Какие электроды для переменного тока лучше: Электроды для переменного тока: особенности и выбор

Содержание

Электроды для переменного тока: особенности и выбор

Современный рынок предлагает множество типов электродов для выполнения различных сварочных работ. Многие из них разделяются по типу используемого тока, что очень удобно как для производителей, так и для мастеров. Поэтому большинство сварщиков используют электроды постоянного и переменного тока. В этой статье мы подробно расскажем, какие электроды лучше для сварки с использованием переменного тока и чем отличаются электроды постоянного тока от электродов переменного.

Содержание статьи

Где используется переменный ток
Достоинства и недостатки электродов для переменного тока
Виды обмазок для электродов
Лучшие модели
Вместо заключения

Где используется переменный ток

Переменный ток, переменное напряжение или, как его часто называют, просто «переменка» широко используется и при любительской сварке в гараже, и при сборке сложных металлоконструкций на заводе.

Аппараты с «переменкой» завоевали свою популярность благодаря демократичной цене и простоте эксплуатации. Поэтому многие начинающие и опытные сварщики имеют в своем арсенале хотя бы один сварочник с переменным напряжением.

Для работы сварщику необходим не только аппарат, но и расходные материалы, в частности электроды. У многих начинающих сварщиков возникает вопрос: «В чем отличия электродов для переменного и постоянного тока?». Отвечаем: электроды переменного тока от электродов постоянного отличаются тем, что вы можете без страха использовать их при сварке с любым током, а вот электроды для «постоянки» запрещено использовать для переменного напряжения. Поэтому электроды для переменного тока и качественной сварки можно назвать универсальными, что является большим преимуществом. Какие еще плюсы и минусы есть у такого типа электродов?

Достоинства и недостатки электродов для переменного тока

Говоря о достоинствах следует также упомянуть отличные защитные свойства таких электродов: они хорошо защищают сварочную ванну от негативного воздействия атмосферы.

Также в работе с трансформатором не нужно использовать выпрямитель.

Но, несмотря на это, сварочные электроды переменного тока имеют свои недостатки. Они проигрывают материалам для постоянного напряжения в качестве получаемого шва, способствуют активному разбрызгиванию металла и слабо поглощают энергию от механических нагрузок, из-за чего менее долговечны.

Виды обмазок для электродов

На данный момент производители предлагают электроды с четырьмя видами обмазки (или покрытия):

Кислое покрытие. В его состав в большом количестве входит железо и марганец, иногда к ним добавляют титан и кремнезем. Сами электроды маркируются буквой «А». Такое покрытие позволяет варить неочищенный металл, но при этом весьма токсично.

Основной покрытие. Одно из самых популярных, имеет индекс «Б». Электродами с основным покрытием можно работать на переменном токе, но мы не рекомендуем это делать. Потенциал ионизации у основного покрытия крайне мал, а это важно при работе с переменным напряжением.
Рутиловое покрытие. Наиболее подходящее и востребованное среди электродов для работы с переменкой. Процесс сварки быстрый и удобный, металл разбрызгивается меньше, а качество шва заметно лучше. Маркируются буквой «Р».
Целлюлозное покрытие. Оно менее распространено из-за сильного разбрызгивания металла при работе с такими электродами, но в целом подходит и для переменки, и для постоянки. Имеет индекс «Ц/С».

Лучшие модели

Мы выбрали марки электродов, популярных у профессионалов и новичков. Конечно, это не все типы электродов, предлагаемых на рынке, но с них можно начать без страха испортить работу:

ОЗС-12 с рутиловым покрытием. Эта марка широко используется при сварке особо важных металлических конструкций, когда требуется повышенное качество сварных швов. Дуга очень устойчивая, в шве не образуются поры, материал нетоксичен.
МР-3. Наиболее популярный диаметр у этой марки — 3 мм. Используется для сварки стали с небольшим содержанием углерода. Швы так же получаются качественными и надежными, можно варить неочищенный металл.
АНО-4. В большинстве случаев такие электроды используются в работе со сталью, в составе которой содержится большое количество углерода. Они легко зажигаются, не образуют трещин, шлак легко удаляется с поверхности детали, и, по сравнению с другими марками, металл почти не разбрызгивается.
МР-3С с рутиловым покрытием. Так же, как и предыдущие электроды, применяются для работы со сталью с высоким содержанием углерода. Это самый распространенный тип электрода для работы с переменкой. Дуга легко воспламеняется и стабильно держится, шов не окисляется и получается относительно ровным, надежным и устойчивым к механическим нагрузкам. Можно варить в любом положении, что удобно в труднодоступных местах. Мы рекомендуем эту марку новичкам.

АНО-6. По аналогии с МР-3 их так же используют для сварки стали с низким содержанием углерода. Можно без проблем варить по неочищенному металлу и в местах слабой коррозии, дуга горит ровно и стабильно, шов получается прочным и долговечным.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, как выбрать электроды для сварки переменным током, чем отличаются электроды постоянного и электроды переменного тока, и какие электроды лучше для каждой отдельной задачи. Чтобы отличить качественные электроды от некачественных, достаточно выбрать популярного производителя (например, ESAB или Continent) и не стремиться за самой низкой ценой. Желаем удачи в работе!

Электроды универсальный (постоянный/переменный ток)

Электроды MONOLITH RC 2,5 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28. 7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;
Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 2,5 мм, вес 1 уп = 1,0 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;

Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 3,0 мм, вес 1 уп = 1,0 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;

Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 3,2 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;
Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 3,0 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;
Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 3,2 мм, вес 1 уп = 1,0 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;
Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды MONOLITH RC 4,0 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

ВИД ПОКРЫТИЯ — рутил-целлюлозное

AWS A 5.1:E 6013

ISO 2560-A-E 42 0 RC 11

ГОСТ 9466 — 75

Э 46 –Монолит РЦ-Ø-УД

Е 43 2(3) РЦ 11

ТУ У 28.7-34142621-004:2010

Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются от аналогичных товаров других производителей уменьшенной величиной выделений и интенсивностью образования сварочного аэрозоля и марганца при сварке металла. Это было достигнуто путём подбора высококачественного сырья и высоким уровнем контроля технологических процессов при производстве электродов. Институтом электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Институтом медицины труда АМН Украины подтверждено, что выделение марганца снижено более чем на 30%, выделение вредных веществ в сварочном аэрозоле более 28%;
Электроды МОНОЛИТ РЦ отличаются легким начальным и повторным зажиганием, мягким и стабильным горением дуги, обеспечивают малые потери металла от разбрызгивания, равномерное плавление покрытия, отличное формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки;
Позволяют выполнять сварку на предельно низких токах. Для электродов малого диаметра сварка может производиться от источников питания, включаемых в бытовую сеть;
Легкое обращение с электродами и дает возможность выполнять сварку начинающим сварщикам
Сварка в труднодоступных местах. Возможность сгибать электрод без повреждения обмазки;
Возможно сваривание по окисленным, масляным и окрашенным поверхностям.

Электроды АНО-4 Арсенал 2,5 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Электроды АНО-4 АРС предназначены для ручной дуговой сварки конструкций из углеродистых марок сталей по ДСТУ 2651 / ГОСТ 380 (Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3) всех степеней раскисления — «КП», «ПС», «СП» и ГОСТ 1050-88 (05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20).

ISO 2560-А- E 38 0 R 1 2

AWS A5.1: E6013

ГОСТ 9466-75

ТУ У 28.7-34142621-007:2012

ТУ BY 490419789.003-2018 (Беларусь)

Э46-АНО-4 АРС-Ø-УД
Е 43 2 (3) Р 21

ВИД ПОКРЫТИЯ

Рутиловое

Электроды АНО-4 Арсенал 3,0 мм, вес 1 уп = 2,5 кг

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ISO 2560-А- E 38 0 R 1 2

AWS A5.1: E6013

ГОСТ 9466-75

ТУ У 28.7-34142621-007:2012

ТУ BY 490419789.003-2018 (Беларусь)

Э46-АНО-4 АРС-Ø-УД
Е 43 2 (3) Р 21

ВИД ПОКРЫТИЯ

Рутиловое

Электроды АНО-4 Арсенал 4,0 мм, вес 1 уп = 5,0 кг

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ISO 2560-А- E 38 0 R 1 2

AWS A5. 1: E6013

ГОСТ 9466-75

ТУ У 28.7-34142621-007:2012

ТУ BY 490419789.003-2018 (Беларусь)

Э46-АНО-4 АРС-Ø-УД
Е 43 2 (3) Р 21

ВИД ПОКРЫТИЯ

Рутиловое

Электроды VARIS ANO-4, 2,0 мм, вес 1 уп = 1 кг

Классификация:

LST EN ISO 2560-A	:E 38 2 R12
AWS A5.1	:E 6013
ГОСТ 9467	:Э 46

Описание:

Электроды предназначены для сварки рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Одобрения:

TÜV, Сертифiкат Вiдловiдности УкрСЕРПО, Сертификат Национальной Системы Сертификации Республики Беларусь (СтБ).

