پيشنهاد يك مونتاژ الكترود بهينه براي هدف قرار دادن ناحيه DLPFC در مطالعات تحريك الكتريكي مغز

Suggesting an Optimal Montage of Electrodes for Targeting the DLPFC Region in Electrical Brain Stimulation Studies

تحريك الكتريكي جريان مستقيم فراجمجمه­اي از پركاربردترين روش­هاي تحريك مغزي است كه براي بهبود عملكردهاي شناختي استفاده مي­شود. در اين مداخله، الكترودهاي تحريك عمدتا روي قشر پيش­پيشاني جانبي-خلفي (DLPFC) قرار مي­گيرد (F3 و F4 در الكترودگذاري EEG) تا بتواند با هدف قرار دادن شبكه كنترل اجرايي (ECN) منجر به بهبود عملكردهاي شناختي گردد با اين فرض كه ناحيه هدف دقيقا زير الكترود است. اما مدلسازي­هاي ميدان الكتريكي نشان مي­دهد بيشينه ميدان نه تنها در زير الكترود نيست بلكه در فاصله­اي بين الكترودها مي­باشد. برهمين اساس ممكن است ناحيه/شبكه مورد هدف دقيقا منطبق با فرضيه هدف گرفتن ناحيه زير الكترود نباشد. اين نكته به ويژه در مطالعات كلينيكي اين حوزه كمتر مورد توجه بوده است. در اين مطالعه، مونتاژ بهينه­اي كه بتواند دقيقا DLPFC را هدف قرار دهد ارائه شده به گونه­اي كه (1) بيشينه ميدان روي DLPFC بعنوان بخشي از شبكه ECN باشد و (2) ميدان در شبكه حالت زمينه (DMN) كه همبستگي منفي با شبكه ECN و عملكردهاي شناختي دارد كمينه شود. مونتاژ بهينه نيز براساس (1) ميدان در DLPFC، (2) ميزان مهار در شبكه DMN، (3) فاصله بين بيشينه ميدان و مختصات مركز DLPFC با دو مونتاژي كه متداولا براي تحريك DLPFC استفاده مي­شود مقايسه شده است.

Transcranial direct current electrical stimulation (TDCS) is one of the most widely used methods of brain stimulation to improve cognitive functions. Assuming that the target area is exactly below the electrode, the stimulation electrodes are mainly placed on the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) (F3 and F4 in EEG electrodes) to target the executive control network (ECN) and improve cognitive functions. Nevertheless, simulation of the electrical field distribution shows maximum stimulation occurs at a distance between the electrodes, not under the electrodes. This observation disproves the assumption that the target area/network is the sub-electrode area. This point has been paid less attention to, especially in clinical studies. This study presents an optimal montage that can precisely target the DLPFC. Optimizing electrode montage causes: 1- The maximum field is placed on the DLPFC as part of the ECN network. 2-The context mode network (DMN), which is negatively correlated with the ECN network and cognitive functions, expose to the minimum field. The suggested optimal electrode montage compared with two types of montage commonly used to stimulate DLPFC in terms of (1) the field in DLPFC, (2) the amount of inhibition in the DMN network, and (3) the distance between the maximum field and the coordinates of the center of DLPFC.