Kortikale excitabilitetsændringer på den sensorimotoriske cortex induceret af koffeinforbrug: En TMS-undersøgelse
27. november 2019 opdateret af: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Koffein er et udbredt psykostimulerende lægemiddel og fungerer som en konkurrerende antagonist ved adenosinreceptorer. Dens virkning er på neuroner og gliaceller i alle hjerneområder. Kronisk forbrug af koffein fører til tolerance, som kan være forbundet med et øget antal bindingssteder i hjernen. Ved dyb hjernestimulering (DBS) forklarer produktionen af adenosin efter frigivelsen af adenosintrifosfat (ATP) reduktionen af tremor. Binding af adenosin til adenosin A1-receptor undertrykker excitatorisk transmission i thalamus og reducerer således både tremor- og DBS-inducerede bivirkninger. Effekten af adenosin blev også svækket efter administration af 8-Cyclopentyl-1,3-dipropylxanthin (DPCPX) adenosin A1-receptorantagonisten. Derfor blev tilstedeværelsen af en receptorantagonist, såsom koffein, foreslået for at reducere effektiviteten af dyb hjernestimulering (DBS) til behandling af tremor og andre bevægelsesforstyrrelser.
I lyset af dette fund forudser vi, at koffeins antagonistiske virkning er en synder for reduktionen af effektiviteten af enhver stimuleringsprotokol i ikke-invasiv stimulering (NIBS). Især de excitatoriske virkninger af en NIBS-protokol kan forsøgsvis blokeres i nærvær af koffein.
I denne undersøgelse skal virkningerne af koffeinforbrug på kortikal excitabilitet ved den sensorimotoriske cortex undersøges på fokal og ikke-fokal plasticitet. Fokal plasticitet vil blive induceret af parret associeret stimulation (PAS) og global kortikal plasticitet fra transkraniel vekselstrøm (tACS) stimulering. Ved tACS-stimulering vil 1) en excitatorisk protokol (tACS, 140 Hz, 1 mA) og 2) en hæmmende protokol (tACS, 140 Hz, 0,4 mA) med den aktive elektrode over M1 og returelektroden over den orbitofrontale cortex blive brugt. Ændringer i kortikal excitabilitet vurderes ved hjælp af transkraniel magnetisk stimulation (TMS) optagelser.
Forskningsmål er at undersøge virkningerne af koffeinforbrug på sensorimotorisk kortikal excitabilitet og stimulationsinduceret plasticitet. Derudover udforsker denne undersøgelse yderligere faktorer, som normalt bidrager til variabilitet i kortikale excitabilitetsundersøgelser. Resultaterne forventes at give en nyttig anbefaling til forskere om at reducere forstyrrende faktorer og dermed forbedre repeterbarheden.
Studieoversigt
Status
Afsluttet
Betingelser
Intervention / Behandling
Undersøgelsestype
Interventionel
Tilmelding (Faktiske)
30
Fase
- Ikke anvendelig
Kontakter og lokationer
Dette afsnit indeholder kontaktoplysninger for dem, der udfører undersøgelsen, og oplysninger om, hvor denne undersøgelse udføres.
Studiesteder
-
-
Lower Saxony
-
Goettigen, Lower Saxony, Tyskland, 37075
- Prof. Dr. Walter Paulus
-
-
Deltagelseskriterier
Forskere leder efter personer, der passer til en bestemt beskrivelse, kaldet berettigelseskriterier. Nogle eksempler på disse kriterier er en persons generelle helbredstilstand eller tidligere behandlinger.
Berettigelseskriterier
Aldre berettiget til at studere
18 år til 45 år (VOKSEN)
Tager imod sunde frivillige
Ja
Køn, der er berettiget til at studere
Alle
Beskrivelse
Inklusionskriterier:
- Mandlige og kvindelige raske deltagere i alderen 18-45 år.
- Højrehåndet (Oldfield 1971).
- Fri villig deltagelse og skriftligt informeret samtykke fra alle forsøgspersoner opnået før studiets start.
- Deltager, der gerne stopper med at indtage koffeinholdige drikkevarer mindst tre dage før forsøget udføres
- Deltagerens vægt er over 60 kg
Ekskluderingskriterier:
- Alder < 18 eller > 45 år gammel;
- Venstre hånd dominant;
- Bevis på en kronisk sygdom eller rester af en lidelse i nervesystemet i historien, især
- slag
- Anamnese med epileptiske anfald;
- Pacemaker eller dyb hjernestimulering;
- Metalimplantater i hovedregionen (metal, der anvendes i hovedregionen, f.eks. klips efter operation af en intracerebral aneurisme (karudslyngning i området af hjernekarrene), implantation af en kunstig auditiv kanal);
- Cerebralt traume med tab af bevidsthed i forhistorien;
- Eksistensen af en alvorlig indre (indre organer) eller psykiatrisk (psykisk sygdom)
- Alkohol, medicin eller stofmisbrug;
- Receptiv eller global afasi (forstyrrelse af taleforståelse eller yderligere tale);
- Deltagelse i en anden videnskabelig eller klinisk undersøgelse inden for de sidste 4 uger;
- Graviditet
- Stadig periode
- Deltager, der ikke er i stand til at tåle med koffein eller kaffeprodukter
- Deltager, der har unormal hjerteaktivitet fra et elektrokardiografi (EKG) fund
- Vægten er mindre end 60 kg
Studieplan
Dette afsnit indeholder detaljer om studieplanen, herunder hvordan undersøgelsen er designet, og hvad undersøgelsen måler.
