Neuroplastické změny motorického kortexu kofeinem
27. listopadu 2019 aktualizováno: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Neuroplastické změny motorického kortexu kofeinem: Rozdíly mezi uživateli kofeinu a nekofeinovými uživateli a vliv bdělosti během stimulace
Kofein je psychostimulační droga. Působí jako kompetitivní antagonista na adenosinových receptorech, které také modulují kortikální excitabilitu. Při hluboké mozkové stimulaci (DBS) produkce adenosinu po uvolnění adenosintrifosfátu (ATP) vysvětluje snížení třesu. Vazba adenosinu na receptory 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.
Na základě tohoto zjištění vědci předpokládají, že antagonistický účinek kofeinu může předběžně blokovat excitační účinky transkraniální stimulace střídavým proudem (tACS). Účinky plasticity se mohou u uživatelů kofeinu a uživatelů bez kofeinu lišit v závislosti na dostupnosti vazebných míst pro receptor.
Kromě toho je hlavním problémem studií NIBS, včetně těch, které studují motoricky evokované potenciály, variabilita odezvy jak uvnitř, tak mezi jednotlivci. Variabilita motorických evokovaných potenciálů (MEPs) mezi pokusy a pokusy může být ovlivněna mnoha faktory. Kofeinu neodmyslitelně patří jeho účinek na bdělost. V této studii bude výzkumník monitorovat bdělost účastníka pomocí pupilometrie, aby (1) lépe porozuměl faktorům, které by mohly způsobit variabilitu ve studiích indukce transkraniální excitability a (2) oddělil přímý farmakologický účinek od nepřímého účinku kofeinu na pozornost.
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.
- Hmotnost účastníka je nad 60 kg
Kritéria vyloučení:
- Věk < 18 nebo > 45 let;
- Levá ruka dominantní;
- Důkaz o chronickém onemocnění nebo anamnéze s poruchou nervového systému
- 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
- Kojení
- Nesnášenlivost kofeinu nebo kávových produktů
- 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
Účastníci obdrží kofeinovou tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí (tACS 140 Hz při 1 mA a falešné tACS).
Stav bdělosti účastníka bude monitorován na základě stavu aktivní bdělosti nebo pasivní bdělosti.
|
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo skupina
Účastníci obdrží placebo tabletu a všechny elektrické stimulace v náhodném pořadí (tACS 140 Hz při 1 mA a falešné tACS).
Stav bdělosti účastníka bude monitorován na základě stavu aktivní bdělosti nebo pasivní bdělosti.
|
|
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Neuroplastické změny korových oblastí
Časové okno: Základní linie (předměření), ihned po zásahu, 5 minut, 10 minut, 15 minut, 20 minut, 25 minut, 30 minut
|
Plasticita motorické kůry se měří ze změn v amplitudě motorických evokovaných potenciálů (MEP) v různých časových bodech.
K měření amplitud MEP bude použita transkraniální magnetická stimulace (TMS).
|
Základní linie (předměření), ihned po zásahu, 5 minut, 10 minut, 15 minut, 20 minut, 25 minut, 30 minut
|
|
Vliv bdělosti při stimulaci
Časové okno: 10 minut
|
Úroveň bdělosti účastníka je sledována z průměru zornice a indexu neklidu zornice (PUI) pomocí pupilometru.
Toto měření se provádí během 10 minut transkraniální stimulace střídavým proudem (tACS)
|
10 minut
|
Sekundární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Genetický polymorfismus
Časové okno: 1 rok
|
Polymorfismy genu pro neurotrofický faktor odvozený od mozku (BDNF) na kortikální plasticitě
|
1 rok
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Zde najdete lidi a organizace zapojené do této studie.
Vyšetřovatelé
- Vrchní vyšetřovatel: Walter Paulus, University Medical Center Goettingen, 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.
- 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.
- Antal A, Chaieb L, Moliadze V, Monte-Silva K, Poreisz C, Thirugnanasambandam N, Nitsche MA, Shoukier M, Ludwig H, Paulus W. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene polymorphisms shape cortical plasticity in humans. Brain Stimul. 2010 Oct;3(4):230-7. doi: 10.1016/j.brs.2009.12.003. Epub 2010 Jan 14.
- Biabani M, Farrell M, Zoghi M, Egan G, Jaberzadeh S. The minimal number of TMS trials required for the reliable assessment of corticospinal excitability, short interval intracortical inhibition, and intracortical facilitation. Neurosci Lett. 2018 May 1;674:94-100. doi: 10.1016/j.neulet.2018.03.026. Epub 2018 Mar 15.
