Cerebral Blood Flow og tDCS

Mål 1: At bestemme virkningerne af forskellige stimulationsintensiteter på relativ cerebral blodgennemstrømning (rCBF).

I øjeblikket bruger forskere tDCS som en interventionel modalitet til at modulere hjernens excitabilitet med målbare ændringer i både motorisk fremkaldte potentialer og fysiske præstationer. Men på grund af den relativt store størrelse af de fleste elektroder og hjernens elektrodynamik er det stadig uklart, hvilke specifikke hjernestrukturer der stimuleres, og hvordan stimuleringsmekanikken (f. med forskellige intensiteter. Efterforskerne antager, at regional CBF ved DLPFC (målområdet) vil stige på en dosisafhængig måde med større stimuleringsintensitet. Endvidere antages det, at områderne omkring DLPFC i stigende grad vil blive påvirket af højere stimulationsintensiteter.

Mål 2: At kontrastere virkningerne af transkraniel jævnstrømsstimulering på relativ cerebral blodgennemstrømning mellem raske forsøgspersoner og mennesker med multipel sklerose.

PwMS forekommer typisk med glucose hypometabolisme sammenlignet med deres raske jævnaldrende, og fordi CBF og glucose metabolisme er stærkt koblede, kan en lignende tendens i CBF forventes. Derudover har tDCS vist sig at være effektiv til at øge kortikal excitabilitet og glucosemetabolisme i begge populationer. Det, der dog stadig er usikkert, er, om PwMS og raske forsøgspersoner oplever den samme mængde øget aktivitet for den samme stimuleringsintensitet. Efterforskerne antager, at PwMS vil opleve en større stigning i rCBF ved DLPFC og omkringliggende områder end sunde kontroller for den samme stimuleringsintensitet.

Mål 3: At udvide vores forståelse af sikkerheden og effektiviteten af ​​transkraniel jævnstrømsstimulering ved højere strømintensiteter for raske forsøgspersoner og mennesker med multipel sklerose.

På trods af noget arbejde med gennemførligheden og sikkerheden ved at udføre tDCS ved intensiteter > 2 mA (dvs. op til 4 mA), er konventionen for de fleste tDCS-studier at bruge intensiteter mindre end eller lig med 2 mA. Dette har været tilstrækkeligt til ulovlige målbare effekter i både excitabilitet og præstationsresultater. Imidlertid retfærdiggør de potentielle fordele ved at øge intensiteten for enten at forbedre virkningerne af en given stimulationsprotokol (f.eks. tid eller størrelse) eller for potentielt at få adgang til dybere hjerneområder yderligere udforskning af strømintensiteter > 2 mA. Det er også vigtigt at tilføje til sikkerhedsprotokollen med højere intensiteter hos raske og kliniske (f.eks. PwMS) forsøgspersoner. Forskerne antager, at højere intensiteter (dvs. > 2 mA) vil blive godt tolereret af både raske forsøgspersoner og PwMS. Derudover antager efterforskerne ingen alvorlige bivirkninger fra højere stimuleringsintensiteter. De eksisterende bivirkninger af tDCS ved intensiteter mindre end eller lig med 2 mA omfatter lavgradige forekomster af prikken, kløe og brændende fornemmelse ved elektrodestederne; nogle få forsøgspersoner har rapporteret kortvarig (< 5 min) hovedpine. I en undersøgelse, der testede sikkerheden ved højere intensiteter svarende til dem, der er foreslået her, blev de samme bivirkninger observeret hos 50 % af forsøgspersonerne. Denne forekomstfrekvens er lidt højere end undersøgelser, der anvender mindre end eller lig med 2 mA, men omfanget af de negative virkninger var stadig godt inden for sikkert tolerable grænser og var alle af forbigående karakter.

I.6 Baggrund og betydning og/eller forundersøgelser relateret til dette projekt.

(angiv ikke "se protokol") Transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS) er en ikke-invasiv og veltolereret hjernestimuleringsteknik (1-4), der kan modulere den kortikale excitabilitet af målrettede hjerneregioner (5) såvel som cerebrale blodgennemstrømning (6) på en polaritetsafhængig måde.

Modeller af tDCS-strømflow (7,8) og resultater fra undersøgelser, hvor human funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) er blevet brugt til at måle hjerneaktivitet (9-11) tyder på, at tDCS kan ændre behandlingen på tværs af store områder af cortex. I denne forstand er virkningerne af tDCS sandsynligvis relativt brede. Således, mens de neurale ændringer induceret af tDCS er koncentreret omkring områder af cortex tættest på elektroderne (12), kan bredere netværk af funktionelt forbundne regioner også rekrutteres (9,10,13,14). Desuden er der ikke foretaget nogen systematisk undersøgelse for at bestemme den mest effektive strømintensitet for PwMS.

Der er empirisk evidens for, at tDCS med strømintensitet mellem 1 og 2 mA i 20-40 minutter for enten enkelte eller flere sessioner sikkert og effektivt kan administreres til PwMS (15-20). Selvom tDCS med strømintensiteter > 2 mA betragtes som sikre 21, har ingen undersøgelser undersøgt, hvordan hjerneaktivitet påvirkes under tDCS ved intensiteter > 2 mA. Selvom sikkerheden ved højere intensitet tDCS i PwMS oprindeligt kan antages fra tidligere arbejde med forsøgspersoner, der har oplevet et slagtilfælde (21), er det også blevet foreslået, at flere undersøgelser af sikkerheden ved højere intensitet stimulering i andre populationer er nødvendige for at udvise rettidig omhu, før der i vidt omfang foreskrives intensiteter, der er større end den nuværende konvention (22).

Den cerebrale aktivering i PwMS er blevet undersøgt med [15O] vand og med [15O] O2 PET (indekserer oxygenmetabolisme)(23). Udbredte reduktioner i cerebral blodgennemstrømning og oxygenmetabolisme i både grå og hvid mater er blevet rapporteret i PwMS (24). Desuden indikerer disse undersøgelser, at graden af ​​reduktion af iltmetabolisme korrelerede med dårligere kognitiv ydeevne og udvidet handicapstatusskala (EDSS), og at graden af ​​cerebral ilthypometabolisme var forbundet med antallet af tilbagefald (25).

En tæt kobling af perfusion og metabolisme antages, hvilket afspejler oxidativ phosphorylering af glucose som den dominerende kilde til energiproduktion. Derfor betragtes CBF ofte som et indirekte mål for neuronal funktion og integritet (26). Dette understøttes af den betydelige sammenhæng mellem metabolisme og regional CBF (rCBF) på tværs af forskellige hjerneregioner (27,28) og med global CBF (gCBF) på tværs af forskellige bevidsthedstilstande (29).

Med denne undersøgelse vil efterforskerne være i stand til at underbygge, om rCBF er påvirket af tDCS, vurdere mængden af ​​signalændring i forhold til forskellige strømme og måle forskelle i CBF-fordeling under stimuleringsreaktivitet mellem raske forsøgspersoner og PwMS. Målet er at undersøge ændringerne i rCBF efter transkraniel jævnstrømsstimulering ved forskellige intensiteter (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) hos raske forsøgspersoner og PwMS. Designet er et tværsnit af principiel undersøgelse i 10 raske forsøgspersoner og 10 PwMS.