Hvordan er undersøgelsen tilrettelagt?
Design detaljer
- Primært formål: BASIC_SCIENCE
- Tildeling: TILFÆLDIGT
- Interventionel model: OVERKRYDS
- Maskning: DOBBELT
Våben og indgreb
Deltagergruppe / Arm |
Intervention / Behandling |
|---|---|
|
ACTIVE_COMPARATOR: Koffein gruppe
|
Koffeingruppe: Deltagerne vil modtage en koffeintablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge [transkraniel elektrisk stimulering (tACS 140 Hz ved 1 mA, 0,4 mA, sham) og parret associativ stimulation (PAS 25)] Placebotablet: deltagerne vil modtage en placebotablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge [transkraniel elektrisk stimulering (tACS 140 Hz ved 1 mA, 0,4 mA, sham) og parret associativ stimulering (PAS 25)]
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo gruppe
|
Koffeingruppe: Deltagerne vil modtage en koffeintablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge [transkraniel elektrisk stimulering (tACS 140 Hz ved 1 mA, 0,4 mA, sham) og parret associativ stimulation (PAS 25)] Placebotablet: deltagerne vil modtage en placebotablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge [transkraniel elektrisk stimulering (tACS 140 Hz ved 1 mA, 0,4 mA, sham) og parret associativ stimulering (PAS 25)]
|
Hvad måler undersøgelsen?
Primære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Kortikale excitabilitetsændringer induceret af koffeinforbrug
Tidsramme: Baseline (før-måling), umiddelbart efter intervention, 5 minutter, 10 minutter, 15 minutter, 20 minutter, 25 minutter, 30 minutter, 60 minutter
|
Amplitude af motorfremkaldt potentialændring (MEP)
|
Baseline (før-måling), umiddelbart efter intervention, 5 minutter, 10 minutter, 15 minutter, 20 minutter, 25 minutter, 30 minutter, 60 minutter
|
Sekundære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) genpolymorfismer på kortikal plasticitet
Tidsramme: 3-6 måneder
|
Valin (Val) og Methionin (Met) alleler (dvs.
Val66Met; Val66Val; Met66Met; Met66Val)
|
3-6 måneder
|
Samarbejdspartnere og efterforskere
Det er her, du vil finde personer og organisationer, der er involveret i denne undersøgelse.
Efterforskere
- Ledende efterforsker: Walter Paulus, Prof. Dr, University of Goettingen
Publikationer og nyttige links
Den person, der er ansvarlig for at indtaste oplysninger om undersøgelsen, leverer frivilligt disse publikationer. Disse kan handle om alt relateret til undersøgelsen.
Generelle publikationer
- 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.
Datoer for undersøgelser
Disse datoer sporer fremskridtene for indsendelser af undersøgelsesrekord og resumeresultater til ClinicalTrials.gov. Studieregistreringer og rapporterede resultater gennemgås af National Library of Medicine (NLM) for at sikre, at de opfylder specifikke kvalitetskontrolstandarder, før de offentliggøres på den offentlige hjemmeside.
Studer store datoer
Studiestart (FAKTISKE)
1. oktober 2018
Primær færdiggørelse (FAKTISKE)
18. november 2019
Studieafslutning (FAKTISKE)
18. november 2019
Datoer for studieregistrering
Først indsendt
24. oktober 2018
Først indsendt, der opfyldte QC-kriterier
24. oktober 2018
Først opslået (FAKTISKE)
25. oktober 2018
Opdateringer af undersøgelsesjournaler
Sidste opdatering sendt (FAKTISKE)
29. november 2019
Sidste opdatering indsendt, der opfyldte kvalitetskontrolkriterier
27. november 2019
Sidst verificeret
1. november 2019
Mere information
Begreber relateret til denne undersøgelse
Yderligere relevante MeSH-vilkår
Andre undersøgelses-id-numre
- UMCGoettingen
Plan for individuelle deltagerdata (IPD)
Planlægger du at dele individuelle deltagerdata (IPD)?
INGEN
Lægemiddel- og udstyrsoplysninger, undersøgelsesdokumenter
Studerer et amerikansk FDA-reguleret lægemiddelprodukt
Ingen
Studerer et amerikansk FDA-reguleret enhedsprodukt
Ingen
Disse oplysninger blev hentet direkte fra webstedet clinicaltrials.gov uden ændringer. Hvis du har nogen anmodninger om at ændre, fjerne eller opdatere dine undersøgelsesoplysninger, bedes du kontakte register@clinicaltrials.gov. Så snart en ændring er implementeret på clinicaltrials.gov, vil denne også blive opdateret automatisk på vores hjemmeside .
Kliniske forsøg med Kortikal excitabilitet
-
Medical University of ViennaKarl Landsteiner Institute for Clinical Epilepsy ResearchRekrutteringAnfald | Traumatisk hjerneskade | Subaraknoidal blødning | Intracerebral blødning | Cortical Spreading Depolarisation og Depression | Ictal-Interictal ContinuumØstrig
-
Molecular NeuroImagingLife Molecular Imaging SAAfsluttetAlzheimers sygdom (AD) | Progressive Supranuclear Parese (PSP) | Frontal Temporal Demens (FTD) | Cortical Basal Syndrome (CBS)Forenede Stater