Flusso sanguigno cerebrale e tDCS

Obiettivo 1: Determinare gli effetti di diverse intensità di stimolazione sul flusso ematico cerebrale relativo (rCBF).

Attualmente, i ricercatori utilizzano la tDCS come modalità interventistica per modulare l'eccitabilità del cervello, con cambiamenti misurabili sia nei potenziali evocati motori che nelle prestazioni fisiche. Tuttavia, a causa delle dimensioni relativamente grandi della maggior parte degli elettrodi e dell'elettrodinamica del cervello, non è ancora chiaro quali specifiche strutture cerebrali vengano stimolate e come cambino i meccanismi della stimolazione (ad es. Penetrazione della stimolazione e aree interessate al di fuori dell'area target) con intensità diverse. I ricercatori ipotizzano che il CBF regionale presso il DLPFC (area target) aumenterà in modo dose-dipendente con una maggiore intensità di stimolazione. Inoltre, si ipotizza che le aree circostanti la DLPFC saranno sempre più interessate da intensità di stimolazione più elevate.

Obiettivo 2: Contrastare gli effetti della stimolazione transcranica in corrente continua sul flusso ematico cerebrale relativo tra soggetti sani e persone con Sclerosi Multipla.

La PwMS si presenta tipicamente con ipometabolismo del glucosio rispetto ai loro coetanei sani e poiché il CBF e il metabolismo del glucosio sono altamente accoppiati, ci si può aspettare una tendenza simile nel CBF. Inoltre, la tDCS ha dimostrato di essere efficace nell'aumentare l'eccitabilità corticale e il metabolismo del glucosio in entrambe le popolazioni. Tuttavia, ciò che rimane ancora incerto è se PwMS e soggetti sani sperimentino la stessa quantità di maggiore attività per la stessa intensità di stimolazione. I ricercatori ipotizzano che PwMS sperimenterà un aumento maggiore di rCBF nel DLPFC e nelle aree circostanti rispetto ai controlli sani per la stessa intensità di stimolazione.

Obiettivo 3: Estendere la nostra comprensione della sicurezza e dell'efficacia della stimolazione transcranica a corrente continua a intensità di corrente più elevate per soggetti sani e persone con sclerosi multipla.

Nonostante alcuni lavori sulla fattibilità e la sicurezza dell'esecuzione di tDCS a intensità> 2 mA (cioè fino a 4 mA), la convenzione per la maggior parte degli studi tDCS è quella di utilizzare intensità inferiori o uguali a 2 mA. Ciò è stato sufficiente per ottenere effetti misurabili illeciti sia nell'eccitabilità che nei risultati delle prestazioni. Tuttavia, i potenziali benefici dell'aumento dell'intensità per migliorare gli effetti di un dato protocollo di stimolazione (ad esempio, tempo o grandezza) o per accedere potenzialmente ad aree cerebrali più profonde giustificano un'ulteriore esplorazione delle intensità attuali> 2 mA. È anche importante aggiungere al protocollo di sicurezza intensità più elevate in soggetti sani e clinici (ad es. PwMS). I ricercatori ipotizzano che intensità più elevate (cioè > 2 mA) saranno ben tollerate sia dai soggetti sani che da PwMS. Inoltre, i ricercatori ipotizzano che non vi siano effetti avversi gravi dovuti a intensità di stimolazione più elevate. Gli effetti collaterali esistenti di tDCS a intensità inferiori o uguali a 2 mA includono occorrenze di basso grado di formicolio, prurito e sensazione di bruciore nei siti degli elettrodi; alcuni soggetti hanno riportato mal di testa di breve durata (< 5 min). In uno studio che ha testato la sicurezza di intensità più elevate simili a quelle qui proposte, questi stessi effetti collaterali sono stati osservati nel 50% dei soggetti. Questo tasso di occorrenza è leggermente superiore a quello degli studi che utilizzano valori inferiori o uguali a 2 mA, ma le entità degli effetti negativi erano ancora ben entro limiti tollerabili in sicurezza ed erano tutti di natura transitoria.

I.6 Contesto e significato e/o Studi preliminari relativi a questo progetto.

(non indicare "vedi protocollo") La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva e ben tollerata (1-4) che può modulare l'eccitabilità corticale delle regioni cerebrali mirate (5) così come la stimolazione cerebrale flusso sanguigno (6) in modo dipendente dalla polarità.

I modelli del flusso di corrente della tDCS (7,8) e i risultati di studi in cui la risonanza magnetica funzionale umana (fMRI) è stata utilizzata per misurare l'attività cerebrale (9-11) suggeriscono che la tDCS può alterare l'elaborazione in vaste aree della corteccia. In questo senso, è probabile che gli effetti della tDCS siano relativamente ampi. Pertanto, mentre i cambiamenti neurali indotti dalla tDCS sono concentrati attorno alle regioni della corteccia più vicine agli elettrodi (12), possono essere reclutate anche reti più ampie di regioni funzionalmente connesse (9,10,13,14). Inoltre, non è stata condotta alcuna indagine sistematica per determinare l'intensità di corrente più efficace per la PwMS.

Esistono prove empiriche che tDCS con intensità di corrente tra 1 e 2 mA per 20-40 minuti per sessioni singole o multiple possono essere somministrate in modo sicuro ed efficace alla PwMS (15-20). Sebbene la tDCS con intensità di corrente > 2 mA sia considerata sicura 21, nessuno studio ha studiato come l'attività cerebrale sia influenzata durante la tDCS a intensità > 2 mA. Sebbene la sicurezza della tDCS ad alta intensità nella PwMS possa essere inizialmente presunta da precedenti lavori su soggetti che hanno avuto un ictus (21), è stato anche suggerito che sono necessari ulteriori studi sulla sicurezza della stimolazione ad alta intensità in altre popolazioni per poter esercitare la dovuta diligenza prima di prescrivere ampiamente intensità superiori alla presente convenzione (22).

L'attivazione cerebrale nella PwMS è stata studiata con [15O] acqua e con [15O] O2 PET (indicizza il metabolismo dell'ossigeno)(23). Riduzioni diffuse del flusso ematico cerebrale e del metabolismo dell'ossigeno sia nella materia grigia che in quella bianca sono state riportate nella PwMS (24). Inoltre, questi studi indicano che il grado di riduzione del metabolismo dell'ossigeno era correlato a prestazioni cognitive peggiori e scala ampliata dello stato di disabilità (EDSS) e che il grado di ipometabolismo cerebrale dell'ossigeno era associato al numero di recidive (25).

Si presume uno stretto accoppiamento di perfusione e metabolismo, che riflette la fosforilazione ossidativa del glucosio come fonte predominante di produzione di energia. Di conseguenza, il CBF è spesso considerato una misura indiretta della funzione e dell'integrità neuronale (26). Ciò è supportato dalla significativa associazione del metabolismo con il CBF regionale (rCBF) in diverse regioni del cervello (27,28) e con il CBF globale (gCBF) in diversi stati di coscienza (29).

Con questo studio, i ricercatori saranno in grado di comprovare se rCBF è influenzato da tDCS, valutare la quantità di variazione del segnale in relazione a diverse correnti e misurare le differenze nella distribuzione di CBF sotto reattività di stimolazione tra soggetti sani e PwMS. L'obiettivo è quello di studiare i cambiamenti nel rCBF dopo la stimolazione transcranica in corrente continua a diverse intensità (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) in soggetti sani e PwMS. Il disegno è una prova trasversale dello studio di principio in 10 soggetti sani e 10 PwMS.