Změny kortikální excitability na senzomotorické kůře vyvolané spotřebou kofeinu: Studie TMS
27. listopadu 2019 aktualizováno: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Kofein je široce používaný psychostimulační lék a působí jako kompetitivní antagonista na adenosinových receptorech. Jeho účinek je na neurony a gliové buňky všech oblastí mozku. Chronická konzumace kofeinu vede k toleranci, která může být spojena se zvýšeným počtem vazebných míst v mozku. Při hluboké mozkové stimulaci (DBS) produkce adenosinu po uvolnění adenosintrifosfátu (ATP) vysvětluje snížení třesu. Vazba adenosinu na receptor adenosinu A1 potlačuje excitační přenos v thalamu a tím snižuje vedlejší účinky vyvolané třesem i DBS. Účinek adenosinu byl rovněž zeslaben po podání antagonisty receptoru adenosinu AI 8-cyklopentyl-1,3-dipropylxanthinu (DPCPX). Proto se předpokládá, že přítomnost antagonisty receptoru, jako je kofein, snižuje účinnost hluboké mozkové stimulace (DBS) při léčbě třesu a jiných pohybových poruch.
Ve světle tohoto zjištění předpokládáme, že antagonistický účinek kofeinu je viníkem snížení účinnosti jakéhokoli stimulačního protokolu při neinvazivní stimulaci (NIBS). Zejména excitační účinky protokolu NIBS mohou být předběžně blokovány v přítomnosti kofeinu.
V této studii budou zkoumány účinky spotřeby kofeinu na kortikální excitabilitu v senzomotorické kůře na fokální a nefokální plasticitu. Fokální plasticita bude indukována párovou asociovanou stimulací (PAS) a globální kortikální plasticita ze stimulace transkraniálním střídavým proudem (tACS). V případě stimulace tACS bude použit 1) excitační protokol (tACS, 140 Hz, 1 mA) a 2) inhibiční protokol (tACS, 140 Hz, 0,4 mA) s aktivní elektrodou nad M1 a zpětnou elektrodou nad orbitofrontálním kortexem být použit. Změny kortikální dráždivosti jsou hodnoceny pomocí záznamů transkraniální magnetické stimulace (TMS).
Cílem výzkumu je zkoumat účinky konzumace kofeinu na senzomotorickou kortikální excitabilitu a plasticitu vyvolanou stimulací. Kromě toho tato studie zkoumá další faktory, které obvykle přispívají k variabilitě ve studiích kortikální excitability. Očekává se, že výsledky poskytnou užitečné doporučení pro výzkumné pracovníky, aby snížili matoucí faktory a zlepšili tak opakovatelnost.
Přehled studie
Postavení
Dokončeno
Podmínky
Intervence / Léčba
Typ studie
Intervenční
Zápis (Aktuální)
30
Fáze
- Nelze použít
Kontakty a umístění
Tato část poskytuje kontaktní údaje pro ty, kteří studii provádějí, a informace o tom, kde se tato studie provádí.
Studijní místa
-
-
Lower Saxony
-
Goettigen, Lower Saxony, Německo, 37075
- Prof. Dr. Walter Paulus
-
-
Kritéria účasti
Výzkumníci hledají lidi, kteří odpovídají určitému popisu, kterému se říká kritéria způsobilosti. Některé příklady těchto kritérií jsou celkový zdravotní stav osoby nebo předchozí léčba.
Kritéria způsobilosti
Věk způsobilý ke studiu
18 let až 45 let (DOSPĚLÝ)
Přijímá zdravé dobrovolníky
Ano
Pohlaví způsobilá ke studiu
Všechno
Popis
Kritéria pro zařazení:
- Zdraví muži a ženy ve věku 18–45 let.
- Pravoruký (Oldfield 1971).
- Volná dobrovolná účast a písemný informovaný souhlas všech subjektů získaný před zahájením studie.
- Účastník, který dobrovolně přestane konzumovat kofeinové nápoje alespoň tři dny před provedením experimentu
- Hmotnost účastníka je nad 60 kg
Kritéria vyloučení:
- Věk < 18 nebo > 45 let;
- Levá ruka dominantní;
- Důkazy o chronickém onemocnění nebo reziduích poruchy nervového systému v anamnéze, zejména
- mrtvice
- Anamnéza epileptických záchvatů;
- Kardiostimulátor nebo hluboká mozková stimulace;
- Kovové implantáty v oblasti hlavy (kov používaný v oblasti hlavy, např. klipy po operaci intracerebrálního aneuryzmatu (vypuzení cévy v oblasti mozkových cév), implantace umělého zvukovodu);
- Mozkové trauma se ztrátou vědomí v prehistorii;
- Existence vážného vnitřního (vnitřní orgány) nebo psychiatrického (duševní onemocnění)
- Alkohol, léky nebo drogová závislost;
- Receptivní nebo globální afázie (poruchy porozumění řeči nebo navíc řeči);
- Účast na jiné vědecké nebo klinické studii během posledních 4 týdnů;
- Těhotenství
- Stále období
- Účastník, který není schopen tolerovat kofein nebo kávové produkty
- Účastník, který má abnormální srdeční aktivitu z elektrokardiografického (EKG) nálezu
- Hmotnost je menší než 60 kg
Studijní plán
Tato část poskytuje podrobnosti o studijním plánu, včetně toho, jak je studie navržena a co studie měří.
