脳血流とtDCS

目的 1: 相対脳血流 (rCBF) に対するさまざまな刺激強度の影響を判断します。

現在、研究者は tDCS をインターベンショナル モダリティとして使用して、脳の興奮性を調節し、運動誘発電位と身体能力の両方に測定可能な変化をもたらします。 しかし、ほとんどの電極のサイズが比較的大きく、脳の電気力学が原因で、どの特定の脳構造が刺激されているのか、刺激のメカニズム (例えば、刺激の浸透や標的領域の外側で影響を受ける領域) がどのように変化するのかはまだ不明のままです。異なる強度で。 研究者は、DLPFC (ターゲット領域) での局所 CBF が、刺激強度が大きくなると用量依存的に増加すると仮定しています。 さらに、DLPFC を囲む領域は、より高い刺激強度によってますます影響を受けるという仮説が立てられています。

目的 2: 健康な被験者と多発性硬化症の人の相対的な脳血流に対する経頭蓋直流刺激の影響を比較すること。

PwMS は通常、健康な仲間と比較してグルコース代謝低下を示します。CBF とグルコース代謝は高度に関連しているため、CBF にも同様の傾向が予想されます。 さらに、tDCS は、両方の集団で皮質興奮性と糖代謝の増加に効果的であることが示されています。 ただし、PwMS と健康な被験者が同じ刺激強度で同じ量の活動の増加を経験するかどうかは、まだ不明なままです。 研究者は、PwMS は、同じ刺激強度の健康なコントロールよりも、DLPFC とその周辺地域で rCBF が大幅に増加すると仮定しています。

目的 3: 健康な被験者および多発性硬化症の人に対するより高い電流強度での経頭蓋直流電流刺激の安全性と有効性についての理解を深めること。

> 2 mA (つまり、最大 4 mA) の強度で tDCS を実行することの実現可能性と安全性に関するいくつかの作業にもかかわらず、ほとんどの tDCS 研究の慣例は、2 mA 以下の強度を使用することです。 これは、興奮性とパフォーマンスの結果の両方で測定可能な効果を違法にするのに十分でした. ただし、特定の刺激プロトコルの効果 (時間や大きさなど) を強化するか、より深い脳領域にアクセスする可能性があるため、強度を増加させることの潜在的な利点は、電流強度 > 2 mA のさらなる調査を正当化します。 また、健康で臨床的な (例えば、PwMS) 被験者の高強度の安全プロトコルに追加することも重要です。 研究者は、より高い強度 (つまり、> 2 mA) は、健康な被験者と PwMS の両方によって十分に許容されるという仮説を立てています。 さらに、研究者は、より高い刺激強度による重大な悪影響はないと仮定しています。 2 mA 以下の強度での tDCS の既存の副作用には、電極部位でのうずき、かゆみ、および灼熱感の軽度の発生が含まれます。少数の被験者は、短命 (< 5 分) の頭痛を報告しています。 ここで提案されているものと同様のより高い強度の安全性をテストする研究では、これらの同じ副作用が被験者の50％で観察されました. この発生率は、2 mA 以下を使用した研究よりもわずかに高くなっていますが、悪影響の大きさは依然として安全に許容できる範囲内にあり、すべて一時的なものでした。

I.6 このプロジェクトに関連する背景と意義、および/または予備調査。

(「プロトコルを参照」を示さないでください) 経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、非侵襲的で忍容性の高い脳刺激技術 (1-4) であり、対象となる脳領域 (5) および大脳の皮質興奮性を調節できます。極性に依存する方法での血流（6）。

tDCS 電流フローのモデル (7,8) と、人間の機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) を使用して脳の活動を測定した研究からの発見 (9-11) は、tDCS が皮質の広い領域にわたって処理を変更できることを示唆しています。 この意味で、tDCS の影響は比較的広範囲に及ぶ可能性があります。 したがって、tDCS によって誘発される神経の変化は、電極に最も近い皮質の領域に集中していますが (12)、機能的に接続された領域のより広いネットワークも動員される可能性があります (9、10、13、14)。 さらに、PwMS の最も効果的な電流強度を決定するための体系的な調査は行われていません。

1 回または複数回のセッションで 20 ～ 40 分間、電流強度 1 ～ 2 mA の tDCS を安全かつ効果的に PwMS に投与できるという経験的証拠があります (15-20)。 電流強度 > 2 mA の tDCS は安全と見なされますが 21、強度 > 2 mA での tDCS 中に脳活動がどのように影響を受けるかを調査した研究はありません。 PwMS におけるより高い強度の tDCS の安全性は、脳卒中を経験した被験者を使用した以前の研究から最初に想定される可能性がありますが (21)、他の集団におけるより高い強度の刺激の安全性に関するより多くの研究が必要であることも示唆されています。現在の条約よりも大きな強度を広く処方する前に、十分な注意を払う必要があります (22)。

PwMS における脳の活性化は、[15O] 水と [15O] O2 PET (酸素代謝の指標) で調査されています (23)。 PwMS では、灰白質と白質の両方における脳血流と酸素代謝の広範な減少が報告されています (24)。 さらに、これらの研究は、酸素代謝の低下の程度が認知能力の低下および拡張障害状態尺度 (EDSS) と相関し、脳の酸素代謝低下の程度が再発の数と関連していることを示しています (25)。

エネルギー生産の主な供給源としてのグルコースの酸化的リン酸化を反映して、灌流と代謝の密接な結合が想定されます。 その結果、CBF はしばしば神経機能と完全性の間接的な尺度と見なされます (26)。 これは、さまざまな脳領域にわたる局所CBF（rCBF）との代謝の有意な関連性（27、28）、およびさまざまな意識状態にわたるグローバルCBF（gCBF）との有意な関連性によって裏付けられています（29）。

この研究により、研究者は、rCBF が tDCS の影響を受けるかどうかを立証し、さまざまな電流に関連する信号変化の量を評価し、健康な被験者と PwMS の間の刺激反応性下での CBF 分布の違いを測定することができます。 目的は、健常者および PwMS におけるさまざまな強度 (1 mA、2 mA、3 mA、4 mA) での経頭蓋直流刺激後の rCBF の変化を調査することです。 このデザインは、10 人の健康な被験者と 10 人の PwMS における原理研究の断面証明です。