Ei-invasiivinen aivojen stimulaatio lasten ADHD:lle

Ulkoisia vaikutuksia neuroplastisiin prosesseihin voidaan käyttää sairauksien toiminnalliseen parantamiseen, erityisesti aivokuoren toimintojen parantamiseen. Mahdollisuus vaikuttaa aivojen toimintaan ja jatkuvasti parantaa käyttäytymiskykyä ulkoisen väliintulon avulla on kiehtonut neurotieteilijöitä pitkään. Yksi näistä tekniikoista, transkraniaalinen sähköstimulaatio (tES), on herättänyt suurta kiinnostusta, koska sillä on suuri käyttöpotentiaali perustutkimuksessa ja kliinisissä sovelluksissa. Transkraniaalinen sähköstimulaatio (tES) sisältää nykyisessä tutkimuksessa kahdenlaista stimulaatiota: transkraniaalista tasavirtastimulaatiota (tDCS) ja transkraniaalista satunnaiskohinastimulaatiota (tRNS). tES-tekniikoissa käytetään jatkuvaa heikkoa tasavirtaa (esim. 1-2 mA) aivoihin iho-elektrodirajapinnan kautta luoden sähkökentän, joka moduloi hermosolujen toimintaa. Tämä modulaatio on polariteetista riippuvainen depolarisaatiosta anodisen stimulaation jälkeen (kiihottava) ja hyperpolarisaatioon katodisen stimulaation jälkeen (estävä), mikä johtaa ohimeneviin muutoksiin lepokalvopotentiaalissa. Pidemmän stimulaation kumulatiivinen vaikutus johtaa polariteetista riippuvaiseen hermosolujen spontaanin laukaisunopeuden helpottamiseen tai estoon, ja sitä pidetään neuromodulatorisena.

tDCS, provosoi hermosolujen kiihtyvyysmodulaation kynnyksen alapuolella ilman depolarisoivaa toimintapotentiaalia5. tDCS:n stimulaation jälkeiset vaikutukset riippuvat stimulaation kestosta (kesto useista minuuteista tuntiin) ja ne löytyvät elektrodien alla olevilta alueilta ja myös verkon muutosten takia.

Mekanismi, jolla tRNS vaikuttaa aivojen toimintaan, eroaa tDCS:stä. tRNS:n toimituksessa käytetään samoja laitteita kuin tDCS:ssä. tRNS:ssä molempia elektrodeja voidaan kuitenkin käyttää stimuloimaan joko homologisissa paikoissa kahdenvälisesti tai eri alueilla samanaikaisesti. tRNS:ää voidaan käyttää stimuloimaan aluetta virralla, joka vaihtelee satunnaisesti ajassa. Tällainen stimulaatio voi aiheuttaa kiihtyneisyyttä, joka kestää jopa 60 minuuttia 10 minuuttia stimulaatiota kohden1. Edullisin tRNS-tyyppi on korkeataajuinen (100-640 Hz).

Tämä on satunnaistettu, kaksoissokkoutettu, lumekontrolloitu, risteävä tutkimus ADHD-lapsilla. Tukikelpoiset osallistujat satunnaistetaan kolmeen seuraavaan ryhmään:

1. tDCS-plasebo (huijaus) ryhmä saamaan joko tDCS:tä tai vastaavaa lumelääkettä (huijaus (5 seuraavan päivän aikana (yksi istunto joka päivä). Viikon tauon jälkeen risteytetään kontrolliryhmän ja näennäisryhmän välillä: ne, jotka saimme tDCS:n 1. viikolla, saavat huijauksen, kun taas 1. viikolla huijauksen saaneet saavat tDCS:n 3. viikolla.
2. tRNS-huijausryhmä, joka saa samantyyppistä interventiota samoilla aikaväleillä kuin yllä, mutta tRNS:llä tDCS:n sijaan.
3. tDCS-tRNS-ryhmä. Tässä sama interventio kuin edellä tarjotaan samoilla aikaväleillä, mutta todellinen tDCS ja todellinen tRNS tarjotaan vastapainolla. Tämä antaisi mahdollisuuden verrata erilaista kohtelua koehenkilöiden välisessä suunnittelussa sekä niiden vaikutusta valestimulaatioon kahdessa ensimmäisessä ryhmässä.

