Cílené HD-tDCS ke zlepšení rehabilitace horní končetiny u SCI

Výzkumníci nedávno dokončili klinickou studii hodnotící, zda by funkce horních končetin u pacientů s SCI mohla být zlepšena spárováním rehabilitace s konvenčním tDCS. Celkově výzkumníci zjistili, že konvenční tDCS se ukázal jako slibný ve zlepšení funkce horních končetin, s pozorovanou velikostí účinku v rozmezí od 0,23 do 0,58. S použitím dat z této studie provedli výzkumníci retrospektivní analýzu, aby určili, zda úroveň funkčního přínosu, který subjekt pociťoval, souvisela se silou proudu tDCS dodávaného do kortikálních oblastí určených pro slabé svaly. Vyšetřovatelé přiblížili dodávku proudu pomocí modelů ze softwaru vyvinutého spolupracovníkem Dr. Biksonem. Současná analýza výzkumníků zjistila, že zlepšení obratnosti po deseti sezeních konvenčního, nefokálního (35 cm2) tDCS bylo větší, když byl proud dodáván hlavně do motorických kortikálních oblastí určených pro slabé svaly.

Po rozšíření retrospektivní analýzy vědci nedávno provedli pilotní studii, aby určili, zda fokalita tDCS může přímo změnit funkční přínosy u jedinců s SCI. Konkrétně výzkumníci provedli zkříženou studii s jedním sezením hodnotící účinek konvenčního, předstíraného a cíleného tDCS na sílu úchopu a excitabilitu kortikospinální dráhy (n=2). Pro současnou studii výzkumníci použili tDCS s vysokým rozlišením (HD-tDCS) k dodání více ohniskového proudu s tDCS. HD-tDCS dodává proud pěti malými elektrodami (0,8 cm2) umístěnými ve tvaru "X" pomocí jednoduchého krytu. Tato konfigurace vede k o 80 % vyšší koncentraci nebo zaostření elektrického pole v cílové oblasti ve srovnání s konvenčním nefokálním tDCS.

V současné křížové studii byly výsledky hodnoceny před a bezprostředně po 30minutové aplikaci tDCS ve spojení s nácvikem úkolů. Relace byly od sebe vzdáleny jeden týden, aby bylo umožněno dostatečné vymytí. Výzkumníci zjistili, že HD-tDCS měl podstatný vliv na sílu úchopu ve srovnání s konvenčním tDCS. Především HD-tDCS zlepšila sílu úchopu (+15,9 N), zatímco konvenční tDCS snížilo sílu úchopu (-5,5 N). S přidanou silou úchopu po HD-tDCS subjekty uvedly novou schopnost uchopit láhev s vodou a držet malé předměty, což naznačuje větší potenciál klinického dopadu ve srovnání s konvenčním tDCS. Celkově se hrubé změny v síle úchopu promítly do 40% výhody HD-tDCS ve srovnání s konvenčním tDCS, přičemž změna větší než 15 % byla definována jako klinicky významná. Výzkumníci také pozorovali, že jediná aplikace HD-tDCS by mohla vést k většímu zvýšení kortikospinální excitability slabého tricepsového svalu ve srovnání s konvenčním tDCS. To není překvapivé, protože se ukázalo, že fokusace elektrického pole vyvolává větší, déletrvající zvýšení kortikospinální excitability u zdravých jedinců; účinek, ke kterému pravděpodobně dochází, protože větší průtok proudu je méně variabilní a dosahuje kortikálních cílů po HD-tDCS (98% zlepšení oproti konvenčnímu tDCS). Na základě předchozích zjištění výzkumníků se očekává, že HD-tDCS přinese až 40% výhodu a poskytne klinicky významné zisky ve srovnání s konvenčním tDCS pro navrhovanou klinickou studii.

Kolektivní zjištění výzkumníků, že fokalita tDCS může přímo změnit funkční přínos a kortikospinální excitabilitu, je potvrzeno dalšími. Je třeba poznamenat, že práce na afázii po cévní mozkové příhodě ukázala, že zacílení proudu tDCS do kortikálních oblastí aktivovaných během řeči zlepšuje funkční přínos tDCS. Podobné nálezy byly hlášeny u fibromyalgie a pracovní paměti. V kombinaci s dalšími tedy poskytuje výsledek výzkumníků podnět ke studiu, zda by aplikace fokálního tDCS vedla k ještě většímu zlepšení funkce horní končetiny, než jaké bylo dosaženo s konvenčním, nefokálním tDCS.

Současná studie bude přímo stavět na počáteční klinické studii výzkumných pracovníků a pilotní křížové studii. Vyšetřovatelé provedou klinickou studii proveditelnosti a poprvé otestují, zda aplikace HD-tDCS u SCI vyvolává robustnější zvýšení excitability reziduálních kortikospinálních drah a funkce paretických horních končetin než aplikace konvenční tDCS.

24 subjektů s chronickým C2-C6 SCI bude zařazeno do randomizované, pro hodnotitele zaslepené klinické studie proveditelnosti (viz část 1.3). Před randomizací subjekty dokončí dvoutýdenní základní kontrolní fázi. Data ze základní kontrolní fáze umožní každému pacientovi sloužit jako jeho vlastní kontrola, protože při analýze dat lze zohlednit variabilitu způsobenou heterogenitou onemocnění a tDCS. Po dokončení základní kontrolní fáze budou subjekty náhodně rozděleny do dvou skupin: HD-tDCS + hromadný trénink nebo konvenční tDCS + hromadný trénink. Randomizace bude provedena pomocí zobecněného randomizovaného blokového designu. Subjektům v rámci bloku bude přiřazena síla slabého tricepsu (tj. maximální volní kontrakce měřená elektromyografií; EMG). Pro randomizaci bude použit počítačový software. Bezprostředně po intervenci budou subjekty podrobeny funkčnímu a neurofyziologickému testování po testu a následné kontrole (čtyři týdny po intervenci). Vzhledem k tomu, že konvenční aplikace a aplikace HD-tDCS vypadají vizuálně odlišně, pouze hodnotitelé, kteří shromažďují a analyzují neurofyziologické výsledky a funkční výsledky horní končetiny, budou zaslepeni dodaným paradigmatem tDCS.