Effekten af ​​TDCS til behandling af arbejdshukommelsesdysfunktion og depression i temporallapsepilepsi

Transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS) er en kraftfuld teknik til at modulere hjerneaktivitet:

TDCS er baseret på påføring af en svag jævnstrøm til hovedbunden, der strømmer mellem to relativt store elektroder - anode og katode. Under tDCS, lav amplitude (1-2 mA), påføres konstante strømme via hovedbundselektroderne og trænger ind i kraniet for at komme ind i hjernen. Selvom der er betydelig shunting af strøm i hovedbunden, trænger tilstrækkelig strøm ind i hjernen til at modificere det transmembrane neuronale potentiale som vist af to nyere modelleringsstudier (Miranda et al. 2006; Wagner et al. 2007a) og dermed påvirke niveauet excitabilitet og modulere affyringshastigheden af ​​individuelle neuroner. Når tDCS anvendes i en tilstrækkelig varighed, kan kortikal funktion ændres ud over stimulationsperioden (Nitsche og Paulus 2001), og retningen af ​​de kortikale excitabilitetsændringer afhænger af den aktuelle orientering.

Adskillige veludførte dyreundersøgelser af virkningerne af tDCS, der går tilbage til 1950'erne og 60'erne, viste, at tDCS er en kraftfuld teknik til at modulere hjernens funktion. Disse undersøgelser viste, at polariserende strømme påført overfladen af ​​hjernen resulterer i en modulering af den kortikale aktivitet. Overflade anodal polarisering af cortex øger spontane enhedsudladninger (Burns 1954; Creutzfeld et al. 1962) og initierer paroxysmal aktivitet (Goldring og O'Leary 1951), hvorimod katodisk polarisering generelt undertrykker disse begivenheder. Ydermere letter overfladepolarisering på lavt niveau erhvervelse af indlærte motoriske reaktioner og inducerer langvarige ændringer i mønstre af fremkaldte kortikale enhedsudladninger (Bindman et al. 1964). Endelig har Purpura et al. (1964), der studerede pyramidale kanalceller fra katte, viste, at forlængede perioder med polarisering kan producere progressive membran- og postsynaptiske potentialeændringer såvel som eftervirkninger (Purpura og McMurtry 1965).

Baseret på denne evidens er nyere humane undersøgelser blevet udført, og de har samlet vist, at motorisk cortex (M1) stimulering med tDCS ændrer motorisk cortex excitabilitet afhængigt af stimuleringspolariteten: mens anodal stimulation øger cortical excitabilitet, reducerer katodisk stimulation den (Nitsche et al. 2003; Nitsche og Paulus 2000; Nitsche og Paulus 2001). Lignende modulerende effekter er også blevet beskrevet i den visuelle cortex (Antal et al. 2004; Antal et al. 2001). Et nyligt tDCS-studie har vist, at anodal tDCS af den primære motoriske cortex ikke kun påvirker kortikal aktivitet, men inducerer betydelige ændringer i thalamusaktivitet (Lang et al. 2005). Det skal bemærkes, at anvendelsen af ​​tDCS hos mennesker er gået betydeligt frem i de sidste 10 år, og den er derfor forskellig fra den humane anvendelse, der blev brugt i 60'erne og 70'erne (Wagner et al. 2007b).

Ydermere tilbyder tDCS flere fordele sammenlignet med andre teknikker til ikke-invasiv hjernestimulering (dvs. gentagen transkraniel magnetisk stimulering (rTMS)): (1) lille størrelse af elektroderne og stimulatoren, hvilket gør det muligt at bruge bærbar brug for eksempel derhjemme, (2) enkel og ikke-dyr teknik, der nemt kan oversættes til brug i klinisk praksis, (3) langvarige effekter - de modulerende virkninger af tDCS varer længere sammenlignet med rTMS - for eksempel ændrer 13 minutters stimulation hjernens excitabilitet i op til 2 timer (Nitsche og Paulus 2001) og (4) lettere blindet med sham tDCS i forbindelse med kliniske forsøg (Gandiga et al 2006)

Præfrontal stimulation har vist sig at forbedre kognitiv funktion:

Der har været flere nyligt publicerede undersøgelser, der viser forbedringen af ​​arbejdshukommelsen, når tDCS-stimulering påføres den dorsale laterale præfrontale cortex. Fregni et al (2005) undersøgte 15 normale forsøgspersoner. Patienterne udførte en tre-backs arbejdshukommelsesopgave under aktiv anodal (stimulerende) tDCS af venstre dorsolaterale præfrontale cortex (venstre DLPFC), simuleret stimulering over venstre DLPFC, katodisk (hæmmende) stimulering af venstre DLPFC eller anodal stimulation over primær motorisk cortex (M1). Resultaterne af denne undersøgelse viste en signifikant forbedring af arbejdshukommelsen som indekseret af opgavenøjagtighed efter aktiv anodal tDCS af venstre DLPFC. De andre betingelser for stimulering, herunder sham tDCS, anodal tDCS af venstre DLPFC eller anodal tDCS af M1, resulterede ikke i en signifikant ændring af opgavens ydeevne. Tilsvarende har Boggio et al (2007) også fundet signifikant forbedring i affektiv go-no-go opgaveudførelse hos patienter med svær depression efter behandling med anodal tDCS til venstre DLPFC uafhængig af graden af ​​humørforbedring efter 10 på hinanden følgende dage med tDCS.

Omvendt har der været nogle beviser for, at katodisk hæmning af den rigtige DLPFC forbedrer arbejdshukommelsens ydeevne i den samme opgave hos deprimerede patienter (Bermpohl et al 2006). Sammen tyder disse undersøgelser på, at den øgede aktivitet af venstre DLPFC - enten direkte gennem anodal stimulation eller indirekte gennem katodisk hæmning af højre DLPFC - er ansvarlig for forbedring af arbejdshukommelsens ydeevne.

Transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS) har en signifikant antidepressiv effekt: Modulation af præfrontal cortex med anodal tDCS er forbundet med en signifikant forbedring af depression. I første omgang et foreløbigt, randomiseret, kontrolleret og dobbeltblindt forsøg, hvor virkningerne af fem dages anodal stimulering af venstre DLPFC hos 10 patienter med svær depression blev undersøgt. Alle patienter tolererede tDCS uden komplikationer. Ved afslutningen af ​​behandlingen var der 4 behandlingsrespondere i den aktive gruppe versus ingen respondere i den falske gruppe. De patienter, der modtog aktiv stimulation, havde et signifikant fald i Hamilton Depression Rating Scale (HDRS) og Beck Depression Inventory (BDI)-scorerne sammenlignet med baseline, som ikke blev observeret hos patienter, der modtog sham-stimulering (Fregni et al. 2006b).

I et opfølgende, dobbelt-blindet klinisk forsøg med parallelgruppe med 40 patienter med svær depression, blev patienterne vasket ud af deres medicin og randomiseret i tre behandlingsgrupper: anodal tDCS af venstre DLPFC (aktiv gruppe); anodal tDCS af occipital cortex (aktiv kontrolgruppe) og sham tDCS (placebokontrolgruppe). tDCS blev anvendt til 10 sessioner i løbet af en 2-ugers periode. Humør blev evalueret af en blindet bedømmer ved hjælp af HDRS og BDI. Behandlingen var veltolereret med minimale bivirkninger, der var fordelt ligeligt på alle behandlingsgrupper. Denne undersøgelse viste signifikant større reduktioner i depressionsscore efter venstre DLPFC tDCS (HDRS-reduktion på 40,4% (±25,8%)) sammenlignet med occipital (HDRS-reduktion på 21,3% (±12,9%)) og sham-tDCS (HDRS-reduktion på 10,4% (±36,6%)). De gavnlige virkninger af tDCS i DLPFC-gruppen varede i 1 måned efter endt behandling (Boggio et al. 2008).

Tilsvarende havde i en anden longitudinel undersøgelse af depression af Rigonatti et al (2008) serielle påføringer af anodal (stimulerende) tDCS påført den præfrontale cortex (10 sessioner på 2 mA hver) en lignende effekt på at reducere depressive symptomer som målt ved Beck Depression Lagerscorer som fluoxetin selv 6 uger efter behandling. Virkningerne af tDCS var imidlertid mere umiddelbare end virkningerne af fluoxetin19.

Sammenfattende synes tDCS fra venstre DLPFC at være i stand til at inducere signifikante positive affektive og kognitive forbedringer hos normale patienter og patienter med signifikant depression. Vi vil derfor i dette forslag teste, om forlænget præfrontal stimulation er forbundet med klinisk betydningsfulde ændringer i affektiv og kognitiv funktion uden forværring af epileptiform aktivitet eller anfaldshyppighed. Resultaterne af dette pilotstudie vil have en betydelig klinisk effekt for behandlingen af ​​de neuropsykiatriske komorbiditeter hos patienter med temporallapsepilepsi.