Kohdennettu HD-tDCS parantaa yläraajojen kuntoutusta SCI:ssä

Tutkijat saivat äskettäin päätökseen kliinisen tutkimuksen, jossa arvioitiin, voitaisiinko SCI-potilaiden yläraajan toimintaa parantaa yhdistämällä kuntoutus tavanomaiseen tDCS:ään. Kaiken kaikkiaan tutkijat havaitsivat, että perinteinen tDCS osoitti lupaavaa parantaa yläraajan toimintaa, ja havaitun vaikutuksen koko vaihteli välillä 0,23-0,58. Käyttämällä tämän kokeen tietoja tutkijat suorittivat retrospektiivisen analyysin määrittääkseen, liittyikö koehenkilön kokeman toiminnallisen hyödyn taso tDCS-virran voimakkuuteen, joka kuljetetaan heikoille lihaksille omistetuille aivokuoren alueille. Tutkijat arvioivat virran toimitusta käyttämällä malleja ohjelmistosta, jonka oli kehittänyt yhteistyökumppani tohtori Bikson. Nykyisten tutkijoiden analyysissä havaittiin, että kätevyyden parannukset kymmenen tavanomaisen, ei-fokaalisen (35 cm2) tDCS-istunnon jälkeen olivat suurempia, kun virta johdettiin pääasiassa heikoille lihaksille omistetuille motorisille aivokuoren alueille.

Laajentaen retrospektiivistä analyysiä tutkijat ovat äskettäin tehneet pilottitutkimuksen selvittääkseen, voiko tDCS:n fokus muuttaa suoraan toiminnallisia etuja henkilöillä, joilla on SCI. Erityisesti tutkijat suorittivat yhden istunnon cross-over-tutkimuksen, jossa arvioitiin tavanomaisen, näennäisen ja kohdistetun tDCS:n vaikutusta otteen lujuuteen ja kortikospinaalisen reitin kiihtyvyyteen (n = 2). Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät teräväpiirto-tDCS:tä (HD-tDCS) tuottamaan enemmän polttovirtaa tDCS:n kanssa. HD-tDCS toimittaa virran viiden pienen elektrodin (0,8 cm2) kautta, jotka on sijoitettu "X-muotoiseen" konfiguraatioon yksinkertaisen korkin kautta. Tämä konfiguraatio johtaa 80 % suurempaan sähkökentän keskittymiseen tai fokusointiin kohdealueella verrattuna perinteiseen, ei-fokaaliseen tDCS:ään.

Nykyisessä cross-over-tutkimuksessa tulokset arvioitiin ennen 30 minuutin tDCS-sovellusta ja välittömästi sen jälkeen tehtäväkoulutuksen kanssa. Istunnot jaettiin viikon välein riittävän pesun mahdollistamiseksi. Tutkijat havaitsivat, että HD-tDCS:llä oli merkittävä vaikutus pitovoimaan verrattuna perinteiseen tDCS:ään. Erityisesti HD-tDCS paransi pitovoimaa (+15,9 N), kun taas perinteinen tDCS heikensi pitovoimaa (-5,5 N). HD-tDCS:n jälkeen lisääntyneen pitovoiman ansiosta koehenkilöt kertoivat uudesta kyvystään tarttua vesipulloon ja pitää kiinni pienistä esineistä, mikä osoittaa, että kliinisen vaikutuksen mahdollisuus on suurempi kuin perinteisellä tDCS:llä. Kaiken kaikkiaan raa'at muutokset pitovoimassa merkitsivät HD-tDCS:n 40 prosentin etua tavanomaiseen tDCS:ään verrattuna, jolloin yli 15 prosentin muutos määriteltiin kliinisesti merkittäväksi. Tutkijat havaitsivat myös, että HD-tDCS:n yksittäinen käyttö voi lisätä heikon tricepslihaksen kortikospinaalista kiihottumista verrattuna tavanomaiseen tDCS:ään. Tämä ei ole yllättävää, koska sähkökentän fokusoinnin on osoitettu saavan aikaan suurempia, pidempään kestäviä lisäyksiä kortikospinaaliseen kiihottavuuteen terveillä yksilöillä; vaikutus, joka todennäköisesti ilmenee, koska enemmän virtaa on vähemmän vaihteleva ja saavuttaa aivokuoren kohteet HD-tDCS:n jälkeen (98 % parannus tavanomaiseen tDCS:ään). Tutkijoiden aikaisempien havaintojen perusteella HD-tDCS:n odotetaan tarjoavan yli 40 % edun ja tarjoavan kliinisesti merkittäviä etuja verrattuna tavanomaiseen tDCS:ään ehdotetun kliinisen tutkimuksen osalta.

Tutkijoiden kollektiivinen havainto, että tDCS:n fokus voi muuttaa suoraan toiminnallista hyötyä ja kortikospinaalista kiihottumista, vahvistavat muut. On huomattava, että aivohalvausafasiassa tehty työ on osoittanut, että tDCS-virran kohdistaminen puheen aikana aktivoiduille kortikaalisille alueille parantaa tDCS:n toiminnallista hyötyä. Samanlaisia ​​löydöksiä on raportoitu fibromyalgiassa ja työmuistissa. Siten yhdessä muiden kanssa tutkijoiden tulos antaa sysäyksen tutkia, johtaisiko fokaalisen tDCS:n soveltaminen vielä suurempiin parannuksiin yläraajan toiminnassa kuin tavanomaisella, ei-fokaalisella tDCS:llä.

Nykyinen tutkimus perustuu suoraan tutkijoiden alkuperäiseen kliiniseen tutkimukseen ja pilottiristitutkimukseen. Tutkijat suorittavat kliinisen toteutettavuustutkimuksen ja testaavat ensimmäistä kertaa, aiheuttaako HD-tDCS:n käyttö SCI:ssä voimakkaampia lisäyksiä jäljellä olevien kortikospinaalisten reittien kiihottavuudessa ja pareettisten yläraajojen toiminnassa kuin tavanomaisen tDCS:n käyttö.

24 potilasta, joilla on krooninen C2-C6 SCI, otetaan mukaan satunnaistettuun, arvioijasokkoutettuun kliiniseen toteutettavuustutkimukseen (katso kohta 1.3). Ennen satunnaistamista koehenkilöt suorittavat kahden viikon peruskontrollivaiheen. Perustason kontrollivaiheen tiedot mahdollistavat jokaisen potilaan oman kontrollin, koska sairauden heterogeenisuudesta ja tDCS:stä johtuva vaihtelu voidaan ottaa huomioon data-analyysissä. Perustason kontrollivaiheen päätyttyä koehenkilöt satunnaistetaan kahteen ryhmään: HD-tDCS + massaharjoittelu tai perinteinen tDCS + massaharjoittelu. Satunnaistaminen suoritetaan käyttämällä yleistettyä satunnaistettua lohkosuunnittelua. Lohkossa olevat kohteet verrataan heikon tricepsin vahvuuden perusteella (eli elektromyografialla mitatun tahdonvoimaisen supistuksen enimmäismäärän perusteella; EMG). Satunnaistukseen käytetään tietokonepohjaista ohjelmistoa. Välittömästi toimenpiteen jälkeen koehenkilöille tehdään toiminnallinen ja neurofysiologinen testaus testin jälkeen ja seurannassa (neljä viikkoa toimenpiteen jälkeen). Koska perinteiset ja HD-tDCS-sovellukset näyttävät visuaalisesti erilaisilta, vain arvioijat, jotka keräävät ja analysoivat neurofysiologisia ja yläraajojen toiminnallisia tuloksia, ovat sokeita toimitetulle tDCS-paradigmille.