Durch Koffeinkonsum induzierte kortikale Erregbarkeitsänderungen am sensomotorischen Kortex: Eine TMS-Studie
27. November 2019 aktualisiert von: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Koffein ist ein weit verbreitetes Psychostimulans und wirkt als kompetitiver Antagonist an Adenosinrezeptoren. Seine Wirkung betrifft Neuronen und Gliazellen aller Hirnareale. Chronischer Koffeinkonsum führt zu einer Toleranz, die mit einer erhöhten Zahl von Bindungsstellen im Gehirn einhergehen könnte. Bei der tiefen Hirnstimulation (THS) erklärt die Produktion von Adenosin nach der Freisetzung von Adenosintriphosphat (ATP) die Verringerung des Zitterns. Die Bindung von Adenosin an den Adenosin-A1-Rezeptor unterdrückt die exzitatorische Übertragung im Thalamus und reduziert somit sowohl Tremor- als auch DBS-induzierte Nebenwirkungen. Außerdem wurde die Wirkung von Adenosin nach Verabreichung des 8-Cyclopentyl-1,3-dipropylxanthin (DPCPX)-Adenosin-A1-Rezeptor-Antagonisten abgeschwächt. Daher wurde vorgeschlagen, dass das Vorhandensein eines Rezeptorantagonisten wie Koffein die Wirksamkeit der Tiefenhirnstimulation (THS) bei der Behandlung von Tremor und anderen Bewegungsstörungen verringert.
In Anbetracht dieses Ergebnisses gehen wir davon aus, dass die antagonistische Wirkung von Koffein für die Verringerung der Wirksamkeit jedes Stimulationsprotokolls bei der nicht-invasiven Stimulation (NIBS) verantwortlich ist. Insbesondere die erregenden Wirkungen eines NIBS-Protokolls können in Gegenwart von Koffein versuchsweise blockiert werden.
In dieser Studie sollen die Auswirkungen des Koffeinkonsums auf die kortikale Erregbarkeit am sensomotorischen Kortex auf fokale und nicht-fokale Plastizität untersucht werden. Die fokale Plastizität wird durch paarweise assoziierte Stimulation (PAS) und die globale kortikale Plastizität durch transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) induziert. Im Falle einer tACS-Stimulation wird 1) ein exzitatorisches Protokoll (tACS, 140 Hz, 1 mA) und 2) ein inhibitorisches Protokoll (tACS, 140 Hz, 0,4 mA) mit der aktiven Elektrode über M1 und der Gegenelektrode über dem orbitofrontalen Kortex verwendet verwendet werden. Veränderungen in der kortikalen Erregbarkeit werden unter Verwendung von Aufzeichnungen der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) bewertet.
Forschungsziele sind die Untersuchung der Auswirkungen des Koffeinkonsums auf die sensomotorische kortikale Erregbarkeit und die stimulationsinduzierte Plastizität. Darüber hinaus untersucht diese Studie weitere Faktoren, die normalerweise zur Variabilität in Studien zur kortikalen Erregbarkeit beitragen. Die Ergebnisse sollen Forschern eine nützliche Empfehlung geben, um Störfaktoren zu reduzieren und dadurch die Wiederholbarkeit zu verbessern.
Studienübersicht
Status
Abgeschlossen
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Studientyp
Interventionell
Einschreibung (Tatsächlich)
30
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.
Studienorte
-
-
Lower Saxony
-
Goettigen, Lower Saxony, Deutschland, 37075
- Prof. Dr. Walter Paulus
-
-
Teilnahmekriterien
Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
18 Jahre bis 45 Jahre (ERWACHSENE)
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Ja
Studienberechtigte Geschlechter
Alle
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Gesunde männliche und weibliche Teilnehmer im Alter zwischen 18 und 45 Jahren.
- Rechtshänder (Oldfield 1971).
- Freiwillige Teilnahme und schriftliche Einverständniserklärung aller Probanden vor Beginn der Studie eingeholt.
