Nicht-invasive Hirnstimulation für pädiatrische ADHS

Äußere Einflüsse auf neuroplastische Prozesse können zur funktionellen Verbesserung von Erkrankungen, insbesondere zur Verbesserung kortikaler Funktionen, genutzt werden. Die Möglichkeit, die Gehirnaktivität zu beeinflussen und die Verhaltensleistung durch externe Eingriffe stetig zu verbessern, fasziniert Neurowissenschaftler seit langem. Eine dieser Techniken, die transkranielle Elektrostimulation (tES), ist auf großes Interesse gestoßen, da sie ein großes Einsatzpotenzial in der Grundlagenforschung und in klinischen Anwendungen hat. Die transkranielle elektrische Stimulation (tES) umfasst in der aktuellen Forschung zwei Arten der Stimulation: die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und die transkranielle Zufallsrauschstimulation (tRNS). Die tES-Techniken beinhalten die Anwendung von konstantem schwachem Gleichstrom (z. 1-2 mA) an das Gehirn über die Haut-Elektroden-Schnittstelle, wodurch ein elektrisches Feld erzeugt wird, das die neuronale Aktivität moduliert. Diese Modulation ist polaritätsabhängig in Richtung Depolarisation nach anodischer Stimulation (exzitatorisch) und in Richtung Hyperpolarisation nach kathodischer Stimulation (inhibitorisch), was zu vorübergehenden Änderungen des Ruhemembranpotentials führt. Der kumulative Effekt einer längeren Stimulation führt zu einer polaritätsabhängigen Erleichterung oder Hemmung der spontanen neuronalen Feuerrate und wird als neuromodulatorisch angesehen.

tDCS, provoziert eine unterschwellige Modulation der neuronalen Erregbarkeit ohne depolarisierende Aktionspotentiale5. Poststimulationseffekte von tDCS hängen von der Dauer der Stimulation ab (von mehreren Minuten bis zu Stunden) und können in den Bereichen unter den Elektroden und auch entfernt durch Netzwerkänderungen gefunden werden.

Der Mechanismus, durch den tRNS die Gehirnaktivität beeinflusst, unterscheidet sich von tDCS. Die Lieferung von tRNS verwendet die gleiche Ausrüstung wie für tDCS. Bei tRNS können jedoch beide Elektroden verwendet werden, um entweder an homologen Stellen bilateral oder an verschiedenen Regionen gleichzeitig zu stimulieren. tRNS kann verwendet werden, um eine Region mit einem Strom zu stimulieren, der zeitlich zufällig variiert. Eine solche Stimulation kann eine Erregbarkeit hervorrufen, die pro 10 Minuten Stimulation bis zu 60 Minuten anhält1. Die vorteilhafteste Art von tRNS liegt bei hoher Frequenz (100–640 Hz).

Dies ist eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie bei ADHS-Kindern. Berechtigte Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip in die folgenden 3 Gruppen eingeteilt:

1. tDCS-Placebo (Schein)-Gruppe, um entweder tDCS oder passendes Placebo (Schein) an 5 folgenden Tagen (eine Sitzung pro Tag) zu erhalten. Nach einer einwöchigen Pause findet ein Wechsel zwischen der Kontrollgruppe und der Scheingruppe statt: Diejenigen, die in der 1. Woche tDCS erhalten haben, erhalten eine Scheinbehandlung, während diejenigen, die in der 1. Woche eine Scheinbehandlung erhalten haben, in der 3. Woche eine tDCS erhalten.
2. tRNS-Scheingruppe, die die gleiche Art von Intervention mit den gleichen Intervallen wie oben erhält, aber mit tRNS anstelle von tDCS.
3. tDCS-tRNS-Gruppe. Hier wird die gleiche Intervention wie oben mit den gleichen Intervallen bereitgestellt, aber reale tDCS und reale tRNS werden in ausgeglichener Weise bereitgestellt. Dies würde es ermöglichen, die unterschiedlichen Behandlungen in einem Innersubjektdesign zu vergleichen, sowie die Wirkung dieser mit Scheinstimulation in den ersten beiden Gruppen in einem Zwischensubjektdesign zu vergleichen.

Die Gesamtdauer der Fachteilnahme beträgt 4 Wochen. Die Studie wird in der ADHS-Klinik des Neuro-Cognitive Centre am Hadassah-Hebrew University Medical Center durchgeführt.

tDCS: Die Stimulation würde unter Verwendung halbtrockener 5 x 5 cm-Elektroden angewendet. Der Strom würde 0,75 mA betragen, was auf früheren Computermodellen von tDCS bei Kindern basiert und schätzungsweise 1-1,5 mA bei Erwachsenen entspricht. Diese Entscheidung wurde nach Berücksichtigung der Parameter getroffen, die die Stromverteilung und -dichte an der Stimulationsstelle beeinflussen würden, wie z. B. dünnere Kopfhaut, weniger Liquor cerebrospinalis und kleinere Kopfgröße der pädiatrischen Population. Eine ähnliche Dosierung mit tDCS wurde von Kindern gut vertragen und war nicht mit Nebenwirkungen verbunden29. Die anodische Elektrode wird über dem dlPFC (F3 basierend auf dem internationalen 10-20-System) positioniert, während die kathodische Elektrode über dem rechten Supraorbital platziert wird. tRNS: Kinder in der aktiven tRNS-Gruppe erhalten 0,75 mA tRNS (100–640 Hz) an ihren linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) und den rechten unteren Frontalgyrus (IFG) über halbtrockene 5 cm x 5 cm große Elektroden, die unter der vorgesehenen Elektrode angebracht sind Positionen (F3, F8) einer tES-Kappe, die dem internationalen 10-20-System folgte (InnoSphere Inc., Haifa). Der linke dlPFC und der rechte IFG wurden aufgrund ihres Beitrags zur exekutiven Kontrolle und Hemmung ausgewählt. tRNS wird während eines kognitiven iPad-Trainings für 20 Minuten pro Sitzung angewendet. Eine ähnliche Dauer wurde auch in der Pädiatrie unter Verwendung von tDCS29 verwendet. Ähnlich wie bei einer früheren tRNS-Studie bei Kindern und der für tDCS bereitgestellten Begründung werden wir 0,75 mA anwenden.

Sham: Für Sham-tRNS verwenden wir die gleiche Montage wie bei aktivem tRNS. Für Schein-tDCS verwenden wir dieselbe Montage wie für aktives tDCS. Der einzige Unterschied zwischen aktivem und Schein-tES wäre, dass im Fall des Schein-tES dem 30-sekündigen Anstieg des Stroms von 0 auf 0,75 mA nicht wie bei aktivem tES eine 19-minütige Stimulation bei 0,75 mA folgen würde, sondern unmittelbar gefolgt von einer 30-sekündigen Rampenzeit auf 0 mA. Es hat sich gezeigt, dass ein solches Verfahren eine effektive Blindheit des Stimulationszustands bereitstellt, da sowohl aktives als auch Schein-tES zu einem leichten Juckreiz führen würde, der aufgrund der Besiedlung der Kopfhaut verschwinden würde. Während der täglichen Sitzung würde in der Scheingruppe keine weitere Stimulation bereitgestellt werden.

An der Studie werden 60 Jungen im Alter von 7 bis 12 Jahren teilnehmen. Die Teilnehmer werden aus Kindern rekrutiert, die von Kinderärzten, Hausärzten, Lehrern, Psychologen oder Eltern an die Klinik überwiesen wurden.