Niet-invasieve hersenstimulatie voor pediatrische ADHD

Externe invloeden op neuroplastische processen kunnen worden gebruikt voor functionele verbetering van ziekten, in het bijzonder voor het verbeteren van corticale functies. De mogelijkheid om de hersenactiviteit te beïnvloeden en de gedragsprestaties gestaag te verbeteren door externe interventie heeft neurowetenschappers al lang gefascineerd. Een van deze technieken, transcraniële elektrische stimulatie (tES), heeft grote belangstelling gekregen omdat het een groot potentieel heeft voor fundamenteel onderzoek en klinische toepassingen. Transcraniële elektrische stimulatie (tES) in het huidige onderzoek omvat twee soorten stimulatie: transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) en transcraniële willekeurige ruisstimulatie (tRNS). De tES-technieken omvatten de toepassing van een constante zwakke gelijkstroom (bijv. 1-2 mA) naar de hersenen via de huid-elektrode-interface, waardoor een elektrisch veld ontstaat dat de neuronale activiteit moduleert. Deze modulatie is polariteitsafhankelijk in de richting van depolarisatie na anodische stimulatie (exciterend) en in de richting van hyperpolarisatie na kathodische stimulatie (remmend), wat leidt tot voorbijgaande veranderingen in de rustmembraanpotentiaal. Het cumulatieve effect van langere stimulatie resulteert in een polariteitsafhankelijke facilitering of remming van de spontane neuronale activeringssnelheid en wordt als neuromodulerend beschouwd.

tDCS, veroorzaakt een modulatie onder de drempel van neuronale exciteerbaarheid zonder depolariserende actiepotentialen5. Post-stimulatie-effecten van tDCS zijn afhankelijk van de duur van de stimulatie (van enkele minuten tot uren) en zijn te vinden in de gebieden onder de elektroden en ook op afstand door netwerkveranderingen.

Het mechanisme waarmee tRNS de hersenactiviteit beïnvloedt, verschilt van tDCS. De levering van tRNS maakt gebruik van dezelfde apparatuur als voor tDCS. In tRNS kunnen echter beide elektroden worden gebruikt om ofwel op homologe locaties bilateraal ofwel op verschillende regio's tegelijkertijd te stimuleren. tRNS kan worden gebruikt om een ​​regio te stimuleren met een stroom die willekeurig varieert in de tijd. Dergelijke stimulatie kan prikkelbaarheid veroorzaken die tot 60 minuten per 10 minuten stimulatie aanhoudt1. Het meest voordelige type tRNS is bij hoge frequentie (100-640Hz).

Dit is een gerandomiseerde, dubbelblinde, placebogecontroleerde, cross-over studie bij kinderen met ADHD. In aanmerking komende deelnemers worden gerandomiseerd in de volgende 3 groepen:

1. tDCS-placebogroep (sham) om ofwel tDCS ofwel een bijpassende placebo (sham() te krijgen gedurende 5 opeenvolgende dagen (één sessie per dag). Na een pauze van een week zal er een cross-over zijn tussen de controlegroep en de sham-groep: degenen die tDCS kregen in de 1e week krijgen sham, terwijl degenen die sham kregen in de 1e week tDCS kregen in de 3e week.
2. tRNS-sham-groep, die hetzelfde type interventie zal krijgen met dezelfde intervallen als hierboven, maar met tRNS in plaats van tDCS.
3. tDCS-tRNS-groep. Hier wordt dezelfde interventie als hierboven gegeven met dezelfde intervallen, maar echte tDCS en echte tRNS worden op een gecompenseerde manier geleverd. Dit zou het mogelijk maken om de verschillende behandelingen in een binnen-proefpersoon-ontwerp te vergelijken, evenals om het effect daarvan te vergelijken met schijnstimulatie in de eerste twee groepen in een tussen-proefpersoon-ontwerp.

De totale deelnameduur van de proefpersoon is 4 weken. De studie wordt uitgevoerd in de ADHD-kliniek van het Neuro-Cognitieve Centrum, in het Hadassah-Hebrew Universitair Medisch Centrum.

tDCS: stimulatie zou worden toegepast met behulp van halfdroge elektroden van 5 x 5 cm. De stroom zou 0,75 mA zijn, wat gebaseerd is op eerdere computationele modellering van tDCS bij kinderen en naar schatting gelijk is aan die van 1-1,5 mA bij volwassenen. Deze beslissing werd genomen na overweging van de parameters die van invloed zouden zijn op de stroomverdeling en dichtheid op de plaats van stimulatie, zoals een dunnere hoofdhuid, minder cerebrospinale vloeistof en kleinere hoofdomvang van de pediatrische populatie. Een vergelijkbare dosering met tDCS werd goed verdragen door kinderen en ging niet gepaard met bijwerkingen29. De anodische elektrode wordt boven de dlPFC (F3 gebaseerd op het International 10-20-systeem) geplaatst, terwijl de kathodische elektrode over de rechter supraorbitaal wordt geplaatst. tRNS: Kinderen in de actieve tRNS-groep ontvangen 0,75 mA tRNS (100-640 Hz) naar hun linker dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC) en de rechter onderste frontale gyrus (IFG) via halfdroge elektroden van 5 cm x 5 cm, bevestigd onder de aangewezen elektrode posities (F3, F8) van een tES-dop die volgde op het internationale 10-20-systeem (InnoSphere Inc., Haifa). De linker dlPFC en rechter IFG werden gekozen op basis van hun bijdrage aan executieve controle en inhibitie. tRNS wordt gedurende 20 minuten per sessie toegepast tijdens een iPad cognitieve training. Een vergelijkbare duur is ook gebruikt in de pediatrie met behulp van tDCS29. Net als bij een eerdere tRNS-studie bij kinderen, en de rationale voor tDCS, zullen we 0,75mA toepassen.

Sham: Voor sham-tRNS gebruiken we dezelfde montage als in actieve tRNS. Voor sham-tDCS gebruiken we dezelfde montage als in actieve tDCS. Het enige verschil tussen actieve en sham tES zou zijn dat in het geval van de sham tES de 30 seconden opvoeren van de stroom van 0 naar 0,75mA niet zou worden gevolgd door 19 min stimulatie bij 0,75mA zoals bij actieve tES, maar onmiddellijk gevolgd door een uitloopperiode van 30 seconden tot 0 mA. Het is aangetoond dat een dergelijke methode effectieve blindheid van de stimulatieconditie verschaft, aangezien zowel actieve als schijn-tES zou leiden tot een licht jeukend gevoel dat zou verdwijnen als gevolg van bewoning van de hoofdhuid. Tijdens de dagelijkse sessie zou er in de sham-groep geen verdere stimulatie worden gegeven.

Aan het onderzoek zullen 60 jongens van 7 tot 12 jaar deelnemen. De deelnemers worden geworven onder kinderen die door kinderartsen, huisartsen, leerkrachten, psychologen of ouders naar de kliniek zijn verwezen.