khăn phù hợp để tránh các hiệu ứng trần hoặc sàn ( Fregni và cộng sự, 2004 ; Berryhill và cộng sự, 2014)) có thể được hiểu sai dưới dạng hiệu ứng tDCS, chứ không phải là hiệu ứng đào tạo nhiệm vụ ( Woods và cộng sự, 2016 ). Một lần nữa, điều này nhấn mạnh yêu cầu cần thiết của một điều kiện giả mạo hoặc đo lường cơ sở trong các thí nghiệm tDCS.
Mặt khác, các phương pháp bổ sung có thể được kết hợp với tDCS để cung cấp một phương tiện trực tiếp hơn để định lượng thay đổi não. tDCS có thể được sử dụng kết hợp với các kỹ thuật như TMS, fMRI và EEG để kiểm tra cách kích thích điều chỉnh kích thích vỏ não. Mặc dù trọng tâm và phạm vi của bài viết này không phải là chi tiết cách tDCS được sử dụng với các kỹ thuật này, điều quan trọng là phải nêu bật ngắn gọn rằng kết hợp các kỹ thuật thần kinh có thể cung cấp một bức tranh cao cấp về các mối quan hệ hành vi não.
Các hiệu ứng hình thái của tDCS được đo thông qua việc áp dụng TMS vào vỏ não vận động và ghi lại kích thước MEP sau các cường độ kích thích anốt và âm đạo khác nhau. Nó đã được chứng minh rằng kích thích cathodal giảm kích thước MEP từ đường cơ sở, trong khi kích thích anốt có tác dụng nghịch đảo. Thay đổi theo thời gian cũng được đo lường, cho thấy sự trở lại dần dần đến đường cơ sở ở mức xấp xỉ cùng một tỷ lệ cho cả hai cực làm nổi bật sự thay đổi não tiếp tục sau sự kích thích ( Nitsche và Paulus, 2000 ). Kể từ đó, TMS-tDCS đã được sử dụng để kiểm tra tương tác nhân quả giữa vỏ não vận động và hành động ( Filmer và cộng sự, 2014 ), cũng như thăm dò sự kích thích vỏ não thị giác, bằng cách thay đổi ngưỡng phosphene (ví dụ, Antal et al., 2003 ).
Kết hợp tDCS và MRI cũng là một phương pháp nghiên cứu hiệu quả. MR Spectroscopy đã được sử dụng để thăm dò các hiệu ứng dẻo synap của tDCS (ví dụ, hệ thống GABA và glutamate) ( Stagg và Nitsche, 2011 ). Hơn nữa, fMRI có thể được sử dụng để kiểm tra cách tDCS ảnh hưởng đến mạng lưới não với độ phân giải không gian cao. Các nghiên cứu tDCS-fMRI gần đây đã gợi ý rằng sự kích thích các khu vực bề mặt vỏ não có thể làm thay đổi trạng thái của các vùng mạng. Ví dụ, Hampstead et al. (2014)thấy rằng tDCS mặt trước thay đổi hoạt động trong vùng hippocampus và caudate hạt nhân. Điều này có thể thuận lợi khi xem xét điều chế mạng có liên quan đến vùng não sâu, tuy nhiên điều quan trọng cần xem xét là không sử dụng fMRI để giám sát những hiệu ứng này, dòng điện có thể chảy đến những khu vực không nhất thiết được nhà nghiên cứu dự đoán.
fMRI trước tiên có thể được sử dụng để xác định các vùng não liên quan đến một nhiệm vụ (nhiệm vụ cơ bản). tDCS sau đó có thể điều chỉnh các vùng này và các hiệu ứng có thể được quan sát gián tiếp thông qua cùng một tác vụ hành vi. Ngoài ra, fMRI có thể được sử dụng để khám phá những thay đổi trực tiếp của mạng điều chế sau hoặc trong quá trình tDCS. Một số máy tDCS tương thích với fMRI, có nghĩa là các giao thức tDCS trực tuyến có thể được thực hiện trong quá trình quét và không cần người tham gia xóa khỏi phòng quét. Do đó, những người tham gia có thể ở trong cùng một vị trí, đó là thuận lợi khi khả năng tái tạo vị trí của voxel là cần thiết, hoặc trong fMRI độ phân giải cao ( Woods và cộng sự, 2016 ). Tuy nhiên, việc tích hợp tDCS và fMRI có thể có chi phí tài chính lớn và có nhiều biến chứng thực tế và an toàn. Meinzer et al. (2014)cung cấp một cái nhìn tổng quan sâu rộng về cách tiến hành thử nghiệm fMRI-tDCS, và các biện pháp phòng ngừa cần được thực hiện khi thực hiện, bao gồm hướng dẫn về các thiết bị tDCS chuyên dụng và các cân nhắc của người tham gia.
Cuối cùng, tDCS có thể được kết hợp với EEG cho phép độ phân giải thời gian lớn hơn fMRI và có thể phát hiện thêm về sự kích thích vỏ não trước và sau tDCS so với TMS do độ phân giải không gian lớn hơn ( Schestatsky và cộng sự, 2013 ). Cho đến nay, đã có những nghiên cứu hạn chế kết hợp tDCS và EEG ( Meinzer và cộng sự, 2014 ). EEG có thể được sử dụng để kiểm tra tác động kích thích vỏ não trước và sau kích thích của sự kích thích, cho phép các dấu hiệu thay thế của các hiệu ứng tDCS được phát hiện ( Schestatsky và cộng sự, 2013 ). Một hệ thống kết hợp cả hai điện cực EEG và tDCS vào cùng một nắp, và Schestatsky et al. (2013) cung cấp hướng dẫn từng bước về cách thực hiện thí nghiệm EEG-tDCS kết hợp, cũng như các chỉ dẫn về phân tích.
Cân nhắc thử nghiệm và an toàn
Mật độ dòng điện
Một số nghiên cứu tDCS sử dụng cùng một kích thước điện cực cho cả điện cực đích và điện cực tham chiếu. Thiết lập này có nghĩa là nếu sự kích thích anốt xảy ra ở điện cực đích, thì dòng điện mạnh mạnh bằng nhau sẽ kích thích vùng dưới điện cực tham chiếu. Để giải quyết yếu tố gây nhiễu này, và để tự tin rằng kích thích vùng đích thay đổi hành vi, các phép tính mật độ dòng (cường độ dòng điện chia cho kích thước điện cực) có thể được thực hiện để chọn kích thước điện cực tham chiếu. kích thích sẽ không điều chỉnh hoạt động vỏ não. Tuy nhiên, mật độ dòng điện ở bề mặt da và sọ luôn cao hơn mật độ hiện tại trong não ( Wagner và cộng sự, 2007)). Nghiên cứu đã gợi ý rằng để kích thích tích cực điều chỉnh hoạt động vỏ não, nó phải ở trên ngưỡng tối thiểu 0,017 mA / cm2 ( Nitsche và Paulus, 2000 ). Ví dụ, Knoch et al. (2008) kích thích tại 1,5 mA sử dụng điện cực tham chiếu 100 cm2 (mật độ dòng: 0,015 mA / cm2) và điện cực đích 35 cm 2 (mật độ dòng: 0,043 mA / cm 2 ), tạo ra mật độ dòng dưới ngưỡng thích hợp cho điện cực tham chiếu và ngưỡng trên đối với điện cực hoạt động.
Nó cũng giả định rằng mật độ dòng điện cao chuyển thành các hiệu ứng mạnh hơn, mặc dù vấn đề này được tranh luận. Ví dụ, Bastani và Jaberzadeh (2013) đã minh họa rằng những thay đổi kích thích không nhất thiết cho thấy một xu hướng tuyến tính khi mật độ dòng chảy tăng lên. Cụ thể, mật độ dòng 0,01 mA / cm2 có tác dụng kích thích mạnh hơn 0,029 mA / cm2, tuy nhiên mật độ cao hơn nữa tiếp tục theo kiểu tuyến tính. Điều này mâu thuẫn với ngưỡng tối thiểu 0,017 mA / cm 2 được mô tả bởi Nitsche và Paulus (2000) . Những khác biệt trong phát hiện có thể là do sự khác biệt về thời gian kích thích (10 phút, so với 5 phút) và kích thước điện cực (24 cm 2 , so với 35 cm 2) trên cả hai nghiên cứu. Khi lập kế hoạch nghiên cứu tDCS, có thể hữu ích khi kiểm tra các giấy tờ đã khám phá các thông số kích thích và mật độ dòng điện khác nhau.
Kích thích Anodal và Cathodal
Mặc dù có sự đồng thuận tương đối về tác động kích thích của kích thích anốt, một nghiên cứu gần đây đã gợi ý rằng các thí nghiệm tDCS kích thích các vùng không có vận động đã tìm thấy tác dụng ức chế giới hạn kích thích cathodal ( Jacobson và cộng sự, 2012 ). Tổng quan cũng cho thấy rằng các nhà nghiên cứu đã có 16% cơ hội tìm ra các hiệu ứng đặc biệt. Một bài đánh giá thay thế cũng kết luận rằng kích thích cathodal không làm thay đổi đáng kể chức năng nhận thức ( Filmer và cộng sự, 2014 ). Để thêm vào sự mơ hồ, nó đã được đề xuất rằng một phiên duy nhất của tDCS (bất kể loại kích thích) không ảnh hưởng đến hiệu suất ( Horvath et al., 2015 ). Nhìn chung, những khác biệt này có thể là do thiếu phương pháp chuẩn hóa ( Li và cộng sự, 2015)) và thực tế là không phải tất cả các nghiên cứu đều quản lý cả hai điều kiện cực dương và cực âm cùng với sự so sánh giả. Thật vậy, một báo cáo gần đây cho thấy rằng khoảng 90% các nghiên cứu sử dụng tDCS để kích thích vỏ não vận động không sử dụng thiết kế kiểm soát giả ( Horvath et al., 2014 ). Những đánh giá chung này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bao gồm cả ba loại điều kiện kích thích trong một thiết kế thử nghiệm, để kiểm tra các kết quả khác nhau và không thể đoán trước.
