Průtok krve mozkem a tDCS

Cíl 1: Stanovit účinky různých intenzit stimulace na relativní průtok krve mozkem (rCBF).

V současné době vědci používají tDCS jako intervenční modalitu k modulaci excitability mozku s měřitelnými změnami jak v motorických evokovaných potenciálech, tak ve fyzických výkonech. Kvůli relativně velké velikosti většiny elektrod a elektrodynamice mozku však stále zůstává nejasné, jaké konkrétní mozkové struktury jsou stimulovány a jak se mění mechanika stimulace (např. s různou intenzitou. Vyšetřovatelé předpokládají, že regionální CBF v DLPFC (cílová oblast) se bude zvyšovat v závislosti na dávce s větší intenzitou stimulace. Dále se předpokládá, že oblasti kolem DLPFC budou stále více ovlivňovány vyšší intenzitou stimulace.

Cíl 2: Porovnat účinky transkraniální stimulace stejnosměrným proudem na relativní průtok krve mozkem mezi zdravými subjekty a lidmi s roztroušenou sklerózou.

PwMS se ve srovnání s jejich zdravými vrstevníky typicky projevuje hypometabolismem glukózy, a protože CBF a metabolismus glukózy jsou vysoce propojeny, lze očekávat podobný trend u CBF. Navíc se ukázalo, že tDCS je účinný při zvyšování kortikální excitability a metabolismu glukózy v obou populacích. Co však stále zůstává nejisté, je, zda PwMS a zdraví jedinci zažívají stejné množství zvýšené aktivity při stejné intenzitě stimulace. Vyšetřovatelé předpokládají, že PwMS zažije větší nárůst rCBF v DLPFC a okolních oblastech než zdravé kontroly při stejné intenzitě stimulace.

Cíl 3: Rozšířit naše znalosti o bezpečnosti a účinnosti transkraniální stimulace stejnosměrným proudem při vyšších intenzitách proudu u zdravých jedinců a lidí s roztroušenou sklerózou.

Navzdory některým pracím na proveditelnosti a bezpečnosti provádění tDCS při intenzitách > 2 mA (tj. do 4 mA) je konvencí pro většinu studií tDCS používat intenzity menší nebo rovné 2 mA. To stačilo k nezákonným měřitelným účinkům jak na vzrušivost, tak na výsledky výkonu. Potenciální přínosy zvýšení intenzity buď pro zvýšení účinků daného stimulačního protokolu (např. čas nebo velikost) nebo pro potenciální přístup do hlubších oblastí mozku však ospravedlňují další zkoumání intenzit proudu > 2 mA. Je také důležité přidat do bezpečnostního protokolu vyšší intenzity u zdravých a klinických (např. PwMS) subjektů. Vyšetřovatelé předpokládají, že vyšší intenzity (tj. > 2 mA) budou dobře tolerovány zdravými subjekty i PwMS. Kromě toho výzkumníci předpokládají, že vyšší intenzity stimulace nemají žádné závažné nepříznivé účinky. Stávající vedlejší účinky tDCS při intenzitách nižších nebo rovných 2 mA zahrnují mírné výskyty brnění, svědění a pálení v místech elektrod; několik subjektů hlásilo krátkodobé (< 5 minut) bolesti hlavy. Ve studii testující bezpečnost vyšších intenzit podobných těm, které jsou zde navrženy, byly tyto stejné vedlejší účinky pozorovány u 50 % subjektů. Tato míra výskytu je o něco vyšší než ve studiích používajících proud menší nebo rovný 2 mA, ale velikosti negativních účinků byly stále v rámci bezpečně tolerovatelných mezí a všechny byly přechodné povahy.

I.6 Pozadí a význam a/nebo Předběžné studie týkající se tohoto projektu.

(neuveďte "viz protokol") Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) je neinvazivní a dobře tolerovaná technika stimulace mozku (1-4), která může modulovat kortikální excitabilitu cílových oblastí mozku (5) i mozkových průtok krve (6) způsobem závislým na polaritě.

Modely toku proudu tDCS (7, 8) a poznatky ze studií, ve kterých byla k měření mozkové aktivity použita lidská funkční magnetická rezonance (fMRI) (9-11), naznačují, že tDCS může změnit zpracování v rozsáhlých oblastech kůry. V tomto smyslu budou účinky tDCS pravděpodobně relativně široké. Zatímco tedy neurální změny vyvolané tDCS jsou koncentrovány kolem oblastí kůry nejblíže elektrodám (12), lze také získat širší sítě funkčně propojených oblastí (9,10,13,14). Kromě toho nebylo provedeno žádné systematické zkoumání ke stanovení nejúčinnější intenzity proudu pro PwMS.

Existují empirické důkazy, že tDCS s intenzitou proudu mezi 1 a 2 mA po dobu 20–40 minut pro jednu nebo více relací lze bezpečně a efektivně podávat PwMS (15–20). Ačkoli jsou tDCS s proudovými intenzitami > 2 mA považovány za bezpečné 21, žádné studie nezkoumaly, jak je mozková aktivita ovlivněna během tDCS při intenzitách > 2 mA. Ačkoli bezpečnost vyšší intenzity tDCS u PwMS lze zpočátku předpokládat z předchozí práce s použitím subjektů, které prodělaly cévní mozkovou příhodu (21), bylo také navrženo, že je zapotřebí více studií o bezpečnosti stimulace vyšší intenzity u jiných populací, aby bylo možné provádějte náležitou péči předtím, než široce předepisují intenzitu vyšší, než je současná konvence (22).

Mozková aktivace při PwMS byla zkoumána pomocí [15O] vody a [15O] O2 PET (indexuje metabolismus kyslíku)(23). U PwMS bylo hlášeno rozsáhlé snížení průtoku krve mozkem a metabolismu kyslíku v šedé i bílé hmotě (24). Tyto studie dále naznačují, že stupeň snížení metabolismu kyslíku koreloval s horším kognitivním výkonem a rozšířenou škálou stavu postižení (EDSS) a že stupeň mozkového hypometabolismu kyslíku byl spojen s počtem relapsů (25).

Předpokládá se těsné propojení perfuze a metabolismu, což odráží oxidativní fosforylaci glukózy jako převládajícího zdroje produkce energie. V důsledku toho je CBF často považován za nepřímé měřítko neuronální funkce a integrity (26). To je podporováno významnou asociací metabolismu s regionálním CBF (rCBF) v různých oblastech mozku (27,28) as globálním CBF (gCBF) v různých stavech vědomí (29).

Pomocí této studie budou vědci schopni prokázat, zda je rCBF ovlivněn tDCS, posoudit míru změny signálu ve vztahu k různým proudům a měřit rozdíly v distribuci CBF při stimulační reaktivitě mezi zdravými subjekty a PwMS. Cílem je prozkoumat změny v rCBF po transkraniální stimulaci stejnosměrným proudem o různých intenzitách (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) u zdravých jedinců a PwMS. Návrh je průřezovým důkazem principu studie u 10 zdravých subjektů a 10 PwMS.