- Teilnehmer, der freiwillig mindestens drei Tage vor Durchführung des Experiments auf den Konsum koffeinhaltiger Getränke verzichtet
- Das Gewicht des Teilnehmers liegt über 60 kg
Ausschlusskriterien:
- Alter < 18 oder > 45 Jahre;
- Linke Hand dominant;
- Insbesondere Hinweise auf eine chronische Erkrankung oder Reste einer Erkrankung des Nervensystems in der Anamnese
- Schlaganfall
- Vorgeschichte von epileptischen Anfällen;
- Schrittmacher oder tiefe Hirnstimulation;
- Metallimplantate im Kopfbereich (Metalleinsatz im Kopfbereich z. B. Clips nach Operation eines intrazerebralen Aneurysmas (Gefäßaussackung im Bereich der Hirngefäße), Implantation eines künstlichen Gehörgangs);
- Hirntrauma mit Bewusstseinsverlust in der Vorgeschichte;
- Vorliegen einer schweren inneren (inneren Organe) oder psychiatrischen (Geisteskrankheit)
- Alkohol-, Medikamenten- oder Drogenabhängigkeit;
- Rezeptive oder globale Aphasie (Störung des Sprachverständnisses oder zusätzlich der Sprache);
- Teilnahme an einer anderen wissenschaftlichen oder klinischen Studie innerhalb der letzten 4 Wochen;
- Schwangerschaft
- Stillzeit
- Teilnehmer, der Koffein oder Kaffeeprodukte nicht vertragen kann
- Teilnehmer, der aufgrund eines Elektrokardiographie (EKG)-Befunds eine abnormale Herzaktivität aufweist
- Das Gewicht beträgt weniger als 60 kg
Studienplan
Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: GRUNDWISSENSCHAFT
- Zuteilung: ZUFÄLLIG
- Interventionsmodell: ÜBERQUERUNG
- Maskierung: DOPPELT
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / Arm |
Intervention / Behandlung |
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ACTIVE_COMPARATOR: Koffein-Gruppe
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Koffeingruppe: Die Teilnehmer erhalten eine Koffeintablette und alle elektrischen Stimulationen in zufälliger Reihenfolge [transkranielle elektrische Stimulation (tACS 140 Hz bei 1 mA, 0,4 mA, Schein) und gepaarte assoziative Stimulation (PAS 25)] Placebotablette: Die Teilnehmer erhalten a Placebotablette und alle elektrischen Stimulationen in zufälliger Reihenfolge [transkranielle elektrische Stimulation (tACS 140 Hz bei 1 mA, 0,4 mA, Schein) und gepaarte assoziative Stimulation (PAS 25)]
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PLACEBO_COMPARATOR: Placebo-Gruppe
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Koffeingruppe: Die Teilnehmer erhalten eine Koffeintablette und alle elektrischen Stimulationen in zufälliger Reihenfolge [transkranielle elektrische Stimulation (tACS 140 Hz bei 1 mA, 0,4 mA, Schein) und gepaarte assoziative Stimulation (PAS 25)] Placebotablette: Die Teilnehmer erhalten a Placebotablette und alle elektrischen Stimulationen in zufälliger Reihenfolge [transkranielle elektrische Stimulation (tACS 140 Hz bei 1 mA, 0,4 mA, Schein) und gepaarte assoziative Stimulation (PAS 25)]
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Durch Koffeinkonsum induzierte kortikale Erregbarkeitsveränderungen
Zeitfenster: Baseline (Vormessung), unmittelbar nach dem Eingriff, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten, 25 Minuten, 30 Minuten, 60 Minuten
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Amplitude der motorisch evozierten Potenzialänderung (MEP)
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Baseline (Vormessung), unmittelbar nach dem Eingriff, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten, 25 Minuten, 30 Minuten, 60 Minuten
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Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Genpolymorphismen des vom Gehirn abgeleiteten neurotrophen Faktors (BDNF) auf die kortikale Plastizität
Zeitfenster: 3-6 Monate
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Valin (Val) und Methionin (Met) Allele (d.h.
Val66Met; Val66Val; Met66Met; Met66Val)
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3-6 Monate
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Mitarbeiter und Ermittler
Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.
Ermittler
- Hauptermittler: Walter Paulus, Prof. Dr, University of Goettingen
Publikationen und hilfreiche Links
Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.
Allgemeine Veröffentlichungen
- Nitsche MA, Paulus W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 2000 Sep 15;527 Pt 3(Pt 3):633-9. doi: 10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00633.x.
- Oldfield RC. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 1971 Mar;9(1):97-113. doi: 10.1016/0028-3932(71)90067-4. No abstract available.
- Antal A, Alekseichuk I, Bikson M, Brockmoller J, Brunoni AR, Chen R, Cohen LG, Dowthwaite G, Ellrich J, Floel A, Fregni F, George MS, Hamilton R, Haueisen J, Herrmann CS, Hummel FC, Lefaucheur JP, Liebetanz D, Loo CK, McCaig CD, Miniussi C, Miranda PC, Moliadze V, Nitsche MA, Nowak R, Padberg F, Pascual-Leone A, Poppendieck W, Priori A, Rossi S, Rossini PM, Rothwell J, Rueger MA, Ruffini G, Schellhorn K, Siebner HR, Ugawa Y, Wexler A, Ziemann U, Hallett M, Paulus W. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 2017 Sep;128(9):1774-1809. doi: 10.1016/j.clinph.2017.06.001. Epub 2017 Jun 19.
- Stefan K, Kunesch E, Cohen LG, Benecke R, Classen J. Induction of plasticity in the human motor cortex by paired associative stimulation. Brain. 2000 Mar;123 Pt 3:572-84. doi: 10.1093/brain/123.3.572.
- Bekar L, Libionka W, Tian GF, Xu Q, Torres A, Wang X, Lovatt D, Williams E, Takano T, Schnermann J, Bakos R, Nedergaard M. Adenosine is crucial for deep brain stimulation-mediated attenuation of tremor. Nat Med. 2008 Jan;14(1):75-80. doi: 10.1038/nm1693. Epub 2007 Dec 23.
- Cappelletti S, Piacentino D, Sani G, Aromatario M. Caffeine: cognitive and physical performance enhancer or psychoactive drug? Curr Neuropharmacol. 2015 Jan;13(1):71-88. doi: 10.2174/1570159X13666141210215655. Erratum In: Curr Neuropharmacol. 2015;13(4):554. Daria, Piacentino [corrected to Piacentino, Daria].
- Cappelletti S, Piacentino D, Fineschi V, Frati P, Cipolloni L, Aromatario M. Caffeine-Related Deaths: Manner of Deaths and Categories at Risk. Nutrients. 2018 May 14;10(5):611. doi: 10.3390/nu10050611.
- Feurra M, Paulus W, Walsh V, Kanai R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2011 Feb 2;2:13. doi: 10.3389/fpsyg.2011.00013. eCollection 2011.
- Higdon JV, Frei B. Coffee and health: a review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr. 2006;46(2):101-23. doi: 10.1080/10408390500400009.
- Marquez-Ruiz J, Leal-Campanario R, Sanchez-Campusano R, Molaee-Ardekani B, Wendling F, Miranda PC, Ruffini G, Gruart A, Delgado-Garcia JM. Transcranial direct-current stimulation modulates synaptic mechanisms involved in associative learning in behaving rabbits. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Apr 24;109(17):6710-5. doi: 10.1073/pnas.1121147109. Epub 2012 Apr 9.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Boosting brain excitability by transcranial high frequency stimulation in the ripple range. J Physiol. 2010 Dec 15;588(Pt 24):4891-904. doi: 10.1113/jphysiol.2010.196998.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes. Clin Neurophysiol. 2010 Dec;121(12):2165-71. doi: 10.1016/j.clinph.2010.04.033. Epub 2010 Jun 15.
- Moliadze V, Atalay D, Antal A, Paulus W. Close to threshold transcranial electrical stimulation preferentially activates inhibitory networks before switching to excitation with higher intensities. Brain Stimul. 2012 Oct;5(4):505-11. doi: 10.1016/j.brs.2011.11.004. Epub 2012 Feb 22.
- Polania R, Nitsche MA, Korman C, Batsikadze G, Paulus W. The importance of timing in segregated theta phase-coupling for cognitive performance. Curr Biol. 2012 Jul 24;22(14):1314-8. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.021. Epub 2012 Jun 7.
- Stefan K, Kunesch E, Benecke R, Cohen LG, Classen J. Mechanisms of enhancement of human motor cortex excitability induced by interventional paired associative stimulation. J Physiol. 2002 Sep 1;543(Pt 2):699-708. doi: 10.1113/jphysiol.2002.023317.
- Zaehle T, Rach S, Herrmann CS. Transcranial alternating current stimulation enhances individual alpha activity in human EEG. PLoS One. 2010 Nov 1;5(11):e13766. doi: 10.1371/journal.pone.0013766.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Brockmoller J, Paulus W. Confounding effects of caffeine on neuroplasticity induced by transcranial alternating current stimulation and paired associative stimulation. Clin Neurophysiol. 2021 Jun;132(6):1367-1379. doi: 10.1016/j.clinph.2021.01.024. Epub 2021 Mar 10.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Paulus W, Brockmoller J. The roles of caffeine and corticosteroids in modulating cortical excitability after paired associative stimulation (PAS) and transcranial alternating current stimulation (tACS) in caffeine-naive and caffeine-adapted subjects. Psychoneuroendocrinology. 2021 May;127:105201. doi: 10.1016/j.psyneuen.2021.105201. Epub 2021 Mar 15.
Studienaufzeichnungsdaten
Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.
Haupttermine studieren
Studienbeginn (TATSÄCHLICH)
1. Oktober 2018
Primärer Abschluss (TATSÄCHLICH)
18. November 2019
Studienabschluss (TATSÄCHLICH)
18. November 2019
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
24. Oktober 2018
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
24. Oktober 2018
Zuerst gepostet (TATSÄCHLICH)
25. Oktober 2018
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (TATSÄCHLICH)
29. November 2019
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
27. November 2019
Zuletzt verifiziert
1. November 2019
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen
Andere Studien-ID-Nummern
- UMCGoettingen
Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)
Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?
NEIN
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Nein
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
Nein
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Klinische Studien zur Kortikale Erregbarkeit
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University of New MexicoAbgeschlossenSchädel-Hirn-Trauma | Kortikale Ausbreitungsdepolarisation | Cortical Spreading Depression | SubarachoidblutungVereinigte Staaten