Các kết quả khác nhau của sự phân cực kích thích đưa vào câu hỏi chính xác cách kích thích ảnh hưởng đến vùng đích ( Dieckhöfer và cộng sự, 2006 ). Nghiên cứu kiểm tra ảnh hưởng của thời gian và cường độ kích thích chi tiết hơn đã đưa ra một số câu trả lời, cho thấy mối quan hệ giữa phân cực và nâng cao phụ thuộc nhiều vào nhiệm vụ. Ví dụ, Antal et al. (2001)báo cáo sự giảm kích thích độ nhạy tương phản của cathod sau bài nhưng không thay đổi sau anốt, có lẽ minh họa một khu vực đã ở mức tối ưu và do đó không thể được tăng cường hơn nữa. Hiệu ứng phân cực cũng phụ thuộc vào trạng thái hoạt động vỏ não của từng cá nhân khi đến để thử nghiệm, có thể bị ảnh hưởng bởi vô số các yếu tố (ví dụ, sự tỉnh táo, lượng caffeine). Điều này có thể gây ra một số người tham gia để hiển thị các hiệu ứng anốt thuận lợi, và những người khác một hiệu ứng ức chế ( Krause và Cohen Kadosh, 2014 ). Lập kế hoạch các phiên cùng một lúc mỗi tuần có thể giúp đảm bảo rằng thói quen của người tham gia không can thiệp vào các hiệu ứng phân cực. Những khác biệt này có thể bị mất trong dữ liệu sau khi tính trung bình, nhưng vẫn làm nổi bật bản chất không chắc chắn về cách tDCS ảnh hưởng đến vỏ não cơ bản.
Yếu tố tham gia
Nghiên cứu tDCS được công bố phần lớn là không đủ mạnh do kích thước mẫu nhỏ (cho các cuộc thảo luận xem: Brunoni và cộng sự, 2011 ; Berryhill và cộng sự, 2014 ; Horvath và cộng sự, 2014 ; Shiozawa và cộng sự, 2014 ). Có thể hiểu được, nghiên cứu về quần thể lâm sàng có thể đấu tranh để đạt được một mẫu lớn và đồng nhất. Cỡ mẫu nhỏ có thể có nghĩa là phát hiện tác động hành vi tDCS gây ra đáng kể đối với điều kiện giả có thể khó khăn và quá nhỏ để quan sát, hoặc cách khác nếu chúng có ý nghĩa, chúng có thể giả mạo ( Woods và cộng sự, 2016)). Mặc dù vậy, tính toán công suất có thể thông báo kích thước mẫu thích hợp cần thiết cho thiết kế nghiên cứu. Tính đồng nhất của mẫu cũng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả. Ví dụ, người ta cho rằng kích thích anốt gây ra phản ứng kích thích mạnh hơn ở phụ nữ, so với nam giới ( Chaieb et al., 2008 ) và nam giới có thể hoạt động kém hơn trong nhiệm vụ nhận thức khi kích thích cathodal ( Lapenta et al. , 2012 ). Do đó, sẽ thận trọng khi xem xét sự đại diện tương đối của giới tính trong quá trình tuyển dụng.
Ảnh hưởng của tDCS cũng có vẻ khác nhau tùy thuộc vào độ tuổi, với các hiệu ứng trực tuyến cho thấy sự cải thiện hơn nữa trong các mẫu cũ (thường là 55+ năm) để kích thích hoạt động so với giả thiết. Tuy nhiên, sự gia tăng này thường phục hồi hơn là tăng cường, do suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác ( Manenti và cộng sự, 2013 ; Zimerman và cộng sự, 2013 ; Fujiyama và cộng sự, 2014 ). Như đã đề cập trước đây (xem Bảng 1 ), nhiều yếu tố giải phẫu ảnh hưởng đến đáp ứng tDCS, và những yếu tố này có thể thay đổi khi bộ não phát triển. Do đó tuổi nên được tính trong quá trình phân tích hoặc so khớp càng chặt chẽ càng tốt giữa, hoặc bên trong, nhóm thử nghiệm.
Tác dụng phụ
Không có báo cáo chỉ định của bất kỳ tác dụng phụ nghiêm trọng với việc sử dụng 1-2 mA tDCS ( Arul-Anandam et al., 2009 ). Tuy nhiên, các tác dụng phụ tạm thời nhẹ có thể xảy ra, chẳng hạn như nhức đầu, cảm giác da ở vùng kích thích, mệt mỏi vừa phải, đỏ da dưới lớp điện cực, khó tập trung, thay đổi tâm trạng cấp tính và buồn nôn ( Poreisz et al., 2007 ; Brunoni) et al., 2011 ). Những ảnh hưởng này được tự báo cáo trong khoảng 17% người khỏe mạnh ( Poreisz và cộng sự, 2007 ). Tuy nhiên, các triệu chứng như mệt mỏi vừa phải có thể liên quan đến việc tham gia vào một thử nghiệm, chứ không phải là chính tDCS. Tác dụng phụ thường gặp nhất là cảm giác da ( Poreisz et al., 2007)), mặc dù điều này có xu hướng giảm xuống một khi hiện tại ổn định ( Nitsche et al., 2008 ). Nó cũng có thể được giảm bằng cách áp dụng dung dịch muối vừa phải trên túi giữ, sử dụng quy trình tăng / giảm đoạn đường nối khi bật hoặc tắt tDCS ( DaSilva et al., 2011 ) và bằng cách sử dụng kích thước điện cực nhỏ hơn ( Turi et al. , 2014 ). Tuy nhiên, việc sử dụng kích thước điện cực nhỏ có thể tốn kém cho mật độ dòng điện, vì dòng điện thấp hơn có thể phải được áp dụng nếu mật độ dòng điện trở nên quá cao.
Để theo dõi các tác dụng phụ tiềm ẩn, Brunoni et al. (2011) đã xuất bản Bảng câu hỏi về tác dụng phụ, mặc dù chỉ có một vài nhóm nghiên cứu đã sử dụng bảng câu hỏi kể từ khi xuất bản (ví dụ: Manuel và cộng sự, 2014)). Chúng tôi lập luận rằng nên đo lường mức độ nghiêm trọng của bất kỳ triệu chứng nào, trước và sau khi thử nghiệm, cũng như bao gồm các mục giả (ví dụ, các câu hỏi kiểm soát) trong bảng câu hỏi. Một biện pháp tự báo cáo trước tDCS cho phép người thử nghiệm áp dụng quyết định để đánh giá liệu một cá nhân có phù hợp để tham gia hay không. Ví dụ, một điểm số cao trên mục "nhức đầu" có thể chỉ ra một trạng thái đau đớn có thể trở nên trầm trọng hơn bởi sự kích thích. Các triệu chứng đánh giá sau khi kích thích cho phép các tác dụng phụ liên quan đến tDCS được báo cáo và cho những người tham gia được theo dõi nếu gặp các triệu chứng nghiêm trọng. Xem Tài liệu bổ sung (A) cho một bảng câu hỏi mẫu được nhóm nghiên cứu của chúng tôi sử dụng.
Tiêu chí loại trừ
Với sự khác biệt về nhiệm vụ và mục tiêu thử nghiệm, tiêu chí loại trừ bị ràng buộc thay đổi. Tuy nhiên, có một số điểm chung giữa các nghiên cứu, và Bảng câu hỏi sàng lọc (xem Tài liệu bổ sung B) luôn được sử dụng để đánh giá mọi rủi ro tham gia cho từng cá nhân được tuyển dụng. Tiêu chuẩn loại trừ chung được tóm tắt trong Bảng 2 . Cần lưu ý rằng các tiêu chí này chủ yếu dựa trên các giao thức TMS, và do đó có thể không phải tất cả đều có liên quan ngang nhau với các mô hình tDCS (mặc dù cần thận trọng ở đây).
Bảng 2 . Tiêu chí loại trừ chung cho tuyển dụng tham gia tDCS.
Phần kết luận
tDCS có thể được sử dụng để tạm thời và đảo ngược điều chỉnh các trạng thái và hành động nhận thức, và là một công cụ ngày càng phổ biến để điều tra các mối quan hệ hành vi não. Mục đích của bài viết này là cung cấp hướng dẫn cho các nhà nghiên cứu mới về kỹ thuật này và nêu bật một số yếu tố quan trọng cần xem xét trong giai đoạn thiết kế của một thử nghiệm. Những yếu tố này bao gồm từ thực hành tuyển dụng và các thông số kích thích thông qua các lựa chọn sinh học và lối sống của người tham gia. Điều này có thể làm cho kết quả tDCS không thể dự đoán được, và do đó được khuyến khích nghiên cứu các thiết kế khác nhau và lập kế hoạch kỹ lưỡng một thử nghiệm để kiểm soát càng nhiều biến càng tốt. Sự hiểu biết hiện tại của chúng tôi về tDCS (và, thực sự, hướng dẫn này) có thể bị giới hạn bởi các thành kiến xuất bản, chẳng hạn như các thí nghiệm tạo ra kết quả null không có sẵn để chúng ta học hỏi. Tuy nhiên, sự phổ biến ngày càng tăng của tDCS chỉ có thể dẫn đến một loạt các nghiên cứu thành công dựa trên các giao thức được hoạch định cẩn thận. Chúng tôi hy vọng rằng các điểm được trình bày trong bài viết này sẽ giúp người đọc tiến hành nghiên cứu tDCS thành công của riêng họ, và điều này sẽ dẫn đến nhiều công việc hơn có thể tinh chỉnh sự hiểu biết của chúng ta về các mối quan hệ hành vi não
Việc tăng cường các quá trình nhận thức của con người từ lâu đã là trọng tâm của thử nghiệm khoa học, và sự kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS) gần đây đã trở thành một công cụ đầy hứa hẹn để điều chỉnh kỹ năng nhận thức và vận động ( Nitsche và Paulus, 2000)). Tính phổ biến của kỹ thuật này đã phát triển trong thập kỷ qua, như được minh họa trong tìm kiếm PubMed, trả lại 1.500 bài báo đã xuất bản có chứa cụm từ “tDCS” từ năm 2011 đến 2015, so với 65 bài báo được xuất bản từ năm 2000 đến 2005. tDCS liên quan đến sự phát thải một dòng điện yếu, theo truyền thống thông qua việc đặt hai điện cực gắn vào da đầu của một người tham gia. Trong thiết lập tDCS truyền thống, unihemispheric này, một điện cực được gọi là điện cực đích, và điện cực kia là điện cực tham chiếu. Một số montages đặt điện cực tham chiếu extracephalically, ví dụ trên cánh tay trên. Mặt khác, các điện cực có thể được đặt “bihemispherically” để phát ra sự kích thích kép cho hai vỏ não song song (ví dụ, vỏ não - Benwell và cộng sự, 2015)). Điều này dùng để chỉ định một cách có chủ đích một vùng của não, trong khi điều chỉnh một vùng khác ( Lindenberg và cộng sự, 2010 ). Nó cũng ngày nay trở nên phổ biến khi sử dụng một số điện cực nhỏ hơn, chứ không phải là một điện cực đích và điện cực tham chiếu.
