Nicht-invasive Stimulation der Erregbarkeit des zentralen Nervensystems

Nach vorheriger Einverständniserklärung werden Freiwillige zu sechs pseudozufälligen Sitzungen über eine Website (randomization.com) geschickt. durch einen unbeteiligten Forscher. Zu Beginn der Studie werden die Freiwilligen durch einen strukturierten Fragebogen bewertet und jede Sitzung umfasst die folgende experimentelle Sequenz:

1. Quantität und Qualität des Schlafes: Es wird abgefragt, wie viele Stunden der Proband in der letzten Nacht geschlafen hat. Die Schlafqualität wird anhand einer analogen Skala gemessen, die von 0 (schlechteste Schlafqualität) bis 10 Punkten (beste Schlafqualität) reicht.
2. Art des Essens: Alle Personen werden nach der Einnahme von Speisen und Getränken gefragt, die die kortikale Erregbarkeit verändern könnten (z. B. Kaffee, Schokolade, Energie, Limonade usw.). Wenn dies positiv ist, zeichnen die Forscher die Zeit seit der Einnahme auf und quantifizieren die Nahrungsmenge.
3. Ermüdungs- und Motivationslevel: Ermüdungs- und Motivationslevel: Ermüdungs- und Motivationslevel: Er wird durch eine analoge Skala gemessen, die von 0 (geringere Müdigkeits- oder Motivationslevel) bis 10 Punkte (größere Müdigkeits- oder Motivationslevel) reicht.
4. Kortikale Erregbarkeit: Die Kortikalis wird durch das motorisch evozierte Potential (MEP), die kurze intrakortikale Hemmung (SICI) und die intrakortikale Fazilitation (ICF) gemessen. Alle Maßnahmen werden durch transkranielle Magnetstimulation (Neurosoft, Russland) evaluiert. Zunächst wird die motorische Ruheschwelle (RMT) bestimmt, indem die niedrigste Stimulatorausgabe gefunden wird, die ein motorisch evoziertes Potential (MEP) von mindestens 50 Mikrovolt (μV) hervorruft. Für die RMT-Messung wird eine Achterspule, die mit dem Magnetstimulator verbunden ist und manuell in einem Winkel von 45 Grad von der Mittellinie gehalten wird, über dem rechten primären motorischen Kortex (C3 - 10/20-System) platziert. Die kurze intrakortikale Hemmung (SICI) und die intrakortikale Fazilitation (ICF) werden durch gepaarte transkranielle Magnetstimulation evaluiert. Ein unterschwelliger Konditionierungsreiz (80 % der RMT) und ein überschwelliger Testreiz (130 % der RMT) werden in einem Interstimulusintervall (ISI) von 2 Millisekunden für SICI und 10 Millisekunden für ICF abgegeben. Zehn Stimuli werden bei jeder Bedingung angewendet (unkonditionierter Impuls und Stimulipaare mit ISI von 3 und 20 Millisekunden). Die Lieferung der Stimuli-Ordnung wird pseudo-randomisiert und SICI und ICF werden als konditionierter Stimulus-Prozentsatz in Bezug auf den unkonditionierten Stimulus ausgedrückt. Der MEP-Wert wird durch transkranielle Einzelimpuls-Magnetstimulation erhalten. Zehn überschwellige (130 % der RMT) Stimuli werden an den primären motorischen Kortex (C3) abgegeben.

5. Rückenmarksaktivität: Der Grad der Erregbarkeit des Rückenmarks wird anhand der folgenden Ergebnisse gemessen:

   • Hoffman-Reflex (H-Reflex): Der H-Reflex wird durch eine perkutane elektrische Stimulation des Schienbeinnervs ausgelöst, die an den Kniekehlenhöhlen abgegeben wird, und die elektromyografischen Reaktionen des Soleus-Muskels werden aufgezeichnet. Die Werte des maximalen H-Reflexes, der M-Welle und des maximalen H-Reflexes und des maximalen M-Wellen-Verhältnisses (H/M-Verhältnis) werden durch eine Rekrutierungskurve erhalten. Die Rekrutierungskurve beginnt mit einer Stimulusintensität von 2 Milliampere (mA) und erhöht sich in Schritten von 1 mA bis zur Stabilisierung der M-Wellen-Kurve (kein Anstieg der M-Wellen-Amplitude).
   • Homosynaptische Depression (HD): Die HD wird durch eine Reihe von zwei aufeinanderfolgenden Stimuli erreicht, die durch ein Interstimulusintervall (von 30 ms bis 10.000 ms) getrennt sind. Die Stimuli werden an der Kniekehle abgegeben und die elektromyographischen Reaktionen des Soleus-Muskels werden aufgezeichnet. Die Stimuli werden mit der Intensität geliefert, die notwendig ist, um den maximalen H-Reflex zu erzeugen (diese Information wird in der Rekrutierungskurve verfügbar sein, wie zuvor erwähnt). Die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Stimulus für jedes Interstimulus-Intervall ergibt die Erholungskurve.
   • Nozizeptive Komponente des Rückzugsreflexes (RIIIr): Der RIIIr wird durch die Abgabe einer perkutanen elektrischen Stimulation am Nervus suralis (hinter dem rechten Außenknöchel) und die Aufzeichnung der Reaktionen des ipsilateralen Brevis-Kopfes des M. biceps femoris ausgelöst. Für die Aufzeichnung der Reflexschwelle (RT) wird die anfängliche Stromstärke auf 2 mA eingestellt und in Schritten von 1 mA erhöht, bis eine Reaktion von mindestens 20 µV, begleitet von einem Schmerzbericht, erreicht wird. Dann werden 5 Stimuli (130 % RT) angewendet, um die Latenz und den Flächendurchschnitt zu erhalten. Außerdem wird das Schmerzempfinden über eine analoge Skala von 0 (ohne Schmerzempfinden) bis 10 Punkte (bereits stärkerer Schmerz empfunden) kontrolliert.
6. tsDCS: Die transkutane Rückenmarkstimulation wird durch einen Gleichstrom(DC)-Stimulator (NeuroConn Plus, Deutschland) unter Verwendung eines Paares von mit Kochsalzlösung getränkten Schwammelektroden (35 cm²) geliefert. Die aktive Elektrode (Anode oder Kathode) wird zwischen dem elften und zwölften Brustwirbel und die Referenzelektrode über dem rechten Arm (Musculus deltoideus) platziert. Geliefert wird eine Stromstärke von 2,5 mA, Ein- und Ausblenden von 10 Sekunden, während 20 Minuten. Schein-tsDCS wurde in mehreren Studien verwendet, um aktive tsDCS-Wirkungen zu bewerten. Schein-tsDCS wird unter Verwendung der gleichen Elektrodenplatzierung und Parametereinstellungen wie anodisches tsDCS angewendet, die Stimulation dauert jedoch nur 30 Sekunden, aber die Freiwilligen setzen die Elektrodenmontage 20 Minuten lang fort. Daher können frühe Empfindungen (z. leichtes bis mäßiges Kribbeln oder Jucken) an der Stimulationsstelle werden ohne modulierende Wirkung wahrgenommen. Darüber hinaus wird nach jeder tsDCS-Sitzung ein Fragebogen zu Nebenwirkungen durchgeführt.
7. rTMS: Zunächst wird der höhere kortikale Repräsentationsbereich (Hotspot) des ersten rechten dorsalen interossären (FDI) Muskels durch eine Achterspule bestimmt, die mit dem Magnetstimulator (Rapid2, Magstim, UK) verbunden ist, manuell gehalten und über der Kopfhaut positioniert wird ( C3 - 10/20 System) in einem Winkel von 45 Grad von der Mittellinie zeigt auf den Zielmuskel (FDI). Danach wird RMT gemessen. rTMS-Protokolle basierten auf früheren Studien. Niederfrequenzprotokoll: 1 Hertz (Hz), 90 % RMT, 1500 Stimuli (1 Zug). Hochfrequenzprotokoll: 20 Hz, 90 % RMT, 45 Züge, 40 Stimuli pro Zug, Intervall von 28 Sekunden, 1800 Stimuli. Schein-rTMS wird mit einem Niederfrequenzprotokoll unter Verwendung von zwei Spulen durchgeführt. Der erste – mit dem Stimulator verbunden – wird auf einer Spulenhalterung in der Nähe des Probanden positioniert, aber nicht sichtbar. Daher sind charakteristische Stimulationsgeräusche hörbar. Der zweite – vom Stimulator getrennt – wird über dem linken primären motorischen Bereich platziert. Nach jeder rTMS-Sitzung wird das Vorhandensein von Nebenwirkungen berechnet.
8. Gangtraining: Es besteht aus moderaten Gangtrainingsübungen für 20 Minuten. Um sicherzustellen, dass das Training mit moderater Intensität durchgeführt wird, werden 64 % - 76 % der maximalen Herzfrequenz (HFmax = 220-Alter) verwendet. Die Herzfrequenz wird alle drei Minuten durch einen Herzpol überwacht. Zusätzlich werden die gefühlte Anstrengung, die Gehgeschwindigkeit und die Steigung des Laufbandes überwacht. Die Borg-Skala wird verwendet, um die wahrgenommene Anstrengung zu bewerten. Dies ist eine analoge Skala, die von 6 (leichte Übung) bis 20 Punkte (erschöpfende Übung) abgestuft ist. Informationen zur Übung auf dem Laufband werden im Evolutionsprotokoll vermerkt.
9. Rückenmarksaktivität: Diese Auswertung wird unmittelbar nach (T0), 30 Minuten nach (T1) und 1 Stunde nach (T2) dem Gangtraining durchgeführt. Die Verfahren werden nach demselben Protokoll durchgeführt.
10. Kortikale Gehirnaktivität: Diese Bewertung wird nach jeder Neubewertung der Rückenmarksaktivität (T0, T1 und T2) durchgeführt. Die Verfahren werden nach demselben Protokoll durchgeführt.