TDCS:n teho työmuistin toimintahäiriön ja masennuksen hoidossa ohimolohkon epilepsiassa

Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS) on tehokas tekniikka aivojen toiminnan moduloimiseksi:

TDCS perustuu heikon tasavirran kohdistamiseen päänahkaan, joka virtaa kahden suhteellisen suuren elektrodin - anodin ja katodin välillä. Alhaisen amplitudin (1-2 mA) tDCS:n aikana päänahan elektrodien kautta johdetaan vakiovirtoja, jotka tunkeutuvat kallon läpi aivoihin. Vaikka päänahassa tapahtuu huomattavaa virran shuntinga, riittävästi virtaa tunkeutuu aivoihin muuttaakseen transmembraanin hermosolupotentiaalia, kuten kaksi äskettäistä mallinnustutkimusta osoittavat (Miranda et al. 2006; Wagner ym. 2007a), ja siten vaikuttaa tasoon. kiihtyvyys ja moduloida yksittäisten hermosolujen laukaisunopeutta. Kun tDCS:ää käytetään riittävän pitkään, aivokuoren toiminta voi muuttua stimulaatiojakson jälkeen (Nitsche ja Paulus 2001) ja aivokuoren viritysmuutosten suunta riippuu virran suunnasta.

Useat hyvin tehdyt eläintutkimukset tDCS:n vaikutuksista 1950- ja 60-luvuilta osoittivat, että tDCS on tehokas tekniikka aivojen toiminnan moduloimiseksi. Nämä tutkimukset osoittivat, että aivojen pintaan kohdistetut polarisoivat virrat johtavat aivokuoren toiminnan modulaatioon. Aivokuoren pinta-anodaalinen polarisaatio lisää spontaaneja yksikköpurkauksia (Burns 1954; Creutzfeld et al. 1962) ja käynnistää kohtauksellisen aktiivisuuden (Goldring ja O'Leary 1951), kun taas katodipolarisaatio yleensä vaimentaa näitä tapahtumia. Lisäksi matalan tason pinnan polarisaatio helpottaa opittujen motoristen vasteiden hankkimista ja indusoi pitkittyneitä muutoksia herätettyjen aivokuoren yksiköiden purkauksissa (Bindman et al. 1964). Lopuksi Purpura et ai. (1964), tutkiessaan kissojen pyramidialustasoluja, osoittivat, että pitkittyneet polarisaatiojaksot voivat aiheuttaa progressiivisia kalvo- ja postsynaptisia potentiaalimuutoksia sekä jälkivaikutuksia (Purpura ja McMurtry 1965).

Tämän todisteen perusteella on suoritettu viimeaikaisia ​​ihmistutkimuksia, jotka ovat osoittaneet, että motorisen aivokuoren (M1) stimulaatio tDCS:llä muuttaa motorisen aivokuoren kiihtyneisyyttä stimulaation polariteetin mukaan: kun anodinen stimulaatio lisää aivokuoren kiihtyvyys, katodistimulaatio vähentää sitä (Nitsche et al. 2003; Nitsche ja Paulus 2000; Nitsche ja Paulus 2001). Samanlaisia ​​moduloivia vaikutuksia on kuvattu myös näkökuoressa (Antal et al. 2004; Antal et al. 2001). Äskettäinen tDCS-tutkimus on osoittanut, että primaarisen motorisen aivokuoren anodaalinen tDCS ei vain vaikuta aivokuoren aktiivisuuteen, vaan aiheuttaa merkittäviä muutoksia talamuksen aktiivisuuteen (Lang et al. 2005). On huomattava, että tDCS:n käyttö ihmisillä on edennyt merkittävästi viimeisen 10 vuoden aikana ja siksi se eroaa 60- ja 70-luvuilla käytetystä ihmissovelluksesta (Wagner et al. 2007b)

Lisäksi tDCS tarjoaa useita etuja verrattuna muihin noninvasiivisen aivostimulaation tekniikoihin (eli toistuvaan transkraniaaliseen magneettistimulaatioon (rTMS)): (1) elektrodien ja stimulaattorin pieni koko, mikä mahdollistaa kannettavan käytön esimerkiksi kotona, (2) yksinkertainen ja edullinen tekniikka, joka voidaan helposti kääntää käytettäväksi kliinisessä käytännössä, (3) pitkäkestoiset vaikutukset - tDCS:n moduloivat vaikutukset kestävät pidempään verrattuna rTMS:ään - esimerkiksi 13 minuutin stimulaatio muuttaa aivojen kiihottumista jopa 2 tunnin ajan (Nitsche ja Paulus 2001) ja (4) helpommin sokkoutuneena vale-tDCS:llä kliinisten tutkimusten yhteydessä (Gandiga et al 2006)

Prefrontaalisen stimulaation on osoitettu parantavan kognitiivista toimintaa:

Äskettäin on julkaistu useita tutkimuksia, jotka osoittavat työmuistin paranemisen, kun tDCS-stimulaatiota sovelletaan dorsaaliseen lateraaliseen prefrontaaliseen aivokuoreen. Fregni et al (2005) tutki 15 normaalia henkilöä. Potilaat suorittivat kolmen takaosan työmuistitehtävän vasemman dorsolateraalisen prefrontaalin aivokuoren aktiivisen anodisen (stimuloivan) tDCS:n (vasen DLPFC), valestimulaation aikana vasemman DLPFC:n yli, katodisen (inhiboivan) vasemman DLPFC:n stimulaation tai anodisen stimulaation aikana. primaarinen motorinen aivokuori (M1). Tämän tutkimuksen tulokset osoittivat merkittävää parannusta työmuistissa tehtävän tarkkuudella indeksoituna vasemman DLPFC:n aktiivisen anodisen tDCS:n jälkeen. Muut stimulaation olosuhteet, mukaan lukien vale-tDCS, vasemman DLPFC:n anodaalinen tDCS tai M1:n anodaalinen tDCS, eivät johtaneet merkittävään tehtävän suorituskyvyn muutoksiin. Samoin Boggio et al (2007) ovat myös havainneet merkittävää parannusta affektiivisten ei-no-go-tehtävien suorituskyvyssä potilailla, joilla on vaikea masennus anodaalisen tDCS-hoidon jälkeen vasemmalle DLPFC:lle riippumatta mielialan paranemisen asteesta 10 peräkkäisen tDCS-päivän jälkeen.

Toisaalta on saatu näyttöä siitä, että oikean DLPFC:n katodinen esto parantaa työmuistin suorituskykyä samassa tehtävässä masentuneilla potilailla (Bermpohl et al 2006). Yhdessä nämä tutkimukset viittaavat siihen, että vasemman DLPFC:n lisääntynyt aktiivisuus - joko suoraan anodistimulaation kautta tai epäsuorasti oikean DLPFC:n katodisen eston kautta - on vastuussa työmuistin suorituskyvyn paranemisesta.

Transkraniaalisella tasavirtastimulaatiolla (tDCS) on merkittävä masennuslääkevaikutus: Prefrontaalisen aivokuoren modulaatio anodisella tDCS:llä liittyy merkittävään masennuksen paranemiseen. Aluksi alustava, satunnaistettu, kontrolloitu ja kaksoissokkotutkimus, jossa tutkittiin viiden päivän vasemman DLPFC:n anodistimulaation vaikutuksia 10 potilaalla, joilla oli vakava masennus. Kaikki potilaat kestivät tDCS:n ilman komplikaatioita. Hoidon lopussa aktiivisessa ryhmässä oli 4 hoitoon reagoivaa, kun taas näennäisryhmässä ei reagoinut yhtään. Aktiivista stimulaatiota saaneiden potilaiden Hamilton Depression Rating Scale (HDRS)- ja Beck Depression Inventory (BDI) -pisteet laskivat merkittävästi lähtötasoon verrattuna, mitä ei havaittu valestimulaatiota saaneilla potilailla (Fregni et al. 2006b).

Seurantatutkimuksessa, rinnakkaisryhmissä, kaksoissokkoutetussa kliinisessä tutkimuksessa, johon osallistui 40 vakavaa masennusta sairastavaa potilasta, potilaat poistettiin lääkkeistään ja satunnaistettiin kolmeen hoitoryhmään: vasemman DLPFC:n anodaalinen tDCS (aktiivinen ryhmä); takaraivokuoren anodaalinen tDCS (aktiivinen kontrolliryhmä) ja vale-tDCS (plasebokontrolliryhmä). tDCS:ää käytettiin 10 istuntoon 2 viikon aikana. Sokeutunut arvioija arvioi mielialan HDRS:n ja BDI:n avulla. Hoito oli hyvin siedetty minimaalisilla sivuvaikutuksilla, jotka jakautuivat tasaisesti kaikkiin hoitoryhmiin. Tämä tutkimus osoitti merkittävästi suurempia laskuja masennuksen pisteissä vasemman DLPFC tDCS:n jälkeen (HDRS-vähennys 40,4 % (±25,8 %)) verrattuna takaraivoon (HDRS-vähennys 21,3 % (±12,9 %)) ja näennäiseen tDCS:ään (HDRS-vähennys 10,4 %). (±36,6 %)). tDCS:n hyödylliset vaikutukset DLPFC-ryhmässä säilyivät kuukauden ajan hoidon päättymisen jälkeen (Boggio et al. 2008).

Vastaavasti toisessa Rigonattin et al. (2008) masennusta käsittelevässä pitkittäistutkimuksessa anodisen (stimuloivan) tDCS:n sarjasovelluksilla prefrontaaliseen aivokuoreen (10 istuntoa 2 mA kukin) oli samanlainen vaikutus masennusoireiden vähentämiseen Beck Depressionilla mitattuna. Varastopisteet fluoksetiinina jopa 6 viikkoa hoidon jälkeen. tDCS:n vaikutukset olivat kuitenkin välittömiä kuin fluoksetiinin19.

Yhteenvetona voidaan todeta, että vasemman DLPFC:n tDCS näyttää kykenevän indusoimaan merkittäviä positiivisia affektiivisia ja kognitiivisia parannuksia normaaleille potilaille ja potilaille, joilla on merkittävä masennus. Siksi tässä ehdotuksessa testaamme, liittyykö pitkäaikainen prefrontaalinen stimulaatio kliinisesti merkittäviin muutoksiin affektiivisissa ja kognitiivisissa toiminnassa ilman, että epileptiforminen aktiivisuus tai kohtausten esiintymistiheys huononee. Tämän pilottitutkimuksen tuloksilla on merkittävä kliininen vaikutus ohimolohkoepilepsiapotilaiden neuropsykiatristen liitännäissairauksien hoidossa.