Trong quá trình kích thích, dòng điện chạy giữa các điện cực đi qua não để hoàn thành mạch. Người ta thường giả định rằng một dòng anot dương dương tạm thời tạo điều kiện thuận lợi cho các hành vi liên quan đến vùng vỏ não dưới điện cực đích, trong khi một dòng âm cực âm ức chế hành vi ( Nitsche et al., 2008 ). Giống như kích thích từ xuyên sọ (TMS), kích thích hoạt động có thể được so sánh với giao thức giả. Hướng dòng chảy khác biệt kích thích anodal và cathodal bằng cách điều chỉnh điện thế màng tế bào thần kinh được kích thích ( Nitsche và Paulus, 2000)). Kích thích anotal khử cực các tế bào thần kinh, làm tăng khả năng xảy ra các hành động tiềm ẩn, trong khi kích thích cathod hyperpolarizes neuron, do đó làm giảm khả năng xảy ra các hành động ( Nitsche et al., 2008 ). Những hiệu ứng đặc biệt này đã được chứng minh trong nhiều mô hình ( Antal et al., 2003 ; Priori, 2003 )
Mặc dù tDCS nói chung là linh hoạt về các giao thức và liều lượng điện, không phải là dễ dàng để quyết định khi thiết kế hiệu quả nhất cho một thử nghiệm nhất định. Điều này một phần là do thiếu nghiên cứu so sánh hiện có: có sự thay đổi lớn trong giao thức và thiết lập trên các nghiên cứu đã được công bố, và nhiều nghiên cứu trong số này thường không được hỗ trợ do các cỡ mẫu nhỏ ( Berryhill và cộng sự, 2014 ; Li) et al., 2015 ). Đối với những nhà nghiên cứu mới làm quen với tDCS, việc thiết kế một thử nghiệm có thể là một quá trình tốn thời gian liên quan đến việc phân loại thông qua nhiều ấn phẩm thiếu sự đồng thuận. Hơn nữa, chỉ những thí nghiệm cho kết quả đáng kể mới được xuất bản ( Møller và Jennions, 2001)) dẫn đến một tài khoản không cân bằng về các phương pháp tDCS thành công và không thành công.
Bài viết này cung cấp hướng dẫn từng bước về cách tiến hành thử nghiệm tDCS, được thiết kế để hỗ trợ các nhà nghiên cứu mới sử dụng kỹ thuật này. Chúng tôi nêu bật một số nguyên tắc cơ bản cần được xem xét khi thiết kế một thử nghiệm và, trong quá trình đó, ám chỉ đến sự biến đổi phương pháp có thể cản trở việc tạo ra các dự đoán có thể kiểm chứng và dựa trên bằng chứng. Trong khi một số hướng dẫn chúng tôi đề cập có thể tương tự như các quy định của nhà sản xuất thiết bị tDCS, chúng tôi cũng sẽ khám phá một số vấn đề tiêu cực trong tài liệu không phải lúc nào cũng được tài liệu “chính thức” tính. Hơn nữa, các nhà sản xuất không phải lúc nào cũng cung cấp các thành phần phù hợp nhất với thiết bị của họ, và do đó chúng tôi hy vọng rằng lời khuyên được cung cấp ở đây sẽ cho phép người dùng mới đưa ra quyết định sáng suốt hơn về mô hình của họ.
Tại sao sử dụng tDCS?
tDCS là một phương pháp không xâm lấn, cho phép điều chế hoạt động đảo ngược trong các vùng não cụ thể. Điều này đã cung cấp một công cụ có giá trị cho việc thiết lập các mối quan hệ hành vi não trên nhiều lĩnh vực nhận thức, động cơ, xã hội và tình cảm (để xem xét Filmer và cộng sự, 2014 ) . hành vi, tăng tốc học tập và tăng hiệu suất công việc ( Coffman và cộng sự, 2014 ; Parasuraman và McKinley, 2014 ). Ví dụ, kích thích anốt đã được chứng minh để tăng cường nhận dạng biểu hiện trên khuôn mặt ( Willis và cộng sự, 2015 ) hoặc ức chế phản ứng tích cực ( Dambacher et al., 2015 ; Riva và cộng sự, 2015)), trong khi kích thích cathodal đã được chứng minh để thúc đẩy học tập ngầm vận động khi kích thích vỏ não trước trán bên bờ bằng cách ức chế hoạt động trí nhớ làm việc ( Zhu et al., 2015 ). Trong điều kiện thực tế, thiết bị có thể tái sử dụng, tương đối rẻ tiền và dễ dàng thay thế nếu bị mòn hoặc hư hỏng. Điều này góp phần vào tiềm năng trị liệu của nó trong khoa học lâm sàng - rất dễ dàng cho các nhà nghiên cứu hoặc bệnh nhân điều trị tDCS tại nhà và có thể sớm được sử dụng cùng với (hoặc thay thế) các phương pháp điều trị bằng thuốc để tăng tốc độ phục hồi và cải thiện hoạt động nhận thức và vận động ( Brunoni) et al., 2012 ). Thật vậy, tDCS thậm chí đã được áp dụng thành công để giảm các triệu chứng trầm cảm ( Fregni và cộng sự, 2006 ; Nitsche và cộng sự, 2009)), mặc dù lĩnh vực này cần phải mở rộng hơn nữa để hỗ trợ việc sử dụng nó cho mục đích này. Trong các nghiên cứu quy mô nhỏ, nó đã được chứng minh là làm giảm ảo giác ở những người bị tâm thần phân liệt ( Agarwal và cộng sự, 2013 ) và cải thiện sự chậm trễ của việc đạt được cú pháp trong rối loạn phổ tự kỷ ( Schneider và Hopp, 2011 ).
Làm thế nào để tôi sử dụng nó?
Thực hiện một phiên kích thích
Ở đây chúng tôi mô tả một thiết lập tDCS tiêu chuẩn, sử dụng một đích và một điện cực tham chiếu. Đầu tiên, các vị trí mong muốn của các điện cực sẽ được định vị ở đâu cần được xác định chắc chắn (chi tiết hơn về các kỹ thuật nội địa hóa trong phần Địa phương hóa vị trí điện cực). Trước khi gắn các điện cực vào da đầu, các Experimenter nên đảm bảo rằng không có da bị hư hỏng hoặc bị hỏng. Nếu nước muối đang được sử dụng như một chất dẫn điện, các điện cực có thể được đặt trong túi giữ bọt biển, bão hòa để chúng đủ ẩm nhưng không nhỏ giọt. Tuy nhiên, ngày càng trở nên phổ biến khi sử dụng keo dẫn điện hoặc gel EEG để gắn các điện cực vào da đầu, điều này có thể kiểm soát sự phân bố dòng điện hiệu quả hơn so với nước muối. Tóc của người tham gia nên được chia ra để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa da đầu và điện cực. Nước muối không nên chảy xuống da đầu hoặc lây lan trên tóc. Các điện cực sau đó được gắn vào bộ kích thích bằng cách sử dụng các dây nối với các cổng anodal / cathodal tương ứng. Khi điện cực được đặt trên vùng mục tiêu, nó phải được bảo đảm bằng cách sử dụng nắp, dây cao su hoặc lưới ống đàn hồi. Điện cực tham chiếu sau đó sẽ được bảo đảm theo cách tương tự. Bộ máy tiêu chuẩn được minh họa trong hình1 .
www.frontiersin.org
Hình 1 . thiết bị tDCS cho Bộ HDC. (A) Neoprene mũ bơi để đảm bảo điện cực, (B) dây đai để đảm bảo điện cực, (C) lập trình / kích thích kết nối cáp, (D) cung cấp điện, (E) tDCS kích thích (pin bên trong), (F) tDCS kích hoạt tham số lập trình , (G) túi giữ miếng bọt biển, (H) cáp điện cực (đỏ - anốt, đen — cathodal), (I) điện cực cao su, đầu nối cáp (J) , (E) gel EEG dẫn điện, thiết bị đo (L) và băng đo), (M)nước muối (20 ml túi để dễ dàng ứng dụng). Không phải tất cả các bộ tDCS đều có bộ kích thích và lập trình tham số riêng biệt.
Một khi các điện cực đã được gắn vào, thời gian kích thích, cường độ dòng điện và thời gian tăng / giảm tốc cần được lập trình. Một số bộ kích thích cho phép Experimenter lập trình trước các tham số kích thích trong khi các bộ kích thích khác yêu cầu đầu vào thủ công trước mỗi phiên. Điều quan trọng là phải theo dõi người tham gia trong quá trình kích thích, bao gồm cả điều kiện giả mạo, để đảm bảo không có cảm giác khó chịu. Nó cũng quan trọng để kiểm tra các mức trở kháng hiển thị trên bộ kích thích để đảm bảo rằng sự kích thích đã không thất bại. Ứng dụng tDCS đáng tin cậy và nhất quán đòi hỏi phải tiếp xúc tốt với da đầu để duy trì tính dẫn điện thông qua mạch điện. Mức trở kháng cao là một chỉ báo về độ dẫn kém và có thể là kết quả của việc thiết lập điện cực kém. Bởi vì các mức trở kháng làm nổi bật liệu hiện tại có thể giữ nguyên không, điều quan trọng là phải theo dõi các mức này được hiển thị trên bộ kích thích trong suốt quá trình thử nghiệm. Mức trở kháng cao có thể là kết quả của việc không đủ phần tóc để cho phép tiếp xúc tốt với da đầu, hoặc thiếu chất dẫn điện giữa da đầu và điện cực.DaSilva et al. (2011) khuyên bạn nên giữ mức trở kháng dưới 5 kohms. Do đó, một sự thất bại kích thích có thể được giải quyết bằng cách áp dụng lại nước muối cho các túi giữ, hoặc bằng cách chia nhỏ tóc bên dưới các điện cực một cách đầy đủ hơn.
Vị trí điện cực cục bộ
Một số phương pháp có thể được sử dụng để bản địa hóa vị trí điện cực. Phương pháp phổ biến nhất là hệ thống EEG 10:20 ( Klem và cộng sự, 1999 ). Nếu điều này được sử dụng, đầu của người tham gia được đo đầu tiên để xác định chính xác các khu vực quan tâm. Điều này thường được thực hiện bằng cách đo từ sự xâm nhập vào naison, và từ tiền nhĩ trước trái đến tiền kinh phải ( Klem và cộng sự, 1999)). Các phép đo sau đó có thể được sử dụng kết hợp với hệ thống EEG 10:20 để xác định các khu vực quan tâm. Các khu vực mục tiêu sau đó có thể được biển chỉ dẫn bằng một dấu hiệu có thể giặt được. Ngoài ra, phần mềm điều hướng thần kinh có thể được sử dụng, có thể chính xác hơn hệ thống EEG 10:20. Tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào người tham gia trải qua quá trình quét MRI. Việc truy cập vào quét MRI trong quá khứ có thể đạt được, nhưng nếu không, có thể tốn kém khi quét từng người tham gia trước khi trải qua tDCS. Vị trí dựa trên sinh lý cũng có thể được sử dụng; ví dụ, nếu vỏ não vận động là vùng quan tâm, trước tiên TMS có thể được sử dụng để tạo ra các điện thế kích thích vận động (MEP) để xác định khu vực này (ví dụ, Nitsche và Paulus, 2000)). Tuy nhiên, vị trí sinh lý dựa trên hiện nay chỉ giới hạn ở một vài vỏ não chính, có nghĩa là không phải tất cả việc địa phương hóa điện cực đều có thể phụ thuộc vào biện pháp này ( Woods và cộng sự, 2016 ).
Ngoài xét nghiệm hành vi hoặc sinh lý dự định, Điều quan trọng là phải xem xét cách sắp xếp các điện cực sẽ ảnh hưởng đến dòng chảy dòng điện. Các nghiên cứu mô hình có thể giúp quyết định điều này, vì chúng cung cấp các biểu diễn tính toán, dựa trên các mô hình đầu thực, để xác định dòng điện có thể chảy trong suốt quá trình tDCS ( Bikson và cộng sự, 2012 ). Các nghiên cứu mô hình đã nhấn mạnh tầm quan trọng của giải phẫu của cá nhân trong quá trình tiêm và dòng chảy dòng điện ( Miranda và cộng sự, 2006 , 2009 ), nhằm hỗ trợ vị trí điện cực, bằng cách mô phỏng dòng chảy giữa các vị trí điện cực khác nhau. Điều này có thể hữu ích cho các nhà nghiên cứu mới khám phá, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là, với bất kỳ nghiên cứu mô hình nào, chúng hoàn toàn là biểu diễn tính toán và kích thước đầu, hình dạng và giải phẫu vẫn rất khác nhau giữa các cá nhân.
Liên hệ điện cực
Saline là phương pháp phổ biến nhất để đảm bảo độ dẫn điện với da đầu. Khi đánh giá nhận thức về sự thoải mái cho nồng độ muối khác nhau, 15 đến 140 mM đã được tìm thấy là thoải mái nhất so với 220 mM và nước khử ion ( Dundas và cộng sự, 2007 ). Nếu mức trở kháng quá cao, có thể thêm nhiều nước muối vào bọt biển để bù lại, và nó có thể dễ dàng áp dụng lại trong khi kích thích bất cứ khi nào cần thiết ( Loo và cộng sự, 2011 ). Tuy nhiên, điều quan trọng là không ngâm quá nhiều túi xốp vì điều này có thể làm ướt tóc, ảnh hưởng đến sự lan truyền và hướng của dòng chảy hiện tại (để thảo luận thêm xem: Horvath et al., 2014). Những người tham gia có mái tóc dày đặc có nhiều khả năng nhận được miếng bọt biển quá bão hòa, vì tiếp xúc với điện cực đầu da đặc biệt khó đạt được ( Horvath và cộng sự, 2014 ; Fertonani và cộng sự, 2015)). Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các thùng chứa nước muối nhỏ (chẳng hạn như 20 ml chai) cho phép kiểm soát nhẹ lượng chất lỏng được đặt lên bọt biển. Ngoài ra, gel dẫn điện (chẳng hạn như dán EEG) cũng có thể được sử dụng, đặc biệt là cho những người tham gia có mái tóc dày. Tuy nhiên, việc sử dụng gel có thể sẽ yêu cầu người tham gia rửa tóc sau khi nước muối khô hơn dễ dàng hơn. Việc chọn một loại khác có thể phụ thuộc vào các cơ sở có sẵn trong phòng thí nghiệm của một người, nhưng trong khi nước muối có thể phổ biến hơn và dễ dàng hơn cho người tham gia, nó không nhất thiết là lựa chọn tốt nhất cho độ dẫn và vị trí an toàn với da đầu ( DaSilva et al., 2011). Gel được áp dụng cho đế của điện cực cao su, vì vậy không cần túi xốp. Tuy nhiên, gel cũng có thể khô nhanh chóng do nhiệt độ mà điện cực phát ra, làm tăng nguy cơ bỏng đến da đầu ( Lagopoulos và Degabriele, 2008 ). Lưu ý rằng tDCS không bao giờ nên đau, mặc dù cảm giác da đã được báo cáo (xem phần Tác dụng phụ). Một phòng thí nghiệm nghiên cứu đã báo cáo rằng các loại gel khác nhau ảnh hưởng đến cảm giác da ở những người tham gia, đặc biệt là gel nhớt, cũng khó áp dụng cho đế của điện cực cao su ( Fertonani et al., 2015 ). Việc sử dụng thuốc gây tê áp dụng cho các vị trí kích thích đã được chứng minh là làm giảm cảm giác khó chịu, so với giả dược ( McFadden và cộng sự, 2011)). Tuy nhiên, việc sử dụng chúng không được khuyến khích vì chúng có thể che giấu cảm giác của bất kỳ thiệt hại nào gây ra ( DaSilva và cộng sự, 2011 ).
Các điện cực có thể được bảo đảm cho da đầu bằng các dải cao su, lưới hình ống đàn hồi hoặc mũ cao su tổng hợp. Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các điện cực được cố định một cách an toàn tại chỗ trong quá trình kích thích - một nghiên cứu đã chỉ ra rằng ít nhất là 5% chuyển động có thể thay đổi độ chính xác và cường độ của dòng điện đến các vùng vỏ não mong muốn ( Woods et al., 2015). Hầu hết các nhà sản xuất cung cấp các dải cao su, và lợi thế của họ là vị trí điện cực có thể nhìn thấy cho các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, các dải thường hẹp hơn điện cực và do đó có thể không đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với da đầu. Tuy vậy, lưới ống hình đàn hồi cũng có thể được sử dụng để bảo vệ điện cực, điều quan trọng là đảm bảo rằng vật liệu này (chẳng hạn như bông) không hấp thụ nước muối, vì điều này có thể gây ra lỗi trở kháng và sự phân tán không mong muốn của dòng chảy dòng điện trên da đầu. Lưới là tuy nhiên, dễ sử dụng và duy trì liên lạc điện cực da đồng nhất, bằng cách cho phép các điện cực tuân theo hình dạng của đầu ( Fertonani et al., 2015). Neoprene mũ cũng an toàn hơn, và cho phép tiếp xúc tốt hơn với khu vực, mặc dù đặt điện cực chính xác có thể hơi khó khăn hơn. Từ kinh nghiệm của riêng chúng tôi, mũ cao su tổng hợp với một dây đeo cằm được khuyến khích.
Tôi nên sử dụng thông số nào?
Tôi nên nhắm mục tiêu kích thích ở đâu?
Khu vực quan tâm được kích thích sử dụng điện cực mục tiêu, vị trí của nó phụ thuộc vào giả thuyết và nhiệm vụ. Ví dụ, nếu giả thuyết liên quan đến sự xâm lăng, người ta có thể tập trung sự kích thích vào vỏ não trước trán ( Hortensius và cộng sự, 2012 ). Nhiệm vụ nên được dự kiến sẽ tuyển dụng tế bào thần kinh trong khu vực mục tiêu, để quan sát những thay đổi liên quan đến kích thích trong hành vi. Bihemispheric montages (còn được gọi là kích thích "kép") có thể được sử dụng, nhờ đó vị trí của cả hai điện cực đích là quan trọng cho việc điều chỉnh một khu vực (dòng điện catốt) và điều chỉnh lên (dòng điện anốt) ở khu vực song song ở bán cầu đối diện. Ví dụ, nếu giả thuyết liên quan đến đầu ra vận động, người ta có thể tập trung kích thích kép cho cả hai vỏ não vận động ( Lindenberg và cộng sự, 2010)). Nó cũng quan trọng trong những thiết lập này mà các khu vực mục tiêu được tuyển dụng cho nhiệm vụ trong tầm tay.
Vùng đích phải nằm trên bề mặt vỏ não, vì các điện cực da đầu không thâm nhập vào các vùng não sâu. Các nghiên cứu mô hình đã chứng minh rằng sự phân bố dòng điện có thể khác nhau giữa các đối tượng, ngay cả khi điện cực được giữ ổn định, do các đặc điểm giải phẫu như độ dày hộp sọ và thành phần ( Opitz và cộng sự, 2015 ). Hướng dòng điện cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các tổn thương có thể phổ biến trong các mẫu lâm sàng ( Datta et al., 2011). Sử dụng phần mềm điều hướng thần kinh cho phép người thử nghiệm đặt các điện cực chính xác hơn trên một vị trí vỏ não xác định, trong khi lấy sự khác biệt giải phẫu cho những người tham gia vào tài khoản. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cần lưu ý rằng bất kể phương pháp nội địa vỏ não (xem phần Localizing Electrode Placement) được sử dụng, các vùng lân cận có thể nhận được sự kích thích, có khả năng gây ra những thay đổi không xác định đối với hiệu suất công việc.
Nên đặt điện cực tham chiếu ở đâu?
Vị trí của điện cực tham chiếu chủ yếu nên xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tác động của vị trí của nó đối với nhiệm vụ, hướng dòng chảy dòng điện, sự thoải mái của người tham gia và sự an toàn. Mặc dù được sử dụng thường xuyên, một số nhà nghiên cứu đã triển khai dựng phim trong đó hai điện cực tham chiếu được đặt trên da đầu (cung cấp cùng cực) và một điện cực tham chiếu được sử dụng (cung cấp một cực khác), tổng cộng là ba, chứ không phải hai điện cực (xem Nasseri) et al., 2015, để biết thêm chi tiết về phân loại vùng điện cực). Để đảm bảo kích thích đầy đủ, trong đó hầu hết dòng điện đạt tới vùng đích, thay vì bị shunted trên da đầu, điện cực tham chiếu thường được đặt đối diện điện cực đích. Một số montage liên quan đến các điện cực được đặt gần nhau hơn, tuy nhiên điều này nên tránh, như hiện nay có thể đi qua dịch não tủy (CSF) từ một điện cực khác, mà không kích thích vỏ não. Điều này là do CSF dẫn điện nhiều hơn mô não ( Moliadze et al., 2010 ). Nghiên cứu mô hình đã chỉ ra rằng một tỷ lệ cao hơn dòng điện thâm nhập vào não nếu các điện cực được đặt xa nhau ( Miranda et al., 2006 ). Khoảng cách tối thiểu 8 cm khi sử dụng 35 cm2 điện cực đã được đề xuất bởi một nghiên cứu mô hình hóa ( Wagner và cộng sự, 2007 ). Tuy nhiên, khoảng cách lớn cũng đi kèm với chi phí, vì cường độ kích thích cao hơn có thể cần thiết ( Moliadze et al., 2010 ). Mặt khác, dòng điện có thể tiêu tan trên da đầu, nghĩa là nồng độ giảm xuống đến vùng não; điều này được gọi là hiệu ứng shunting. Người ta đã gợi ý rằng nếu khoảng cách giữa các điện cực là 5 cm hoặc ít hơn, dòng điện sẽ rất nhạy cảm với hiệu ứng shunting ( Rush và Driscoll, 1968 ). Nói chung, khoảng cách lớn giữa các điện cực da đầu, được dự kiến sẽ tăng điều chế vỏ não, cho phép dòng điện được rút ra qua vỏ não, chứ không phải là shunted trên da đầu ( Bikson et al., 2010). Ngoài ra, kích thước điện cực nhỏ hơn có tương quan với hiệu ứng shunting lớn hơn ( Wagner và cộng sự, 2007 ).