Вид покрытия:

Рутиловое.

Пространственные положения сварки:

Все, кроме «вертикальной вниз».

Род тока и полярность:

Переменный ток; постоянный ток любой полярности

Сварочный ток:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
I, A	50-80	60-110	90-140	100-160	140-210	150-270

Химический состав наплавленного металла (%):

C	Si	Mn	P	S
≤0.10	≤0.10	0.55-0.80	≤0.040	≤0.030

Механические свойства металла шва:

Предел текучести	≥380МПа
Предел прочности	≥470Мпа
Относительное удлинение	≥22%
Ударная вязкость при +20˚С	≥80 Дж/см²
Ударная вязкость при -20˚С	≥60 Дж/см²

Сварочно-технологические свойства:

Легкое зажигание и повторное зажигание, спокойная и стабильная дуга, малое разбрызгивание, хорошая отделяемость шалка, переход без нарезки.

Повторное прокаливание перед употреблением:

180˚С/40мин.

Упаковка:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
Длина, мм	300	350	350	350	450	450
Количество в упаков.,шт	~102	~167	~116	~99	~85	~54
Масса в упаковке, кг	1	3	3	3	5	5

~=±

Металлы:

Ст0, Ст1сп, Ст1пс, Ст1кп, Ст2сп, Ст2пс, Ст2кл,Ст3сп,СТ3кл (ГОСТ 380)
сталь 10, сталь 15, сталь 20 (ГОСТ 1050) S235-S295, P235-P295 (EN 10025, EN 10027-1, EN 10028-2).

Установки:

Котлы горячей воды и паровые котлы (температура до 450°С и давление до 5МПа).

Трубопроводы горячей воды и пара (только третьей и четвертой категории).
Строительные конструкции. Корпусные части кораблей. Сельскохозяйственное оборудование.

Электроды VARIS ANO-4, 3,0 мм, вес 1 уп = 3 кг

Классификация:

LST EN ISO 2560-A	:E 38 2 R12
AWS A5.1	:E 6013
ГОСТ 9467	:Э 46

Описание:

Электроды предназначены для сварки рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Одобрения:

Вид покрытия:

Рутиловое.

Пространственные положения сварки:

Все, кроме «вертикальной вниз».

Род тока и полярность:

Переменный ток; постоянный ток любой полярности

Сварочный ток:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
I, A	50-80	60-110	90-140	100-160	140-210	150-270

Химический состав наплавленного металла (%):

C	Si	Mn	P	S
≤0.10	≤0.10	0.55-0.80	≤0.040	≤0.030

Механические свойства металла шва:

Предел текучести	≥380МПа
Предел прочности	≥470Мпа
Относительное удлинение	≥22%
Ударная вязкость при +20˚С	≥80 Дж/см²
Ударная вязкость при -20˚С	≥60 Дж/см²

Сварочно-технологические свойства:

Повторное прокаливание перед употреблением:

180˚С/40мин.

Упаковка:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
Длина, мм	300	350	350	350	450	450
Количество в упаков.,шт	~102	~167	~116	~99	~85	~54
Масса в упаковке, кг	1	3	3	3	5	5

~=±

Металлы:

Установки:

Котлы горячей воды и паровые котлы (температура до 450°С и давление до 5МПа).

Электроды VARIS ANO-4, 4,0 мм, вес 1 уп = 5 кг

Классификация:

LST EN ISO 2560-A	:E 38 2 R12
AWS A5.1	:E 6013
ГОСТ 9467	:Э 46

Описание:

Электроды предназначены для сварки рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Одобрения:

Вид покрытия:

Рутиловое.

Пространственные положения сварки:

Все, кроме «вертикальной вниз».

Род тока и полярность:

Переменный ток; постоянный ток любой полярности

Сварочный ток:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
I, A	50-80	60-110	90-140	100-160	140-210	150-270

Химический состав наплавленного металла (%):

C	Si	Mn	P	S
≤0.10	≤0.10	0.55-0.80	≤0.040	≤0.030

Механические свойства металла шва:

Предел текучести	≥380МПа
Предел прочности	≥470Мпа
Относительное удлинение	≥22%
Ударная вязкость при +20˚С	≥80 Дж/см²
Ударная вязкость при -20˚С	≥60 Дж/см²

Сварочно-технологические свойства:

Повторное прокаливание перед употреблением:

180˚С/40мин.

Упаковка:

ø, мм	2.00	2.50	3.00	3.25	4.00	5.00
Длина, мм	300	350	350	350	450	450
Количество в упаков.,шт	~102	~167	~116	~99	~85	~54
Масса в упаковке, кг	1	3	3	3	5	5

~=±

Металлы:

Установки:

Котлы горячей воды и паровые котлы (температура до 450°С и давление до 5МПа).

Сварочные электроды АНО-36: технические характеристики

Электроды сварочные АНО — 36 являются сравнительно новым продуктом. Они предназначаются для дуговой ручной сварки любых конструкций, как не очень ответственных, так и ответственных. Материалом конструкций, для сваривания который предназначаются электроды АНО — 36, может быть низкоуглеродистая сталь марок: Ст0: Ст1: Ст2, всех групп ( А: Б: В), степеней раскисления сп; пс; кп, сталь углеродистая конструкционная (ГОСТ 1050-74) марок 05кп, 08, 08пс, 08кп, 10, 10пс, 10кп, 15, 15кп, 15пс, 20, 20кп, 20пс.

Электроды имеют покрытие рутил-целлюлозного типа. Сварка электродами АНО-36 может осуществляться как переменным (номинальное напряжение холостого хода переменного тока должно составлять (50±5)В), так и постоянным током с обратной полярностью. Электроды АНО — 36 могут применяться для дуговой ручной сварки в самых различных положениях, включая вертикальную плоскость (положение «сверху-вниз»).

Если сравнивать электроды АНО — 36 с другими электродами, имеющими, рутиловый тип покрытия — такими как МР-3; АНО-2; АНО-21; АНО-4, то электроды АНО — 36 имеют более высокие сварочные свойства. Их выгодно отличают следующие особенности:

— более легкое зажигание сварочной дуги.

— мягкое, стабильное горение сварочной дуги.

— хорошее повторное возбуждение дуги.

— равномерное плавление покрытия.

— отличное формирование шва.

— возможность использовать более низкое напряжение холостого хода и пониженный сварочный ток.

— легкая отделимость шлака от шва.

— небольшие потери металла вследствие разбрызгивания.

Электроды АНО — 36 рекомендуется использовать при ремонте и сварке металлических конструкций из металла, имеющего максимальную толщину 20 мм. Они не требовательны к размерам и форме свариваемых кромок. Ими можно выполнять сварку с превышением зазора, а также в том случае, когда свариваемые кромки загрязнены ржавчиной, окалиной или другими видами загрязнений.

Основные характеристики:

Диаметр, мм	Длинна электрода, мм	Сварочный ток, А
Диаметр, мм	Длинна электрода, мм	Нижнее	Вертикальное	Потолочное
2,0	250	50-90	50-70	50-70
2,5	300, 350	60-110	60-90	70-100
3,0	350	90-140	80-110	90-120
3,25	350,450	110-160	100-140	100-140
4,0	450	160-210	140-150	140-170
5,0	450	180-260	150-170	—

Механические свойства:

Металл шва			Сварное соединение
Предел прочности , МПа (кгс/мм2)	Относительное удлиннение %	Ударная вязкость, Дж/см2 (кгс*м/см2)	Предел прочности, Мпа (кгс/мм2)	Угол загиба, град.
450 (46)	22	78 (8)	450 (46)	150

Полярность постоянного тока и переменного тока для SMAW

Q: Я надеюсь, что вы могли бы пролить свет на тему, которая кажется популярной на форумах. Почему стержневые электроды 6011 не указаны или не используются для корневого прохода и сварки труб в целом (кроме сварки труб переменным током)? Имеют ли стержни 6010 лучшие механические или эксплуатационные свойства, чем стержни 6011? Я знаю, что для более прочной трубы есть более прочные стержни XX10. Однако для 60 000 на растяжение в чем преимущество 6010 перед 6011?

