Neuroplastiske ændringer af den motoriske cortex af koffein
27. november 2019 opdateret af: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Neuroplastiske ændringer af den motoriske cortex af koffein: forskelle mellem koffein- og ikke-koffeinbrugere og indflydelse af årvågenhed under stimulering
Koffein er et psykostimulerende stof. Det fungerer som en konkurrerende antagonist ved adenosinreceptorer, som også modulerer kortikal excitabilitet. Ved dyb hjernestimulering (DBS) forklarer produktionen af adenosin efter frigivelsen af adenosintrifosfat (ATP) reduktionen af tremor. Binding af adenosin til adenosin A1-receptorer undertrykker excitatorisk transmission i thalamus og reducerer herved 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.
Baseret på dette fund antager forskerne, at koffeins antagonistiske virkning forsøgsvis kan blokere de excitatoriske virkninger af transkraniel vekselstrømsstimulering (tACS). Plasticitetseffekterne kan variere blandt koffeinbrugere og ikke-koffeinbrugere afhængigt af tilgængeligheden af receptorbindingssteder.
Bortset fra det er et stort problem i NIBS-studier, herunder dem, der studerer motorisk fremkaldte potentialer, responsvariabiliteten både inden for og mellem individer. Afprøvning til prøvevariabilitet af motorisk fremkaldte potentialer (MEP'er) kan blive påvirket af mange faktorer. Iboende for koffein er dets effekt på årvågenhed. I denne undersøgelse skal investigator overvåge deltagerens årvågenhed ved pupillometri for (1) bedre at forstå de faktorer, som kan forårsage variabilitet i transkraniel excitabilitetsinduktionsundersøgelser og (2) for at adskille den direkte farmakologiske effekt fra den indirekte opmærksomhedseffekt af koffein.
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 mellem 18-45 år.
- Højrehåndet (Oldfield 1971).
- Fri villig deltagelse og skriftligt informeret samtykke fra alle forsøgspersoner opnået før studiets start.
- Deltagerens vægt er over 60 kg
Ekskluderingskriterier:
- Alder < 18 eller > 45 år gammel;
- Venstre hånd dominant;
- Bevis på en kronisk sygdom eller historie med en lidelse i nervesystemet
- 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
- Amning
- Intolerance over for 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
Deltagerne vil modtage en koffeintablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge (tACS 140 Hz ved 1 mA og sham-tACS).
Deltagerens årvågenhedsstatus vil blive overvåget baseret på aktiv årvågenhedstilstand eller passiv årvågenhedstilstand.
|
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo gruppe
Deltagerne vil modtage en placebotablet og alle elektriske stimulationer i en tilfældig rækkefølge (tACS 140 Hz ved 1 mA og sham-tACS).
Deltagerens årvågenhedsstatus vil blive overvåget baseret på aktiv årvågenhedstilstand eller passiv årvågenhedstilstand.
|
|
Hvad måler undersøgelsen?
Primære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Neuroplastiske ændringer i de kortikale områder
Tidsramme: Baseline (før måling), umiddelbart efter intervention, 5 minutter, 10 minutter, 15 minutter, 20 minutter, 25 minutter, 30 minutter
|
Motorisk cortex plasticitet måles ud fra ændringerne i amplituden af de motoriske fremkaldte potentialer (MEP'er) på forskellige tidspunkter.
Transkraniel magnetisk stimulation (TMS) vil blive brugt til at måle MEP-amplituder.
|
Baseline (før måling), umiddelbart efter intervention, 5 minutter, 10 minutter, 15 minutter, 20 minutter, 25 minutter, 30 minutter
|
|
Påvirkningen af årvågenhed under stimulering
Tidsramme: 10 minutter
|
Deltagerens niveau af årvågenhed overvåges fra pupildiameter og pupiluroindeks (PUI) ved hjælp af pupillometer.
Denne måling udføres under 10 minutters transkraniel vekselstrømsstimulering (tACS)
|
10 minutter
|
Sekundære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Genetisk polymorfi
Tidsramme: 1 år
|
Hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) genpolymorfismer på kortikal plasticitet
|
1 år
|
Samarbejdspartnere og efterforskere
Det er her, du vil finde personer og organisationer, der er involveret i denne undersøgelse.
Efterforskere
- Ledende efterforsker: Walter Paulus, University Medical Center Goettingen, 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.
- 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.
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)
15. juli 2019
Primær færdiggørelse (FAKTISKE)
19. november 2019
Studieafslutning (FAKTISKE)
19. november 2019
Datoer for studieregistrering
Først indsendt
21. maj 2019
Først indsendt, der opfyldte QC-kriterier
5. juli 2019
Først opslået (FAKTISKE)
8. juli 2019
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
- 33/3/19
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 200 mg koffeintablet
-
University Hospital, Basel, SwitzerlandSwiss National Science FoundationAfsluttet
-
Yuhan CorporationAfsluttet
-
Mylan Pharmaceuticals IncAfsluttetSund og raskForenede Stater
-
Atabay Kimya Sanayi Ticaret A.S.Novagenix Bioanalytical Drug R&D Center; Farmagen Ar-Ge Biyot. Ltd. StiAfsluttet
-
Novelfarma Ilaç San. ve Tic. Ltd. Sti.Novagenix Bioanalytical Drug R&D Center; Farmagen Ar-Ge Biyot. Ltd. StiAfsluttet
-
Novartis PharmaceuticalsAfsluttetIkke-småcellet lungekarcinomIndien
-
Ascletis Pharmaceuticals Co., Ltd.Ascletis Pharmaceuticals Co., Ltd.AfsluttetAvancerede solide tumorerForenede Stater
-
CVI PharmaceuticalsUkendt
-
World Medicine ILAC SAN. ve TIC. A.S.Novagenix Bioanalytical Drug R&D Center; Farmagen Ar-Ge Biyot. Ltd. StiAfsluttet