Aivojen verenkierto ja tDCS

Tavoite 1: Selvittää eri stimulaatiointensiteettien vaikutukset suhteelliseen aivoverenkiertoon (rCBF).

Tällä hetkellä tutkijat käyttävät tDCS:ää interventiomenetelmänä aivojen kiihottumisen moduloimiseksi mitattavissa olevilla muutoksilla sekä motorisissa herätteissä että fyysisessä suorituskyvyssä. Useimpien elektrodien suhteellisen suuren koon ja aivojen sähködynamiikan vuoksi on kuitenkin edelleen epäselvää, mitä tiettyjä aivojen rakenteita stimuloidaan ja miten stimulaation mekaniikka (esim. stimulaation tunkeutuminen ja kohdealueen ulkopuolella vaikuttavat alueet) muuttuu. eri intensiteetillä. Tutkijat olettavat, että alueellinen CBF DLPFC:ssä (kohdealue) kasvaa annoksesta riippuvaisella tavalla suuremmalla stimulaation intensiteetillä. Lisäksi oletetaan, että korkeammat stimulaatiointensiteetit vaikuttavat yhä enemmän DLPFC:tä ympäröiviin alueisiin.

Tavoite 2: Vertaa transkraniaalisen tasavirtastimulaation vaikutuksia aivojen suhteelliseen verenkiertoon terveiden koehenkilöiden ja multippeliskleroosia sairastavien ihmisten välillä.

PwMS:llä on tyypillisesti glukoosin hypometabolia verrattuna terveisiin ikätoveriinsa, ja koska CBF ja glukoosiaineenvaihdunta ovat vahvasti yhteydessä toisiinsa, voidaan odottaa samanlaista CBF:n suuntausta. Lisäksi tDCS:n on osoitettu olevan tehokas lisäämään aivokuoren kiihottumista ja glukoosiaineenvaihduntaa molemmissa populaatioissa. Epävarmaa on kuitenkin se, kokevatko PwMS ja terveet koehenkilöt yhtä paljon lisääntynyttä aktiivisuutta samalla stimulaation intensiteetillä. Tutkijat olettavat, että PwMS kokee enemmän rCBF:n nousua DLPFC:ssä ja sitä ympäröivillä alueilla kuin terveet kontrollit samalla stimulaatiointensiteetillä.

Tavoite 3: Laajentaa ymmärrystämme transkraniaalisen tasavirtastimulaation turvallisuudesta ja tehokkuudesta korkeammilla virtavoimakkuuksilla terveille koehenkilöille ja MS-tautipotilaille.

Huolimatta työstä, joka koskee tDCS:n suorittamisen toteutettavuutta ja turvallisuutta yli 2 mA:n (eli enintään 4 mA:n intensiteetillä), useimmissa tDCS-tutkimuksissa käytetään intensiteettejä, jotka ovat pienempiä tai yhtä suuria kuin 2 mA. Tämä on riittänyt estämään laittomat mitattavat vaikutukset sekä kiihtyvyyteen että suoritustuloksiin. Voimakkuuden lisäämisen mahdolliset hyödyt joko tehostamaan tietyn stimulaatioprotokollan vaikutuksia (esim. aika tai voimakkuus) tai mahdollisesti pääsemään syvemmille aivoalueille oikeuttavat lisätutkimuksen > 2 mA:n virran intensiteeteille. On myös tärkeää lisätä turvallisuusprotokollaan korkeammat intensiteetit terveillä ja kliinisillä (esim. PwMS) koehenkilöillä. Tutkijat olettavat, että korkeammat intensiteetit (eli > 2 mA) sietävät hyvin sekä terveet koehenkilöt että PwMS. Lisäksi tutkijat olettavat, ettei korkeammalla stimulaatiovoimakkuudella ole vakavia haittavaikutuksia. tDCS:n olemassa olevia sivuvaikutuksia intensiteetillä, jotka ovat pienempiä tai yhtä suuria kuin 2 mA, ovat vähäiset pistelyt, kutina ja polttava tunne elektrodikohdissa; Muutamat koehenkilöt ovat raportoineet lyhytaikaisista (< 5 min) päänsäryistä. Tutkimuksessa, jossa testattiin tässä ehdotetun kaltaisten korkeampien intensiteettien turvallisuutta, nämä samat sivuvaikutukset havaittiin 50 %:lla koehenkilöistä. Tämä esiintymistiheys on hieman suurempi kuin tutkimuksissa, joissa käytettiin enintään 2 mA:ta, mutta negatiivisten vaikutusten suuruusluokka oli silti hyvin turvallisesti siedettävien rajojen sisällä ja ne olivat kaikki ohimeneviä.