Рис. 1: График сварочной мощности при полярности DC+ или DC-

A: E6010 и E6011 — это две классификации Американского общества сварщиков (AWS) для электродов для электродуговой сварки в защитном металле (SMAW) (стержневые электроды).

Эти два типа очень похожи. Оба электрода представляют собой электроды из мягкой стали (минимальный предел прочности при растяжении 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм) с покрытием на основе целлюлозы для сварки во всех положениях и при различных применениях. Они имеют схожие дуговые или рабочие характеристики и механические свойства. Основное различие между ними заключается в рекомендуемой полярности сварки. Электроды E6010 предназначены только для постоянного тока (DC). При этом электроды Э6011 можно использовать как на переменном токе (AC), так и на постоянном токе. Более конкретно, электрод E6010 имеет покрытие типа натрия с высоким содержанием целлюлозы, а электрод E6011 имеет покрытие типа калия с высоким содержанием целлюлозы.Последний помогает поддерживать зажигание дуги, поскольку мощность сварки меняется с положительной на отрицательную. Возможно, в упрощенном виде электрод E6011 похож на электрод E6010, предназначенный для работы с полярностью переменного тока.

Ваш вопрос приводит к более общему обсуждению мощности сварки на постоянном и переменном токе. В большинстве случаев постоянный ток является предпочтительной полярностью сварки. Будь то полярность DC+ (электрод положительная или «обратная») или DC- (электрод отрицательная или «прямая») полярность, постоянный ток обеспечивает более плавную сварку, чем переменный ток.Рис. 1 представляет собой график зависимости производительности сварки постоянным током от времени. Выход постоянно находится на постоянном уровне тока. Все электроды могут работать от полярности постоянного тока. Для более ответственных сварочных работ, таких как сварка труб и/или сварка высокопрочных низколегированных сталей, почти всегда используется полярность постоянного тока.

Поэтому, возвращаясь к вашему вопросу, логично, что для более ответственного применения, такого как сварка труб, будут указаны только электроды E6010, а не электроды E6011.Обратите внимание, что для дуговой сварки чаще всего используется полярность DC+. Он производит хороший профиль борта с более высоким уровнем проникновения. Полярность постоянного тока приводит к меньшему проплавлению и более высокой скорости плавления электрода. Иногда его используют, например, на тонколистовом металле, чтобы предотвратить прожоги.

С другой стороны, при выходе переменного тока сварочный ток меняется от положительного к отрицательному и обратно. В Северной Америке электричество меняется со скоростью шестьдесят раз в секунду или 60 герц (в то время как в большинстве других регионов мира электричество производится с частотой 50 Гц).Рисунок 2 представляет собой график выходного переменного тока, который часто называют синусоидальным графиком переменного тока. Обратите внимание, что 120 раз в секунду мощность сварки пересекает центральную линию, что соответствует нулевой силе тока или отсутствию мощности. Несмотря на то, что это состояние отсутствия выхода происходит только в течение доли секунды, результатом является то, что при использовании многих электродов дуга имеет тенденцию часто «выскакивать» или гаснуть при полярности переменного тока. Чтобы решить эту проблему, некоторые электроды разработаны специально для работы на переменном токе. У них есть определенные элементы в их покрытии, которые помогают поддерживать зажигание дуги, когда выход проходит через периоды низкого выхода и отсутствия выхода (условно представлен красной зоной на графике рисунка 2).

Однако результирующая дуга по-прежнему имеет тенденцию к большему флуктуации или трепетанию, чем при полярности постоянного тока. На рис. 3 перечислены различные типы покрытий и токи в соответствии со спецификацией AWS A5.1 на присадочный металл для электродов с покрытием из мягкой стали. Обратите внимание на электроды, предназначенные только для постоянного тока, и те, которые можно использовать как на постоянном, так и на переменном токе. Также обратите внимание, что полярности перечислены в алфавитном порядке, а не в порядке первичной и вторичной рекомендации.

Рис. 2: График сварочной мощности при полярности переменного тока

Таблица различных типов покрытия электродов и токов

В целом (по крайней мере, в Северной Америке) предпочтительна полярность постоянного тока для всех электродов. Однако есть несколько ситуаций, когда используется полярность переменного тока. Первая, самая распространенная ситуация, когда у вас нет выбора. Это связано с тем, что вы используете источник питания только с выходом переменного тока. Это типично для недорогих сварочных аппаратов начального уровня, которые часто называют сварочными аппаратами типа «жужжание». Несколько распространенных электродов, используемых с этими небольшими сварочными аппаратами, включают E6011, E6013 и специальные типы «E7018 AC».

Вторая ситуация, в которой следует использовать полярность переменного тока, заключается в устранении проблем с дуговым разрядом.Это явление, при котором дуга блуждает или вылетает из соединения, и чаще встречается при использовании электродов большого диаметра при более высоких уровнях тока. Несмотря на то, что существуют другие способы решения проблем с дуговым разрядом, которые можно использовать с полярностью постоянного тока, переключение на переменный ток часто является эффективным решением. Общие электроды, используемые на переменном токе при высоких уровнях тока, включают типы E6027 и E7024.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

границ | Улучшение эффекта транскраниальной стимуляции переменным током (tACS): систематический обзор

Введение

Транскраниальная электрическая стимуляция является признанным методом индукции нейропластичности и модуляции функции коры головного мозга.В настоящее время все большее внимание привлекает транскраниальная стимуляция переменным током (tACS) как метод регулирования сотрясения внутреннего нерва путем приложения слабого переменного электрического поля (Dayan et al., 2013). Двумя наиболее важными факторами, влияющими на клиническое применение tACS, являются ограниченная интенсивность стимуляции и сложность точной фокусировки стимулирующего электрического поля. Это также распространенная проблема транскраниальной электростимуляции. Большая часть тока, подаваемого во время электростимуляции, будет шунтироваться кожей головы, полностью минуя мозг и ограничивая интенсивность электрического поля в целевой области (Dmochowski et al., 2011). Ввиду этого недостатка эффективным средством является оптимизация количества и положения электродов. Различные исследования доказали, что изменение свойств электрода или изменение свойств тока может улучшить степень фокусировки во время стимуляции (Huang and Parra, 2018; Saturnino et al., 2019). В настоящее время общие методы оптимизации для tACS можно разделить на методы электрической стимуляции высокой четкости и методы модуляции помех. Метод электростимуляции высокой четкости заменяет большие электроды, расположенные в анатомическом порядке, несколькими маленькими электродами для усиления эффекта фокусировки (Kuo et al., 2013; Рейнхарт, 2017). Метод интерференционной модуляции генерирует сигнал определенной формы в определенном месте мозга за счет взаимной интерференции сигналов двух или более электродов для удовлетворения требований неинвазивной глубокой стимуляции мозга (Grossman et al. , 2017; Kasten et al., 2018). ; Алексейчук и др., 2019б). Поэтому основной целью данного обзора является обсуждение различий вышеуказанных методов оптимизации tACS для сравнения эффектов различных методов улучшения нейромодуляции.

Здесь мы рассматриваем все исследования, в которых применялись оптимизированные методы tACS, чтобы обеспечить всесторонний взгляд на прошлые и текущие исследования. Затем мы оцениваем возможные различия между этими конкретными схемами электростимуляции, что может помочь определить потенциальные терапевтические эффекты различных методов электростимуляции в будущих исследованиях. Кроме того, поскольку электрическая стимуляция высокой четкости имеет особые требования к материалам электродов и другим характеристикам, а также поскольку для интерференционной модуляции иногда требуются высокочастотные волны или другие формы сигналов, в этом обзоре также обсуждаются некоторые аппаратные средства, которые можно использовать в этих усовершенствованных стимуляторах.

