Účinky transkraniální stimulace stejnosměrným proudem spojené s fyzickým cvičením: studie metaplasticity

Před dvěma fázemi studie budou subjekty hodnoceny v následujících aspektech: úzkost podle Beckova inventáře úzkosti; deprese podle Beckova inventáře deprese; úroveň fyzického cvičení podle mezinárodního dotazníku fyzické aktivity; stres podle vnímaného stresu stupnice 10.

V první fázi budou subjekty podrobeny 4 podmínkám: (i) 15 minut fyzického cvičení střední intenzity; (ii) 10 minut fyzického cvičení s vysokou intenzitou; (iii) 30 minut fyzického cvičení s mírnou intenzitou; (iv) 15 nebo 30 minut odpočinku. Před každým stavem bude měřena kortikální excitabilita pomocí transkraniální magnetické stimulace motorickým evokovaným potenciálem (MEP); hladina glukózy v krvi bude vyhodnocena glukometrem. MEP se také provádí ihned po fyzickém cvičení a každých 5 minut po dobu 30 po skončení cvičení/odpočinku. Hladina glukózy v krvi bude změřena ihned po cvičení..

Ve druhé fázi budou subjekty podrobeny 6 podmínkám: (i) anodické tDCS + fyzické cvičení 1; (ii) anodický tDCS + fyzické cvičení 2; (iii) katodální tDCS + fyzické cvičení 1; (iv) katodální tDCS + fyzické cvičení 2; (v) předstírané tDCS + fyzické cvičení 1; (vi) sham tDCS + fyzické cvičení 2. Intenzita a doba fyzického cvičení závisí na výsledcích předchozí fáze a bude stanovena po skončení fáze 1. V této fázi bude vyhodnocena hladina glukózy v krvi před a bezprostředně před fyzickým cvičením. Kortikální excitabilita bude hodnocena pomocí transkraniální magnetické stimulace následujícími měřeními: motorický evokovaný potenciál - před tDCS, po tDCS, ihned, 10, 20, 30, 60, 90 minut po cvičení; klidový motorický práh - před tdcs, ihned a 90 minut po cvičení; náborová křivka - před tdcs, ihned a 90 minut po cvičení.

Stav tDCS Během aplikace tDCS budou pacienti sedět v pohodlném křesle s opěrkami hlavy a rukou. Proud bude aplikován stejnosměrným stimulátorem (NeuroConn, Německo) pomocí dvojice houbových elektrod napuštěných fyziologickým roztokem (povrch 35 a 36 cm²).

tDCS bude aplikováno na Cz a Oz podle mezinárodního systému 10-20 EEG. V anodovém tDCS bude anoda umístěna v Cz a katoda v Oz. V katodickém tDCS bude provedena inverzní poloha. Parametry intenzity proudu a trvání (dávky) použité byly dříve stanoveny u pacientů po mrtvici: intenzita stimulace 2 mA po dobu 20 minut s nárůstem a snížením proudu po 10 sekundách.

Sham tDCS byl použit v několika studiích k hodnocení účinku aktivního tDCS. Pro simulaci bude předpokládána stejná poloha anodického tDCS, avšak trvání proudu je pouze 30 sekund, s nárůstem a sestupem proudu po 10 sekundách. Elektrostimulační přístroj se navíc automaticky vypne, aniž by to pacient vnímal. Pacienti tedy pociťují časné pocity (mírné až střední brnění) v místě stimulace bez indukujícího účinku. Navíc po každém sezení tDCS budou pacienti odpovídat na dotazník nežádoucích účinků.

Fyzická zátěž Intenzita fyzické zátěže bude určena maximální tepovou frekvencí (max HR) pomocí vzorce (220 - věk). Pro vysokou intenzitu bude intenzita mezi xx a xx % maxHR; střední intenzita, 64-76 % maxHR; mírná intenzita, 57-63 % maxHR. Dále bude během fyzického cvičení tepová frekvence průběžně vyhodnocována POLARem a měřítko vnímané frekvence bude registrováno každé 3 minuty modifikovanou Borgovou stupnicí. TMS-p). Magnetická stimulace (Neurosoft, Rusko) bude aplikována prostřednictvím cívky s číslicí 8 k určení reprezentace motorického kortexu pravého tibiálního předního svalu (hotspot) a provede se následující elektrofyziologická měření k posouzení kortikální aktivity: (i) Motor Evoked Potential (MEP); (ii) klidový motorický práh (RMT) a (iii) náborová křivka (RC).

Za prvé, pacienti budou instruováni, aby se posadili na židli a našli si pohodlnou polohu. Hotspot bude považován za nejvzrušivější oblast s intenzivnějším motorickým evokovaným potenciálem (MEP), měřeným elektromyografií.

Následující elektrofyziologická měření budou provedena v levé mozkové hemisféře k posouzení kortikální aktivity:

(i) Motor evokovaný potenciál (MEP): intenzita magnetického stimulátoru je upravena tak, aby se dosáhlo průměrného MEP 0,4 mV. TMS-p bude aplikován v oblasti kortikální reprezentace tibiale anterior a průměrné odpovědi na podněty by měly dosahovat 0,4 až 0,6 mV.

(ii) Klidový motorický práh (RMT): bude požádán, aby pacient provedl kontrakci předního tibiálního svalu a poté dostane deset pulzů pomocí TMS-p k určení klidového motorického prahu. Práh motoru odpovídá nejnižší intenzitě TMS-p pro vytvoření MEP 50 μV v 50 % pulzů aplikovaných na hotspot.

(iii) Náborová křivka (RC): Bylo aplikováno pět stimulů při každé z následujících intenzit: 5 % pod klidovým motorickým prahem (RMT), RMT, 5 % nad RMT, 10 % nad RMT, 20 % nad RMT, 30 % nad RMT, 35 % nad RMT a při 100 % výstupu stimulátoru. Pět stimulů v každé intenzitě bylo dodáno v bloku, ale pořadí změn intenzity stimulace bylo náhodné. Interval mezi po sobě jdoucími stimuly TMS byl mezi 5,5 až 6,5 s.