Stimolazione non invasiva sull'eccitabilità del sistema nervoso centrale

Dopo aver dato il previo consenso informato, i volontari saranno sottoposti a sei sessioni pseudorandomizzate utilizzando un sito web (randomization.com) da un ricercatore non coinvolto. All'inizio dello studio, i volontari saranno valutati attraverso un questionario strutturato e ogni sessione comprenderà la seguente sequenza sperimentale:

1. Quantità e qualità del sonno: Verrà chiesto quante ore ha dormito il volontario nell'ultima notte. La qualità del sonno sarà misurata attraverso una scala analogica graduata da 0 (peggiore qualità del sonno) a 10 punti (migliore qualità del sonno).
2. Tipo di alimentazione: a tutti gli individui verrà chiesto dell'ingestione di cibi e bevande che potrebbero modificare l'eccitabilità corticale (es.; caffè, cioccolato, energetico, soda e etcc). Se positivo, i ricercatori registreranno il tempo trascorso dall'ingestione e quantificheranno la quantità di cibo.
3. Livello di affaticamento e motivazione: Livello di affaticamento e motivazione: Livello di affaticamento e motivazione: Sarà misurato attraverso una scala analogica graduata da 0 (minore livello di affaticamento o motivazione) a 10 punti (maggiore livello di affaticamento o motivazione).
4. Eccitabilità corticale: la corticale sarà misurata attraverso il potenziale evocato motorio (MEP), l'inibizione intracorticale breve (SICI) e la facilitazione intracorticale (ICF). Tutte le misure saranno valutate mediante stimolazione magnetica transcranica (Neurosoft, Russia). Inizialmente, la soglia motoria a riposo (RMT) sarà determinata trovando l'output più basso dello stimolatore che suscita un potenziale evocato motorio (MEP) di almeno 50 microvolt (μV). Per la misurazione RMT, una bobina a forma di otto collegata allo stimolatore magnetico tenuto manualmente a 45 gradi dalla linea mediana, verrà posizionata sopra la corteccia motoria primaria destra (C3 - 10/20 System). La breve inibizione intracorticale (SICI) e la facilitazione intracorticale (ICF) saranno valutate mediante stimolazione magnetica transcranica a impulsi accoppiati. Uno stimolo di condizionamento sottosoglia (80% di RMT) e uno stimolo di test soprasoglia (130% di RMT) verranno erogati a un intervallo interstimolo (ISI) di 2 millisecondi per SICI e 10 millisecondi per ICF. Verranno applicati dieci stimoli per ciascuna condizione (impulso non condizionato e coppie di stimoli con ISI di 3 e 20 millisecondi). La consegna degli ordini di stimolo sarà pseudo-randomizzata e SICI e ICF saranno espressi come percentuale di stimolo condizionato rispetto allo stimolo incondizionato. Il valore MEP sarà ottenuto mediante stimolazione magnetica transcranica a singolo impulso. Dieci stimoli soprasoglia (130% di RMT) verranno erogati sulla corteccia motoria primaria (C3).

5. Attività del midollo spinale: il livello di eccitabilità del midollo spinale sarà misurato attraverso i seguenti risultati:

   • Riflesso di Hoffman (riflesso H): il riflesso H sarà suscitato da una stimolazione elettrica percutanea sul nervo tibiale erogato sulla fossa poplitea e registrato le risposte elettromiografiche dal muscolo soleo. I valori del massimo riflesso H, dell'onda M e del massimo riflesso H e del massimo rapporto dell'onda M (rapporto H/M) saranno ottenuti attraverso una curva di reclutamento. La curva di reclutamento partirà con un'intensità di stimolo erogata da 2 milliampere (mA) e aumenterà a passi di 1 mA fino alla stabilizzazione della curva dell'onda M (nessun aumento dell'ampiezza dell'onda M).
   • Depressione omosinaptica (HD): l'HD sarà ottenuto attraverso una serie di due stimoli consecutivi separati da un intervallo interstimulus (da 30ms fino a 10.000ms). Gli stimoli verranno erogati sul cavo popliteo e verranno registrate le risposte elettromiografiche del muscolo soleo. Gli stimoli saranno erogati con l'intensità necessaria per produrre il massimo riflesso H (questa informazione sarà disponibile nella curva di reclutamento come indicato in precedenza). La differenza tra il primo e il secondo stimolo per ciascun intervallo interstimolo darà origine alla curva di recupero.
   • Componente nocicettiva del riflesso di ritiro (RIIIr): il RIIIr sarà suscitato erogando una stimolazione elettrica percutanea sul nervo surale (dietro il malleolo laterale destro) e registrando le risposte dalla testa breve ipsilaterale del muscolo bicipite femorale. Per la registrazione della soglia del riflesso (RT), l'intensità di corrente iniziale sarà regolata a 2 mA e aumentata a passi di 1 mA, fino ad ottenere una risposta di almeno 20 µV, accompagnata dal referto del dolore. Quindi, verranno applicati 5 stimoli (130% RT) per ottenere la latenza e la media dell'area. Inoltre, la percezione del dolore sarà controllata attraverso una scala analogica graduata da 0 (senza percezione del dolore) a 10 punti (maggiore dolore già avvertito).
6. tsDCS: la stimolazione transcutanea del midollo spinale verrà erogata attraverso uno stimolatore a corrente continua (DC) (NeuroConn Plus, Germania) utilizzando un paio di elettrodi di spugna imbevuti di soluzione salina (35 cm²). L'elettrodo attivo (anodo o catodo) verrà posizionato tra l'undicesima e la dodicesima vertebra toracica) e l'elettrodo di riferimento, sopra il braccio destro (muscolo deltoide). Verrà erogata un'intensità di corrente di 2,5 mA, dissolvenza in entrata e in uscita di 10 secondi, per 20 minuti. Sham tsDCS è stato utilizzato in diversi studi per valutare gli effetti attivi di tsDCS. La finta tsDCS verrà applicata utilizzando lo stesso posizionamento degli elettrodi e le stesse impostazioni dei parametri della tsDCS anodica, tuttavia la stimolazione durerà solo 30 secondi ma i volontari continueranno con il montaggio degli elettrodi per 20 minuti. Pertanto, le prime sensazioni (ad es. formicolio o prurito da lieve a moderato) nel sito di stimolazione senza indurre alcun effetto modulatorio. Inoltre, dopo ogni sessione di tsDCS, verrà applicato un questionario sugli effetti avversi.
7. rTMS: Inizialmente, l'area di rappresentazione corticale superiore (hotspot) del primo muscolo interosseo dorsale destro (FDI) sarà determinata attraverso una bobina a forma di otto collegata allo stimolatore magnetico (Rapid2, Magstim, UK) tenuto manualmente e posizionato sopra il cuoio capelluto ( C3 - Sistema 10/20) con un angolo di 45 gradi dalla linea mediana puntata verso il muscolo bersaglio (FDI). Successivamente, verrà misurato l'RMT. I protocolli rTMS erano basati su studi precedenti. Protocollo a bassa frequenza: 1 hertz (Hz), 90% RMT, 1500 stimoli (1 treno). Protocollo ad alta frequenza: 20 Hz, 90% RMT, 45 treni, 40 stimoli per treno, interintervallo di 28 secondi, 1800 stimoli. Sham rTMS sarà eseguito con protocollo a bassa frequenza utilizzando due bobine. Il primo - collegato allo stimolatore - sarà posizionato su un supporto a spirale vicino al volontario ma non visibile. Pertanto, saranno udibili rumori di stimolazione caratteristici. Il secondo - scollegato dallo stimolatore - verrà posizionato sopra l'area motoria primaria sinistra. Dopo ogni sessione rTMS, verrà calcolata la presenza di effetti avversi.
8. Allenamento dell'andatura: Consiste in un esercizio di allenamento dell'andatura moderato per 20 minuti. Per garantire che l'esercizio venga eseguito ad intensità moderata verrà utilizzato il 64% - 76% della frequenza cardiaca massima (FCmax = 220-età). La frequenza cardiaca sarà monitorata ogni tre minuti attraverso un cuore polare. Inoltre verranno monitorati lo sforzo percepito, la velocità dell'andatura e l'inclinazione del tapis roulant. La scala Borg sarà utilizzata per valutare lo sforzo percepito. Si tratta di una scala analogica graduata da 6 (esercizio leggero) a 20 punti (esercizio esaustivo). Le informazioni sull'esercizio sul tapis roulant saranno annotate nel registro dell'evoluzione.
9. Attività del midollo spinale: questa valutazione verrà eseguita immediatamente dopo (T0), trenta minuti dopo (T1) e 1 ora dopo (T2) l'allenamento alla deambulazione. Le procedure saranno condotte seguendo lo stesso protocollo.
10. Attività cerebrale corticale: questa valutazione verrà eseguita dopo ogni rivalutazione dell'attività del midollo spinale (T0, T1 e T2). Le procedure saranno condotte seguendo lo stesso protocollo.