Khoảng cách điện cực có thể lớn nhất nếu điện cực tham chiếu được đặt ngoại vi (không phải trên đầu), chẳng hạn như trên cánh tay trên đối diện. Tại vị trí này, nó có thể được bảo đảm bằng băng keo không gây dị ứng hoặc băng cao su. Một lợi thế quan trọng của việc thiết lập điện cực extracephalic là nó giúp loại trừ hiệu ứng của điện cực tham chiếu trên điều chế vỏ não, tập trung dòng điện vào điện cực hoạt động rất nhiều ( Nitsche và Paulus, 2011 ). Tuy nhiên, sự khác biệt về vị trí điện cực extracephalic có thể làm cho hướng dòng điện thay đổi; ví dụ, chuyển đổi giữa các vị trí trên cánh tay trên đối diện thay vì cánh tay có thể thay đổi dòng chảy dòng điện để di chuyển qua các khu vực thành phố hơn là phía trước ( Bikson et al., 2010). Tuy nhiên, mối quan tâm này không nhất thiết phải độc đáo với vị trí ngoại bào, vì các vị trí khác nhau của điện cực cephalic và ảnh hưởng của các yếu tố giải phẫu cũng có thể thay đổi hướng dòng điện ( Bikson và cộng sự, 2010 ; Datta và cộng sự, 2011 ).
Một vấn đề đặc biệt quan trọng không phải lúc nào cũng được nhấn mạnh là điện áp cho dòng điện được hướng tới các khu vực quan trọng bao gồm tim, hệ hô hấp và các vùng tự trị não ( Vandermeeren et al., 2010 ). Các thí nghiệm tDCS ban đầu cho thấy rằng một người tham gia đã trải qua một giai đoạn ngắn của suy hô hấp trong khi kích thích khi điện cực được định vị ngoại vi trên chân ( Lippold và Redfearn, 1964 ; Redfearn và cộng sự, 1964 ). Tuy nhiên, điều này đã sử dụng cường độ dòng điện 3 mA, cao hơn ngưỡng an toàn hiện tại là 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)). Gần đây, một cuộc điều tra an toàn về hiệu ứng dòng điện có trên các trung tâm tự trị não và hệ thống tim mạch, cho thấy không có sự khác biệt đáng kể trong hoạt động, trong hoặc sau khi kích thích ( Vandermeeren et al., 2010 ). Tuy nhiên, chỉ một mẫu nhỏ những người khỏe mạnh đã được thử nghiệm trong nghiên cứu này, và những khác biệt này có thể khác nhau ở các quần thể khác, đặc biệt là những người có vấn đề về tim mạch. Ngoài ra, cường độ kích thích khác nhau lên đến ngưỡng an toàn 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)) đã không được nghiên cứu, cũng không phải là một loạt các điện cực dựng phim, và do đó thận trọng được khuyên khi xem xét vị trí extracephalic. Tuy nhiên, nghiên cứu này và những nghiên cứu khác đã nghiên cứu các hiệu ứng tDCS về nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể, tốc độ thở và tần số hô hấp (ví dụ, Accornero và cộng sự, 2007 ; Raimundo và cộng sự, 2012 ), cung cấp một dấu hiệu tốt hạn chế nhiễu tim khi sử dụng tDCS. Các nghiên cứu mô hình đã cung cấp thông tin chi tiết hơn và đã chỉ ra rằng một thiết lập ngoại sinh không gây nhiễu can thiệp não ở 1 mA ( Im và cộng sự, 2012 ; Parazzini và cộng sự, 2014 ) hoặc tim ở 2 mA ( Parazzini et al. , 2013). Các thiết lập điện cực ngoại vi ngày càng phổ biến, và các nghiên cứu đã cho thấy các hiệu ứng tDCS đáng kể khi sử dụng thiết lập này bao gồm các hành vi nhận thức (ví dụ Axelrod và cộng sự, 2015 ) và các bệnh tâm thần (ví dụ, cải thiện trầm cảm - Martin và cộng sự, 2011) ), không gây hại hoặc khó chịu cho người tham gia.
Kích thước các điện cực
Thực hành phổ biến để có một điện cực mục tiêu nhỏ hơn và tiêu điểm hơn và một điện cực tham chiếu lớn hơn để tránh sự kích thích có ý nghĩa của vị trí tham chiếu. Các điện cực được sử dụng phổ biến nhất có kích thước từ 25 đến 35 cm2 (5 × 5 cm và 5 × 7 cm) ( Utz và cộng sự, 2010 ) và sự phù hợp của kích thước có thể phụ thuộc vào vị trí kích thích. Gần đây, HD-tDCS hoặc “điện cực vòng” đã được giới thiệu (xem Villamar và cộng sự, 2013 , để biết hướng dẫn). Chúng bao gồm năm điện cực nhỏ, chẳng hạn như một cực dương đơn được bao quanh bởi bốn cực âm, hoặc ngược lại ( DaSilva và cộng sự, 2015)). Đoạn phim 4 x 1 này đã được chứng minh là tăng cường tính không gian và cũng khắc phục được các vấn đề quan sát khi sử dụng bọt biển vuông, trong đó mật độ dòng chảy cao nhất được quan sát dọc theo các cạnh thẳng ( Miranda et al., 2006 ). Hơn nữa, các hệ thống kích thích MxN cung cấp dạng HD-tDCS tiên tiến nhất, trong đó chúng cho phép nhà nghiên cứu hoặc nhà lâm sàng cấu hình dựng phim từ một loạt các điện cực có thể, cho phép mỗi kích thích như cathodal hoặc anodal ( Rostami và cộng sự, 2013 ). Sự tăng cường tính phổ biến của điện cực vòng là do sự đàn áp của các vùng xung quanh bởi các điện cực khác, hạn chế bất kỳ điều chế nào ( Datta et al., 2009). Ngược lại, kích ứng da có thể tăng lên khi sử dụng các điện cực vòng, mặc dù điều này có thể được giải quyết bằng cách tăng khoảng cách giữa các điện cực dương và âm, với chi phí của tính chất focality ( Datta et al., 2009 ). Vì vậy, trước khi quyết định khi sử dụng HD-tDCS hoặc dựng phim truyền thống, nên cân nhắc sự cân bằng giữa tính hài hước và sự thoải mái của người tham gia.
Cường độ kích thích nào nên được sử dụng và trong bao lâu?
Để quyết định thời gian kích thích và cường độ sử dụng, có thể hữu ích khi sao chép các giao thức tương tự đã kích thích cùng một vùng mục tiêu như thử nghiệm được đề xuất. Theo thời gian, việc ủng hộ điều này có thể dẫn đến sự hình thành các thông số thử nghiệm tương đối phổ biến cho một số hành vi nhất định và cho phép so sánh nhiều kết quả nhất quán và được kiểm soát hơn. Nói chung, hầu hết thời gian kích thích nằm trong khoảng từ 5 đến 30 phút, với cường độ dòng điện từ 1 đến 2 mA ( Bikson và cộng sự, 2009 ). Các cường độ dòng điện lên tới 4 mA đã được thử nghiệm (ví dụ, ở bệnh nhân đột quỵ— Chhatbar và cộng sự, 2017 ), mặc dù ngưỡng an toàn được khuyến cáo cho nghiên cứu trên người là 2 mA ( Iyer và cộng sự, 2005)). Thời gian kích thích đã được chứng minh là điều chỉnh độ dài của thời gian trước khi kích thích vỏ não trở lại mức cơ bản sau kích thích ( Nitsche và Paulus, 2001 ). Ví dụ, nhận 9 phút của tDCS tạo ra sau hiệu ứng lên đến 30 phút, trong khi kích thích trong 13 phút tăng thời gian này lên 90 phút. Điều này quan trọng cần lưu ý cho cả giao thức an toàn và thời gian tác vụ. Hơn nữa, thời gian kích thích cũng đã được chứng minh là làm thay đổi hiệu ứng của cực. Một nghiên cứu cho thấy sau khoảng 26 phút kích thích anodal, một tác dụng ức chế kết quả hơn là kích thích ( Monte-Silva và cộng sự, 2013 ). Tương tự như vậy, kích thích cathodal 2 mA trong 20 phút đã cho thấy có sự thay đổi kích thích ( Batsikadze et al., 2013)). Những nghiên cứu này rất quan trọng vì chúng minh họa rằng ảnh hưởng của thời gian kích thích và cường độ không nhất thiết là tuyến tính và mối quan hệ giữa hai biến này đòi hỏi phải điều nghiên thêm.
Điều kiện Sham là gì?
Sham tDCS hoạt động như một điều kiện kiểm soát, trong đó một vài giây kích thích lúc bắt đầu và kết thúc khoảng thời gian được lập trình được thực hiện cho người tham gia để bắt chước nhận thức da (ví dụ, ngứa, ngứa ran) có xu hướng được báo cáo trong những khoảnh khắc đầu tiên của bộ kích thích được bật lên ( Gandiga và cộng sự, 2006 ). Giai đoạn kích thích ngắn ngủi này không làm thay đổi kích thích vỏ não ( Nitsche et al., 2008 ). Sham tDCS dễ quản lý và liên quan đến ba bước (xem Hình 2)). Đầu tiên, một giai đoạn "tăng tốc" được quản lý, trong đó bộ kích thích đạt đến mức tối đa được lập trình dòng điện (ví dụ, 30 giây để đạt được 1 mA). Ramping up sau đó được theo sau bởi một thời gian kích thích ngắn, trong đó người tham gia nhận được sự kích thích trong vài giây. Cuối cùng, "dốc xuống" liên quan đến dòng điện dần dần tắt. Điều này lặp lại các cảm giác da giống nhau có liên quan đến việc thay đổi dòng điện. Có các kỹ thuật giả khác, bao gồm việc sử dụng phương pháp thay thế điện cực thay thế không kích thích vùng quan tâm (ví dụ, Boggio et al., 2008 ), hoặc kích thích ở dòng cực thấp (ví dụ 0,1 mA với kích thước điện cực 11 cm 2 ) cho cùng một khoảng thời gian như sự kích thích verum ("thực") (ví dụ, Miranda et al., 2009). Tuy nhiên, phương pháp truyền thống lên / xuống là phương pháp phổ biến nhất của kiểm soát giả ( Ambrus và cộng sự, 2012 ).