Оптимизация тактов

В последние годы, поскольку стимуляция катодом/анодом/двойным электродом не может эффективно контролировать фокус и интенсивность стимуляции, люди начали изменять положение электрода и свойства тока для оптимизации фокуса и достижения стимуляции более высокой интенсивности (Douglas et al., 2015). . Из-за дисперсии электрических токов в биологических тканях трудно достичь высокой пространственной точности. Область стимуляции tACS (рис. 1А) также ограничена областью под электродом стимуляции, а стимуляция мозга носит диффузный характер; то есть невозможно добиться точной стимуляции определенной глубокой области мозга.После изучения электродов стимуляции и тока стимуляции tACS улучшения можно разделить на следующие два типа. Одним из улучшений является простое разделение большого электрода на несколько маленьких электродов во время стимуляции для усиления фокусирующего эффекта за счет совместного действия нескольких маленьких электродов, что называется электрической стимуляцией высокого разрешения (HD-tACS; рисунок 1B). Еще одно улучшение достигается за счет изменения режима стимулированного тока для оптимизации фокусировки и повышения интенсивности электростимуляции; мы называем эту версию интерференционной модуляцией электрической стимуляцией.Интерференционно-модулированную электрическую стимуляцию можно разделить на пять типов: tACS со сдвигом по фазе (рис. 1C), tACS с амплитудной модуляцией (AM-tACS; рис. 1D), метод временной интерференции (TI) (рис. 1E) и перекрестный короткий импульсный (ISP) метод (рис. 1F).

Рис. 1. (A) В традиционной tACS положение электрода определяется местом стимуляции. (Б) HD-TACS; синие области — аноды, а черные области — катод. (C) tACS со сдвигом фаз; синие области — аноды, а черные области — общий катод; стимулы, создаваемые двумя синими электродами, различаются только по фазе. (D) АМ-ТАКС; синие области — аноды, а черные области — общий катод; стимулы, создаваемые двумя синими электродами, представляют собой, соответственно, огибающую и модулированную волну. (E) Временно мешающая (TI) стимуляция; синяя и черная области представляют собой две пары электродов с различными высокочастотными электрическими стимуляциями. (F) Межсекционная стимуляция короткими импульсами (ISP); пара электродов на обоих концах каждой стрелки, и время стимуляции каждой пары электродов разное.

Электростимуляция высокого разрешения

Принцип HD-tACS, как и у tACS, заключается в стимуляции одной области мозга. Его принцип заключается в увеличении амплитуды электрических сигналов мозга в определенной полосе частот путем связывания частоты стимулирующего тока с частотой нейронной активности в головном мозге для достижения эффекта вмешательства.Как показано на рисунке 2, HD-tACS применяет слабый ток постоянной амплитуды к мозгу через электроды, прикрепленные к коже головы. Затем он может изменить электрическую активность мозга и добиться нервной регуляции мозга. Синие электроды подключаются к источнику положительного тока, а черный электрод подключается к источнику отрицательного тока или наоборот. Типичные параметры стимуляции были такими же, как и параметры стимуляции tACS, которые представляли собой ток стимуляции 1–2 мА, частоту стимуляции альфа- или тета-диапазона и непрерывную стимуляцию в течение 20 минут.На основании доступной литературы мы суммировали параметры электростимуляции высокого разрешения в разных группах, как показано в таблице 1.

Рисунок 2 . Принципиальная схема HD-tACS.

Таблица 1 . Электростимуляция высокой четкости.

В зависимости от места стимуляции HD-tACS можно разделить на одностороннюю и двустороннюю стимуляцию. Высокоамплитудная сфокусированная односторонняя tACS может привести к физиологическому тремору (Khatoun et al., 2018). Это также эффективный механизм HD-tACS. В тета-диапазоне обычно используется частота стимула 6 Гц. Односторонняя HD-tACS частотой 6 Гц в медиальной лобной коре (MFC) и левой префронтальной коре (LPFC) может влиять на исполнительную функцию, регулируя связь тета-волн в дистальной лобной коре (Reinhart, 2017). Соответственно, односторонняя HD-tACS с частотой 6 Гц также может влиять на зрительно-пространственную рабочую память, уменьшая фазовую связь между MFC и LPFC (Алексейчук и др., 2017). Кроме того, было доказано, что односторонняя HD-tACS способна улучшать обучение в зависимости от состояния мозга и улучшать характеристики ассоциативной памяти (AM) (Nguyen et al., 2018; Lang et al., 2019). В дополнение к обычно используемой частотной стимуляции 6 Гц люди также изучали стимуляцию на других частотах. Односторонняя HD-tACS (4 Гц) в правой задней области мозга может усиливать долговременную память узнавания (Алексейчук и др., 2019c). HD-tACS (10 Гц) теменной доли влияет на нисходящий контроль слухового пространственного внимания, а также может вызывать электрофизиологические и гемодинамические изменения в двигательной сети головного мозга (Berger et al., 2018; Дэн и др., 2019). HD-tACS (20 Гц) в области M1 может индуцировать опосредованную NMDAR пластичность моторной коры. Помимо использования билатеральных стимулов и замены стандартных прямоугольных электродов кольцевыми электродами, что, как было показано, улучшает фокусировку и эффективность стимулов, существует несколько исследований билатеральной HD-tACS (Datta et al. , 2009; Saturnino et al. и др., 2015; Heise и др., 2016). Zoefel обнаружил, что HD-tACS модулирует языковое восприятие, но только в случае двусторонней стимуляции круглым электродом (а не односторонней стимуляции левого полушария квадратным электродом; Zoefel et al., 2019). Подобно односторонней HD-tACS с частотой 6 Гц, двусторонняя HD-tACS с частотой 40 Гц также может модулировать межполушарную гамма-частоту перцептивной корреляции и других нейронных активностей (Helfrich et al., 2014; Schwab et al., 2019).

В последнее время форма и количество электродов HD-tACS постепенно оптимизировались; традиционный метод размещения электродов 4 × 1 и традиционные круглые электроды больше не используются. Lafon сравнил эффекты трапециевидных электродов, ленточных электродов, решетчатых электродов и глубинных электродов, а также одностороннюю и двустороннюю стимуляцию tACS.Однако значимого результата в этом сравнении автор не получил (Lafon et al., 2017). Другими словами, хотя HD-tACS может улучшить эффект стимуляции, форма электрода, используемого для HD-tACS, и односторонняя или множественная стимуляция HD не влияют на окончательный эффект стимуляции. Кроме того, некоторые исследователи исследовали режим стимуляции 2 × 6 электродов и восьми электродов с обращенной фазой, но их хорошие эффекты не были получены (Tomer et al., 2018; Popp et al., 2019).Другими словами, количество электродов в HD-tACS не влияет на конечный эффект стимуляции. Из приведенного выше исследования следует, что количество электродов, форма электрода и режим стимуляции не оказывают существенного влияния на окончательный эффект стимуляции; поэтому, почему эффект HD-tACS лучше, чем у обычной tACS, все еще является вопросом, заслуживающим изучения.

Интерференционная модуляция Электрическая стимуляция

В дополнение к простой замене большого электрода несколькими маленькими электродами, люди также улучшили tACS с точки зрения амплитуды, частоты и фазы стимулирующего тока.Оптимизация этих аспектов может быть названа интерференционной модуляцией. Интерференционная модуляция — это способ заставить сигналы стимуляции двух или нескольких электродов интерферировать друг с другом, чтобы модулировать сигнал в определенную форму волны в определенной области. В настоящее время основными методами достижения точной стимуляции посредством интерференционной модуляции являются tACS с фазовым сдвигом, AM-tACS, стимуляция TI и стимуляция ISP. На основании доступной литературы мы суммировали параметры интерференционной модуляции электростимуляции в разных группах, как показано в таблице 2.