Jak je studie koncipována?
Detaily designu
- Primární účel: ZÁKLADNÍ_VĚDA
- Přidělení: RANDOMIZOVANÝ
- Intervenční model: CROSSOVER
- Maskování: DVOJNÁSOBEK
Zbraně a zásahy
Skupina účastníků / Arm |
Intervence / Léčba |
|---|---|
|
ACTIVE_COMPARATOR: Kofeinová skupina
|
Kofeinová skupina: účastníci obdrží kofeinovou tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí [transkraniální elektrická stimulace (tACS 140 Hz při 1 mA, 0,4 mA, simulovaná) a párová asociativní stimulace (PAS 25)] Placebo tabletu: účastníci obdrží placebo tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí [transkraniální elektrická stimulace (tACS 140 Hz při 1 mA, 0,4 mA, simulace) a párová asociativní stimulace (PAS 25)]
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo skupina
|
Kofeinová skupina: účastníci obdrží kofeinovou tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí [transkraniální elektrická stimulace (tACS 140 Hz při 1 mA, 0,4 mA, simulovaná) a párová asociativní stimulace (PAS 25)] Placebo tabletu: účastníci obdrží placebo tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí [transkraniální elektrická stimulace (tACS 140 Hz při 1 mA, 0,4 mA, simulace) a párová asociativní stimulace (PAS 25)]
|
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Kortikální změny excitability vyvolané konzumací kofeinu
Časové okno: Základní linie (předměření), ihned po zásahu, 5 minut, 10 minut, 15 minut, 20 minut, 25 minut, 30 minut, 60 minut
|
Amplituda změny potenciálu vyvolaného motorem (MEP)
|
Základní linie (předměření), ihned po zásahu, 5 minut, 10 minut, 15 minut, 20 minut, 25 minut, 30 minut, 60 minut
|
Sekundární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Polymorfismy genu pro neurotrofní faktor odvozený od mozku (BDNF) na plasticitě kortikální kůry
Časové okno: 3-6 měsíců
|
Valinové (Val) a methioninové (Met) alely (tj.
Val66Met; Val66Val; Met66Met; Met66Val)
|
3-6 měsíců
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Zde najdete lidi a organizace zapojené do této studie.
Vyšetřovatelé
- Vrchní vyšetřovatel: Walter Paulus, Prof. Dr, University of Goettingen
Publikace a užitečné odkazy
Osoba odpovědná za zadávání informací o studiu tyto publikace poskytuje dobrovolně. Mohou se týkat čehokoli, co souvisí se studiem.
Obecné publikace
- Nitsche MA, Paulus W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 2000 Sep 15;527 Pt 3(Pt 3):633-9. doi: 10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00633.x.
- Oldfield RC. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 1971 Mar;9(1):97-113. doi: 10.1016/0028-3932(71)90067-4. No abstract available.
- Antal A, Alekseichuk I, Bikson M, Brockmoller J, Brunoni AR, Chen R, Cohen LG, Dowthwaite G, Ellrich J, Floel A, Fregni F, George MS, Hamilton R, Haueisen J, Herrmann CS, Hummel FC, Lefaucheur JP, Liebetanz D, Loo CK, McCaig CD, Miniussi C, Miranda PC, Moliadze V, Nitsche MA, Nowak R, Padberg F, Pascual-Leone A, Poppendieck W, Priori A, Rossi S, Rossini PM, Rothwell J, Rueger MA, Ruffini G, Schellhorn K, Siebner HR, Ugawa Y, Wexler A, Ziemann U, Hallett M, Paulus W. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 2017 Sep;128(9):1774-1809. doi: 10.1016/j.clinph.2017.06.001. Epub 2017 Jun 19.
- Stefan K, Kunesch E, Cohen LG, Benecke R, Classen J. Induction of plasticity in the human motor cortex by paired associative stimulation. Brain. 2000 Mar;123 Pt 3:572-84. doi: 10.1093/brain/123.3.572.
- Bekar L, Libionka W, Tian GF, Xu Q, Torres A, Wang X, Lovatt D, Williams E, Takano T, Schnermann J, Bakos R, Nedergaard M. Adenosine is crucial for deep brain stimulation-mediated attenuation of tremor. Nat Med. 2008 Jan;14(1):75-80. doi: 10.1038/nm1693. Epub 2007 Dec 23.
