دستگاه TDCS یک وسیله برای تحریک الکتریکی مغز است که از یک باتری ۹ ولتی برای تولید جریان مستقیم استفاده می‌کند. این دستگاه می‌تواند جریان حداکثر ۲ میلی‌آمپر ایجاد کند که از طریق سیم‌ها به دو سنسور یا الکترود هدایت می‌شود.

دو الکترود دستگاه شامل یک الکترود با قطب مثبت و یک الکترود با قطب منفی است. این الکترودها به وسیله پدهای اسفنجی که با محلول رسانا (مانند آب نمک) خیس شده‌اند، بر روی پوست سر قرار می‌گیرند. این کار باعث می‌شود تا جریان الکتریکی به طور مؤثرتری از سطح پوست عبور کند و به نواحی زیرین هدایت شود.

جریان الکتریکی تولید شده پس از عبور از نواحی مختلف مانند پوست سر و جمجمه، به سطح قشر مغز می‌رسد. این جریان باعث ایجاد بار الکتریکی در نورون‌ها می‌شود و نواحی مشخصی از مغز را تحریک می‌کند. با این فرایند، فعالیت الکتریکی مغز تغییر کرده و اثرات تحریک الکتریکی مشاهده می‌شود.

آند (قطب منفی) مکانی است که الکترون‌ها وارد مغز می‌شوند، در حالی که کاتد (قطب مثبت) محلی است که الکتریسیته از مغز خارج می‌گردد.

بنابراین، در زیر کاتد یک بار منفی ایجاد می‌شود، زیرا الکترون‌ها برای ورود به الکترود تحریک‌کننده تجمع می‌کنند. این فرایند، تغییراتی در فعالیت الکتریکی نواحی مختلف مغز ایجاد می‌کند.

سر انسان یک هادی ضعیف الکتریسیته است و به همین دلیل، بخش قابل توجهی از جریان الکتریکی (حداقل ۵۰ درصد) در بافت‌های پیرامونی از بین می‌رود.

این موضوع توضیح می‌دهد که چرا در حین عبور جریان از جمجمه و تحریک مستقیم نورون‌ها، می‌توان از الکتریسیته بسیار کمتری استفاده کرد، بدون اینکه آسیبی به مغز برسد.

پایه علمی روش tDCS، عبور جریان الکتریکی از مغز با استفاده از قرار دادن الکترودهای مثبت و منفی بر روی جمجمه است. با این اصول، می‌توان متغیرهای مهم در عملکرد این دستگاه را پیش‌بینی کرد که شامل عواملی مانند شدت جریان، محل قرارگیری الکترودها، و مدت زمان تحریک است.

۱- شدت جریان: طبیعی است که هر چه میزان جریان الکتریکی بالاتر باشد، اثرات بیشتری از آن انتظار می‌رود. در فرایند تحریک مغزی با tDCS، جریان الکتریکی از الکترود آند (قطب منفی) به الکترود کاتد (قطب مثبت) برقرار می‌شود. این شدت جریان تأثیر مستقیم بر میزان تحریک نواحی مختلف مغز دارد.

۲- شکل و اندازه الکترود: بیش از شدت جریان، چگالی جریان یا تراکم آن از اهمیت بیشتری برخوردار است. چگالی جریان نشان‌دهنده میزان جریانی است که از هر سانتی‌متر مربع مغز عبور می‌کند. اندازه و شکل الکترودها می‌توانند توزیع جریان را تغییر دهند و به این ترتیب اثرات مختلفی بر نواحی هدف مغز ایجاد کنند.

۳- محل قرارگیری الکترود: دقت مکانی tDCS با توجه به اندازه الکترودها و اصول فنی این روش، محدود است. با این حال، می‌توان اثرات منطقه‌ای را در نواحی مشخصی از مغز مانند قشر حرکتی یا قشر پره‌فرونتال در هر یک از نیمکره‌های مغزی مشاهده کرد. انتخاب محل دقیق قرارگیری الکترودها برای دستیابی به اثرات خاص بسیار مهم است.

۴- مدت زمان برقراری جریان: افزایش مدت زمان جریان یا شدت آن می‌تواند منجر به افزایش اثرات tDCS شود. اما باید دقت داشت که افزایش بیش از حد شدت جریان ممکن است نواحی گسترده‌تری از مغز را تحت تأثیر قرار دهد و به تحریک نورون‌های لایه‌های زیرین منجر شود که می‌تواند اثرات غیرقابل کنترل و ارزیابی به همراه داشته باشد.

از این رو، ترجیح داده می‌شود که به جای افزایش شدت، مدت زمان تحریک افزایش یابد تا اثرات بیشتری بدون بروز عوارض جانبی ناخواسته ایجاد شود.