Таблица 2 . Интерференционная модуляция электростимуляции.

tACS со сдвигом по фазе

Если мы улучшим tACS традиционных отдельных областей мозга, то легко придумать способ увеличить количество областей мозга, стимулируемых электрической стимуляцией. Следовательно, когда происходит стимуляция двойной области мозга, даже если два сигнала переменного тока имеют одинаковую амплитуду и частоту, трудно гарантировать фазу транскраниальной стимуляции. Применение tACS в нескольких областях мозга зависит от предположения, что фазовый сдвиг между токами стимула может быть линейно преобразован в разность фаз между электрическими полями, генерируемыми в различных местах мозга (Алексейчук и др. , 2019б). Было доказано, что эта гипотеза пригодна только для случая двойных электродов (Opitz et al., 2016), и на ее основе была предложена tACS со сдвигом фазы. tACS со сдвигом по фазе, по сути, представляет собой стимуляцию двух областей мозга. Он в основном используется для изменения связи различных областей мозга. Принцип, как и у tACS, заключается в том, чтобы вмешиваться в электрические сигналы мозга в определенной полосе частот, применяя частоту стимулирующего электрода. В то же время из-за разницы в фазе тока стимуляции на фазосдвинутую tACS влияет интервал между временем активации разных областей стимуляции; то есть разные области стимуляции активируются по очереди в соответствии с фазой стимуляции, что влияет на связность каждой стимулируемой области мозга.Как показано на рис. 3, два синих стимулирующих электрода покрывают две целевые области мозга, а третий черный электрод действует как обратный электрод за пределами интересующей области (Алексейчук и др., 2019c). Типичные параметры стимула такие же, как у tACS и HD-tACS; единственное несоответствие состоит в том, что разность фаз двух стимулирующих сигналов составляет 0–360° (обычно разница составляет от 180° до 90°). Несколько групп приняли эту концепцию (Violante et al., 2017; Tseng et al., 2018) или оптимизировали ее (Ströber et al., 2014; Алексейчук и др., 2017). Недавно Алексейчук изучал различные фазы tACS с фазовым сдвигом и обнаружил, что многоэлектродная и многофазная tACS могут генерировать стимулы «бегущей волны». Расположение наибольшего стимула меняется со временем, а величина электрического поля различна на разных фазах стимуляции (Алексейчук и др., 2019б). Однако исследование Алексейчука имеет и некоторые недостатки. Кадир указал, что при некоторых фазовых изменениях и задержках стимуляция нерва имеет тот же эффект, что и ложная стимуляция.Это требует от нас дальнейшего разделения фазовых различий между стимулами (Kadir et al., 2020).

Рисунок 3 . Принципиальная схема tACS со сдвигом по фазе.

Амплитудная модуляция tACS

Из tACS со сдвигом фаз интересно, если электроды расположены одинаково, могут ли электроды стимулировать одну и ту же область мозга? В сочетании со знаниями FM и AM в области связи Бахингер предложил концепцию силовой синхронной tACS; то есть сигнал tACS колеблется по амплитуде в соответствии с огибающей мощности сигнала более низкой частоты (1 Гц). Силовая синхронная tACS значительно увеличивает возможности подключения rs-fMRI в сети стимулированного состояния покоя (Bächinger et al., 2017). На основании этого исследования была предложена концепция транскраниальной стимуляции переменным током с амплитудной модуляцией (AM-tACS). Это новый метод подавления артефактов стимуляции (Kasten et al., 2018). Принцип этого метода стимуляции точно такой же, как у tACS, но нам удобно иметь дело с артефактами собранных сигналов.Как показано на рисунке 4, AM-tACS и tACS со сдвигом по фазе одинаковы. Они требуют размещения трех электродов. Отличие заключается в частоте стимулирующих сигналов. В научных исследованиях часто целью является сбор данных ЭЭГ испытуемых одновременно с электрической стимуляцией. Однако, когда стимуляция tACS и регистрация ЭЭГ выполняются одновременно, артефакт электрической стимуляции серьезно мешает собранной ЭЭГ, и фактический сигнал ЭЭГ заглушается артефактами стимуляции; то есть сложно одновременно собирать традиционные данные tACS и ЭЭГ (Negahbani et al. , 2018). Принцип AM-tACS заключается в том, что низкочастотная огибающая возникает в результате интерференции двух синусоидальных волн разных частот. Типичным параметром стимуляции AM-tACS является непрерывная стимуляция в течение 20 минут током от 1 до 2 мА. AM-tACS в основном используется для изучения функции мозга, а не для клинического лечения. В настоящее время все еще обсуждается, может ли он эффективно уменьшить влияние артефактов на обработку сигналов.

Рисунок 4 .Принципиальная схема AM-tACS.

TI Стимуляция

При дальнейшем увеличении частоты AM-tACS до уровня кГц и разделении обратных электродов AM-tACS конфигурация является эмбриональной формой стимуляции TI (рис. 5). Гроссман проверил технику стимуляции TI с помощью серии экспериментов. Обнаружив экспрессию белка c-fos в мозге мышей после стимуляции TI, было подтверждено, что стимуляция TI может стимулировать глубокую часть мозга, не затрагивая кору головного мозга.Затем способность контролировать и фокусировать пространственное положение TI-стимуляции была проверена в экспериментах in vivo из (Grossman et al. , 2017). Принцип стимуляции ТИ заключается в подтвержденных Гроссманом высокочастотных характеристиках отсутствия ответа нейронов. Что действительно влияет на нейроны в мозге, так это не два высокочастотных электрических сигнала, а низкочастотный электрический сигнал, полученный путем соединения двух высокочастотных электрических сигналов. Этот низкочастотный электрический сигнал может влиять на активность электрического сигнала мозга, соответствующего его частоте.С момента разработки этого метода, несмотря на то, что было проведено много исследований по моделированию стимуляции TI, было проведено мало экспериментов на животных. Кроме того, необходимо проверить, может ли глубина стимуляции ТИ достигать сантиметрового уровня, и нет исследований по применению стимуляции ТИ в организме человека. По-прежнему необходимы дополнительные исследования на уровне механизма по таким аспектам, как правильность явления высокочастотного отсутствия ответа (Opitz et al., 2017). В настоящее время методы стимуляции ТИ в основном используются в моделировании и экспериментах на животных; редко обсуждаются даже эксперименты на животных, что показывает, что методам стимуляции ТИ еще предстоит пройти долгий путь от исследований к применению.

Рисунок 5 . Схематическая диаграмма временной интерферирующей (TI) стимуляции.

Интерсекционная стимуляция короткими импульсами

Из tACS со сдвигом фаз мы обнаружили, что разные фазы tACS эффективны. Что касается режима стимуляции TI, мы обнаружили, что две группы электродов могут стимулировать одно и то же положение, задав положение электрода и параметры стимуляции. Что произойдет, если мы не будем добавлять области мозга для стимуляции, а вместо этого будем использовать стимулирующие сигналы разных фаз в одной и той же точке в разное время? Транскраниальная стимуляция в разное время означает, что каждое положение электрода не стимулируется в течение длительного времени, поэтому мы можем увеличивать интенсивность стимуляции на электроде в каждом цикле, не оказывая слишком большого влияния на кору в месте расположения электрода.Следовательно, мозг может выдерживать стимуляцию более высокой интенсивности. Стимулирование интернет-провайдера — это усовершенствованный метод, основанный на этой идее. Принцип его работы такой же, как и у обычных tACS; то есть частота подачи электрического сигнала влияет на разрядную активность нейронов в том же канале мозга. Основное усовершенствование стимуляции ИСП заключается в том, что полный цикл стимуляции разделен на несколько частей, каждая из которых завершается парой электродов. За счет увеличения количества электродов стимуляции время разряда каждого электрода стимуляции в коже сокращается, что снижает все виды побочных эффектов, которые могут быть вызваны длительной стимуляцией кожи током.Принципиальная схема стимуляции ИСП представлена на рис. 6. Для попеременной передачи тока стимуляции используется несколько пар электродов, а поверхностный слой мозга стимулируется прерывисто во времени, поэтому даже использование стимуляции высокоамплитудным током не вызывает безопасности. проблемы. С другой стороны, если положения стимуляции каждого электрода в глубокой части мозга перекрываются, глубокая часть мозга получает непрерывную стимуляцию во времени и подвергается высокоинтенсивной стимуляции. Поскольку стимуляция ISP все еще находится на стадии исследований, частота и амплитуда ее применения все еще находятся на стадии исследования, но амплитуда стимуляции ее применения намного больше, чем у традиционной tACS; в экспериментах на людях амплитуда стимуляции ИСП может достигать 7 мА (хотя возникает головокружение). Вереслакос продемонстрировал региональную специфику этого нового метода на грызунах; то есть на нейронные цепи временно воздействуют токи более высокой интенсивности по сравнению с теми, которые используются в традиционных схемах (Vöröslakos et al., 2018). Однако ISP с частотой 1 Гц неудобен при применении к людям и, по-видимому, не имеет долгосрочного постстимуляционного эффекта (Widge, 2018).

Рисунок 6 . Принципиальная схема стимуляции перекрестным коротким импульсом (ISP).

Компьютерная стимуляция

Эксперименты являются лишь частью проверки вышеупомянутых методов оптимизации, и существует множество исследований, в которых изучались методы и результаты оптимизации с помощью компьютерного моделирования для объяснения механизма методов оптимизации. Были созданы различные модели для определения эффективности электрической стимуляции и оптимизации количества электродов и их расположения (Morales-Quezada et al., 2019). Аберра создал компьютерную модель нейронов коры головного мозга человека и крысы для имитации нейронной реакции коры головного мозга на стимуляцию электромагнитными полями (Aberra et al., 2018). Cakan and Obermayer (2020) использовали упрощенную модель адаптивного экспоненциального интегрирования и активации (AdEx) нейронов среднего поля для обсуждения влияния электрической стимуляции на большие популяции нервов (Cakan and Obermayer, 2020).В то же время мы также должны отметить, что компьютерное моделирование полезно, но имеет много ограничений. Например, они сделали предположения о тканевой проводимости, но разные гипотетические значения могут привести к очень разным результатам по величине электрического поля (Laakso et al., 2015; Saturnino et al., 2015). Другие факторы, которые изменяют электрическое поле, включают анатомические вариации функциональной связи и индивидуальную изменчивость (Laakso et al. , 2016). Кроме того, поскольку разные нейроны обладают разной возбудимостью, взаимодействие между этими нейронами и внеклеточной стимуляцией является сложным.Таким образом, биологический механизм нейрорегуляторных методов, таких как tACS, не совсем ясен (Cubo et al., 2018), и необходимо проанализировать множество факторов, чтобы понять эффект данного подхода к стимуляции мозга (Karimi et al., 2019). Поэтому в этом разделе обобщаются результаты компьютерного моделирования параметров электродов, электростимуляции высокого разрешения и стимуляции с интерференционной модуляцией.

Моделирование параметров электрода

Доказано, что положение и форма электрода напрямую связаны с фокусом электрической стимуляции (Dmochowski et al., 2011; Биксон и др., 2013). Из-за неравномерного распределения тока или шунтирования тока на коже очень сложно обеспечить точное размещение электродов с достаточным расстоянием между электродами. Это требует от нас решения этой проблемы с помощью технологии компьютерного моделирования.

Исследования показали, что только фокусные монтажи, такие как круговые монтажи или монтажи высокой четкости, могут целенаправленно манипулировать фазовым соотношением между двумя целевыми областями, не вводя нежелательные электрические поля в другие области (Saturnino et al., 2017; Карабанов и др., 2019). Более того, чем больше пар электродов, тем точнее можно нацелить область активации (Karimi et al., 2019). По сравнению с классическим электродным монтажом, кольцевой электродный монтаж может стимулировать целевую область более интенсивно и значительно уменьшить нейросенсорные побочные эффекты (Heise et al., 2016). Кроме того, исследования показали, что круглые электроды оказывают лучший сдерживающий эффект на распределение электрического поля различных слоев фантома, чем прямоугольные электроды (Morales-Quezada et al., 2019).

Электростимуляция высокого разрешения

tACS может регулировать внутреннюю нейронную активность мозга, вводя слабый ток в электроды, подключенные к коже головы. Вычислительные модели с высоким разрешением показывают, что спинномозговая жидкость проводит электричество к «горячим точкам» в зависимости от конкретной анатомии черепа и конкретной складчатости мозга; эти особенности не сразу видны из-за расположения электродов на коже головы (Datta et al., 2009, 2011). Соответственно, хотя слабое электрическое поле напряженностью 1 В/м, обычно используемое в экспериментах с tACS, оказывает лишь небольшое влияние на мембранный потенциал отдельного нейрона (Radman et al., 2009), влияние на динамику сети может быть весьма значительным; этот эффект также наблюдался в эксперименте (Francis et al., 2018). Следовательно, необходимо моделировать и оптимизировать стимуляцию HD-tACS, чтобы ее можно было применять более точно (Dmochowski et al., 2011).

Руффини впервые описал метод оптимизации многофокусной структуры ПЭС методом наименьших квадратов и расширил применение этого метода от HD-tDCS до HD-tACS (Ruffini et al., 2014). Затем больше людей оптимизировали HD-tACS. Канчелли использовал метод конечных элементов для имитации фокуса и интенсивности различного количества электродов на голове и обнаружил, что использование только 2–8 электродов может обеспечить разумное целевое позиционирование, что обеспечивает теоретическую поддержку оптимизации HD-tACS (Cancelli et al. ., 2016). В ходе компьютерного моделирования люди обнаружили, что при электростимуляции затухание электрического поля кожи было в несколько раз больше, чем у черепа, и предсказали, что электрическая проводимость равна 0.57 См/м будет глобальным значением для всего мозга (Asan et al., 2019).

Впоследствии люди изучали двусторонний HD-tACS. Сатурнино предложил оптимизированный монтаж электродов HD-tACS, который может лучше нацеливаться на одну и ту же область как в условиях положительной, так и отрицательной фазы (Saturnino et al., 2017). Алексейчук оценил электрическое поле трех различных монтажей HD-tACS, используя реальные модели конечных элементов мыши, обезьяны и человека (Алексейчук и др. , 2019c). Они обнаружили, что напряженность электрического поля, вызванного HD-tACS, различна в разных образцах, и полученные ими результаты согласуются с данными, опубликованными в экспериментальной литературе на людях (Antal et al., 2017; Гроссман и др., 2018).

Интерференционная модуляция Электрическая стимуляция

Случай интерференционной модуляции является более сложным, поскольку принцип интерференционной модуляции заключается в том, что два или более сигналов влияют друг на друга, создавая желаемую форму сигнала. Есть две области, которые нуждаются в моделировании и проверке. Важным аспектом этого метода является то, могут ли два или более сигнала правильно интерферировать друг с другом в мозгу, чтобы стать сигналом, который нам нужен. Неясно, как должны располагаться электроды, чтобы можно было точно контролировать положение интерференционной модуляции.

Основным преимуществом AM-tACS является то, что он может уменьшить артефакты стимула. Однако основной механизм вовлечения сигналов AM-tACS в нейрональные мишени до сих пор не ясен. Эхсан использовал компьютерную модель коры головного мозга для изучения того, как AM-tACS модулирует эндогенные колебания, и обнаружил, что AM-tACS требует гораздо более высокой силы тока, чем немодулированная форма волны tACS, для достижения очевидной фазовой синхронизации (Negahbani et al., 2018). Кроме того, AM-tACS теоретически не требует питания на своей частоте модуляции, что позволяет избежать проблемы перекрытия спектра между интересующими сигналами мозга и артефактами стимула.Однако с помощью компьютерного моделирования Кастен обнаружил, что даже слабая нелинейность оборудования для стимуляции и записи также приводит к неупорядоченной модуляции частоты и ее гармоник, и в процессе стимуляции все еще присутствуют артефакты (Kasten et al., 2018). Поэтому, принимая во внимание артефакты, все еще существующие в AM-tACS, Дэвид успешно разделил артефакты стимула в AM-tACS с помощью совместимого с режимом реального времени алгоритма подавления артефактов и проверил его на семи здоровых добровольцах (Haslacher et al. , 2020).

Как новый тип неинвазивной глубокой стимуляции мозга, стимуляция TI привлекла большое внимание. Изучение стимуляции TI продвигается по-разному. Ли продемонстрировал эффективность метода TI и его возможность обнаружения относительно больших электропроводностей в тканях человека с помощью численных и экспериментальных результатов (Lee et al., 2018). Цао смоделировал реакцию мембранного потенциала нейронов на стимуляцию TI с помощью модели HH (Cao and Grover, 2020).Кроме того, Цао и Сяо смоделировали многоэлектродную стимуляцию TI, чтобы объяснить ряд основных проблем, связанных с интерференционным током и пространственным разрешением (Xiao et al., 2018; Cao and Grover, 2020). Однако их исследования все еще имеют некоторые недостатки в физиологической модели. Модель HH также использовалась для определения того, эффективна ли стимуляция TI для всех типов нейронов или это сетевой механизм, который делает возможной стимуляцию TI (а не динамика отдельных нейронов; Cao and Grover, 2018).