I.6 Hankkeen tausta ja merkitys ja/tai alustavat tutkimukset.

(älä merkitse "katso protokollaa") Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS) on ei-invasiivinen ja hyvin siedetty aivojen stimulaatiotekniikka (1-4), joka voi moduloida kohdennettujen aivoalueiden (5) sekä aivokuoren kiihottumista. verenkiertoa (6) napaisuudesta riippuvaisella tavalla.

tDCS-virtausmallit (7,8) ja havainnot tutkimuksista, joissa ihmisen toiminnallista magneettikuvausta (fMRI) on käytetty aivojen toiminnan mittaamiseen (9-11), viittaavat siihen, että tDCS voi muuttaa prosessointia suurilla aivokuoren alueilla. Tässä mielessä tDCS:n vaikutukset ovat todennäköisesti suhteellisen laajat. Siten, vaikka tDCS:n aiheuttamat hermomuutokset keskittyvät elektrodeja lähimpänä olevien aivokuoren alueiden ympärille (12), voidaan myös värvätä laajempia toiminnallisesti yhdistettyjen alueiden verkostoja (9, 10, 13, 14). Lisäksi ei ole tehty systemaattista tutkimusta PwMS:n tehokkaimman virranvoimakkuuden määrittämiseksi.

On olemassa empiiristä näyttöä siitä, että tDCS, jonka virran intensiteetti on 1–2 mA 20–40 minuutin ajan joko yksittäisen tai useamman istunnon aikana, voidaan turvallisesti ja tehokkaasti antaa PwMS:lle (15–20). Vaikka tDCS:tä, jonka virran intensiteetti on > 2 mA, pidetään turvallisena 21, tutkimuksissa ei ole tutkittu, miten aivotoimintaan vaikuttaa tDCS:n aikana intensiteetillä > 2 mA. Vaikka korkeamman intensiteetin tDCS:n turvallisuus PwMS:ssä voidaan alun perin olettaa aiemmasta työstä, jossa käytettiin aivohalvauksen saaneita henkilöitä (21), on myös ehdotettu, että tarvitaan lisää tutkimuksia voimakkaamman stimulaation turvallisuudesta muissa populaatioissa, jotta noudatettava asianmukaista huolellisuutta ennen kuin määrätään laajalti nykyistä yleissopimusta suurempia intensiteettejä (22).

Aivojen aktivaatiota PwMS:ssä on tutkittu [15O] vedellä ja [15O] O2 PET:llä (indeksoi happiaineenvaihduntaa)(23). PwMS:ssä on raportoitu laajalle levinneistä aivojen verenkierron ja happiaineenvaihdunnan vähenemisestä sekä harmaassa että valkosolussa (24). Lisäksi nämä tutkimukset osoittavat, että happiaineenvaihdunnan vähenemisen aste korreloi huonomman kognitiivisen suorituskyvyn ja laajennetun vammaisuuden asteikon (EDSS) kanssa ja että aivojen hapen hypometabolismin aste liittyi uusiutumisten määrään (25).

Perfuusion ja aineenvaihdunnan läheinen kytkentä oletetaan, mikä heijastaa glukoosin oksidatiivista fosforylaatiota pääasiallisena energiantuotannon lähteenä. Tästä syystä CBF:ää pidetään usein hermosolujen toiminnan ja eheyden epäsuorana mittana (26). Tätä tukee aineenvaihdunnan merkittävä yhteys alueellisen CBF:n (rCBF) kanssa eri aivoalueilla (27, 28) ja globaaliin CBF:ään (gCBF) eri tietoisuustiloissa (29).

Tämän tutkimuksen avulla tutkijat pystyvät perustelemaan, vaikuttaako tDCS rCBF:ään, arvioida signaalin muutoksen määrää suhteessa eri virtoihin ja mitata eroja CBF:n jakautumisessa stimulaatioreaktiivisuuden vaikutuksesta terveiden koehenkilöiden ja PwMS:n välillä. Tavoitteena on tutkia rCBF:n muutoksia eri intensiteetillä (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) suoritetun transkraniaalisen tasavirtastimulaation jälkeen terveillä koehenkilöillä ja PwMS:llä. Suunnittelu on poikkileikkaustodistus periaatteesta 10 terveellä koehenkilöllä ja 10 PwMS:llä.