Kofeiinin kulutuksen aiheuttamat aivokuoren kiihtyvyysmuutokset sensorimotorisessa aivokuoressa: TMS-tutkimus
keskiviikko 27. marraskuuta 2019 päivittänyt: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Kofeiini on laajalti käytetty psykostimulantti ja toimii kilpailevana antagonistina adenosiinireseptoreissa. Sen vaikutus on kaikkien aivoalueiden hermosoluihin ja gliasoluihin. Kofeiinin jatkuva käyttö johtaa toleranssiin, joka saattaa liittyä lisääntyneeseen sitoutumiskohtien määrään aivoissa. Syvässä aivostimulaatiossa (DBS) adenosiinin tuotanto adenosiinitrifosfaatin (ATP) vapautumisen jälkeen selittää vapinan vähenemisen. Adenosiinin sitoutuminen adenosiini A1-reseptoriin suppressoi eksitatorista transmissiota talamuksessa ja vähentää siten sekä vapinan että DBS:n aiheuttamia sivuvaikutuksia. Myös adenosiinin vaikutus heikkeni 8-syklopentyyli-1,3-dipropyyliksantiinin (DPCPX) adenosiini A1 -reseptorin antagonistin antamisen jälkeen. Siksi reseptorin antagonistin, kuten kofeiinin, läsnäolon ehdotettiin vähentävän syvän aivostimulaation (DBS) tehokkuutta vapinan ja muiden liikehäiriöiden hoidossa.
Tämän havainnon valossa odotamme, että kofeiinin antagonistinen vaikutus on syyllinen minkä tahansa stimulaatioprotokollan tehon heikkenemiseen non-invasiivisessa stimulaatiossa (NIBS). Erityisesti NIBS-protokollan kiihottavat vaikutukset voidaan alustavasti estää kofeiinin läsnä ollessa.
Tässä tutkimuksessa kofeiinin kulutuksen vaikutuksia aivokuoren kiihtyvyyteen sensomotorisessa aivokuoressa tulee tutkia fokaalisen ja ei-fokaalisen plastisuuden suhteen. Fokaalista plastisuutta indusoi parillinen assosioitunut stimulaatio (PAS) ja globaali aivokuoren plastisuus transkraniaalisen vaihtovirran (tACS) stimulaatiosta. tACS-stimulaation tapauksessa 1) eksitatorinen protokolla (tACS, 140 Hz, 1 mA) ja 2) estävä protokolla (tACS, 140 Hz, 0,4 mA) aktiivisella elektrodilla M1:n yli ja paluuelektrodilla orbitofrontaalisen aivokuoren päällä käyttää. Muutokset aivokuoren kiihottavuudessa arvioidaan käyttämällä transkraniaalisen magneettisen stimulaation (TMS) tallenteita.
Tutkimuksen tavoitteena on tutkia kofeiinin kulutuksen vaikutuksia sensomotoriseen aivokuoren kiihtyvyyteen ja stimulaation aiheuttamaan plastisuuteen. Lisäksi tämä tutkimus tutkii muita tekijöitä, jotka yleensä vaikuttavat vaihteluun aivokuoren kiihtyvyystutkimuksissa. Tulosten odotetaan antavan tutkijoille hyödyllisen suosituksen hämmentävien tekijöiden vähentämiseksi ja siten parantavan toistettavuutta.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Valmis
Interventio / Hoito
Opintotyyppi
Interventio
Ilmoittautuminen (Todellinen)
30
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Tässä osiossa on tutkimuksen suorittajien yhteystiedot ja tiedot siitä, missä tämä tutkimus suoritetaan.
Opiskelupaikat
-
-
Lower Saxony
-
Goettigen, Lower Saxony, Saksa, 37075
- Prof. Dr. Walter Paulus
-
-
Osallistumiskriteerit
Tutkijat etsivät ihmisiä, jotka sopivat tiettyyn kuvaukseen, jota kutsutaan kelpoisuuskriteereiksi. Joitakin esimerkkejä näistä kriteereistä ovat henkilön yleinen terveydentila tai aiemmat hoidot.
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
18 vuotta - 45 vuotta (AIKUINEN)
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Joo
Sukupuolet, jotka voivat opiskella
Kaikki
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Terveet mies- ja naispuoliset osallistujat 18-45-vuotiaat.
- Oikeakätinen (Oldfield 1971).
- Vapaa halukas osallistuminen ja kirjallinen, tietoinen suostumus kaikilta koehenkilöiltä saatu ennen tutkimuksen aloittamista.
