Neinvazivní stimulace vzrušivosti centrálního nervového systému

Po předchozím informovaném souhlasu budou dobrovolníci podrobeni šesti pseudorandomizovaným sezením pomocí webové stránky (randomization.com) nezúčastněným výzkumníkem. Na začátku studie budou dobrovolníci hodnoceni prostřednictvím strukturovaného dotazníku a každé sezení bude zahrnovat následující experimentální sekvenci:

1. Množství a kvalita spánku: Bude dotázáno, kolik hodin dobrovolník spal za poslední noc. Kvalita spánku bude měřena pomocí analogové škály odstupňované od 0 (nejhorší kvalita spánku) do 10 bodů (nejlepší kvalita spánku).
2. Typ stravování: Všichni jedinci budou dotázáni na požití jídla a nápojů, které by mohly změnit kortikální excitabilitu (např. káva, čokoláda, energie, soda atd.). Pokud je pozitivní, výzkumníci zaznamenají dobu od požití a vyčíslí množství potravy.
3. Úroveň únavy a motivace: Úroveň únavy a motivace: Úroveň únavy a motivace: Bude měřena pomocí analogové stupnice odstupňované od 0 (nižší úroveň únavy nebo motivace) do 10 bodů (větší úroveň únavy nebo motivace).
4. Kortikální excitabilita: kortikální bude měřena prostřednictvím motorického evokovaného potenciálu (MEP), krátké intrakortikální inhibice (SICI) a intrakortikální facilitace (ICF). Všechna opatření budou hodnocena pomocí transkraniální magnetické stimulace (Neurosoft, Rusko). Zpočátku bude prahová hodnota klidového motoru (RMT) určena nalezením nejnižšího výstupu stimulátoru, který vyvolává motor evokovaný potenciál (MEP) alespoň 50 mikrovoltů (μV). Pro měření RMT bude nad pravou primární motorickou kůru (systém C3 - 10/20) umístěna cívka s číslicí osm připojená k magnetickému stimulátoru držená ručně v úhlu 45 stupňů od střední čáry. Krátká intrakortikální inhibice (SICI) a intrakortikální facilitace (ICF) budou hodnoceny párovou pulzní transkraniální magnetickou stimulací. Podprahové kondicionační stimuly (80 % RMT) a nadprahové testovací stimuly (130 % RMT) budou dodány v interstimulačním intervalu (ISI) 2 milisekundy pro SICI a 10 milisekund pro ICF. Při každé podmínce bude aplikováno deset stimulů (nepodmíněný pulz a páry stimulů s ISI 3 a 20 milisekund). Doručování objednávky stimulů bude pseudonáhodné a SICI a ICF budou vyjádřeny jako procento podmíněného stimulu vzhledem k nepodmíněnému stimulu. Hodnota MEP bude získána pomocí jednopulzní transkraniální magnetické stimulace. Na primární motorickou kůru (C3) bude aplikováno deset nadprahových (130 % RMT) stimulů.

