Az agyi véráramlás és a tDCS

1. cél: Meghatározni a különböző stimulációs intenzitások hatását a relatív agyi véráramlásra (rCBF).

Jelenleg a kutatók a tDCS-t intervenciós modalitásként használják az agy ingerlékenységének modulálására, mérhető változásokkal mind a motoros kiváltott potenciálokban, mind a fizikai teljesítményekben. A legtöbb elektróda viszonylag nagy mérete és az agy elektrodinamikája miatt azonban továbbra sem világos, hogy milyen specifikus agyi struktúrákat stimulálnak, és hogyan változik a stimuláció mechanikája (pl. a stimuláció behatolása és a célterületen kívüli érintett területek) különböző intenzitással. A kutatók azt feltételezik, hogy a regionális CBF a DLPFC-ben (célterület) dózisfüggő módon, nagyobb stimulációs intenzitással nő. Továbbá azt feltételezik, hogy a DLPFC-t körülvevő területeket egyre jobban érinti a magasabb stimulációs intenzitás.

2. cél: Összevetni a koponyán keresztüli egyenáramú stimuláció hatását a relatív agyi véráramlásra az egészséges alanyok és a szklerózis multiplexben szenvedők között.

A PwMS jellemzően glükóz hipometabolizmussal jár egészséges társaikhoz képest, és mivel a CBF és a glükóz metabolizmus erősen összefügg, hasonló tendencia várható a CBF-ben. Ezenkívül a tDCS hatékonynak bizonyult a kérgi ingerlékenység és a glükóz metabolizmus fokozásában mindkét populációban. Még mindig bizonytalan azonban, hogy a PwMS és az egészséges alanyok ugyanolyan mértékű fokozott aktivitást tapasztalnak-e ugyanazon stimulációs intenzitás mellett. A kutatók azt feltételezik, hogy a PwMS nagyobb rCBF-növekedést fog tapasztalni a DLPFC-ben és a környező területeken, mint az egészséges kontrollokban azonos stimulációs intenzitás mellett.

3. cél: A koponyán keresztüli egyenáramú stimuláció biztonságosságával és hatékonyságával kapcsolatos ismereteink bővítése nagyobb áramerősség mellett egészséges alanyok és szklerózis multiplexben szenvedők esetében.

Annak ellenére, hogy a tDCS 2 mA-nél nagyobb intenzitású (azaz legfeljebb 4 mA-es intenzitású) megvalósíthatóságával és biztonságával kapcsolatosan dolgoznak, a legtöbb tDCS-tanulmánynál a 2 mA-nél kisebb vagy azzal egyenlő intenzitást alkalmaznak. Ez elegendő volt ahhoz, hogy tiltott mérhető hatásokat fejtsen ki mind az ingerlékenységben, mind a teljesítményben. Mindazonáltal az intenzitás növelésének potenciális előnyei egy adott stimulációs protokoll (például az idő vagy a magnitúdó) hatásainak fokozása vagy a mélyebb agyterületek potenciális elérése érdekében indokolják a 2 mA-nél nagyobb áramintenzitás további feltárását. Az is fontos, hogy a biztonsági protokollt a magasabb intenzitásokkal egészítsük ki egészséges és klinikai (pl. PwMS) alanyoknál. A kutatók azt feltételezik, hogy a magasabb intenzitást (azaz > 2 mA) az egészséges alanyok és a PwMS is jól tolerálják. Ezenkívül a kutatók azt feltételezik, hogy a magasabb stimulációs intenzitás nem okoz súlyos káros hatásokat. A tDCS 2 mA-nél kisebb vagy azzal egyenlő intenzitású mellékhatásai közé tartozik a csekély fokú bizsergés, viszketés és égő érzés az elektródák helyén; néhány alany rövid (<5 perc) fejfájásról számolt be. Az itt javasoltakhoz hasonló magasabb intenzitások biztonságosságát tesztelő vizsgálatban ugyanezeket a mellékhatásokat az alanyok 50%-ánál figyelték meg. Ez az előfordulási arány valamivel magasabb, mint a 2 mA-nél kisebb vagy azzal egyenlő vizsgálatoknál, de a negatív hatások nagysága még mindig a biztonságosan elviselhető határokon belül volt, és mind átmeneti jellegűek voltak.

I.6 A projekthez kapcsolódó háttér és jelentősége és/vagy előzetes tanulmányok.

(ne jelölje a „lásd a protokollt”) a véráramlást (6) polaritásfüggő módon.

A tDCS áramáramlási modelljei (7, 8) és azon tanulmányok eredményei, amelyekben humán funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI) alkalmaztak az agyi aktivitás mérésére (9-11), arra utalnak, hogy a tDCS megváltoztathatja a kéreg nagy területeinek feldolgozását. Ebben az értelemben a tDCS hatásai valószínűleg viszonylag szélesek. Így, míg a tDCS által kiváltott neurális változások a kéreg elektródákhoz legközelebb eső régiói körül koncentrálódnak (12), funkcionálisan összekapcsolt régiók szélesebb hálózatai is toborozhatnak (9, 10, 13, 14). Ezenkívül nem végeztek szisztematikus vizsgálatot a PwMS leghatékonyabb áramerősségének meghatározására.

Empirikus bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a tDCS 1 és 2 mA közötti áramerősséggel 20-40 percig, akár egyszeri, akár több alkalomra, biztonságosan és hatékonyan beadható PwMS-be (15-20). Bár a 2 mA-nél nagyobb áramerősségű tDCS biztonságosnak tekinthető 21 , egyetlen tanulmány sem vizsgálta, hogy a tDCS alatt 2 mA-nél nagyobb intenzitás esetén miként hat az agyi aktivitás. Bár a magasabb intenzitású tDCS biztonságossága PwMS-ben kezdetben feltételezhető a stroke-ot átélt alanyokkal végzett korábbi munkák alapján (21), az is felmerült, hogy további tanulmányokra van szükség a nagyobb intenzitású stimuláció biztonságosságáról más populációkban annak érdekében, hogy kellő gondossággal járjon el, mielőtt széles körben a jelenlegi egyezménynél nagyobb intenzitást ír elő (22).

Az agyi aktivációt PwMS-ben [15O] vízzel és [15O] O2 PET-tel vizsgálták (indexálja az oxigén metabolizmust) (23). A PwMS-ben az agyi véráramlás és az oxigén-anyagcsere széles körben elterjedt csökkenéséről számoltak be mind a szürke-, mind a fehérállományban (24). Ezen túlmenően ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy az oxigénanyagcsere-csökkenés mértéke a rosszabb kognitív teljesítőképességgel és a kibővített rokkantsági skálával (EDSS), valamint az agyi oxigén-hipometabolizmus mértéke összefüggésben volt a relapszusok számával (25).

Feltételezhető, hogy a perfúzió és az anyagcsere szorosan összekapcsolódik, ami a glükóz oxidatív foszforilációját tükrözi, mint az energiatermelés domináns forrását. Következésképpen a CBF-et gyakran a neuronális működés és integritás közvetett mértékének tekintik (26). Ezt támasztja alá az anyagcsere jelentős összefüggése a regionális CBF-vel (rCBF) a különböző agyi régiókban (27, 28), valamint a globális CBF-fel (gCBF) a különböző tudatállapotokban (29).

Ezzel a vizsgálattal a kutatók képesek lesznek alátámasztani, hogy a tDCS befolyásolja-e az rCBF-et, felmérhetik a jelváltozás mértékét a különböző áramokhoz viszonyítva, és meg tudják mérni a CBF eloszlását a stimulációs reaktivitás alatt az egészséges alanyok és a PwMS között. A cél az rCBF változásainak vizsgálata különböző intenzitású (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) transzkraniális egyenáramú stimuláció után egészséges alanyokban és PwMS-ben. A terv egy keresztmetszeti bizonyítási elv vizsgálat 10 egészséges alanyon és 10 PwMS-en.