- Osallistuja, joka vapaaehtoisesti lopettaa kofeiinipitoisten juomien nauttimisen vähintään kolme päivää ennen kokeen suorittamista
- Osallistujan paino on yli 60 kg
Poissulkemiskriteerit:
- Ikä < 18 tai > 45 vuotta vanha;
- Vasen käsi hallitseva;
- Erityisesti todisteet kroonisesta sairaudesta tai hermoston häiriön jäännöksistä historiassa
- aivohalvaus
- Aiemmat epileptiset kohtaukset;
- Tahdistin tai syvä aivojen stimulaatio;
- Metalli-implantit pään alueella (pään alueella käytetty metalli, esimerkiksi klipsit aivoverensisäisen aneurysman leikkauksen jälkeen (suonten säröily aivosuonien alueella), keinotekoisen kuulokäytävän implantaatio);
- Aivovamma, johon liittyy tajunnan menetys esihistoriassa;
- Vakavan sisäisen (sisäelimet) tai psyykkisen (mielen sairauden) olemassaolo
- Alkoholi-, lääke- tai huumeriippuvuus;
- Reseptiivinen tai globaali afasia (puheen ymmärtämisen tai lisäksi puheen häiriö);
- Osallistuminen toiseen tieteelliseen tai kliiniseen tutkimukseen viimeisten 4 viikon aikana;
- Raskaus
- Edelleen kausi
- Osallistuja, joka ei siedä kofeiinia tai kahvituotteita
- Osallistuja, jolla on epänormaali sydämen toiminta EKG-löydön perusteella
- Paino on alle 60 kg
Opintosuunnitelma
Tässä osiossa on tietoja tutkimussuunnitelmasta, mukaan lukien kuinka tutkimus on suunniteltu ja mitä tutkimuksella mitataan.
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: BASIC_SCIENCE
- Jako: SATUNNAISTUNA
- Inventiomalli: RISTO
- Naamiointi: KAKSINKERTAINEN
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
ACTIVE_COMPARATOR: Kofeiiniryhmä
|
Kofeiiniryhmä: osallistujat saavat kofeiinitabletin ja kaikki sähköstimulaatiot satunnaisessa järjestyksessä [transkraniaalinen sähköstimulaatio (tACS 140 Hz 1 mA:lla, 0,4 mA, vale) ja parillinen assosiatiivinen stimulaatio (PAS 25)] Plasebotabletti: osallistujat saavat lumetabletti ja kaikki sähköstimulaatiot satunnaisessa järjestyksessä [transkraniaalinen sähköstimulaatio (tACS 140 Hz 1 mA:lla, 0,4 mA, vale) ja parillinen assosiatiivinen stimulaatio (PAS 25)]
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo ryhmä
|
Kofeiiniryhmä: osallistujat saavat kofeiinitabletin ja kaikki sähköstimulaatiot satunnaisessa järjestyksessä [transkraniaalinen sähköstimulaatio (tACS 140 Hz 1 mA:lla, 0,4 mA, vale) ja parillinen assosiatiivinen stimulaatio (PAS 25)] Plasebotabletti: osallistujat saavat lumetabletti ja kaikki sähköstimulaatiot satunnaisessa järjestyksessä [transkraniaalinen sähköstimulaatio (tACS 140 Hz 1 mA:lla, 0,4 mA, vale) ja parillinen assosiatiivinen stimulaatio (PAS 25)]
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Kofeiinin kulutuksen aiheuttamat aivokuoren kiihtyvyysmuutokset
Aikaikkuna: Lähtötilanne (esimittaus), välittömästi toimenpiteen jälkeen, 5 minuuttia, 10 minuuttia, 15 minuuttia, 20 minuuttia, 25 minuuttia, 30 minuuttia, 60 minuuttia
|
Moottorin herättämän potentiaalin muutoksen amplitudi (MEP)
|
Lähtötilanne (esimittaus), välittömästi toimenpiteen jälkeen, 5 minuuttia, 10 minuuttia, 15 minuuttia, 20 minuuttia, 25 minuuttia, 30 minuuttia, 60 minuuttia
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Aivoperäisen neurotrofisen tekijän (BDNF) geenipolymorfismit aivokuoren plastisuudesta
Aikaikkuna: 3-6 kuukautta
|
Valiinin (Val) ja metioniinin (Met) alleelit (ts.
Val66Met; Val66Val; Met66Met; Met66Val)
|
3-6 kuukautta
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Täältä löydät tähän tutkimukseen osallistuvat ihmiset ja organisaatiot.
Sponsori
Tutkijat
- Päätutkija: Walter Paulus, Prof. Dr, University of Goettingen
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Tutkimusta koskevien tietojen syöttämisestä vastaava henkilö toimittaa nämä julkaisut vapaaehtoisesti. Nämä voivat koskea mitä tahansa tutkimukseen liittyvää.
Yleiset julkaisut
- 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.
Opintojen ennätyspäivät
Nämä päivämäärät seuraavat ClinicalTrials.gov-sivustolle lähetettyjen tutkimustietueiden ja yhteenvetojen edistymistä. National Library of Medicine (NLM) tarkistaa tutkimustiedot ja raportoidut tulokset varmistaakseen, että ne täyttävät tietyt laadunvalvontastandardit, ennen kuin ne julkaistaan julkisella verkkosivustolla.
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (TODELLINEN)
Maanantai 1. lokakuuta 2018
Ensisijainen valmistuminen (TODELLINEN)
Maanantai 18. marraskuuta 2019
Opintojen valmistuminen (TODELLINEN)
Maanantai 18. marraskuuta 2019
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Keskiviikko 24. lokakuuta 2018
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Keskiviikko 24. lokakuuta 2018
Ensimmäinen Lähetetty (TODELLINEN)
Torstai 25. lokakuuta 2018
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (TODELLINEN)
Perjantai 29. marraskuuta 2019
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Keskiviikko 27. marraskuuta 2019
Viimeksi vahvistettu
Perjantai 1. marraskuuta 2019
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- UMCGoettingen
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
EI
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Ei
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Ei
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .