Veranderingen in corticale prikkelbaarheid op de sensomotorische cortex veroorzaakt door cafeïneconsumptie: een TMS-onderzoek
27 november 2019 bijgewerkt door: Prof. Dr. Walter Paulus, University Medical Center Goettingen
Cafeïne is een veel gebruikt psychostimulerend medicijn en werkt als een competitieve antagonist op adenosinereceptoren. Het effect is op neuronen en gliacellen van alle hersengebieden. Chronische consumptie van cafeïne leidt tot tolerantie die mogelijk verband houdt met een groter aantal bindingsplaatsen in de hersenen. Bij diepe hersenstimulatie (DBS) verklaart de productie van adenosine na het vrijkomen van adenosinetrifosfaat (ATP) de vermindering van tremor. Binding van adenosine aan de adenosine A1-receptor onderdrukt excitatoire transmissie in de thalamus en vermindert zo zowel tremor- als DBS-geïnduceerde bijwerkingen. Ook werd het effect van adenosine verzwakt na toediening van de 8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (DPCPX) adenosine A1-receptorantagonist. Daarom werd gesuggereerd dat de aanwezigheid van een receptorantagonist zoals cafeïne de effectiviteit van diepe hersenstimulatie (DBS) bij de behandeling van tremor en andere bewegingsstoornissen zou verminderen.
In het licht van deze bevinding verwachten we dat het antagonistische effect van cafeïne een boosdoener is voor de vermindering van de effectiviteit van elk stimulatieprotocol bij niet-invasieve stimulatie (NIBS). Met name de prikkelende effecten van een NIBS-protocol kunnen voorzichtig worden geblokkeerd in aanwezigheid van cafeïne.
In deze studie zullen de effecten van cafeïneconsumptie op corticale prikkelbaarheid ter hoogte van de sensomotorische cortex worden onderzocht op focale en niet-focale plasticiteit. Focale plasticiteit zal worden geïnduceerd door gepaarde geassocieerde stimulatie (PAS) en globale corticale plasticiteit door transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS). In het geval van tACS-stimulatie, 1) een prikkelend protocol (tACS, 140 Hz, 1 mA) en 2) een remmend protocol (tACS, 140 Hz, 0,4 mA) met de actieve elektrode over M1 en de retourelektrode over de orbitofrontale cortex worden gebruikt. Veranderingen in corticale prikkelbaarheid worden beoordeeld met behulp van transcraniële magnetische stimulatie (TMS)-opnamen.
Onderzoeksdoelen zijn het onderzoeken van de effecten van cafeïneconsumptie op sensomotorische corticale prikkelbaarheid en door stimulatie veroorzaakte plasticiteit. Bovendien onderzoekt deze studie andere factoren die gewoonlijk bijdragen aan variabiliteit in onderzoeken naar corticale prikkelbaarheid. De resultaten zullen naar verwachting een bruikbare aanbeveling geven voor onderzoekers om verstorende factoren te verminderen en daarmee de herhaalbaarheid te verbeteren.
Studie Overzicht
Toestand
Voltooid
Interventie / Behandeling
Studietype
Ingrijpend
Inschrijving (Werkelijk)
30
Fase
- Niet toepasbaar
Contacten en locaties
In dit gedeelte vindt u de contactgegevens van degenen die het onderzoek uitvoeren en informatie over waar dit onderzoek wordt uitgevoerd.
Studie Locaties
-
-
Lower Saxony
-
Goettigen, Lower Saxony, Duitsland, 37075
- Prof. Dr. Walter Paulus
-
-
Deelname Criteria
Onderzoekers zoeken naar mensen die aan een bepaalde beschrijving voldoen, de zogenaamde geschiktheidscriteria. Enkele voorbeelden van deze criteria zijn iemands algemene gezondheidstoestand of eerdere behandelingen.
Geschiktheidscriteria
Leeftijden die in aanmerking komen voor studie
18 jaar tot 45 jaar (VOLWASSEN)
Accepteert gezonde vrijwilligers
Ja
Geslachten die in aanmerking komen voor studie
Allemaal
Beschrijving
Inclusiecriteria:
- Mannelijke en vrouwelijke gezonde deelnemers tussen de 18 en 45 jaar.
- Rechtshandig (Oldfield 1971).
- Vrijwillige deelname en schriftelijke, geïnformeerde toestemming van alle proefpersonen verkregen voorafgaand aan de start van het onderzoek.
- Deelnemer die vrijwillig stopt met het consumeren van cafeïnehoudende dranken ten minste drie dagen voordat het experiment wordt uitgevoerd
- Het gewicht van de deelnemer is meer dan 60 kg
Uitsluitingscriteria:
- Leeftijd < 18 of > 45 jaar;
- Linkerhand dominant;
- Bewijs van een chronische ziekte of restanten van een aandoening van het zenuwstelsel in het bijzonder in de anamnese
- hartinfarct
- Geschiedenis van epileptische aanvallen;
- Pacemaker of diepe hersenstimulatie;
- Metalen implantaten in het hoofdgebied (metaal gebruikt in het hoofdgebied, bijvoorbeeld clips na de operatie van een intracerebraal aneurysma (bloedvatverzakking in het gebied van de hersenvaten), implantatie van een kunstmatige gehoorgang);
- Hersentrauma met bewustzijnsverlies in de prehistorie;
- Bestaan van een ernstige interne (interne organen) of psychiatrische (geestesziekte)
- Alcohol-, medicatie- of drugsverslaving;
- Receptieve of globale afasie (stoornis van het spraakverstaan of daarnaast van spraak);
- Deelname aan een ander wetenschappelijk of klinisch onderzoek in de afgelopen 4 weken;
- Zwangerschap
- Nog steeds periode
- Deelnemer die niet tegen cafeïne of koffieproducten kan
- Deelnemer die abnormale hartactiviteit heeft door een elektrocardiografie (ECG) bevinding
- Gewicht is minder dan 60 kg
Studie plan
Dit gedeelte bevat details van het studieplan, inclusief hoe de studie is opgezet en wat de studie meet.
Hoe is de studie opgezet?
Ontwerpdetails
- Primair doel: FUNDAMENTELE WETENSCHAP
- Toewijzing: GERANDOMISEERD
- Interventioneel model: OVERSLAG
- Masker: DUBBELE
Wapens en interventies
Deelnemersgroep / Arm |
Interventie / Behandeling |
|---|---|
|
ACTIVE_COMPARATOR: Cafeïne groep
|
Cafeïnegroep: deelnemers krijgen een cafeïnetablet en alle elektrische stimulaties in willekeurige volgorde [transcraniële elektrische stimulatie (tACS 140 Hz bij 1 mA, 0,4 mA, sham) en gepaarde associatieve stimulatie (PAS 25)] Placebotablet: deelnemers krijgen een placebotablet en alle elektrische stimulaties in willekeurige volgorde [transcraniële elektrische stimulatie (tACS 140 Hz bij 1 mA, 0,4 mA, sham) en gepaarde associatieve stimulatie (PAS 25)]
|
|
PLACEBO_COMPARATOR: Placebo-groep
|
Cafeïnegroep: deelnemers krijgen een cafeïnetablet en alle elektrische stimulaties in willekeurige volgorde [transcraniële elektrische stimulatie (tACS 140 Hz bij 1 mA, 0,4 mA, sham) en gepaarde associatieve stimulatie (PAS 25)] Placebotablet: deelnemers krijgen een placebotablet en alle elektrische stimulaties in willekeurige volgorde [transcraniële elektrische stimulatie (tACS 140 Hz bij 1 mA, 0,4 mA, sham) en gepaarde associatieve stimulatie (PAS 25)]
|
Wat meet het onderzoek?
Primaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Corticale exciteerbaarheidsveranderingen veroorzaakt door cafeïneconsumptie
Tijdsspanne: Baseline (voormeting), direct na interventie, 5 minuten, 10 minuten, 15 minuten, 20 minuten, 25 minuten, 30 minuten, 60 minuten
|
Amplitude van motor evoked potential change (MEP)
|
Baseline (voormeting), direct na interventie, 5 minuten, 10 minuten, 15 minuten, 20 minuten, 25 minuten, 30 minuten, 60 minuten
|
Secundaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Van hersenen afgeleide neurotrofe factor (BDNF) genpolymorfismen op corticale plasticiteit
Tijdsspanne: 3-6 maanden
|
Valine (Val) en Methionine (Met) allelen (d.w.z.
