대뇌 혈류 및 tDCS

목표 1: 상대 대뇌 혈류(rCBF)에 대한 다양한 자극 강도의 효과를 확인합니다.

현재 연구자들은 tDCS를 중재 양식으로 사용하여 모터 유발 전위와 신체적 성능 모두에서 측정 가능한 변화와 함께 뇌의 흥분성을 조절합니다. 그러나 대부분의 전극의 상대적으로 큰 크기와 뇌의 전기 역학으로 인해 특정 뇌 구조가 자극되고 자극의 역학(예: 자극 침투 및 대상 영역 외부에서 영향을 받는 영역)이 어떻게 변하는지는 여전히 불분명합니다. 다른 강도로. 연구자들은 DLPFC(목표 영역)의 국소 CBF가 더 큰 자극 강도와 함께 용량 의존 방식으로 증가할 것이라고 가정합니다. 또한, DLPFC 주변 영역은 더 높은 자극 강도에 의해 점점 더 영향을 받을 것이라는 가설이 있습니다.

목적 2: 건강한 피험자와 다발성 경화증 환자 사이의 상대 뇌 혈류에 대한 경두개 직류 자극의 효과를 대조합니다.

PwMS는 일반적으로 건강한 동료에 비해 포도당 대사 저하를 나타내며 CBF와 포도당 대사가 고도로 결합되어 있기 때문에 CBF에서 유사한 경향이 예상될 수 있습니다. 또한, tDCS는 두 집단 모두에서 피질 흥분성과 포도당 대사를 증가시키는 데 효과적인 것으로 나타났습니다. 그러나 여전히 불확실한 것은 PwMS와 건강한 대상이 동일한 자극 강도에 대해 동일한 양의 증가된 활동을 경험하는지 여부입니다. 연구자들은 PwMS가 동일한 자극 강도에 대해 건강한 대조군보다 DLPFC 및 주변 영역에서 rCBF의 더 큰 증가를 경험할 것이라고 가정합니다.

목표 3: 건강한 피험자와 다발성 경화증 환자를 대상으로 더 높은 전류 강도에서 경두개 직류 자극의 안전성과 효능에 대한 이해를 넓히기 위함입니다.

강도 > 2mA(즉, 최대 4mA)에서 tDCS를 수행하는 타당성과 안전성에 대한 일부 작업에도 불구하고 대부분의 tDCS 연구에 대한 규칙은 2mA 이하의 강도를 사용하는 것입니다. 이것은 흥분성과 성능 결과 모두에서 불법 측정 가능한 효과에 충분했습니다. 그러나 주어진 자극 프로토콜(예: 시간 또는 크기)의 효과를 향상시키거나 더 깊은 뇌 영역에 잠재적으로 접근하기 위해 강도를 증가시키는 잠재적 이점은 > 2mA의 전류 강도에 대한 추가 탐색을 정당화합니다. 건강 및 임상(예: PwMS) 대상에서 더 높은 강도의 안전 프로토콜에 추가하는 것도 중요합니다. 연구자들은 더 높은 강도(즉, > 2 mA)가 건강한 피험자와 PwMS 모두에 의해 잘 견딜 것이라고 가정합니다. 또한 연구자들은 더 높은 자극 강도로 인한 심각한 부작용이 없다고 가정합니다. 2mA 이하의 강도에서 tDCS의 기존 부작용에는 전극 부위에서 낮은 등급의 따끔거림, 가려움증 및 작열감 발생이 포함됩니다. 몇몇 피험자는 단기(< 5분) 두통을 보고했습니다. 여기에 제안된 것과 유사한 더 높은 강도의 안전성을 테스트하는 연구에서 이러한 동일한 부작용이 피험자의 50%에서 관찰되었습니다. 이 발생률은 2mA 이하를 사용하는 연구보다 약간 높지만 부정적인 영향의 크기는 여전히 안전하게 허용 가능한 한도 내에 있었고 본질적으로 모두 일시적이었습니다.

I.6 이 프로젝트와 관련된 배경 및 중요성 및/또는 예비 연구.

("프로토콜 참조"를 표시하지 않음) 경두개 직류 자극(tDCS)은 표적 뇌 영역(5) 및 대뇌 극성 의존 방식으로 혈류(6).

tDCS 전류 흐름의 모델(7,8)과 인간 기능적 자기 공명 영상(fMRI)이 뇌 활동을 측정하는 데 사용된 연구 결과(9-11)는 tDCS가 피질의 넓은 영역에서 처리를 변경할 수 있음을 시사합니다. 이러한 의미에서 tDCS의 효과는 상대적으로 광범위할 수 있습니다. 따라서 tDCS에 의해 유도된 신경 변화가 전극에 가장 가까운 피질 영역 주변에 집중되는 동안(12), 기능적으로 연결된 영역의 더 넓은 네트워크도 모집될 수 있습니다(9,10,13,14). 또한 PwMS에 대해 가장 효과적인 전류 강도를 결정하기 위한 체계적인 조사가 수행되지 않았습니다.

단일 또는 다중 세션에 대해 20-40분 동안 1-2mA 사이의 전류 강도를 갖는 tDCS가 안전하고 효과적으로 PwMS에 투여될 수 있다는 경험적 증거가 있습니다(15-20). 전류 강도가 > 2 mA인 tDCS가 안전한 것으로 간주되지만 21 강도 > 2 mA에서 tDCS 동안 뇌 활동이 어떻게 영향을 받는지 조사한 연구는 없습니다. PwMS에서 더 높은 강도의 tDCS의 안전성은 초기에 뇌졸중을 경험한 피험자를 사용한 이전 작업에서 가정할 수 있지만(21), 다른 인구에서 더 높은 강도의 자극의 안전성에 대한 더 많은 연구가 필요하다고 제안되었습니다. 현재 협약보다 더 큰 강도를 광범위하게 규정하기 전에 실사를 수행하십시오(22).

PwMS의 대뇌 활성화는 [15O] 물과 [15O] O2 PET(산소 대사 지표)로 조사되었습니다(23). 회백질과 백질 모두에서 대뇌 혈류와 산소 대사의 광범위한 감소가 PwMS에서 보고되었습니다(24). 또한 이러한 연구에서는 산소 대사 감소 정도가 인지 기능 저하 및 EDSS(확장 장애 상태 척도)와 관련이 있고 대뇌 산소 대사 저하 정도가 재발 횟수와 관련이 있음을 나타냅니다(25).

관류와 대사의 긴밀한 결합이 가정되어 에너지 생산의 주된 원천인 포도당의 산화적 인산화를 반영합니다. 결과적으로 CBF는 종종 신경 기능과 무결성의 간접적인 측정으로 간주됩니다(26). 이것은 서로 다른 뇌 영역(27,28)에 걸쳐 지역 CBF(rCBF)와 다양한 의식 상태에 걸쳐 전역 CBF(gCBF)와 대사의 중요한 연관성에 의해 뒷받침됩니다(29).

이 연구를 통해 연구자들은 rCBF가 tDCS에 의해 영향을 받는지 입증하고, 다른 전류와 관련된 신호 변화량을 평가하고, 건강한 대상과 PwMS 사이의 자극 반응성 하에서 CBF 분포의 차이를 측정할 수 있을 것입니다. 목표는 건강한 피험자와 PwMS에서 서로 다른 강도(1mA, 2mA, 3mA, 4mA)에서 경두개 직류 자극 후 rCBF의 변화를 조사하는 것입니다. 이 디자인은 10명의 건강한 피험자와 10개의 PwMS에 대한 단면적 증명 연구입니다.