Aiheen kokonaiskesto on 4 viikkoa. Tutkimus suoritetaan Hadassah-Hebrew University Medical Centerin neurokognitiivisen keskuksen ADHD-klinikalla.

tDCS: Stimulaatiota sovellettaisiin käyttämällä puolikuivia 5 x 5 cm:n elektrodeja. Virta olisi 0,75 mA, mikä perustuu aikaisempaan tDCS:n laskennalliseen mallinnukseen lapsilla ja sen arvioidaan olevan 1-1,5 mA aikuisilla. Tämä päätös tehtiin sen jälkeen, kun oli otettu huomioon parametrit, jotka vaikuttaisivat virran jakautumiseen ja tiheyteen stimulaatiokohdassa, kuten ohuempi päänahka, vähemmän aivo-selkäydinnestettä ja pienempi lasten pään koko. Lapset sietivät hyvin samanlaisen tDCS-annoksen, eikä siihen liittynyt haittavaikutuksia29. Anodielektrodi sijoitetaan dlPFC:n yläpuolelle (F3 perustuu International 10-20 -järjestelmään, kun taas katodielektrodi sijoitetaan oikean supraorbitaalin päälle. tRNS: Aktiivisen tRNS-ryhmän lapset saavat 0,75 mA tRNS:ää (100-640 Hz) vasempaan dorsolateraaliseen prefrontaaliseen aivokuoreen (dlPFC) ja oikeaan alempaan frontaaliseen gyrukseen (IFG) puolikuivien 5 cm x 5 cm elektrodien kautta, jotka on kiinnitetty määrätyn elektrodin alle. Kansainvälistä 10-20-järjestelmää (InnoSphere Inc., Haifa) noudattavan tES-korkin asemat (F3, F8). Vasen dlPFC ja oikea IFG valittiin niiden panoksen perusteella toimeenpanovallan ohjauksessa ja estossa. tRNS:ää sovelletaan 20 minuuttia per istunto iPadin kognitiivisen harjoituksen aikana. Samanlaista kestoa on käytetty myös pediatriassa tDCS29:n avulla. Kuten aikaisemmassa tRNS-tutkimuksessa lapsilla, ja tDCS:n rationaalisesti, käytämme 0,75 mA:ta.

Huijaus: Käytämme vale-tRNS:ssä samaa montaasia kuin aktiivisessa tRNS:ssä. Sham-tDCS:ssä käytämme samaa montaasia kuin aktiivisessa tDCS:ssä. Ainoa ero aktiivisen ja näennäisen tES:n välillä on se, että vale-tES:n tapauksessa 30 sekuntia virran nousua 0:sta 0,75 mA:iin ei seuraisi 19 minuuttia stimulaatiota 0,75 mA:lla, kuten aktiivisessa tES:ssä, mutta seuraisi välittömästi 30 sekunnin hidastumisjakso 0 mA:iin. Tällaisen menetelmän on osoitettu tarjoavan tehokkaan sokeuden stimulaatiotilanteessa, koska sekä aktiivinen että näennäinen tES johtaisivat lievään kutinaan, joka katoaisi päänahan asumisen vuoksi. Huijausryhmässä ei järjestettäisi lisästimulaatiota päivittäisen istunnon aikana.

Tutkimukseen osallistuu 60 7-12-vuotiasta poikaa. Osallistujat rekrytoidaan lastenlääkärien, yleislääkäreiden, opettajien, psykologien tai vanhempien klinikalle lähettämien lasten joukosta.