Efficacia del TDCS per il trattamento della disfunzione della memoria di lavoro e della depressione nell'epilessia del lobo temporale

La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica potente per modulare l'attività cerebrale:

TDCS si basa sull'applicazione di una debole corrente continua al cuoio capelluto che scorre tra due elettrodi relativamente grandi: anodo e catodo. Durante la tDCS, a bassa ampiezza (1-2 mA), le correnti costanti vengono applicate tramite gli elettrodi del cuoio capelluto e penetrano nel cranio per entrare nel cervello. Sebbene vi sia un sostanziale shunt di corrente nel cuoio capelluto, una corrente sufficiente penetra nel cervello per modificare il potenziale neuronale transmembrana, come mostrato da due recenti studi di modellazione (Miranda et al. 2006; Wagner et al. 2007a), e quindi influenzare il livello di eccitabilità e modulano la velocità di attivazione dei singoli neuroni. Quando la tDCS viene applicata per una durata sufficiente, la funzione corticale può essere alterata oltre il periodo di stimolazione (Nitsche e Paulus 2001) e la direzione dei cambiamenti di eccitabilità corticale dipende dall'orientamento attuale.

Diversi studi sugli animali ben condotti sugli effetti della tDCS risalenti agli anni '50 e '60 hanno dimostrato che la tDCS è una tecnica potente per modulare la funzione cerebrale. Questi studi hanno dimostrato che le correnti polarizzanti applicate alla superficie del cervello determinano una modulazione dell'attività corticale. La polarizzazione anodica superficiale della corteccia aumenta le scariche unitarie spontanee (Burns 1954; Creutzfeld et al. 1962) e avvia l'attività parossistica (Goldring e O'Leary 1951), mentre la polarizzazione catodica generalmente deprime questi eventi. Inoltre, la polarizzazione superficiale di basso livello facilita l'acquisizione di risposte motorie apprese e induce cambiamenti prolungati nei modelli di scariche di unità corticali evocate (Bindman et al. 1964). Infine, Purpura et al. (1964), studiando le cellule del tratto piramidale dei gatti, hanno dimostrato che periodi prolungati di polarizzazione possono produrre cambiamenti progressivi della membrana e del potenziale post-sinaptico, nonché postumi (Purpura e McMurtry 1965).

Sulla base di questa evidenza, recenti studi sull'uomo sono stati condotti e collettivamente hanno dimostrato che la stimolazione della corteccia motoria (M1) con tDCS cambia l'eccitabilità della corteccia motoria a seconda della polarità di stimolazione: mentre la stimolazione anodica aumenta l'eccitabilità corticale, la stimolazione catodica la diminuisce (Nitsche et al. 2003; Nitsche e Paulus 2000; Nitsche e Paulus 2001). Simili effetti modulatori sono stati descritti anche nella corteccia visiva (Antal et al. 2004; Antal et al. 2001). Un recente studio sulla tDCS ha dimostrato che la tDCS anodica della corteccia motoria primaria non solo influenza l'attività corticale, ma induce cambiamenti significativi sull'attività talamica (Lang et al. 2005). Va notato che l'applicazione della tDCS negli esseri umani è progredita in modo significativo negli ultimi 10 anni ed è quindi diversa dall'applicazione umana utilizzata negli anni '60 e '70 (Wagner et al. 2007b)

Inoltre, tDCS offre numerosi vantaggi rispetto ad altre tecniche di stimolazione cerebrale non invasiva (ad esempio, stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS)): (1) piccole dimensioni degli elettrodi e dello stimolatore, consentendo così l'uso portatile, ad esempio, da utilizzare a casa, (2) tecnica semplice e non costosa che può essere facilmente tradotta per l'uso nella pratica clinica, (3) effetti di lunga durata - gli effetti modulatori della tDCS durano più a lungo rispetto alla rTMS - ad esempio, 13 minuti di stimolazione modificano l'eccitabilità cerebrale per un massimo di 2 ore (Nitsche e Paulus 2001) e (4) più facilmente accecato con tDCS fittizio nell'ambito di studi clinici (Gandiga et al 2006)

È stato dimostrato che la stimolazione prefrontale migliora la funzione cognitiva:

Ci sono stati diversi studi pubblicati di recente che dimostrano il miglioramento della memoria di lavoro quando la stimolazione tDCS viene applicata alla corteccia prefrontale laterale dorsale. Fregni et al (2005) hanno studiato 15 soggetti normali. I pazienti hanno eseguito un compito di memoria di lavoro a tre dorsali durante la tDCS anodica (stimolatoria) attiva della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (DLPFC sinistra), stimolazione fittizia sulla DLPFC sinistra, stimolazione catodica (inibitoria) della DLPFC sinistra o stimolazione anodica sulla corteccia motoria primaria (M1). I risultati di questo studio hanno mostrato un miglioramento significativo della memoria di lavoro come indicizzato dall'accuratezza del compito dopo tDCS anodico attivo del DLPFC sinistro. Le altre condizioni di stimolazione, tra cui tDCS sham, tDCS anodale di DLPFC sinistro o tDCS anodale di M1, non hanno comportato un cambiamento significativo delle prestazioni del compito. Allo stesso modo, Boggio et al (2007) hanno anche riscontrato un miglioramento significativo nelle prestazioni del compito affettivo go-no-go in pazienti con depressione grave dopo il trattamento con tDCS anodica alla DLPFC sinistra indipendentemente dal grado di miglioramento dell'umore dopo 10 giorni consecutivi di tDCS.

Al contrario, ci sono state alcune prove che l'inibizione catodica della DLPFC destra migliora le prestazioni della memoria di lavoro nello stesso compito nei pazienti depressi (Bermpohl et al 2006). Insieme, questi studi suggeriscono che l'aumentata attività della DLPFC sinistra, direttamente attraverso la stimolazione anodica o indirettamente attraverso l'inibizione catodica della DLPFC destra, è responsabile del miglioramento delle prestazioni della memoria di lavoro.

La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) ha un significativo effetto antidepressivo: la modulazione della corteccia prefrontale con tDCS anodica è associata a un significativo miglioramento della depressione. Inizialmente uno studio preliminare, randomizzato, controllato e in doppio cieco in cui sono stati studiati gli effetti di cinque giorni di stimolazione anodica della DLPFC sinistra in 10 pazienti con depressione maggiore. Tutti i pazienti hanno tollerato tDCS senza complicazioni. Alla fine del trattamento, c'erano 4 responder al trattamento nel gruppo attivo rispetto a nessun responder nel gruppo sham. I pazienti che hanno ricevuto la stimolazione attiva hanno avuto una diminuzione significativa dei punteggi della Hamilton Depression Rating Scale (HDRS) e del Beck Depression Inventory (BDI) rispetto al basale che non è stata osservata nei pazienti che hanno ricevuto la stimolazione fittizia (Fregni et al. 2006b).

In uno studio clinico di follow-up, a gruppi paralleli, in doppio cieco con 40 pazienti con depressione maggiore, i pazienti sono stati eliminati dai loro farmaci e randomizzati in tre gruppi di trattamento: tDCS anodica della DLPFC sinistra (gruppo attivo); tDCS anodica della corteccia occipitale (gruppo di controllo attivo) e sham tDCS (gruppo di controllo placebo). tDCS è stato applicato per 10 sessioni durante un periodo di 2 settimane. L'umore è stato valutato da un valutatore in cieco utilizzando HDRS e BDI. Il trattamento è stato ben tollerato con effetti collaterali minimi distribuiti equamente in tutti i gruppi di trattamento. Questo studio ha mostrato riduzioni significativamente maggiori nei punteggi della depressione dopo la tDCS DLPFC sinistra (riduzione dell'HDRS del 40,4% (±25,8%)) rispetto all'occipitale (riduzione dell'HDRS del 21,3% (±12,9%)) e alla tDCS fittizia (riduzione dell'HDRS del 10,4% (±36,6%)). Gli effetti benefici della tDCS nel gruppo DLPFC persistevano per 1 mese dopo la fine del trattamento (Boggio et al. 2008).

Allo stesso modo, in un altro studio longitudinale sulla depressione di Rigonatti et al (2008), applicazioni seriali di tDCS anodica (stimolante) applicata alla corteccia prefrontale (10 sessioni di 2 mA ciascuna) hanno avuto un effetto simile sulla riduzione dei sintomi depressivi misurati da Beck Depression Punteggi di inventario come fluoxetina anche 6 settimane dopo il trattamento. Tuttavia, gli effetti della tDCS sono stati più immediati di quelli della fluoxetina19.

In sintesi, la tDCS della DLPFC sinistra sembra essere in grado di indurre miglioramenti affettivi e cognitivi positivi significativi nei pazienti normali e nei pazienti con depressione significativa. Pertanto, in questa proposta testeremo se la stimolazione prefrontale prolungata è associata a cambiamenti clinicamente significativi nella funzione affettiva e cognitiva senza peggioramento dell'attività epilettiforme o della frequenza delle crisi. I risultati di questo studio pilota avranno un impatto clinico significativo per il trattamento delle comorbilità neuropsichiatriche dei pazienti con epilessia del lobo temporale.