Imaging in vivo del flusso di corrente elettrica terapeutica (tDCS)

La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) e la stimolazione cerebrale profonda (DBS) sono esempi di terapie di stimolazione elettrica che stanno rapidamente guadagnando attenzione come mezzo per modulare la funzione motoria, l'elaborazione semantica e la funzione esecutiva. Entrambe le terapie hanno attratto molti studi clinici e sperimentali. È stato scoperto che tDCS ha effetti sia facilitatori che inibitori sul cervello a seconda della polarità di stimolazione e della posizione degli elettrodi. La DBS è stata accuratamente valutata clinicamente per il trattamento dei disturbi del movimento, principalmente il morbo di Parkinson, e sta estendendo la sua portata per includere il trattamento di disturbi come la distonia focale, la depressione e il dolore cronico. Sebbene siano ancora per lo più in fase sperimentale, le applicazioni e l'accettazione di tDCS stanno crescendo molto rapidamente.

Sebbene le alterazioni funzionali associate alla tDCS possano essere classificate senza la conoscenza della neurofisiologia sottostante, la comprensione di dove la corrente applicata esternamente scorre effettivamente in qualsiasi tecnica di stimolazione elettrica è cruciale come base per comprendere quali regioni, circuiti o elementi del cervello sono interessati da questi terapie e come possono verificarsi questi cambiamenti. Tale conoscenza porterà a una migliore comprensione dei meccanismi alla base di queste terapie, e quindi a modelli e posizioni di stimolazione più mirati ed efficaci. In definitiva, questo porterà ad applicazioni cliniche più efficienti e innovative.

Molti studi hanno simulato gli effetti dell'attuale applicazione in entrambe le modalità extra e intracraniche utilizzando la simulazione al computer. Le simulazioni saranno sempre limitate da errori nell'interpretazione dei dati MRI durante la segmentazione, differenze tra valori di conducibilità elettrica presunti ed effettivi e discrepanze tra posizioni e dimensioni degli elettrodi effettivi e presunti. Pertanto, sono assolutamente necessari metodi migliori per comprendere e verificare le distribuzioni del flusso di corrente.

In questo studio è stata sviluppata una tecnica di imaging di fase basata sulla risonanza magnetica per misurare più direttamente le densità di corrente in vivo. A differenza dei precedenti metodi basati sulla risonanza magnetica per misurare il flusso di corrente elettrica, la tecnica funziona senza richiedere il riposizionamento del soggetto. Questi metodi saranno convalidati rispetto a modelli specifici per soggetto ad alta risoluzione che incorporano molti compartimenti tissutali, inclusa la materia bianca anisotropa. Pertanto, un nuovo metodo di misurazione diretta contro approcci di modellazione all'avanguardia.