Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio autismispektrihäiriössä

Autismispektrihäiriö (ASD) on elinikäinen hermoston kehityshäiriö, jolle on ominaista kommunikaatiohäiriöt, huonot sosiaaliset taidot ja poikkeava käyttäytyminen. ASD aiheuttaa usein huomattavaa emotionaalista ja taloudellista stressiä potilaille, heidän perheilleen ja yhteisölle. ASD:n esiintyvyys on korkea, ja viimeaikaisten tilastojen mukaan yksi 68:sta. Toistaiseksi ASD:hen ei ole parannuskeinoa, ja häiriö on edelleen erittäin vammauttava tila olemassa olevista hoitovaihtoehdoista huolimatta. Siksi tehokkaampia uusia terapeuttisia lähestymistapoja tarvitaan kiireesti. Viimeisten 10 vuoden aikana transkraniaalista tasavirtastimulaatiota (tDCS), aivojen stimulaatiotekniikkaa, on tutkittu intensiivisesti sen fysiologisten vaikutusmekanismien suhteen, mikä antaa empiirisen tuen sen käytölle kliinisessä ympäristössä.

Kognitiiviset ja sosiaaliset puutteet ASD:ssä. ASD:tä sairastavat ihmiset näyttävät usein jäykiltä ja joustamattomilta, osoittavat vahvaa mieltymystä toistuvaan käyttäytymiseen ja monimutkaisiin rituaaleihin. Yksi syy ASD:n poikkeavaan käyttäytymiseen voi johtua niiden puutteellisesta prosessointinopeudesta ja siitä aiheutuvista kognitiivisista puutteista. Hidas prosessointinopeus liittyy toimeenpanotoiminnan alentuneeseen kykyyn muistaa ja muotoilla ajatuksia ja toimia automaattisesti, minkä seurauksena autistisilla henkilöillä, joilla on hidas käsittelynopeus, on suuria vaikeuksia oppia tai havaita useiden kokemusten välisiä suhteita. Tämän seurauksena nämä henkilöt kompensoivat heikentynyttä kykyä integroida ympäristön tietoja muistamalla kunkin tilanteen visuaalisia yksityiskohtia tai yksittäisiä sääntöjä. Tämä selittää, miksi häiriöstä kärsivillä henkilöillä on taipumus noudattaa rutiineja tarkoissa yksityiskohdissa ja osoittaa suurta ahdistusta ympäristön vähäpätöisistä muutoksista.

Häiriöinen toiminnallinen yhteys on ASD:n kognitiivisen toimintahäiriön taustalla: Hermoston yhteysongelma on raportoitu laajalti ASD-potilailla. Esimerkiksi diffuusiotensorikuvantaminen (DTI) ja sähköfysiologiset tutkimukset ovat raportoineet alentuneen myeliinin eheyden ventromediaalisessa prefrontaalisessa aivokuoressa ja temporoparietaalisissa liitoksissa. Samoin toiminnalliset kuvantamistutkimukset ovat havainneet alentunutta synkronointia aktivoituneiden aivoalueiden välillä työmuistin, toimeenpanotoiminnan ja toimintojen affektiivisen merkityksen tulkinnoissa ASD-potilailla.

Aivokuoren esto ja kiihtyvyys (E/I-suhde) ASD:ssä: ASD:n oireiden esiintymisen merkittävä vaihtelu voidaan nyt ymmärtää hermojärjestelmän häiriön ilmentymäksi, ja eri aivoalueiden vuorovaikutuksessa havaitaan poikkeavuuksia, jotka johtuvat jostain aivojen yhteyshäiriöstä. . ASD:n taustalla olevaan yhteysongelmaan liittyy aivokuoren kiihtyvyyshäiriö. Yksi nouseva periaate on, että autismin kognitiiviset puutteet johtuvat liian korkeasta virityksestä hermopiireissä, jotka välittävät erilaisia ​​kognitiivisia toimintoja ASD:ssä. Aivokuoren solujen virityksen lisääntyneen suhteen estoon (E/I-tasapaino) ehdotettua roolia ASD:n patofysiologiassa tukevat viimeaikaiset tutkimukset, jotka ovat osoittaneet, että GABAergisen signaalin väheneminen on yleinen piirre autististen yksilöiden aivoissa. kiihottavan glutamatergisen signaloinnin tehostamisen taustalla oleva mekanismi. Nämä havainnot ovat sopusoinnussa hermoston yhteystutkimusten kanssa, jotka viittaavat siihen, että aivokuoren solujen E/I-epätasapaino tai yliherkkyys voisi häiritä normaalia progressiivista erilaistumista ja toiminnallisen yhteyden kehittymistä kehittyvissä aivoissa.