Val66Met; Val66Val; Met66Met; Met66Val)
|
3-6 maanden
|
Medewerkers en onderzoekers
Hier vindt u mensen en organisaties die betrokken zijn bij dit onderzoek.
Onderzoekers
- Hoofdonderzoeker: Walter Paulus, Prof. Dr, University of Goettingen
Publicaties en nuttige links
De persoon die verantwoordelijk is voor het invoeren van informatie over het onderzoek stelt deze publicaties vrijwillig ter beschikking. Dit kan gaan over alles wat met het onderzoek te maken heeft.
Algemene publicaties
- Nitsche MA, Paulus W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 2000 Sep 15;527 Pt 3(Pt 3):633-9. doi: 10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00633.x.
- Oldfield RC. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 1971 Mar;9(1):97-113. doi: 10.1016/0028-3932(71)90067-4. No abstract available.
- Antal A, Alekseichuk I, Bikson M, Brockmoller J, Brunoni AR, Chen R, Cohen LG, Dowthwaite G, Ellrich J, Floel A, Fregni F, George MS, Hamilton R, Haueisen J, Herrmann CS, Hummel FC, Lefaucheur JP, Liebetanz D, Loo CK, McCaig CD, Miniussi C, Miranda PC, Moliadze V, Nitsche MA, Nowak R, Padberg F, Pascual-Leone A, Poppendieck W, Priori A, Rossi S, Rossini PM, Rothwell J, Rueger MA, Ruffini G, Schellhorn K, Siebner HR, Ugawa Y, Wexler A, Ziemann U, Hallett M, Paulus W. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 2017 Sep;128(9):1774-1809. doi: 10.1016/j.clinph.2017.06.001. Epub 2017 Jun 19.
- Stefan K, Kunesch E, Cohen LG, Benecke R, Classen J. Induction of plasticity in the human motor cortex by paired associative stimulation. Brain. 2000 Mar;123 Pt 3:572-84. doi: 10.1093/brain/123.3.572.
- Bekar L, Libionka W, Tian GF, Xu Q, Torres A, Wang X, Lovatt D, Williams E, Takano T, Schnermann J, Bakos R, Nedergaard M. Adenosine is crucial for deep brain stimulation-mediated attenuation of tremor. Nat Med. 2008 Jan;14(1):75-80. doi: 10.1038/nm1693. Epub 2007 Dec 23.
- Cappelletti S, Piacentino D, Sani G, Aromatario M. Caffeine: cognitive and physical performance enhancer or psychoactive drug? Curr Neuropharmacol. 2015 Jan;13(1):71-88. doi: 10.2174/1570159X13666141210215655. Erratum In: Curr Neuropharmacol. 2015;13(4):554. Daria, Piacentino [corrected to Piacentino, Daria].
- Cappelletti S, Piacentino D, Fineschi V, Frati P, Cipolloni L, Aromatario M. Caffeine-Related Deaths: Manner of Deaths and Categories at Risk. Nutrients. 2018 May 14;10(5):611. doi: 10.3390/nu10050611.
- Feurra M, Paulus W, Walsh V, Kanai R. Frequency specific modulation of human somatosensory cortex. Front Psychol. 2011 Feb 2;2:13. doi: 10.3389/fpsyg.2011.00013. eCollection 2011.
- Higdon JV, Frei B. Coffee and health: a review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr. 2006;46(2):101-23. doi: 10.1080/10408390500400009.
- Marquez-Ruiz J, Leal-Campanario R, Sanchez-Campusano R, Molaee-Ardekani B, Wendling F, Miranda PC, Ruffini G, Gruart A, Delgado-Garcia JM. Transcranial direct-current stimulation modulates synaptic mechanisms involved in associative learning in behaving rabbits. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Apr 24;109(17):6710-5. doi: 10.1073/pnas.1121147109. Epub 2012 Apr 9.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Boosting brain excitability by transcranial high frequency stimulation in the ripple range. J Physiol. 2010 Dec 15;588(Pt 24):4891-904. doi: 10.1113/jphysiol.2010.196998.