- Cavaleri R, Schabrun SM, Chipchase LS. The number of stimuli required to reliably assess corticomotor excitability and primary motor cortical representations using transcranial magnetic stimulation (TMS): a systematic review and meta-analysis. Syst Rev. 2017 Mar 6;6(1):48. doi: 10.1186/s13643-017-0440-8.
- Cuypers K, Thijs H, Meesen RL. Optimization of the transcranial magnetic stimulation protocol by defining a reliable estimate for corticospinal excitability. PLoS One. 2014 Jan 24;9(1):e86380. doi: 10.1371/journal.pone.0086380. eCollection 2014.
- Goldsworthy MR, Hordacre B, Ridding MC. Minimum number of trials required for within- and between-session reliability of TMS measures of corticospinal excitability. Neuroscience. 2016 Apr 21;320:205-9. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.02.012. Epub 2016 Feb 9.
- Hanajima R, Tanaka N, Tsutsumi R, Shirota Y, Shimizu T, Terao Y, Ugawa Y. Effect of caffeine on long-term potentiation-like effects induced by quadripulse transcranial magnetic stimulation. Exp Brain Res. 2019 Mar;237(3):647-651. doi: 10.1007/s00221-018-5450-9. Epub 2018 Dec 10.
- Karabanov A, Ziemann U, Hamada M, George MS, Quartarone A, Classen J, Massimini M, Rothwell J, Siebner HR. Consensus Paper: Probing Homeostatic Plasticity of Human Cortex With Non-invasive Transcranial Brain Stimulation. Brain Stimul. 2015 May-Jun;8(3):442-54. doi: 10.1016/j.brs.2015.01.404. Epub 2015 Apr 1.
- Di Lazzaro V, Pellegrino G, Di Pino G, Corbetto M, Ranieri F, Brunelli N, Paolucci M, Bucossi S, Ventriglia MC, Brown P, Capone F. Val66Met BDNF gene polymorphism influences human motor cortex plasticity in acute stroke. Brain Stimul. 2015 Jan-Feb;8(1):92-6. doi: 10.1016/j.brs.2014.08.006. Epub 2014 Aug 23.
- Lewis GN, Signal N, Taylor D. Reliability of lower limb motor evoked potentials in stroke and healthy populations: how many responses are needed? Clin Neurophysiol. 2014 Apr;125(4):748-754. doi: 10.1016/j.clinph.2013.07.029. Epub 2013 Oct 5.
- Muller-Dahlhaus F, Ziemann U. Metaplasticity in human cortex. Neuroscientist. 2015 Apr;21(2):185-202. doi: 10.1177/1073858414526645. Epub 2014 Mar 11.
- Ridding MC, Ziemann U. Determinants of the induction of cortical plasticity by non-invasive brain stimulation in healthy subjects. J Physiol. 2010 Jul 1;588(Pt 13):2291-304. doi: 10.1113/jphysiol.2010.190314. Epub 2010 May 17.
- Robertson D, Wade D, Workman R, Woosley RL, Oates JA. Tolerance to the humoral and hemodynamic effects of caffeine in man. J Clin Invest. 1981 Apr;67(4):1111-7. doi: 10.1172/jci110124.
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)
15. července 2019
Primární dokončení (AKTUÁLNÍ)
19. listopadu 2019
Dokončení studie (AKTUÁLNÍ)
19. listopadu 2019
Termíny zápisu do studia
První předloženo
21. května 2019
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
5. července 2019
První zveřejněno (AKTUÁLNÍ)
8. července 2019
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
Klíčová slova
Další relevantní podmínky MeSH
Další identifikační čísla studie
- 33/3/19
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 .
Klinické studie na 200 mg kofeinová tableta
-
Dr. Chris McGlory, PhDIovate Health Sciences International IncDokončeno
-
Haudongchun Co., Ltd.NeznámýBakteriální vaginóza | HUDC_VT | HaudongchunKorejská republika
-
JW PharmaceuticalDokončenoErektilní dysfunkceKorejská republika
-
Yuhan CorporationDokončeno
-
Mylan Pharmaceuticals IncDokončenoZdravýSpojené státy
-
Novartis PharmaceuticalsDokončenoNemalobuněčný karcinom plicIndie
-
Novelfarma Ilaç San. ve Tic. Ltd. Sti.Novagenix Bioanalytical Drug R&D Center; Farmagen Ar-Ge Biyot. Ltd. StiDokončeno
-
Chong Kun Dang PharmaceuticalDokončenoZdraví dobrovolníciKorejská republika
-
Ascletis Pharmaceuticals Co., Ltd.Ascletis Pharmaceuticals Co., Ltd.DokončenoPokročilé pevné nádorySpojené státy
-
Pharma PlantNovagenix Bioanalytical Drug R&D CenterNeznámý