SCI에서 상지 재활을 개선하기 위한 표적 HD-tDCS

연구자들은 최근 SCI 환자의 상지 기능이 기존 tDCS와 함께 재활을 통해 개선될 수 있는지 여부를 평가하는 임상 시험을 완료했습니다. 전반적으로 연구자들은 기존의 tDCS가 0.23에서 0.58 범위의 관찰된 효과 크기로 상지 기능 개선에 대한 가능성을 보여주었다는 것을 발견했습니다. 이 시험의 데이터를 사용하여 연구자들은 피험자가 경험한 기능적 이점의 수준이 약한 근육 전용 피질 영역에 전달되는 tDCS 전류의 강도와 관련이 있는지 여부를 결정하기 위해 후향적 분석을 수행했습니다. 연구자들은 공동 작업자 Dr. Bikson이 개발한 소프트웨어의 모델을 사용하여 현재의 전달을 근사화했습니다. 현재 조사관의 분석에 따르면 기존의 비초점(35cm2) tDCS의 10회 세션 후 손재주 개선은 주로 약한 근육 전용 운동 피질 영역 내에서 전류가 전달될 때 더 컸습니다.

후향적 분석을 확장하여 조사관은 최근 tDCS의 초점이 SCI를 가진 개인의 기능적 이점을 직접적으로 변경할 수 있는지 여부를 결정하기 위한 파일럿 연구를 수행했습니다. 구체적으로 조사관은 그립 강도 및 피질 척수 경로 흥분성(n=2)에 대한 기존, 가짜 및 집중 tDCS의 효과를 평가하는 단일 세션 교차 연구를 수행했습니다. 현재 연구에서 연구자들은 고화질 tDCS(HD-tDCS)를 활용하여 tDCS로 더 많은 초점 전류를 전달했습니다. HD-tDCS는 간단한 캡을 통해 "X자형" 구성으로 배치된 5개의 작은 전극(0.8 cm2)을 통해 전류를 전달합니다. 이 구성은 기존의 비초점 tDCS에 비해 대상 영역 내에서 전기장의 80% 더 큰 집중 또는 집중을 유도합니다.

현재 교차 연구에서 작업 훈련과 함께 tDCS를 30분간 적용하기 전과 직후에 결과를 평가했습니다. 세션은 충분한 세척을 허용하기 위해 일주일 간격으로 간격을 두었습니다. 연구자들은 HD-tDCS가 기존의 tDCS에 비해 그립 강도에 상당한 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 특히 HD-tDCS는 그립 강도(+15.9 N) 기존 tDCS는 그립 강도(-5.5 N)를 감소시켰습니다. HD-tDCS에 이어 추가된 악력으로 피험자는 물병을 잡고 작은 물체를 잡을 수 있는 새로운 능력을 보고했으며, 이는 기존의 tDCS에 비해 임상적 영향에 대한 더 큰 잠재력을 나타냅니다. 전반적으로 악력의 원시 변화는 기존의 tDCS에 비해 HD-tDCS의 40% 이점으로 해석되었으며, 여기서 15% 이상의 변화는 임상적으로 중요한 것으로 정의되었습니다. 연구자들은 또한 HD-tDCS의 단일 적용이 기존의 tDCS에 비해 약한 삼두근의 피질 척수 흥분성을 더 크게 증가시킬 수 있음을 관찰했습니다. 전기장에 초점을 맞추면 건강한 개인의 피질 척수 흥분성이 더 크고 오래 지속되는 것으로 나타났기 때문에 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 더 많은 전류 흐름이 덜 가변적이고 HD-tDCS(기존 tDCS에 비해 98% 개선) 후 피질 표적에 도달하기 때문에 발생할 가능성이 있는 효과입니다. 조사관의 이전 연구 결과를 기반으로 HD-tDCS는 제안된 임상 시험에서 기존 tDCS에 비해 40% 이상의 이점을 제공하고 임상적으로 상당한 이점을 제공할 것으로 예상됩니다.

tDCS의 초점이 기능적 이점과 피질 척수 흥분성을 직접적으로 변화시킬 수 있다는 조사자들의 집단적 발견은 다른 사람들에 의해 확증되었습니다. 주목할 만한 것은 뇌졸중 실어증에 대한 연구에서 말하는 동안 활성화된 피질 영역에 대한 tDCS 전류를 대상으로 하는 것이 tDCS의 기능적 이점을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 섬유 근육통과 작업 기억에서도 비슷한 결과가 보고되었습니다. 따라서, 다른 사람들과 조합하여 조사자들의 결과는 초점 tDCS의 적용이 기존의 비초점 tDCS로 달성한 것보다 상지 기능의 훨씬 더 큰 개선으로 이어질 것인지 여부를 연구하는 자극제를 제공합니다.

현재 연구는 조사관의 초기 임상 시험 및 파일럿 교차 연구를 직접 구축할 것입니다. 연구자들은 SCI에 HD-tDCS를 적용할 경우 기존 tDCS를 적용할 때보다 잔존 피질척수 경로의 흥분성과 마비된 상지의 기능이 더 강력하게 증가하는지 여부를 임상 타당성 시험을 통해 처음으로 테스트할 예정이다.

만성 C2-C6 SCI가 있는 24명의 피험자가 무작위, 평가자 눈가림, 임상 타당성 시험에 등록됩니다(섹션 1.3 참조). 무작위 배정 전에 피험자는 2주간의 기준선 제어 단계를 완료합니다. 기준선 제어 단계의 데이터는 질병 이질성 및 tDCS로 인한 가변성이 데이터 분석에서 설명될 수 있기 때문에 각 환자가 자신의 제어 역할을 할 수 있게 합니다. 기준선 제어 단계 완료 후 피험자는 HD-tDCS + 집중 연습 훈련 또는 기존 tDCS + 집중 연습 훈련의 두 그룹으로 무작위 배정됩니다. 무작위화는 일반화된 무작위 블록 설계를 사용하여 수행됩니다. 블록 내의 피험자는 약한 삼두근의 강도(즉, 근전도 검사로 측정된 최대 수의적 수축, EMG)와 일치합니다. 무작위화를 위한 컴퓨터 기반 소프트웨어가 사용됩니다. 개입 직후 피험자는 사후 테스트 및 후속 조치(개입 후 4주)에서 기능 및 신경생리학적 테스트를 받게 됩니다. 기존 및 HD-tDCS 애플리케이션은 시각적으로 다르게 보이기 때문에 신경생리학적 및 상지 기능 결과를 수집하고 분석하는 평가자만 전달된 tDCS 패러다임에 눈이 멀게 됩니다.