大脑病变对tDCS诱导的电场的影响
Carys Evans1, Ainslie Johnstone2, Catharina Zich2,3
1Department for Clinical and Movement Neuroscience, UCL Queen Square Institute of Neurology, University College London, London, UK. carys.evans@ucl.ac.uk.
Scientific reports
|November 8, 2023
概括
大脑病变显著改变了跨直流刺激 (tDCS) 电场,影响了中风康复. 个性化的tDCS策略对于管理这种变化和优化治疗有效性至关重要.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 康复医学 康复医学 康复医学
背景情况:
- 跨直流刺激 (tDCS) 是增强中风后运动和语言恢复的有希望的工具.
- 由中风引起的脑损伤可以显著扭曲tDCS产生的电场 (E场),可能影响治疗效率.
- 对脑损伤对tDCS E-fields的影响的系统调查是有限的.
研究的目的:
- 调查合成脑损伤对一个感兴趣区域 (ROI) 内tDCS诱导的E场大小的定量影响.
- 分析损伤特征 (大小,位置,导电性) 和tDCS组装如何影响电场扭曲.
- 探索个性化tDCS的潜力,以减轻损伤诱导的E场变化.
主要方法:
- 利用计算电场建模与630个合成病变.
- 模拟tDCS使用两个组件,针对主运动皮层 (M1) 和布罗卡区域 (BA44).
- 评估了E场大小对ROI的变化,相对于一个没有损伤的大脑模型.
主要成果:
- 与健康的大脑相比,损伤导致E场大小差异的ROI高达42%.
- 损伤位置关键决定了效果:直线损伤增加了E场,而相反的损伤减少了它.
- 病变改变了最佳的个性化电极配置,尽管当优先考虑辐射向内电流时,这种影响是最小的.
结论:
- 大脑病变会大大扭曲tDCS E-fields,可能会增加治疗反应的个体间变异性.
- 个性化的tDCS,包括电极放置和输出调整,可以最大限度地减少损伤引起的变化.
- 精确估计损伤导电性对于中风患者有效的个性化tDCS至关重要.