- Cappelletti S, Piacentino D, Sani G, Aromatario M. Caffeine: cognitive and physical performance enhancer or psychoactive drug? Curr Neuropharmacol. 2015 Jan;13(1):71-88. doi: 10.2174/1570159X13666141210215655. Erratum In: Curr Neuropharmacol. 2015;13(4):554. Daria, Piacentino [corrected to Piacentino, Daria].
- Cappelletti S, Piacentino D, Fineschi V, Frati P, Cipolloni L, Aromatario M. Caffeine-Related Deaths: Manner of Deaths and Categories at Risk. Nutrients. 2018 May 14;10(5):611. doi: 10.3390/nu10050611.
- Feurra M, Paulus W, Walsh V, Kanai R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2011 Feb 2;2:13. doi: 10.3389/fpsyg.2011.00013. eCollection 2011.
- Higdon JV, Frei B. Coffee and health: a review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr. 2006;46(2):101-23. doi: 10.1080/10408390500400009.
- Marquez-Ruiz J, Leal-Campanario R, Sanchez-Campusano R, Molaee-Ardekani B, Wendling F, Miranda PC, Ruffini G, Gruart A, Delgado-Garcia JM. Transcranial direct-current stimulation modulates synaptic mechanisms involved in associative learning in behaving rabbits. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Apr 24;109(17):6710-5. doi: 10.1073/pnas.1121147109. Epub 2012 Apr 9.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Boosting brain excitability by transcranial high frequency stimulation in the ripple range. J Physiol. 2010 Dec 15;588(Pt 24):4891-904. doi: 10.1113/jphysiol.2010.196998.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes. Clin Neurophysiol. 2010 Dec;121(12):2165-71. doi: 10.1016/j.clinph.2010.04.033. Epub 2010 Jun 15.
- Moliadze V, Atalay D, Antal A, Paulus W. Close to threshold transcranial electrical stimulation preferentially activates inhibitory networks before switching to excitation with higher intensities. Brain Stimul. 2012 Oct;5(4):505-11. doi: 10.1016/j.brs.2011.11.004. Epub 2012 Feb 22.
- Polania R, Nitsche MA, Korman C, Batsikadze G, Paulus W. The importance of timing in segregated theta phase-coupling for cognitive performance. Curr Biol. 2012 Jul 24;22(14):1314-8. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.021. Epub 2012 Jun 7.
- Stefan K, Kunesch E, Benecke R, Cohen LG, Classen J. Mechanisms of enhancement of human motor cortex excitability induced by interventional paired associative stimulation. J Physiol. 2002 Sep 1;543(Pt 2):699-708. doi: 10.1113/jphysiol.2002.023317.
- Zaehle T, Rach S, Herrmann CS. Transcranial alternating current stimulation enhances individual alpha activity in human EEG. PLoS One. 2010 Nov 1;5(11):e13766. doi: 10.1371/journal.pone.0013766.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Brockmoller J, Paulus W. Confounding effects of caffeine on neuroplasticity induced by transcranial alternating current stimulation and paired associative stimulation. Clin Neurophysiol. 2021 Jun;132(6):1367-1379. doi: 10.1016/j.clinph.2021.01.024. Epub 2021 Mar 10.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Paulus W, Brockmoller J. The roles of caffeine and corticosteroids in modulating cortical excitability after paired associative stimulation (PAS) and transcranial alternating current stimulation (tACS) in caffeine-naive and caffeine-adapted subjects. Psychoneuroendocrinology. 2021 May;127:105201. doi: 10.1016/j.psyneuen.2021.105201. Epub 2021 Mar 15.
Termíny studijních záznamů
Tato data sledují průběh záznamů studie a předkládání souhrnných výsledků na ClinicalTrials.gov. Záznamy ze studií a hlášené výsledky jsou před zveřejněním na veřejné webové stránce přezkoumány Národní lékařskou knihovnou (NLM), aby se ujistily, že splňují specifické standardy kontroly kvality.
Hlavní termíny studia
Začátek studia (AKTUÁLNÍ)
1. října 2018
Primární dokončení (AKTUÁLNÍ)
18. listopadu 2019
Dokončení studie (AKTUÁLNÍ)
18. listopadu 2019
Termíny zápisu do studia
První předloženo
24. října 2018
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
24. října 2018
První zveřejněno (AKTUÁLNÍ)
25. října 2018
Aktualizace studijních záznamů
Poslední zveřejněná aktualizace (AKTUÁLNÍ)
29. listopadu 2019
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
27. listopadu 2019
Naposledy ověřeno
1. listopadu 2019
Více informací
Termíny související s touto studií
Další relevantní podmínky MeSH
Další identifikační čísla studie
- UMCGoettingen
Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)
Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?
NE
Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty
Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA
Ne
Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA
Ne
Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .