Účinnost TDCS při léčbě dysfunkce pracovní paměti a deprese u epilepsie temporálního laloku

Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) je výkonná technika modulace mozkové aktivity:

TDCS je založeno na aplikaci slabého stejnosměrného proudu na pokožku hlavy, který protéká mezi dvěma relativně velkými elektrodami – anodou a katodou. Během tDCS, nízká amplituda (1-2 mA), konstantní proudy jsou aplikovány přes skalpové elektrody a pronikají do lebky a vstoupí do mozku. I když dochází k podstatnému posunu proudu v pokožce hlavy, do mozku proniká dostatečný proud, aby modifikoval transmembránový neuronální potenciál, jak ukázaly dvě nedávné modelovací studie (Miranda et al. 2006; Wagner et al. 2007a), a tak ovlivnil hladinu excitability a modulují rychlost palby jednotlivých neuronů. Když je tDCS aplikován po dostatečně dlouhou dobu, kortikální funkce může být po stimulační periodě změněna (Nitsche a Paulus 2001) a směr změn kortikální excitability závisí na aktuální orientaci.

Několik dobře provedených studií na zvířatech o účincích tDCS pocházejících z 50. a 60. let minulého století ukázalo, že tDCS je výkonná technika modulace mozkových funkcí. Tyto studie ukázaly, že polarizační proudy aplikované na povrch mozku vedou k modulaci kortikální aktivity. Povrchová anodická polarizace kůry zvyšuje spontánní jednotkové výboje (Burns 1954; Creutzfeld et al. 1962) a iniciuje paroxysmální aktivitu (Goldring a O'Leary 1951), zatímco katodická polarizace tyto děje obecně potlačuje. Nízkoúrovňová povrchová polarizace navíc usnadňuje získání naučených motorických reakcí a vyvolává prodloužené změny ve vzorcích evokovaných výbojů kortikálních jednotek (Bindman et al. 1964). Nakonec Purpura a kol. (1964), studující buňky pyramidálního traktu z koček, prokázali, že prodloužená období polarizace mohou způsobit progresivní membránové a postsynaptické změny potenciálu a také následné účinky (Purpura a McMurtry 1965).

Na základě těchto důkazů byly provedeny nedávné studie na lidech, které společně ukázaly, že stimulace motorické kůry (M1) pomocí tDCS mění excitabilitu motorické kůry v závislosti na polaritě stimulace: zatímco anodická stimulace zvyšuje kortikální excitabilitu, katodická stimulace ji snižuje (Nitsche et al. 2003; Nitsche a Paulus 2000; Nitsche a Paulus 2001). Podobné modulační účinky byly popsány také ve zrakové kůře (Antal et al. 2004; Antal et al. 2001). Nedávná studie tDCS ukázala, že anodický tDCS primární motorické kůry nejen ovlivňuje kortikální aktivitu, ale vyvolává významné změny v aktivitě thalamu (Lang et al. 2005). Je třeba poznamenat, že aplikace tDCS u lidí za posledních 10 let výrazně pokročila, a proto se liší od aplikace u lidí používané v 60. a 70. letech (Wagner et al. 2007b).

Kromě toho nabízí tDCS několik výhod ve srovnání s jinými technikami neinvazivní stimulace mozku (tj. repetitivní transkraniální magnetická stimulace (rTMS)): (1) malá velikost elektrod a stimulátoru, což umožňuje přenosné použití například doma, (2) jednoduchá a nenákladná technika, kterou lze snadno převést do klinické praxe, (3) dlouhotrvající účinky – modulační účinky tDCS trvají déle ve srovnání s rTMS – například 13 minut stimulace změní dráždivost mozku po dobu až 2 hodin (Nitsche a Paulus 2001) a (4) snadněji oslepeni pomocí falešné tDCS v rámci klinických studií (Gandiga et al 2006)

Bylo prokázáno, že prefrontální stimulace zlepšuje kognitivní funkce:

Nedávno bylo publikováno několik studií demonstrujících zlepšení pracovní paměti, když je stimulace tDCS aplikována na dorzální laterální prefrontální kortex. Fregni et al (2005) studovali 15 normálních subjektů. Pacienti prováděli úkol pracovní paměti se třemi zpětnými vazbami během aktivní anodické (stimulační) tDCS levého dorzolaterálního prefrontálního kortexu (levý DLPFC), simulované stimulace přes levý DLPFC, katodické (inhibiční) stimulace levého DLPFC nebo anodické stimulace přes primární motorická kůra (M1). Výsledky této studie ukázaly významné zlepšení pracovní paměti, jak je indexováno přesností úlohy po aktivním anodovém tDCS levého DLPFC. Jiné podmínky stimulace – včetně simulovaného tDCS, anodického tDCS levého DLPFC nebo anodického tDCS M1 – nevedly k významné změně výkonu úkolu. Podobně Boggio et al (2007) také zjistili signifikantní zlepšení výkonu afektivních úloh typu go-no-go u pacientů s těžkou depresí po léčbě anodickým tDCS na levém DLPFC nezávisle na stupni zlepšení nálady po 10 po sobě jdoucích dnech tDCS.

Naopak, existují určité důkazy, že katodická inhibice pravého DLPFC zvyšuje výkonnost pracovní paměti při stejném úkolu u pacientů s depresí (Bermpohl et al 2006). Tyto studie společně naznačují, že zvýšená aktivita levého DLPFC – ať už přímo prostřednictvím anodické stimulace nebo nepřímo prostřednictvím katodické inhibice pravého DLPFC – je zodpovědná za zlepšení výkonnosti pracovní paměti.

Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) má významný antidepresivní účinek: Modulace prefrontálního kortexu anodickým tDCS je spojena s významným zlepšením deprese. Původně předběžná, randomizovaná, kontrolovaná a dvojitě zaslepená studie, ve které byly zkoumány účinky pětidenní anodické stimulace levého DLPFC u 10 pacientů s velkou depresí. Všichni pacienti tolerovali tDCS bez komplikací. Na konci léčby byli v aktivní skupině 4 respondéři na léčbu oproti žádní respondéři ve falešné skupině. U pacientů, kteří dostávali aktivní stimulaci, došlo k významnému snížení skóre Hamiltonovy škály pro hodnocení deprese (HDRS) a Beck Depression Inventory (BDI) ve srovnání s výchozí hodnotou, což nebylo pozorováno u pacientů, kteří dostávali simulovanou stimulaci (Fregni et al. 2006b).

V následné dvojitě zaslepené klinické studii s paralelními skupinami se 40 pacienty s těžkou depresí byli pacienti zbaveni medikace a randomizováni do tří skupin léčby: anodická tDCS levého DLPFC (aktivní skupina); anodální tDCS okcipitálního kortexu (aktivní kontrolní skupina) a falešný tDCS (kontrolní skupina s placebem). tDCS bylo aplikováno na 10 sezení během 2-týdenního období. Nálada byla hodnocena zaslepeným hodnotitelem pomocí HDRS a BDI. Léčba byla dobře tolerována s minimálními vedlejšími účinky, které byly rovnoměrně distribuovány do všech léčebných skupin. Tato studie ukázala významně větší snížení skóre deprese po levém DLPFC tDCS (snížení HDRS o 40,4 % (±25,8 %)) ve srovnání s okcipitálním (snížení HDRS o 21,3 % (±12,9 %)) a předstíraným tDCS (snížení HDRS o 10,4 % (±36,6 %). Příznivé účinky tDCS ve skupině DLPFC přetrvávaly 1 měsíc po ukončení léčby (Boggio et al. 2008).

Podobně v další longitudinální studii deprese Rigonatti et al (2008) měly sériové aplikace anodického (stimulačního) tDCS aplikovaného na prefrontální kortex (10 sezení po 2 mA každé) podobný účinek na snížení depresivních symptomů, jak bylo měřeno Beck Depression Inventář má skóre jako fluoxetin i 6 týdnů po léčbě. Účinky tDCS však byly bezprostřednější než účinky fluoxetinu19.

V souhrnu se zdá, že tDCS levého DLPFC je schopen vyvolat významné pozitivní afektivní a kognitivní zlepšení u normálních pacientů a pacientů s významnou depresí. V tomto návrhu proto budeme testovat, zda je prodloužená prefrontální stimulace spojena s klinicky významnými změnami v afektivních a kognitivních funkcích bez zhoršení epileptiformní aktivity nebo frekvence záchvatů. Výsledky této pilotní studie budou mít významný klinický dopad na léčbu neuropsychiatrických komorbidit pacientů s epilepsií temporálního laloku.