人体体感网络的约束最大强度优化多电极tDCS定位

摘要

经颅直流电刺激（tDCS）是一种通过头皮传输电流以增强或抑制大脑活动的无创方法。应用tDCS的标准方法是在头皮上使用两个大的矩形海绵电极。由此产生的电流通常刺激分布在大脑网络上的大脑广泛区域。为了解决这个问题，最近，使用优化蒙太奇的多电极经颅直流电刺激来刺激感兴趣的大脑区域（ROI），改善了目标大脑区域电流的聚焦度和强度之间的权衡。然而，在许多情况下，只考虑目标区域的位置，而不考虑方向。
在这里，我们强调了在个体化颅骨电导率校准有限元法（FEM）头部模型中，通过结合脑电图和脑磁图（EMEG）源分析计算个体化目标位置和方向的重要性，并通过四种不同的tDCS蒙太奇刺激目标区域。我们选择位于Brodmann 3b区的P20/N20分量发生器作为我们的刺激目标，因为它可以建模为具有固定位置和方向的单个偶极子源。仿真将提供优化的兴奋性和抑制性电极蒙太奇，与体感实验中的标准和假tDCS相比，这些蒙太奇将在未来的研究中进行。我们还提出了一种新的约束最大强度（CMI）优化方法，可以更好地将电流分布在多个电极上，因此应减少皮肤的刺痛感和灼烧感，从而更容易实现假条件，显著降低平行于目标的电流强度。

Intro

最近，为了在平行于目标的刺激电流的聚焦性、方向性和强度之间实现有效的权衡，多电极tDCS优化方法引起了人们的兴趣[5-7, 12]。然而，大多数多电极优化方法在建模特定大脑区域时，只考虑位置，而不考虑受试者之间的个体目标方向差异。
在这里在基于有限元法（FEM）的颅骨电导率校准的真实头部模型中，我们使用结合脑电图（EEG）和磁脑图（MEG）源分析的体感实验和模拟研究中，探索受试者之间实现的不同电流聚焦性和强度，首先计算目标位置和方向，然后使用四个具有不同目标函数的优化方法，其中约束最大强度CMI是一种新方法。基于本研究的结果，我们将选择个性化的CMI优化TES蒙太奇，用于未来的体感皮层刺激研究。