Dónde llega la corriente, y dónde no

Qué hace

Se seleccionan los electrodos sobre un modelo de cabeza en 3D, se define cuáles actúan como ánodos y cuáles como cátodos, se fija la corriente total, y la herramienta muestra el campo eléctrico resultante sobre la superficie cortical. El cálculo es inmediato: no hay cola de trabajos ni espera.

Está pensada para el momento previo al experimento, cuando se decide dónde colocar los electrodos y se requiere comparar dos montajes sin preparar una simulación completa para cada uno.

Los dos montajes apuntan al mismo sitio. El clásico reparte el campo por siete veces más corteza; el HD 4×1 concentra y pierde intensidad. Esa decisión es la que la herramienta pone sobre la mesa antes de montar nada.

Cómo está construido

El campo de cualquier combinación de electrodos es la suma ponderada de las soluciones individuales. Esa suma no es una aproximación: es exacta para el modelo que se resolvió.

El fundamento es un leadfield: la solución del campo eléctrico para cada electrodo por separado, calculada una sola vez con elementos finitos y guardada. Como el problema es cuasi-estático y óhmico, basta con recombinar.

• Resuelto con SimNIBS 4.6 sobre el modelo de cabeza Ernie de su conjunto de ejemploSimNIBS 4.6
• Gorro EEG 10-10 (Jurak 2007), con Cz como referencia76 electrodos
• Electrodos circulares de 20 mm de diámetro y 4 mm de gel, mallados sobre el cuero cabelludo20 mm
• Campo interpolado en la superficie media de la sustancia grissustancia gris
• Normalizado a V/m por mA, de modo que la corriente elegida escala linealmenteV/m · mA
• Superficie reducida de 308 791 a 20 003 vértices para que quepa en el navegador20 003 vértices

Qué se muestra

La magnitud es la intensidad del campo, independientemente de su dirección.

La componente normal es la proyección del campo sobre la perpendicular a la superficie cortical. Toma valores positivos cuando el campo apunta hacia el interior de la corteza y negativos cuando sale de ella. Es la componente más relacionada con la polarización neuronal, y por eso suele ser la que se reporta.

Las tres métricas que acompañan a cada montaje son deliberadamente conservadoras:

• Pico: percentil 99 de la magnitud, no el máximo absoluto, que lo domina un puñado de vértices y es inestable entre mallaspercentil 99
• Mediana: el campo típico sobre toda la cortezamediana
• Focalidad: porcentaje de superficie por encima de la mitad del pico. Cuanto menor, más focalfocalidad

Las figuras se exportan en PNG con el pie ya escrito: montaje, corriente, modelo, electrodo de referencia y geometría de los electrodos. También se puede desactivar la capa de valores en pantalla.

Límites

• Un solo modelo de cabeza. Los valores son indicativos, no específicos de un sujeto: otro cráneo, otro grosor de hueso u otra anatomía dan cifras distintasun modelo
• La geometría del electrodo está fijada al calcular. Un montaje con esponjas de 5×5 cm reparte la misma corriente sobre ocho veces más área y no se reproduce aquígeometría fija
• La superficie está decimada de unos 309 000 a 20 000 vértices: el detalle fino de los surcos se suavizamalla decimada
• Solo superficie cortical. No hay valores para estructuras profundassolo corteza
• Almacenamiento en coma flotante de 16 bits, que introduce un redondeo pequeño pero no nulo16 bits

Cómo citarla

También se debe citar a SimNIBS, el software encargado de resolver la física detrás de la herramienta: Thielscher, A., Antunes, A. y Saturnino, G. B. (2015). Field modeling for transcranial magnetic stimulation: a useful tool to understand the physiological effects of TMS? IEEE EMBC.

El código y los scripts de cálculo están publicados en github.com/Omega-Collective/omega-efield-lab. Si se quiere reproducir el leadfield, o si se precisa de un modelo con otra geometría de electrodo, escribe a [email protected].