Hình 2 . Sơ đồ minh họa các giao thức thử nghiệm. Kích thích ngoại tuyến bao gồm một giai đoạn kích thích trước trong đó một nhiệm vụ có thể được hoàn thành, tiếp theo là một giai đoạn kích thích và sau đó là nhiệm vụ kích thích sau (A) hoặc một nhiệm vụ kích thích sau (B) . Kích thích trực tuyến bao gồm những người tham gia nhận được sự kích thích trong nhiệm vụ (C) . Đối với kích thích giả tạo, nhiệm vụ có thể được thực hiện theo giao thức trực tuyến hoặc ngoại tuyến. Kích thích sham liên quan đến hiện tại đang tăng lên (RU), tiếp theo là một thời gian kích thích ngắn (BS) thường là 3-5% của thời gian hoạt động phiên, tiếp theo là một sự xuống dốc của dòng điện. Dòng điện sau đó vẫn còn lại cho phần còn lại của phiên. Nhiệm vụ có thể được áp dụng tại bất kỳ thời điểm nào trong phiên(D) , tùy thuộc vào việc thực hiện giao thức trực tuyến hay ngoại tuyến.
Sham tDCS thường được coi là một kỹ thuật làm mù hiệu quả, đặc biệt là đối với những người chưa từng trải nghiệm tDCS trước đây ( Gandiga và cộng sự, 2006 ; Ambrus và cộng sự, 2010 , 2012 ), ngay cả ở những thế mạnh dòng điện cao ( Russo và cộng sự, 2013) ). Đối với những người quen thuộc với tDCS, việc làm mù là khó khăn để đạt được và không thể vượt qua ( Ambrus và cộng sự, 2012 ). Thí nghiệm mù đôi thường lý tưởng để kiểm soát thực nghiệm, tuy nhiên không có sự khác biệt về hành vi giữa các thí nghiệm tDCS mù đơn và mù đôi ( Coffman và cộng sự, 2012 ) và do đó ảnh hưởng của thí nghiệm có thể không đáng kể như mong đợi.
Sự khác nhau giữa thiết kế trực tuyến và ngoại tuyến là gì?
Một thiết kế trực tuyến đề cập đến các thủ tục trong đó người tham gia hoàn thành nhiệm vụ hành vi trong khi nhận được sự kích thích. Các hiệu ứng hành vi có thể được kiểm tra trong quá trình kích thích. Ngoài ra, có thể so sánh "khối" đầu tiên và cuối cùng của tác vụ hành vi để kiểm tra tác động của tDCS theo cách tương tự với so sánh trước và sau kích thích được sử dụng trong giao thức ngoại tuyến. Ngược lại, một thiết kế ngoại tuyến đề cập đến nhiệm vụ và tDCS không được thực hiện đồng thời. Một phương thức ngoại tuyến có thể được thực hiện theo hai cách; hoặc người tham gia hoàn thành một nhiệm vụ trước và sau khi nhận được sự kích thích để cho phép so sánh trước và sau kích thích, hoặc người tham gia chỉ có thể hoàn thành nhiệm vụ một lần, sau kích thích (xem Hình 2)để biết tổng quan về các giao thức). Đối với thiết kế ngoại tuyến, người tham gia phải duy trì trạng thái không hoạt động hoặc hoàn thành nhiệm vụ kiểm soát tương tự trong thời gian kích thích.
Mặc dù phần lớn các nhà nghiên cứu đều biện minh cho các lựa chọn cho một số thông số thử nghiệm nhất định (ví dụ, vị trí vỏ não), lý do liên quan đến việc sử dụng các phương pháp trực tuyến hoặc ngoại tuyến hiếm khi được trình bày. Quyết định này có thể dựa trên các nghiên cứu trước đây, hoặc có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tố tụng. Ví dụ: nếu thời lượng của thử nghiệm phải được giữ ở mức tối thiểu, các nhà thử nghiệm có thể sử dụng thiết kế trực tuyến làm giao thức ngoại tuyến (với các phiên kích thích trước và sau) sẽ kéo dài thời gian của phiên. Nó cũng có thể là do giả định rằng cả hai giao thức tạo ra các kết quả phân cực giống nhau ( Brunoni và Vanderhasselt, 2014)). Tuy nhiên, gần đây, việc xem xét rằng các hiệu ứng kích thích có thể bị can thiệp nếu một hoạt động không liên quan được thực hiện trong hoặc trực tiếp sau khi kích thích đã được đánh dấu ( Horvath et al., 2014 ) và gợi ý rằng việc sử dụng giao thức trực tuyến hoặc ngoại tuyến ảnh hưởng đến các kết quả cụ thể phân cực nếu một nhiệm vụ không liên quan được hoàn thành trong khi kích thích đang được quản lý. Ví dụ, Nozari et al. (2014) tìm thấy một hiệu ứng tạo điều kiện kích thích cathodal trên nhiệm vụ Flanker (sau kích thích) khi một nhiệm vụ không liên quan được thực hiện trong quá trình kích thích. Tuy nhiên, khi người tham gia hoàn thành một nhiệm vụ đặt ra các nhu cầu nhận thức giống như nhiệm vụ Flanker trong quá trình kích thích, một tác động ức chế kích thích cathodal dẫn đến. Một ví dụ khác được trình bày bởi Quartarone et al. (2004) , người đã chứng minh rằng hình ảnh vận động thực hiện trước và sau kích thích có tác động khác nhau trên cực của kích thích. MEP được ghi lại ở cả thời gian nghỉ và trong hình ảnh vận động. Nó đã được tìm thấy rằng kích thích cathodal dẫn đến giảm biên độ trong điều kiện hình ảnh lớn hơn ở phần còn lại. Trong khi kích thích anốt không bị ảnh hưởng bởi hình ảnh. Có nhiều ví dụ khác về hiệu ứng nhiễu tương tự (ví dụ, Antal và cộng sự, 2007 ; Gladwin và cộng sự, 2012 ). Những phát hiện như vậy không nên bỏ qua, và cho thấy mọi khía cạnh của quy trình, bao gồm bất kỳ sự gián đoạn nào giữa các nhiệm vụ, cần được lên kế hoạch và ghi lại.
Mặc dù các ví dụ này làm nổi bật tầm quan trọng của kiểm soát trong quy trình, nhưng có thể có một số hành vi tham gia riêng lẻ nằm ngoài tầm kiểm soát của người thử nghiệm như chạm ngón tay hoặc các vận động phụ khác ( Horvath et al., 2014 ). Nó cũng đáng xem xét trạng thái nghỉ của các tế bào thần kinh đích trước khi kích thích vì điều này có thể thay đổi kết quả ( Filmer và cộng sự, 2014 ). Hiểu rõ hơn về tác động của trạng thái não ban đầu có thể giúp cải thiện các giao thức trong tương lai có lẽ thông qua việc mồi có chủ ý của vỏ não (để biết thêm chi tiết xem phần Kích thích Anodal và Cathodal). Ví dụ, người ta đã chứng minh rằng các quần thể thần kinh ít hoạt động phản ứng mạnh hơn với TMS ( Silvanto và cộng sự, 2008)). Do đó, những phát hiện này có thể có tác động đối với các hình thức kích thích não khác, cũng như tDCS, và không nên bỏ qua.
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc lựa chọn kiểu dáng bên trong hoặc giữa các đối tượng?
Trong các nghiên cứu tDCS, thiết kế trong đối tượng liên quan đến việc mỗi người tham gia hoàn thành tất cả các điều kiện phân cực, trong khi thiết kế giữa các đối tượng cho thấy các nhóm riêng biệt với một điều kiện kích thích đơn lẻ. Một thiết kế trong đối tượng khắc phục một số vấn đề của sự khác biệt cá nhân trong phản ứng hiện tại ( Li et al., 2015 ). Tuy nhiên, xét về tính thiết thực của thiết kế, có những vấn đề phải được tính toán, chẳng hạn như khả năng dữ liệu bị nhiễu bởi học tập, thực hành hoặc các hiệu ứng yêu cầu do các phiên lặp lại ( Berryhill và cộng sự, 2014 ). Điều này có thể được khắc phục bằng cách cân bằng thứ tự kích thích giữa những người tham gia hoặc xem xét thực hành như một yếu tố trong phân tích sâu hơn ( Li và cộng sự, 2015)). Các vấn đề khác bao gồm tiêu hao đối tượng do nhiều phiên kiểm tra, hoặc điện áp cho các tác động hành vi không xác định của kích thích lặp đi lặp lại. Dòng điện không có hướng dẫn tiêu chuẩn hóa về lượng thời gian cần để lại giữa các phiên tDCS để đảm bảo rằng bất kỳ tác dụng kích thích nào cũng đã “tẩy sạch” ( Monte-Silva và cộng sự, 2010 ). Sự kích thích trong những ngày liên tiếp có thể gây ra các tác động kích thích tích lũy và lớn hơn ( Cohen Kadosh và cộng sự, 2010 ; Alonzo và cộng sự, 2012 ; Galvez và cộng sự, 2013 ; Ho và cộng sự, 2015 ), và do đó nên rời khỏi ít nhất một tuần giữa các buổi thử nghiệm ( Boggio et al., 2007). Nó cũng được khuyến khích để đảm bảo rằng những người tham gia trở lại cùng một lúc vào tất cả các ngày thử nghiệm để giảm nguy cơ ảnh hưởng sinh học ( Krause và Cohen Kadosh, 2014 ; Li và cộng sự, 2015 ).