После проверки стимуляции TI люди начали ее оптимизировать с разных сторон. Ли оптимизировал конфигурацию скальповых электродов и ввод тока во время стимуляции TI, чтобы обеспечить максимальный ток глубокой стимуляции мозга (Lee et al., 2020). Rampersad предложил оптимальный режим четырехэлектродного тока для максимизации электрического поля TI в бледном шаре (0,37 В/м), гиппокампе (0,24 В/м) и моторной коре (0,57 В/м; Rampersad et al., 2019). . На основе стимуляции TI Чжу представил и проверил концепцию стимуляции многоточечной временной интерференции (MTI), которая может одновременно стимулировать несколько узлов в сети мозга, чтобы регулировать функцию сети (Zhu et al., 2019). Сосредоточив внимание на однородной модели с двумя и четырьмя парами электродов, Карими предложил два автоматических алгоритма оценки параметров стимула с использованием искусственной нейронной сети (ANN; Karimi et al., 2019). Основываясь на стимуляции TI, Цао изучил механизмы стимуляции TI двумя парами электродов, а затем предложил «Стратегии фокусировки стимуляции на основе пространственно-временных интерференций» (STIMULUS) для повышения пространственной точности стимуляции (Cao and Grover, 2020). Песня смоделировала типичные конфигурации электродов противоположных электродов и перекрестных электродов.Результаты показывают, что распределение амплитуды модуляции огибающей для разных конфигураций электродов различается в одном и том же направлении электрического поля (Song et al., 2019).

Существует несколько исследований стимуляции ISP и tACS со сдвигом фазы. Основной результат tACS со сдвигом по фазе показан в разделе «tACS со сдвигом по фазе». Кроме того, исследования подтвердили, что три оптимизированных метода (HD-tACS, TI и ISP) в значительной степени эквивалентны в максимизации интенсивности или фокуса желаемой целевой позиции (Huang and Parra, 2018).

Оборудование

Из-за специфики количества электродов и сигналов стимуляции в вышеупомянутой оптимизированной электрической стимуляции во многих случаях, даже если моделирование проходит гладко, в реальном экспериментальном процессе возникнут различные непредсказуемые ситуации из-за аппаратных ограничений. В этом разделе мы обобщаем последние инновации в оборудовании для электростимуляции и пытаемся связать их с описанной выше электростимуляцией (HD-tACS, фазово-сдвинутая tACS, AM-tACS, TI и ISP), чтобы предложить некоторые идеи для более эффективного применения электростимуляции. эти электрические раздражения.

Для HD-tACS эффект стимуляции отличается в зависимости от структуры емкости. Поэтому Дос Сантос предложил копланарную структуру емкостного электрода. Эта емкостная технология может генерировать большое количество различных стимулов, изменяя формы сигналов, амплитуды, частоты и циклы (Dos Santos et al., 2019). Метод интерференционной модуляции очень подходит для стандартного низковольтного КМОП-процесса. В то же время электрод HD-tACS также может быть изготовлен из новых композитных материалов.Спиропулос предложил растительный композиционный электродный материал на основе гидрогелей алоэ и проводящих полимеров. Авторы обнаружили, что биосовместимость и стабильность этих электродов были лучше, чем у традиционных электродов, поместив этот электрод на череп крысы (Spyropoulos et al. , 2019a).

Высокочастотные стимулы с частотой ≥1 кГц вызывают все больший интерес в нейрорегуляции, поскольку их физиологические и клинические особенности предполагают механизм нетрадиционной стимуляции нервов (Noori and Neel, 2018; Thomson et al., 2018). Традиционные изоляторы напряжения и тока стимула не поддерживают генерацию таких сигналов, потому что они вносят смещения. Fallahrad иллюстрирует нестандартную конструкцию устройства, которая поддерживает надежную электрофизиологическую запись во время стимуляции частотой кГц (Fallahrad et al., 2019). На высоких частотах (например, 2 кГц) импеданс скальпа как минимум на порядок ниже, чем при обычной стимуляции (5–200 Гц; Pazhouhandeh et al., 2019). Это также направление исследований по стимуляции TI.Кроме того, Спиропулос представил внутренний органический электрохимический транзистор с ионным управлением (IGT), который можно локально увеличить непосредственно на границе раздела устройство-кожа. Этот IGT может уменьшить размер контакта на пять порядков, а оборудование можно легко установить между волосяными фолликулами, что значительно упрощает размещение. Если мы хотим сделать электрические стимуляторы безопасными, подходящими для долгосрочной имплантации или пригодными для ношения в будущем, этот вид IGT найдет хорошее применение (Spyropoulos et al., 2019б).

Обсуждение и будущее

Существующие проблемы или вызовы

На сегодняшний день текущий прогресс исследований этих различных методов электростимуляции также отличается. Основываясь на доступной литературе, мы обобщили характеристики различных улучшений, их преимущества и недостатки, как показано в таблице 3. Нет убедительных доказательств того, что транскраниальная электрическая стимуляция может повредить ткани головного мозга или когнитивные функции. Тем не менее, есть еще много проблем, которые необходимо преодолеть в клиническом применении этих усовершенствованных методов.Поскольку tACS в основном является неинвазивной формой стимуляции мозга, некоторые исследователи задаются вопросом, может ли этот метод действительно работать в более крупном человеческом мозгу по мере увеличения размера ткани. Прикладываемая сила тока может быть очень высокой. Если это правда, людям, вероятно, придется делать чрескожную пункцию под анестезией для надлежащей стимуляции, что в некоторой степени ограничивает потенциальное применение (Колфилд и Джордж, 2018).

Таблица 3 . Сравнение различных методов улучшения tACS.

Сомнения в отношении HD-tACS такие же, как и в отношении tACS, потому что электрическая стимуляция высокой четкости только усиливает фокус стимуляции; в остальном принцип тот же, что и у tACS. Механизм этого вида электрической стимуляции может включать различные синаптические и несинаптические воздействия на нейроны, ненейрональные клетки и ткани центральной нервной системы и требует дальнейшего изучения (Brunoni et al., 2012).

Что касается интерферирующей модуляции, исследований по моделированию в AM-tACS мало, и до этого года не было опубликовано ни одной статьи об экспериментах на людях.Это заставляет людей сомневаться в эффективности этого метода. Однако в большинстве связанных исследований сообщается, что AM-tACS не полностью предотвращает интерференцию артефактов, как ожидалось. Следовательно, исследования AM-tACS и традиционные исследования tACS также могут страдать от артефактов; это также может быть будущим направлением исследований AM-tACS. Для tACS со сдвигом по фазе основная проблема заключается в том, может ли он достичь эффекта компьютерного моделирования 90–176 in vivo 90–177; этот аспект еще предстоит изучить.Для стимуляции TI основные проблемы заключаются в следующем. Одна проблема заключается в том, что неясно, как изменить распределение электрического поля, когда входные токи двух пар электродов не равны. Другая проблема заключается в том, что необходимо проверить, применима ли квазистатическая гипотеза фундаментальной физики к стимулам в диапазоне кГц (Huang and Parra, 2018). Стимуляция ISP сталкивается с той же проблемой, что и стимуляция TI. Кроме того, многие из вышеперечисленных методов стимуляции используются только в исследованиях на животных, но не в клинике, главным образом потому, что глубина этих методов стимуляции не была проверена. Нормальную tACS можно рассматривать как диффузный стимул, а эти улучшения можно рассматривать как неинвазивную глубокую стимуляцию мозга. Поэтому мы не знаем, можно ли распространить влияние электрической стимуляции на человеческий мозг, который примерно в 1400 раз превышает размер мозга мыши. Остается определить, действительно ли нейронные элементы в пути стимуляции в большом мозге не затронуты (Lozano, 2017).

Доза и безопасность

Исследователи также должны попытаться понять наилучшую терапевтическую «дозировку» электрической стимуляции.Концепция «дозировки» электростимуляции была впервые предложена Ницше и Паулюсом (2000), и различные варианты доз также затрудняют определение оптимального выбора. При электрической стимуляции высокой четкости области коры, подвергшиеся воздействию высоких доз электрической стимуляции, могут с большей вероятностью модулироваться. Однако другие менее контролируемые факторы, такие как сопротивление кожи и черепа, также могут влиять на эффективный поток электричества к нейронной ткани. При исследовании транскраниальной электростимуляции человека напряженность поля тока силой 1 мА находится в пределах 0.2 В/м и 0,5 мВ/м при достижении целевого участка (Opitz et al., 2016; Huang et al., 2017). Эта величина напряженности поля считается минимальной, необходимой для того, чтобы человеческий организм производил измеримые физиологические эффекты в нейронах. Недавнее исследование in vitro показало, что череп и мягкие ткани вокруг мозга отводят примерно 60% вводимого тока на 75% от мозга (Vöröslakos et al., 2018). Согласно этому исследованию, ток, подаваемый на мозг при tACS, слишком слаб, чтобы непосредственно оказывать измеримое физиологическое воздействие, но может воздействовать на мозг посредством ритмического резонанса (de Berker et al., 2013). Поэтому вопрос о необходимости увеличения дозы электростимуляции в будущих исследованиях и изучение влияния дозы электростимуляции также являются важными направлениями будущих исследований механизма транскраниальной электростимуляции.

В настоящее время побочных реакций при применении HD-tACS в организме человека не наблюдается. Для стимуляции интерференционной модуляцией ситуация более сложная (Zhao et al., 2017). Большинство методов модуляции помех были проверены только на грызунах, поэтому безопасность для людей еще предстоит проверить, но некоторые субъекты чувствовали боль при тестировании стимуляции ISP на людях.Это требует от нас установления оптимального тока и электродов, чтобы электростимуляция была как физиологически эффективной, так и безопасной в организме человека. Кроме того, для интерференционной модуляции пространственная мишень интерференционного поля в глубинных структурах головного мозга человека будет дополнительно усложнена анатомией головы и мозговой ткани. Метод ориентации, основанный на нескольких электродах стимуляции, первоначально разработанный для низкочастотного электрического поля, нуждается в расширении и проверке, прежде чем его можно будет применить к высокочастотному полю (Opitz and Tyler, 2017). Кроме того, следует отметить, что на конечную клиническую эффективность оптимизированного метода tACS при психологических и неврологических заболеваниях могут влиять различные факторы; дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на индивидуальных различиях при конкретных заболеваниях (например, психическом состоянии, резистентности к лечению и тяжести заболевания; Kekic et al., 2016). Это требует от нас уделять особое внимание дизайну экспериментальных групп при разработке экспериментов для проверки оптимизированных методов tACS. Кроме того, в недавних исследованиях сообщалось, что участники могли различать фиктивную стимуляцию и стимуляцию транскраниальным током (Greinacher et al., 2019). Таким образом, мы должны уделять особое внимание дизайну контрольной группы при разработке клинического исследования.

Этика

Перед клиническим применением этих методов стимуляции переменным током мы должны сохранять хорошее критическое отношение к этим новым технологиям. Даже неинвазивные методы нейрорегуляции не являются игрушками и могут иметь непреднамеренные нейропсихологические последствия (Bikson et al. , 2013). Мы должны поддерживать стандартизированную социологию биологических знаний, которая может извлечь выгоду из принципов справедливости, доброты и непричинения вреда, а также концепции прав человека (Петерсен, 2013).Поскольку в настоящее время мы не понимаем тонкостей регуляции мозга и ее влияния на когнитивные процессы и функции организма, мы должны хотя бы убедиться, что эти методы безвредны, прежде чем применять их. Это требует от нас не только проведения дальнейших доклинических исследований на соответствующих моделях животных, но и проверки результатов с помощью методов визуализации мозга, чтобы предотвратить возможные неблагоприятные результаты. Основные преимущества стимуляции переменным током заключаются в том, что она неинвазивна (неинвазивная стимуляция мозга не требует общей анестезии, что приводит к меньшему количеству осложнений, чем инвазивная стимуляция мозга), обратима (нейрорегуляция может быть немедленно остановлена в случае возникновения проблемы) и адаптируемость/гибкость (цели мозга и/или параметры стимуляции могут быть легко и быстро изменены; Val-Laillet et al. , 2015). Однако, поскольку многие из вышеперечисленных методов основаны только на экспериментах на грызунах, мы должны тщательно изучить их в дальнейшем, чтобы сбалансировать затраты и преимущества каждого метода.

В настоящее время одним из наиболее часто используемых направлений вышеуказанных методов является изменение способности памяти посредством нейромодуляции. Опросы показывают, что многие студенты колледжей принимают риталин и другие «лекарства для обучения» без рецепта, надеясь улучшить свое внимание и память, даже если у них не диагностированы психические расстройства (Farah, 2015).Если будет доказано, что описанная выше электрическая стимуляция оказывает модулирующее действие на функцию памяти и используется в клинических условиях, люди, вероятно, будут использовать ее без надлежащего руководства или информации, что может привести к потенциально опасным последствиям. Кроме того, электрическая стимуляция переменным током как форма неинвазивной электрической стимуляции может влиять на настроение, внимание, мышление и социальное поведение (Hamilton et al. , 2011). Когда усовершенствованный метод распространяется на клинические испытания, мы должны учитывать вышеперечисленные аспекты, возникающие после стимуляции.Хотя упомянутые выше усовершенствованные методы электрической стимуляции переменным током предназначены для усиления фокуса стимуляции, нецелевая стимуляция по-прежнему вызывает беспокойство (Davis and van Koningsbruggen, 2013). Изменение познания путем воздействия на структуру мозга может иметь нежелательные побочные эффекты, снижать ожидаемые результаты и даже приводить к противоречивым реакциям.

Перспективы на будущее

Как правило, не существует идеального объяснения механизма, позволяющего доказать эффективность вышеуказанных усовершенствованных методов tACS.Во-первых, необходимы эксперименты на животных. Ключевые механистические идеи могут быть получены из исследований на животных, в которых изучаются различные формы электрической стимуляции или исследуются другие результаты, которые не могут быть достигнуты у людей (Zhao et al. , 2017). Между тем, в организме человека комплексные методы, такие как транскраниальная магнитно-резонансная томография (МРТ), запись электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), также могут помочь нам лучше понять механизм электрической стимуляции мозга.Неулинг указывает, что из-за электрических характеристик самой tACS артефакты tACS делают невозможным анализ сигналов ЭЭГ в условиях tACS (Neuling et al., 2016). Hyvarinen объединил tACS с MEG и использовал MEG для наблюдения слуховой вызванной стационарной активности в условиях tACS (Hyvarinen et al., 2018). Напротив, фМРТ — это самый простой метод для сочетания с tACS. Нойбауэр объединил θ tACS с фМРТ для анализа изменений мозга, вызванных колючками (Neubauer et al., 2017).Чен проанализировал роль tACS с частотой 10 Гц и 20 Гц в интеграции и изоляции сетей хронического инсульта с помощью фМРТ (Chen et al., 2021). Эти исследования указывают нам направление для изучения механизма tACS с разных сторон в будущем. Кроме того, в экспериментах на людях также важно выбирать разные маркеры для изучения терапевтического эффекта электростимуляции при различных заболеваниях. Такеяма обнаружил, что электрическая стимуляция может индуцировать уникальный положительный вызванный потенциал, называемый «распространенным P1» (P1w).В будущем этот вновь вызванный потенциал может дать новую возможность оценить его клиническое применение в качестве биомаркера нарушений памяти при неврологических заболеваниях с различными нарушениями памяти, таких как болезнь Альцгеймера (Takeyama et al., 2019).

Текущие результаты показывают, что для повышения интенсивности стимуляции и точности tACS методы улучшения tACS можно разделить на методы электростимуляции высокой четкости и методы электростимуляции с интерференционной модуляцией.Поскольку механизм HD-tACS согласуется с механизмом tACS, существует много дискуссий о применении HD-tACS в организме человека. Однако многие методы интерференционной модуляции еще не вышли на стадию экспериментов in vivo или экспериментов на животных. Это также будущее направление исследований двух методов. Высокочастотная стимуляция tACS может быть использована для разработки стимуляторов нервов сетчатки, которые находят новые применения в лечении потери зрения (Barriga-Rivera et al., 2017). Кроме того, оптимизированный метод tACS можно комбинировать с другими методами стимуляции для достижения лучшего эффекта стимуляции. Например, в метод HD-tACS был добавлен новый электрод для изменения распределения электрического поля в стимулируемой коре (Tashiro et al., 2020). В качестве альтернативы визуальную стимуляцию можно сочетать с электрической стимуляцией для достижения более высокого пространственного разрешения и стимуляции глубоких нейронов (Xiao et al., 2019).

Вклад авторов

JW задумал цель и содержание обзора.LW тщательно проанализировала статьи из запросов к базе данных, чтобы выбрать статьи, включенные в этот обзор, и написала черновик рукописи. TL разработала структуру и интеграцию содержания обзора. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Работа в этом исследовании была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 31972907, грант № 61431012 и грант № U1913216).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

Аберра А.С., Петерчев А.В. и Гриль В.М. (2018). Биофизически реалистичные модели нейронов для моделирования корковой стимуляции. J. Нейронная инженерия. 15:066023. doi: 10.1088/1741-2552/aadbb1