Transkraniaalisen tasavirtastimulaation (tDCS) vaikutukset aivokuoren viritystasapainon modulointiin: tDCS on ei-invasiivinen neuromodulaatiomenetelmä, joka vaikuttaa aivokuoren aktiivisuustasoon kohdistamalla alhaisia ​​tasavirtoja päänahkaan anodi- ja katodielektrodien kautta. Magneettiresonanssispektroskopia (MRS) -tutkimukset ovat raportoineet, että anodinen tDCS lisää aivokuoren kiihtyvyys alentamalla inhiboivan välittäjäaineen gamma-aminovoihapon (GABA) paikallisia pitoisuuksia, kun taas katodinen tDCS vähentää aivokuoren kiihtyvyys alentamalla kiihottavia glutamaattitasoja. Koska katodinen tDCS voi vähentää hermosolujen hyperpolarisaation aiheuttamaa aivokuoren kiihottumista, on järkevää olettaa, että katodinen stimulaatio voi olla hyödyllistä ASD:ssä vähentämällä aivokuoren kiihtyneisyyttä sairastuneilla yksilöillä, joilla on häiriö.

tDCS:n terapeuttinen vaikutus kognitiivisten toimintojen parantamiseen: Viime vuosikymmenen aikana on ollut kasvava kiinnostus tutkia tDCS:n vaikutusta keskushermoston eri toimintojen, mukaan lukien motorisen ohjauksen, huomion, muistin, kielen ja tunteiden muokkaamiseen, sekä moduloimiseen. aivojen aktiivisuustaso ja toiminnallinen yhteys terveellä ja potilailla. Tähän mennessä yli 100 tDCS-tutkimusta ovat osoittaneet lupaavia tuloksia ja raportoineet välittömistä tDCS:n aiheuttamista positiivisista vaikutuksista kognitiivisiin toimintoihin ilman turvallisuusongelmia tai haitallisia sivuvaikutuksia. Lisäksi synaptisesti ohjattuja jälkivaikutuksia indusoitiin riittävällä tDCS-kestolla. On osoitettu, että yksittäinen 10–13 minuutin mittainen tDCS-kerta voi aiheuttaa tunnin jälkivaikutuksen, ja 10 toistuvaan tDCS-istuntoon yhdistettynä terapeuttiseen tehtävään perinataalista aivohalvausta sairastavilla lapsilla liittyi muutoksiin spektroskooppisissa biomarkkereissa viikon kuluttua stimulaatiota ja jatkuvaa kliinistä paranemista 2 kuukauden seurantakäynnillä. Mielenkiintoista on, että tDCS:n ja terapeuttisen tehtävän yhdistämisen yhteydessä on raportoitu merkittävämpää käyttäytymisen/kognitiivisen paranemisen kuin pelkän tDCS:n saaminen. Nämä havainnot ovat yhdenmukaisia ​​sen käsityksen kanssa, että terapeuttisen tehtävän suorittaminen tDCS:n aikana voi ohjata stimulaatiovaikutuksen mukana oleviin hermopiireihin. Jossa tDCS:n yhdistäminen terapeuttiseen tehtävään voi tehostaa oppimista indusoimalla pitkäaikaisia ​​tehostumismuutoksia taustalla oleville aivoalueille ja moduloi tehtävään liittyvää aivojen toimintaa. Tämä puolestaan ​​voi johtaa suurempaan synaptiseen modifikaatioon ja parantuneeseen tehtävien suorituskykyyn. Erilaisten tDCS-protokollien joukossa dorsolateraalisen prefrontaalisen aivokuoren stimulaatio (DLPFC) on yksi laajalti käytetyistä montaaseista. tDCS:n DLPFC:n päälle on osoitettu parantavan neuropsykiatristen potilaiden kognitiivisia toimintoja, kuten työmuistia, estokykyä, tunnetilaa ja prosessointia.

Vaikka nämä alustavat havainnot neuropsykiatrisista potilaista ovat rohkaisevia, empiiriset tutkimukset tDCS:n soveltamisesta ASD-potilailla ovat rajallisia. Tehty tutkimus on kuitenkin rohkaisevaa. Esimerkiksi yksi kliininen tapaustutkimus autistisesta potilaasta, joka sai 10 peräkkäistä päivittäistä 20 minuutin istuntoa 1,5 mA katodisella tDCS:llä vasemman DLPFC:n yli, osoitti, että hänen erittäin vammauttavat käyttäytymisoireensa paranivat merkittävästi 3 kuukauden seurantakäynnillä. Lisäksi vasemman DLPFC:n yläpuolella olevan tDCS:n on myös osoitettu moduloivan käyttäytymispurkauksia ja kielen oppimista estävää hallintaa minimaalisesti verbaalisilla lapsilla, joilla on ASD. Kun otetaan huomioon resistenttien neuropsykiatristen häiriöiden aivostimulaatiohoidon lupaavat tulokset, tämän tutkimuksen tavoitteena on näin ollen tutkia tDCS:n toistuvaa vaikutusta kognitiivisten toimintojen parantamiseen, erityisesti toiminnallisten yhteyksien parantamiseen, nuorilla, joilla on ASD.