- Moliadze V, Antal A, Paulus W. Electrode-distance dependent after-effects of transcranial direct and random noise stimulation with extracephalic reference electrodes. Clin Neurophysiol. 2010 Dec;121(12):2165-71. doi: 10.1016/j.clinph.2010.04.033. Epub 2010 Jun 15.
- Moliadze V, Atalay D, Antal A, Paulus W. Close to threshold transcranial electrical stimulation preferentially activates inhibitory networks before switching to excitation with higher intensities. Brain Stimul. 2012 Oct;5(4):505-11. doi: 10.1016/j.brs.2011.11.004. Epub 2012 Feb 22.
- Polania R, Nitsche MA, Korman C, Batsikadze G, Paulus W. The importance of timing in segregated theta phase-coupling for cognitive performance. Curr Biol. 2012 Jul 24;22(14):1314-8. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.021. Epub 2012 Jun 7.
- Stefan K, Kunesch E, Benecke R, Cohen LG, Classen J. Mechanisms of enhancement of human motor cortex excitability induced by interventional paired associative stimulation. J Physiol. 2002 Sep 1;543(Pt 2):699-708. doi: 10.1113/jphysiol.2002.023317.
- Zaehle T, Rach S, Herrmann CS. Transcranial alternating current stimulation enhances individual alpha activity in human EEG. PLoS One. 2010 Nov 1;5(11):e13766. doi: 10.1371/journal.pone.0013766.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Brockmoller J, Paulus W. Confounding effects of caffeine on neuroplasticity induced by transcranial alternating current stimulation and paired associative stimulation. Clin Neurophysiol. 2021 Jun;132(6):1367-1379. doi: 10.1016/j.clinph.2021.01.024. Epub 2021 Mar 10.
- Zulkifly MFM, Merkohitaj O, Paulus W, Brockmoller J. The roles of caffeine and corticosteroids in modulating cortical excitability after paired associative stimulation (PAS) and transcranial alternating current stimulation (tACS) in caffeine-naive and caffeine-adapted subjects. Psychoneuroendocrinology. 2021 May;127:105201. doi: 10.1016/j.psyneuen.2021.105201. Epub 2021 Mar 15.
Studie record data
Deze datums volgen de voortgang van het onderzoeksdossier en de samenvatting van de ingediende resultaten bij ClinicalTrials.gov. Studieverslagen en gerapporteerde resultaten worden beoordeeld door de National Library of Medicine (NLM) om er zeker van te zijn dat ze voldoen aan specifieke kwaliteitscontrolenormen voordat ze op de openbare website worden geplaatst.
Bestudeer belangrijke data
Studie start (WERKELIJK)
1 oktober 2018
Primaire voltooiing (WERKELIJK)
18 november 2019
Studie voltooiing (WERKELIJK)
18 november 2019
Studieregistratiedata
Eerst ingediend
24 oktober 2018
Eerst ingediend dat voldeed aan de QC-criteria
24 oktober 2018
Eerst geplaatst (WERKELIJK)
25 oktober 2018
Updates van studierecords
Laatste update geplaatst (WERKELIJK)
29 november 2019
Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria
27 november 2019
Laatst geverifieerd
1 november 2019
Meer informatie
Termen gerelateerd aan deze studie
Aanvullende relevante MeSH-voorwaarden
Andere studie-ID-nummers
- UMCGoettingen
Plan Individuele Deelnemersgegevens (IPD)
Bent u van plan om gegevens van individuele deelnemers (IPD) te delen?
NEE
Informatie over medicijnen en apparaten, studiedocumenten
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd geneesmiddel
Nee
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd apparaatproduct
Nee
Deze informatie is zonder wijzigingen rechtstreeks van de website clinicaltrials.gov gehaald. Als u verzoeken heeft om uw onderzoeksgegevens te wijzigen, te verwijderen of bij te werken, neem dan contact op met register@clinicaltrials.gov. Zodra er een wijziging wordt doorgevoerd op clinicaltrials.gov, wordt deze ook automatisch bijgewerkt op onze website .