Thiết kế giữa các chủ đề có những cạm bẫy riêng của họ, như che giấu sự khác biệt về hiệu suất và tính nhạy cảm với tDCS ( Li et al., 2015 ), và tăng nguy cơ biến đổi liên cá nhân như một yếu tố không liên quan, như được trình bày chi tiết trong Bảng 1 . Nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng kích thích anốt và cathodal không tạo ra những thay đổi đáng tin cậy trong kích thích vỏ não qua các phiên thử nghiệm lặp lại trong cùng một cá thể (một tiềm năng của thiết kế bên trong), tuy nhiên sự gia tăng tổng thể về kích thích được thể hiện ở mức độ anốt nhóm kích thích. Kích thích sham được chứng minh là có tác dụng ổn định đối với những người tham gia ( Dyke và cộng sự, 2017)). Ngoài ra, cần có kích thước mẫu lớn hơn để phân tích giữa các nhóm đối tượng. Do đó, có thể hữu ích khi báo cáo dữ liệu cá nhân để đánh giá thêm sự biến đổi của người tham gia trong mỗi phân cực (ví dụ: Nitsche và Paulus, 2001 ; Horvath và cộng sự, 2016 ).
Bảng 1 . Thông tin chi tiết về các biến có thể thay đổi dòng chảy và sự hấp thụ dòng điện.
Probing tDCS Hiệu ứng
Các hiệu ứng tDCS có thể được định lượng theo nhiều cách. Phương pháp phổ biến nhất là gián tiếp, thông qua các biện pháp hành vi - tức là, các nhà nghiên cứu nhằm mục đích đo lường liệu một phân cực tDCS có điều chỉnh một hành vi nhất định theo cách không thường được quan sát trong điều kiện giả. Việc định vị các điện cực hoạt động, và sự lựa chọn của nhiệm vụ (bao gồm cả số liệu liên quan của nó), do đó rất quan trọng cho việc quan sát các hiệu ứng tDCS. Tuy nhiên, chúng có thể đặc biệt tinh tế ( Fregni et al., 2004 ), và do đó đặc biệt quan trọng là nhiệm vụ và số liệu thăm dò hành vi cụ thể được đề cập. Nhiệm vụ phải bao gồm một mức độ khó khăn phù hợp để tránh các hiệu ứng trần hoặc sàn ( Fregni và cộng sự, 2004 ; Berryhill và cộng sự, 2014)) có thể được hiểu sai dưới dạng hiệu ứng tDCS, chứ không phải là hiệu ứng đào tạo nhiệm vụ ( Woods và cộng sự, 2016 ). Một lần nữa, điều này nhấn mạnh yêu cầu cần thiết của một điều kiện giả mạo hoặc đo lường cơ sở trong các thí nghiệm tDCS.
Mặt khác, các phương pháp bổ sung có thể được kết hợp với tDCS để cung cấp một phương tiện trực tiếp hơn để định lượng thay đổi não. tDCS có thể được sử dụng kết hợp với các kỹ thuật như TMS, fMRI và EEG để kiểm tra cách kích thích điều chỉnh kích thích vỏ não. Mặc dù trọng tâm và phạm vi của bài viết này không phải là chi tiết cách tDCS được sử dụng với các kỹ thuật này, điều quan trọng là phải nêu bật ngắn gọn rằng kết hợp các kỹ thuật thần kinh có thể cung cấp một bức tranh cao cấp về các mối quan hệ hành vi não.
Các hiệu ứng hình thái của tDCS được đo thông qua việc áp dụng TMS vào vỏ não vận động và ghi lại kích thước MEP sau các cường độ kích thích anốt và âm đạo khác nhau. Nó đã được chứng minh rằng kích thích cathodal giảm kích thước MEP từ đường cơ sở, trong khi kích thích anốt có tác dụng nghịch đảo. Thay đổi theo thời gian cũng được đo lường, cho thấy sự trở lại dần dần đến đường cơ sở ở mức xấp xỉ cùng một tỷ lệ cho cả hai cực làm nổi bật sự thay đổi não tiếp tục sau sự kích thích ( Nitsche và Paulus, 2000 ). Kể từ đó, TMS-tDCS đã được sử dụng để kiểm tra tương tác nhân quả giữa vỏ não vận động và hành động ( Filmer và cộng sự, 2014 ), cũng như thăm dò sự kích thích vỏ não thị giác, bằng cách thay đổi ngưỡng phosphene (ví dụ, Antal et al., 2003 ).
Kết hợp tDCS và MRI cũng là một phương pháp nghiên cứu hiệu quả. MR Spectroscopy đã được sử dụng để thăm dò các hiệu ứng dẻo synap của tDCS (ví dụ, hệ thống GABA và glutamate) ( Stagg và Nitsche, 2011 ). Hơn nữa, fMRI có thể được sử dụng để kiểm tra cách tDCS ảnh hưởng đến mạng lưới não với độ phân giải không gian cao. Các nghiên cứu tDCS-fMRI gần đây đã gợi ý rằng sự kích thích các khu vực bề mặt vỏ não có thể làm thay đổi trạng thái của các vùng mạng. Ví dụ, Hampstead et al. (2014)thấy rằng tDCS mặt trước thay đổi hoạt động trong vùng hippocampus và caudate hạt nhân. Điều này có thể thuận lợi khi xem xét điều chế mạng có liên quan đến vùng não sâu, tuy nhiên điều quan trọng cần xem xét là không sử dụng fMRI để giám sát những hiệu ứng này, dòng điện có thể chảy đến những khu vực không nhất thiết được nhà nghiên cứu dự đoán.
fMRI trước tiên có thể được sử dụng để xác định các vùng não liên quan đến một nhiệm vụ (nhiệm vụ cơ bản). tDCS sau đó có thể điều chỉnh các vùng này và các hiệu ứng có thể được quan sát gián tiếp thông qua cùng một tác vụ hành vi. Ngoài ra, fMRI có thể được sử dụng để khám phá những thay đổi trực tiếp của mạng điều chế sau hoặc trong quá trình tDCS. Một số máy tDCS tương thích với fMRI, có nghĩa là các giao thức tDCS trực tuyến có thể được thực hiện trong quá trình quét và không cần người tham gia xóa khỏi phòng quét. Do đó, những người tham gia có thể ở trong cùng một vị trí, đó là thuận lợi khi khả năng tái tạo vị trí của voxel là cần thiết, hoặc trong fMRI độ phân giải cao ( Woods và cộng sự, 2016 ). Tuy nhiên, việc tích hợp tDCS và fMRI có thể có chi phí tài chính lớn và có nhiều biến chứng thực tế và an toàn. Meinzer et al. (2014)cung cấp một cái nhìn tổng quan sâu rộng về cách tiến hành thử nghiệm fMRI-tDCS, và các biện pháp phòng ngừa cần được thực hiện khi thực hiện, bao gồm hướng dẫn về các thiết bị tDCS chuyên dụng và các cân nhắc của người tham gia.
Cuối cùng, tDCS có thể được kết hợp với EEG cho phép độ phân giải thời gian lớn hơn fMRI và có thể phát hiện thêm về sự kích thích vỏ não trước và sau tDCS so với TMS do độ phân giải không gian lớn hơn ( Schestatsky và cộng sự, 2013 ). Cho đến nay, đã có những nghiên cứu hạn chế kết hợp tDCS và EEG ( Meinzer và cộng sự, 2014 ). EEG có thể được sử dụng để kiểm tra tác động kích thích vỏ não trước và sau kích thích của sự kích thích, cho phép các dấu hiệu thay thế của các hiệu ứng tDCS được phát hiện ( Schestatsky và cộng sự, 2013 ). Một hệ thống kết hợp cả hai điện cực EEG và tDCS vào cùng một nắp, và Schestatsky et al. (2013) cung cấp hướng dẫn từng bước về cách thực hiện thí nghiệm EEG-tDCS kết hợp, cũng như các chỉ dẫn về phân tích.
Cân nhắc thử nghiệm và an toàn
Mật độ dòng điện
Một số nghiên cứu tDCS sử dụng cùng một kích thước điện cực cho cả điện cực đích và điện cực tham chiếu. Thiết lập này có nghĩa là nếu sự kích thích anốt xảy ra ở điện cực đích, thì dòng điện mạnh mạnh bằng nhau sẽ kích thích vùng dưới điện cực tham chiếu. Để giải quyết yếu tố gây nhiễu này, và để tự tin rằng kích thích vùng đích thay đổi hành vi, các phép tính mật độ dòng (cường độ dòng điện chia cho kích thước điện cực) có thể được thực hiện để chọn kích thước điện cực tham chiếu. kích thích sẽ không điều chỉnh hoạt động vỏ não. Tuy nhiên, mật độ dòng điện ở bề mặt da và sọ luôn cao hơn mật độ hiện tại trong não ( Wagner và cộng sự, 2007)). Nghiên cứu đã gợi ý rằng để kích thích tích cực điều chỉnh hoạt động vỏ não, nó phải ở trên ngưỡng tối thiểu 0,017 mA / cm2 ( Nitsche và Paulus, 2000 ). Ví dụ, Knoch et al. (2008) kích thích tại 1,5 mA sử dụng điện cực tham chiếu 100 cm2 (mật độ dòng: 0,015 mA / cm2) và điện cực đích 35 cm 2 (mật độ dòng: 0,043 mA / cm 2 ), tạo ra mật độ dòng dưới ngưỡng thích hợp cho điện cực tham chiếu và ngưỡng trên đối với điện cực hoạt động.
Nó cũng giả định rằng mật độ dòng điện cao chuyển thành các hiệu ứng mạnh hơn, mặc dù vấn đề này được tranh luận. Ví dụ, Bastani và Jaberzadeh (2013) đã minh họa rằng những thay đổi kích thích không nhất thiết cho thấy một xu hướng tuyến tính khi mật độ dòng chảy tăng lên. Cụ thể, mật độ dòng 0,01 mA / cm2 có tác dụng kích thích mạnh hơn 0,029 mA / cm2, tuy nhiên mật độ cao hơn nữa tiếp tục theo kiểu tuyến tính. Điều này mâu thuẫn với ngưỡng tối thiểu 0,017 mA / cm 2 được mô tả bởi Nitsche và Paulus (2000) . Những khác biệt trong phát hiện có thể là do sự khác biệt về thời gian kích thích (10 phút, so với 5 phút) và kích thước điện cực (24 cm 2 , so với 35 cm 2) trên cả hai nghiên cứu. Khi lập kế hoạch nghiên cứu tDCS, có thể hữu ích khi kiểm tra các giấy tờ đã khám phá các thông số kích thích và mật độ dòng điện khác nhau.
Kích thích Anodal và Cathodal
Mặc dù có sự đồng thuận tương đối về tác động kích thích của kích thích anốt, một nghiên cứu gần đây đã gợi ý rằng các thí nghiệm tDCS kích thích các vùng không có vận động đã tìm thấy tác dụng ức chế giới hạn kích thích cathodal ( Jacobson và cộng sự, 2012 ). Tổng quan cũng cho thấy rằng các nhà nghiên cứu đã có 16% cơ hội tìm ra các hiệu ứng đặc biệt. Một bài đánh giá thay thế cũng kết luận rằng kích thích cathodal không làm thay đổi đáng kể chức năng nhận thức ( Filmer và cộng sự, 2014 ). Để thêm vào sự mơ hồ, nó đã được đề xuất rằng một phiên duy nhất của tDCS (bất kể loại kích thích) không ảnh hưởng đến hiệu suất ( Horvath et al., 2015 ). Nhìn chung, những khác biệt này có thể là do thiếu phương pháp chuẩn hóa ( Li và cộng sự, 2015)) và thực tế là không phải tất cả các nghiên cứu đều quản lý cả hai điều kiện cực dương và cực âm cùng với sự so sánh giả. Thật vậy, một báo cáo gần đây cho thấy rằng khoảng 90% các nghiên cứu sử dụng tDCS để kích thích vỏ não vận động không sử dụng thiết kế kiểm soát giả ( Horvath et al., 2014 ). Những đánh giá chung này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bao gồm cả ba loại điều kiện kích thích trong một thiết kế thử nghiệm, để kiểm tra các kết quả khác nhau và không thể đoán trước.
Các kết quả khác nhau của sự phân cực kích thích đưa vào câu hỏi chính xác cách kích thích ảnh hưởng đến vùng đích ( Dieckhöfer và cộng sự, 2006 ). Nghiên cứu kiểm tra ảnh hưởng của thời gian và cường độ kích thích chi tiết hơn đã đưa ra một số câu trả lời, cho thấy mối quan hệ giữa phân cực và nâng cao phụ thuộc nhiều vào nhiệm vụ. Ví dụ, Antal et al. (2001)báo cáo sự giảm kích thích độ nhạy tương phản của cathod sau bài nhưng không thay đổi sau anốt, có lẽ minh họa một khu vực đã ở mức tối ưu và do đó không thể được tăng cường hơn nữa. Hiệu ứng phân cực cũng phụ thuộc vào trạng thái hoạt động vỏ não của từng cá nhân khi đến để thử nghiệm, có thể bị ảnh hưởng bởi vô số các yếu tố (ví dụ, sự tỉnh táo, lượng caffeine). Điều này có thể gây ra một số người tham gia để hiển thị các hiệu ứng anốt thuận lợi, và những người khác một hiệu ứng ức chế ( Krause và Cohen Kadosh, 2014 ). Lập kế hoạch các phiên cùng một lúc mỗi tuần có thể giúp đảm bảo rằng thói quen của người tham gia không can thiệp vào các hiệu ứng phân cực. Những khác biệt này có thể bị mất trong dữ liệu sau khi tính trung bình, nhưng vẫn làm nổi bật bản chất không chắc chắn về cách tDCS ảnh hưởng đến vỏ não cơ bản.
Yếu tố tham gia
Nghiên cứu tDCS được công bố phần lớn là không đủ mạnh do kích thước mẫu nhỏ (cho các cuộc thảo luận xem: Brunoni và cộng sự, 2011 ; Berryhill và cộng sự, 2014 ; Horvath và cộng sự, 2014 ; Shiozawa và cộng sự, 2014 ). Có thể hiểu được, nghiên cứu về quần thể lâm sàng có thể đấu tranh để đạt được một mẫu lớn và đồng nhất. Cỡ mẫu nhỏ có thể có nghĩa là phát hiện tác động hành vi tDCS gây ra đáng kể đối với điều kiện giả có thể khó khăn và quá nhỏ để quan sát, hoặc cách khác nếu chúng có ý nghĩa, chúng có thể giả mạo ( Woods và cộng sự, 2016)). Mặc dù vậy, tính toán công suất có thể thông báo kích thước mẫu thích hợp cần thiết cho thiết kế nghiên cứu. Tính đồng nhất của mẫu cũng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả. Ví dụ, người ta cho rằng kích thích anốt gây ra phản ứng kích thích mạnh hơn ở phụ nữ, so với nam giới ( Chaieb et al., 2008 ) và nam giới có thể hoạt động kém hơn trong nhiệm vụ nhận thức khi kích thích cathodal ( Lapenta et al. , 2012 ). Do đó, sẽ thận trọng khi xem xét sự đại diện tương đối của giới tính trong quá trình tuyển dụng.
Ảnh hưởng của tDCS cũng có vẻ khác nhau tùy thuộc vào độ tuổi, với các hiệu ứng trực tuyến cho thấy sự cải thiện hơn nữa trong các mẫu cũ (thường là 55+ năm) để kích thích hoạt động so với giả thiết. Tuy nhiên, sự gia tăng này thường phục hồi hơn là tăng cường, do suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác ( Manenti và cộng sự, 2013 ; Zimerman và cộng sự, 2013 ; Fujiyama và cộng sự, 2014 ). Như đã đề cập trước đây (xem Bảng 1 ), nhiều yếu tố giải phẫu ảnh hưởng đến đáp ứng tDCS, và những yếu tố này có thể thay đổi khi bộ não phát triển. Do đó tuổi nên được tính trong quá trình phân tích hoặc so khớp càng chặt chẽ càng tốt giữa, hoặc bên trong, nhóm thử nghiệm.
Tác dụng phụ
Không có báo cáo chỉ định của bất kỳ tác dụng phụ nghiêm trọng với việc sử dụng 1-2 mA tDCS ( Arul-Anandam et al., 2009 ). Tuy nhiên, các tác dụng phụ tạm thời nhẹ có thể xảy ra, chẳng hạn như nhức đầu, cảm giác da ở vùng kích thích, mệt mỏi vừa phải, đỏ da dưới lớp điện cực, khó tập trung, thay đổi tâm trạng cấp tính và buồn nôn ( Poreisz et al., 2007 ; Brunoni) et al., 2011 ). Những ảnh hưởng này được tự báo cáo trong khoảng 17% người khỏe mạnh ( Poreisz và cộng sự, 2007 ). Tuy nhiên, các triệu chứng như mệt mỏi vừa phải có thể liên quan đến việc tham gia vào một thử nghiệm, chứ không phải là chính tDCS. Tác dụng phụ thường gặp nhất là cảm giác da ( Poreisz et al., 2007)), mặc dù điều này có xu hướng giảm xuống một khi hiện tại ổn định ( Nitsche et al., 2008 ). Nó cũng có thể được giảm bằng cách áp dụng dung dịch muối vừa phải trên túi giữ, sử dụng quy trình tăng / giảm đoạn đường nối khi bật hoặc tắt tDCS ( DaSilva et al., 2011 ) và bằng cách sử dụng kích thước điện cực nhỏ hơn ( Turi et al. , 2014 ). Tuy nhiên, việc sử dụng kích thước điện cực nhỏ có thể tốn kém cho mật độ dòng điện, vì dòng điện thấp hơn có thể phải được áp dụng nếu mật độ dòng điện trở nên quá cao.
Để theo dõi các tác dụng phụ tiềm ẩn, Brunoni et al. (2011) đã xuất bản Bảng câu hỏi về tác dụng phụ, mặc dù chỉ có một vài nhóm nghiên cứu đã sử dụng bảng câu hỏi kể từ khi xuất bản (ví dụ: Manuel và cộng sự, 2014)). Chúng tôi lập luận rằng nên đo lường mức độ nghiêm trọng của bất kỳ triệu chứng nào, trước và sau khi thử nghiệm, cũng như bao gồm các mục giả (ví dụ, các câu hỏi kiểm soát) trong bảng câu hỏi. Một biện pháp tự báo cáo trước tDCS cho phép người thử nghiệm áp dụng quyết định để đánh giá liệu một cá nhân có phù hợp để tham gia hay không. Ví dụ, một điểm số cao trên mục "nhức đầu" có thể chỉ ra một trạng thái đau đớn có thể trở nên trầm trọng hơn bởi sự kích thích. Các triệu chứng đánh giá sau khi kích thích cho phép các tác dụng phụ liên quan đến tDCS được báo cáo và cho những người tham gia được theo dõi nếu gặp các triệu chứng nghiêm trọng. Xem Tài liệu bổ sung (A) cho một bảng câu hỏi mẫu được nhóm nghiên cứu của chúng tôi sử dụng.
Tiêu chí loại trừ
Với sự khác biệt về nhiệm vụ và mục tiêu thử nghiệm, tiêu chí loại trừ bị ràng buộc thay đổi. Tuy nhiên, có một số điểm chung giữa các nghiên cứu, và Bảng câu hỏi sàng lọc (xem Tài liệu bổ sung B) luôn được sử dụng để đánh giá mọi rủi ro tham gia cho từng cá nhân được tuyển dụng. Tiêu chuẩn loại trừ chung được tóm tắt trong Bảng 2 . Cần lưu ý rằng các tiêu chí này chủ yếu dựa trên các giao thức TMS, và do đó có thể không phải tất cả đều có liên quan ngang nhau với các mô hình tDCS (mặc dù cần thận trọng ở đây).
Bảng 2 . Tiêu chí loại trừ chung cho tuyển dụng tham gia tDCS.
Phần kết luận
tDCS có thể được sử dụng để tạm thời và đảo ngược điều chỉnh các trạng thái và hành động nhận thức, và là một công cụ ngày càng phổ biến để điều tra các mối quan hệ hành vi não. Mục đích của bài viết này là cung cấp hướng dẫn cho các nhà nghiên cứu mới về kỹ thuật này và nêu bật một số yếu tố quan trọng cần xem xét trong giai đoạn thiết kế của một thử nghiệm. Những yếu tố này bao gồm từ thực hành tuyển dụng và các thông số kích thích thông qua các lựa chọn sinh học và lối sống của người tham gia. Điều này có thể làm cho kết quả tDCS không thể dự đoán được, và do đó được khuyến khích nghiên cứu các thiết kế khác nhau và lập kế hoạch kỹ lưỡng một thử nghiệm để kiểm soát càng nhiều biến càng tốt. Sự hiểu biết hiện tại của chúng tôi về tDCS (và, thực sự, hướng dẫn này) có thể bị giới hạn bởi các thành kiến xuất bản, chẳng hạn như các thí nghiệm tạo ra kết quả null không có sẵn để chúng ta học hỏi. Tuy nhiên, sự phổ biến ngày càng tăng của tDCS chỉ có thể dẫn đến một loạt các nghiên cứu thành công dựa trên các giao thức được hoạch định cẩn thận. Chúng tôi hy vọng rằng các điểm được trình bày trong bài viết này sẽ giúp người đọc tiến hành nghiên cứu tDCS thành công của riêng họ, và điều này sẽ dẫn đến nhiều công việc hơn có thể tinh chỉnh sự hiểu biết của chúng ta về các mối quan hệ hành vi não
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét