Die Auswirkungen der nichtinvasiven Hirnstimulation auf die körperliche und geistige Funktion älterer Erwachsener (BrainSTIM)

Biologisches Altern, insbesondere in Verbindung mit kardiovaskulären Risikofaktoren, führt zu einer chronischen endothelialen Dysfunktion in den Mikrogefäßen des Gehirns, die die Fähigkeit des Gehirns beeinträchtigt, die Stoffwechselanforderungen des Alltags zu erfüllen. Dieses chronische Missverhältnis zwischen Blutversorgung und Stoffwechselbedarf führt häufig zu zerebralen mikrovaskulären Erkrankungen (CMD) oder zur Anhäufung ischämischer Schäden innerhalb eines Netzwerks frontaler und subkortikaler Regionen. CMD wird als Hyperintensität der weißen Substanz bei MRT-Scans erkannt und manifestiert sich klinisch als Beeinträchtigung der Mobilität, Funktionsstörung der Exekutive und depressive Affekte. Da 11–17 % der älteren Menschen an dieser Symptomkonstellation leiden und jedes dieser Symptome unabhängig mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden ist, ist CMD ein kritisches, aber wenig erforschtes Gesundheitsproblem mit schnell wachsenden persönlichen und wirtschaftlichen Kosten.

Derzeit gibt es keine Heilung für CMD und Studien zur pharmakologischen Verbesserung der nichtselektiven systemischen Vasodilatation berichten über keinen therapeutischen Wert (Sorrond & Lipsitz, 2011). Unser Team hat jedoch gezeigt, dass die Schwere der klinischen Symptome, unter denen CMD-Patienten leiden, entscheidend von der verbleibenden Fähigkeit des Gehirns abhängt, die entsprechenden kortikalen Netzwerke zu aktivieren, wenn der Stoffwechselbedarf durch die Ausführung verschiedener kognitiv-motorischer Aufgaben erhöht wird (Purkayastha et al ., 2014; Sorond et al., 2010; Sorond et al., 2011). Daher sagen die Forscher voraus, dass eine Verbesserung der Fähigkeit, die entsprechenden kortikalen Netzwerke als Reaktion auf einen erhöhten Stoffwechselbedarf zu aktivieren, die Symptome lindern und die Lebensqualität von Patienten mit CMD verbessern würde.

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ermöglicht eine nichtinvasive, selektive und nachhaltige Modulation der kortikalen Aktivierung. tDCS sendet schwache Ströme zwischen zwei oder mehr Kopfhautelektroden, wodurch die Polarität des Gehirns und damit die Perfusion und kortikale Erregbarkeit verändert werden. Eine 20-minütige tDCS-Sitzung, die auf den linken präfrontalen Kortex abzielt, erhöht die kortikale Aktivierung während der kognitiven und motorischen Aufgabenausführung bei gesunden Erwachsenen deutlich. Forscher haben gezeigt, dass dieselbe Stimulation die Mobilität und die kognitive Leistungsfähigkeit älterer Erwachsener, die in Wohngemeinschaften leben, verbessert. Darüber hinaus reduzieren wiederholte tDCS-Sitzungen über einen Zeitraum von einem Monat die Symptome einer Depression und können die exekutive Funktion bei gesunden Personen verbessern. Diese vorläufigen Erkenntnisse legen nahe, dass tDCS eine wirksame Intervention bei CMD sein könnte; Der Einfluss von tDCS auf diese Krankheit wurde jedoch nicht untersucht.

Ziel der Studienforscher ist es letztendlich, die therapeutische Wirksamkeit von tDCS bei Patienten mit CMD zu untersuchen, indem sie einen doppelblinden, scheinkontrollierten Proof-of-Principe-Test sowie umfassende funktionelle und neurophysiologische Untersuchungen durchführen. Um das Design abzuschließen und die Durchführung dieser endgültigen Studie zu planen, streben die Forscher derzeit Folgendes an:

1. Führen Sie eine Pilotstudie durch, um die Machbarkeit des Einsatzes von tDCS bei großen Populationen von Personen mit CMD zu ermitteln und um vorläufige Beweise für einen kausalen Effekt der Intervention auf Mobilität, exekutive Funktion und depressive Symptome in dieser Population zu erhalten.
2. Untersuchen Sie im Rahmen der Pilotstudie die Auswirkungen der tDCS-Intervention auf die kortikale Aktivierung als Reaktion auf kognitiv-motorische Aufgaben.

Diese Studie wird den ersten prinzipiellen Nachweis ihrer Art darüber liefern, ob tDCS bei Patienten mit CMD eine sinnvolle Linderung der Symptome bewirkt. Darüber hinaus wird es eine fundiertere, größere randomisierte kontrollierte Studie (RCT) liefern, indem es Informationen über Rekrutierung und Bindung, Compliance, Schätzungen der Effektgröße und die neurophysiologischen Grundlagen der erwarteten funktionellen Verbesserungen liefert. Bei Erfolg wird erwartet, dass die gewonnenen Erkenntnisse auch die Erforschung von tDCS als Behandlung für viele andere Krankheiten – von Demenz bis Diabetes – vorantreiben, die sich negativ auf die Fähigkeit des Gehirns auswirken, entsprechende kortikale Netzwerke zu aktivieren.