5. Aktivita míchy: úroveň excitability míchy bude měřena pomocí následujících výsledků:

   • Hoffmanův reflex (H reflex): H reflex bude vyvolán perkutánní elektrickou stimulací tibiálního nervu dodanou do podkolenní jamky a zaznamenány elektromyografické odezvy z m. soleus. Hodnoty maximálního H reflexu, M vlny a maximálního H reflexu a maximálního poměru M vln (H/M ratio) budou získány pomocí náborové křivky. Náborová křivka začne intenzitou stimulu dodávanou od 2 miliampérů (mA) a bude se zvyšovat po krocích 1 mA až do stabilizace křivky M vlny (žádné zvýšení amplitudy M vlny).
   • Homosynaptická deprese (HD): HD bude získána prostřednictvím série dvou po sobě jdoucích stimulů oddělených interstimulačním intervalem (od 30 ms do 10 000 ms). Podněty budou aplikovány do podkolenní jamky a budou zaznamenány elektromyografické odezvy z m. soleus. Stimuly budou dodány s intenzitou nezbytnou pro vytvoření maximálního H reflexu (tato informace bude k dispozici v náborové křivce, jak bylo uvedeno výše). Rozdíl mezi prvním a druhým stimulem pro každý interstimulační interval povede ke vzniku zotavovací křivky.
   • Nociceptivní složka abstinenčního reflexu (RIIIr): RIIIr bude vyvolán dodáním perkutánní elektrické stimulace na n. suralis (za pravým laterálním kotníkem) a zaznamenáním odpovědí z ipsilaterální brevis hlavy m. biceps femoris. Pro záznam prahu reflexu (RT) bude počáteční intenzita proudu upravena na 2 mA a zvyšována po krocích po 1 mA, dokud nebude získána odezva alespoň 20 µV, doprovázená zprávou o bolesti. Poté bude aplikováno 5 stimulů (130 % RT), aby se získala latence a průměr plochy. Kromě toho bude vnímání bolesti řízeno pomocí analogové stupnice odstupňované od 0 (bez vnímání bolesti) do 10 bodů (už pociťovaná větší bolest).
6. tsDCS: transkutánní stimulace míchy bude prováděna prostřednictvím stejnosměrného (DC) stimulátoru (NeuroConn Plus, Německo) pomocí páru houbových elektrod napuštěných fyziologickým roztokem (35 cm²). Aktivní elektroda (anoda nebo katoda) bude umístěna mezi jedenáctý a dvanáctý hrudní obratel) a referenční elektroda přes pravou paži (deltový sval). Během 20 minut bude dodáván proud o intenzitě 2,5 mA, zatmívání a slábnutí po 10 sekundách. Sham tsDCS byl použit v několika studiích k hodnocení aktivních účinků tsDCS. Sham tsDCS bude aplikován s použitím stejného umístění elektrod a nastavení parametrů jako u anodického tsDCS, avšak stimulace bude trvat pouze 30 sekund, ale dobrovolníci budou pokračovat v montáži elektrod po dobu 20 minut. Takže rané pocity (např. mírné až středně silné brnění nebo svědění) v místě stimulace se objeví bez vyvolání jakýchkoli modulačních účinků. Navíc po každé relaci tsDCS bude aplikován dotazník nežádoucích účinků.
7. rTMS: Zpočátku bude oblast vyšší kortikální reprezentace (hotspot) prvního pravého dorzálního mezikostního (FDI) svalu určena pomocí cívky číslo osm připojené k magnetickému stimulátoru (Rapid2, Magstim, UK) drženého ručně a umístěného na temeni hlavy ( C3 - 10/20 System) pod úhlem 45 stupňů od středové linie směřující k cílovému svalu (FDI). Poté se bude měřit RMT. Protokoly rTMS byly založeny na předchozích studiích. Nízkofrekvenční protokol: 1 hertz (Hz), 90 % RMT, 1500 podnětů (1 vlak). Vysokofrekvenční protokol: 20 Hz, 90 % RMT, 45 vlaků, 40 stimulů na vlak, mezi interval 28 sekund, 1800 stimulů. Sham rTMS bude prováděn s nízkofrekvenčním protokolem pomocí dvou cívek. První - připojený ke stimulátoru - bude umístěn na podpěře cívky blízko dobrovolníka, ale nebude viditelný. Proto budou slyšitelné charakteristické stimulační zvuky. Druhý - odpojený od stimulátoru - bude umístěn nad levou primární motorickou oblastí. Po každé relaci rTMS bude vypočítána přítomnost nežádoucích účinků.
8. Trénink chůze: Skládá se z mírného tréninku chůze po dobu 20 minut. Aby bylo zajištěno, že cvičení bude prováděno s mírnou intenzitou, použije se 64% - 76% maximální tepové frekvence (HRmax = 220-věk). Srdeční frekvence bude monitorována každé tři minuty pomocí srdeční poláry. Kromě toho bude sledována vnímaná námaha, rychlost chůze a sklon běžeckého pásu. Borgská škála bude použita k hodnocení vnímaného úsilí. Jedná se o analogovou stupnici odstupňovanou od 6 (lehké cvičení) do 20 bodů (vyčerpávající cvičení). Informace o cvičení na běžeckém pásu budou uvedeny v záznamu o vývoji.
9. Aktivita míchy: toto hodnocení bude provedeno bezprostředně po (T0), třicet minut po (T1) a 1 hodinu po (T2) tréninku chůze. Postupy budou prováděny podle stejného protokolu.
10. Kortikální mozková aktivita: toto hodnocení bude provedeno po každém přehodnocení míšní aktivity (T0, T1 a T2). Postupy budou prováděny podle stejného protokolu.