Auswirkungen der transkraniellen Gleichstromstimulation im Zusammenhang mit körperlicher Betätigung: eine Metaplastizitätsstudie

Vor den beiden Phasen der Studie werden die Probanden in folgenden Aspekten bewertet: Angst durch das Beck-Angst-Inventar; Depression durch das Beck-Depressionsinventar; Grad der körperlichen Betätigung durch den internationalen Fragebogen zur körperlichen Aktivität; Stress auf der Stresswahrnehmungsskala 10.

In der ersten Phase werden die Probanden 4 Bedingungen unterzogen: (i) 15 Minuten körperliche Betätigung mit mäßiger Intensität; (ii) 10 Minuten körperliche Betätigung mit hoher Intensität; (iii) 30 Minuten körperliche Betätigung mit leichter Intensität; (iv) 15 oder 30 Minuten Pause. Vor jeder Bedingung wird die kortikale Erregbarkeit durch die transkranielle Magnetstimulation durch motorisch evoziertes Potential (MEP) gemessen; Der Blutzuckerspiegel wird mit einem Glukometer bestimmt. Die MEP wird auch unmittelbar nach der körperlichen Übung und alle 5 Minuten für 30 nach dem Ende der Übung/Ruhe durchgeführt. Der Blutzuckerspiegel wird unmittelbar nach dem Training gemessen.

In der zweiten Phase werden die Probanden 6 Bedingungen unterzogen: (i) anodische tDCS + körperliche Betätigung 1; (ii) Anoden-tDCS + körperliche Betätigung 2; (iii) kathodische tDCS + körperliche Betätigung 1; (iv) kathodische tDCS + körperliche Betätigung 2; (v) Schein-tDCS + körperliche Betätigung 1; (vi) Schein-tDCS + körperliche Betätigung 2. Die Intensität und Dauer der körperlichen Betätigung hängt von den Ergebnissen der vorangegangenen Phase ab und wird nach Ende der Phase 1 festgelegt. In dieser Phase wird der Blutzuckerspiegel vor und unmittelbar vor der körperlichen Belastung gemessen. Die kortikale Erregbarkeit wird durch die transkranielle Magnetstimulation durch die folgenden Messungen bewertet: motorisch evoziertes Potential – vor dem tDCS, nach dem tDCS, sofort, 10, 20, 30, 60, 90 Minuten nach der Übung; motorische Ruheschwelle - vor tdcs, unmittelbar und 90 Minuten nach der Übung; Rekrutierungskurve - vor tdcs, sofort und 90 Minuten nach der Übung.

tDCS-Zustand Während der tDCS-Anwendung sitzen die Patienten in einem bequemen Stuhl mit Kopf- und Armlehnen. Strom wird von einem DC-Stimulator (NeuroConn, Deutschland) unter Verwendung eines Paares von mit Kochsalzlösung getränkten Schwammelektroden (Oberfläche 35 und 36 cm²) angelegt.

tDCS wird gemäß dem internationalen 10-20-EEG-System auf Cz und Oz angewendet. In der anodischen tDCS wird die Anode in Cz und die Kathode in Oz platziert. In der kathodischen tDCS wird die umgekehrte Position ausgeführt. Die verwendeten Parameter der Stromstärke und -dauer (Dosis) wurden zuvor bei Patienten nach einem Schlaganfall festgelegt: 2 mA Stimulationsstärke für 20 Minuten mit Stromanstieg und -abfall von jeweils 10 Sekunden.

Schein-tDCS wurde in mehreren Studien verwendet, um die Wirkung von aktiver tDCS zu bewerten. Für Schein wird die gleiche Position von anodischem tDCS angenommen, jedoch beträgt die Stromdauer nur 30 Sekunden, mit Stromanstieg und -abfall von jeweils 10 Sekunden. Darüber hinaus wird das Elektrostimulationsgerät automatisch abgeschaltet, ohne dass der Patient es wahrnimmt. Daher erleben Patienten frühe Empfindungen (leichtes bis mäßiges Kribbeln) an der Stimulationsstelle, ohne eine Wirkung auszulösen. Darüber hinaus beantworten die Patienten nach jeder tDCS-Sitzung den Fragebogen zu Nebenwirkungen.

Zustand der körperlichen Betätigung Die Intensität der körperlichen Betätigung wird durch die maximale Herzfrequenz (max HR) unter Verwendung der Formel (220 - Alter) bestimmt. Bei hoher Intensität liegt die Intensität zwischen xx und xx % der maxHF; moderate Intensität, 64–76 % der maxHF; leichte Intensität, 57-63 % der maxHF. Darüber hinaus wird während der körperlichen Betätigung die Herzfrequenz durch das POLAR kontinuierlich bewertet und die wahrgenommene Frequenz wird alle 3 Minuten durch die modifizierte Borg-Skala registriert. TMS-p). Die Magnetstimulation (Neurosoft, Russland) wird über eine Figur-8-Spule angewendet, um die Darstellung des motorischen Kortex des rechten Schienbeinvordermuskels (Hotspot) zu bestimmen, und es werden die folgenden elektrophysiologischen Maßnahmen zur Beurteilung der kortikalen Aktivität durchgeführt: (i) motorisch evoziertes Potenzial (MEP); (ii) motorische Ruheschwelle (RMT) und (iii) Rekrutierungskurve (RC).

Zunächst werden die Patienten angewiesen, sich auf einen Stuhl zu setzen und eine bequeme Position zu suchen. Der Hotspot wird als der erregbarste Bereich angesehen, mit einem intensiveren motorisch evozierten Potential (MEP), gemessen durch Elektromyographie.

Die folgenden elektrophysiologischen Messungen werden in der linken Gehirnhälfte durchgeführt, um die kortikale Aktivität zu beurteilen:

(i) Motorisch evoziertes Potential (MEP): Die Intensität des Magnetstimulators wird eingestellt, um ein durchschnittliches MEP von 0,4 mV zu erzeugen. TMS-p wird im Bereich der kortikalen Repräsentation der Tibiavorderseite angewendet, und die mittleren Reaktionen auf Stimuli sollten 0,4 bis 0,6 mV erreichen.

(ii) Motorische Ruheschwelle (RMT): wird an den Patienten aufgefordert, eine Kontraktion des vorderen Schienbeinmuskels durchzuführen, und erhält dann zehn Impulse durch TMS-p, um die motorische Ruheschwelle zu bestimmen. Die motorische Schwelle entspricht der niedrigsten Intensität von TMS-p, um eine MEP von 50 μV in 50 % der an den Hotspot angelegten Impulse zu erzeugen.

(iii) Rekrutierungskurve (RC): Fünf Stimuli wurden bei jeder der folgenden Intensitäten angewendet: 5 % unter der motorischen Ruheschwelle (RMT), RMT, 5 % über RMT, 10 % über RMT, 20 % über RMT, 30 % darüber RMT, 35 % über RMT und bei 100 % der Stimulatorleistung. Die fünf Stimuli bei jeder Intensität wurden in einem Block abgegeben, aber die Reihenfolge der Änderungen der Stimulationsintensität war zufällig. Das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden TMS-Stimuli lag zwischen 5,5 und 6,5 s.