Transcraniële gelijkstroomstimulatie bij autismespectrumstoornis

Autismespectrumstoornis (ASS) is een levenslange neurologische ontwikkelingsstoornis die wordt gekenmerkt door communicatiestoornissen, slechte sociale vaardigheden en afwijkend gedrag. ASS veroorzaakt vaak aanzienlijke emotionele en financiële stress bij de patiënten, hun families en de gemeenschap. De prevalentie van ASS is hoog, met recente statistieken van één op de 68. Tot nu toe is ASS niet te genezen en blijft de stoornis ondanks de bestaande behandelingsopties een zeer invaliderende aandoening. Daarom zijn er dringend meer effectieve nieuwe therapeutische benaderingen nodig. In de afgelopen 10 jaar is transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS), een hersenstimulatietechniek, intensief onderzocht met betrekking tot de fysiologische werkingsmechanismen die empirische ondersteuning bieden voor de toepassing ervan in klinische setting.

Cognitieve en sociale tekorten bij ASS. Personen met ASS lijken vaak rigide en inflexibel, vertonen een sterke voorliefde voor repetitief gedrag en ingewikkelde rituelen. Een reden voor het afwijkende gedrag bij ASS kan worden toegeschreven aan hun gebrekkige verwerkingssnelheid en daaruit voortvloeiende cognitieve tekorten. Een lage verwerkingssnelheid heeft betrekking op een verminderd vermogen van de executieve functie om gedachten en acties automatisch te herinneren en te formuleren, met als resultaat dat autistische personen met een lage verwerkingssnelheid grote moeite zouden hebben met het leren of waarnemen van de relaties tussen meerdere ervaringen. Als gevolg hiervan compenseren deze individuen het verminderde vermogen om informatie uit de omgeving te integreren door visuele details of individuele regels uit elke situatie te onthouden. Dit verklaart waarom personen met de stoornis de neiging hebben om routines tot in de kleinste details te volgen en grote angst tonen bij triviale veranderingen in de omgeving.

Verstoorde functionele connectiviteit ligt ten grondslag aan cognitieve disfunctie bij ASS: Neurale connectiviteitsproblemen zijn op grote schaal gemeld bij personen met ASS. Diffusion tensor imaging (DTI) en elektrofysiologische studies hebben bijvoorbeeld verminderde myeline-integriteit in de ventromediale prefrontale cortex en op de temporopariëtale kruispunten gemeld. Evenzo hebben functionele beeldvormende onderzoeken een verminderde synchronisatie gevonden tussen geactiveerde hersengebieden bij tests van het werkgeheugen, de uitvoerende functie en interpretaties van de affectieve betekenis van acties bij personen met ASS.

Corticale remming en prikkelbaarheid (E/I-ratio) bij ASS: de significante variabiliteit in symptoompresentatie bij ASS kan nu worden opgevat als een manifestatie van een stoornis van het neurale systeem, met afwijkingen die worden gevonden in de interactie tussen verschillende hersengebieden die kunnen worden toegeschreven aan een hersenconnectiviteitsstoornis . Gerelateerd aan het onderliggende connectiviteitsprobleem bij ASS is de ontregeling van corticale prikkelbaarheid. Een opkomend principe is dat de cognitieve tekorten bij autisme worden veroorzaakt door een te hoge mate van opwinding in de neurale circuits die de verschillende cognitieve functies bij ASS mediëren. De gesuggereerde rol van de verhoogde verhouding van corticale cellulaire excitatie tot remming (E/I-balans) in de pathofysiologie van ASS wordt ondersteund door recente studies die hebben aangetoond dat een vermindering van GABAergische signalering een algemeen kenmerk is in de hersenen van autistische individuen, met versterking van prikkelende glutamaterge signalering als het onderliggende mechanisme. Deze bevindingen komen overeen met onderzoeken naar neurale connectiviteit die suggereren dat corticale cellulaire E / I-onbalans of hyper-exciteerbaarheid de normale progressieve differentiatie en uitwerking van functionele connectiviteit in de zich ontwikkelende hersenen zou kunnen verstoren.

Effecten van transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) op het moduleren van de corticale excitatie/remmingsbalans: tDCS is een niet-invasieve neuromodulatiemethode die het corticale activiteitsniveau beïnvloedt door lage gelijkstroom op de hoofdhuid aan te brengen via anodische en kathodische elektroden. Onderzoeken met magnetische resonantiespectroscopie (MRS) hebben gemeld dat anodale tDCS de corticale prikkelbaarheid verhoogt door lokale concentraties van de remmende neurotransmitter gamma-aminoboterzuur (GABA) te verminderen, terwijl kathodische tDCS de corticale prikkelbaarheid verlaagt door prikkelende glutamaatniveaus te verlagen. Aangezien kathodische tDCS corticale prikkelbaarheid veroorzaakt door neuronale hyperpolarisatie kan verminderen, is het redelijk om aan te nemen dat kathodische stimulatie gunstig kan zijn bij ASS door de corticale prikkelbaarheid bij de getroffen personen met de stoornis te verminderen.

Therapeutisch effect van tDCS op het verbeteren van de cognitieve functie: in het afgelopen decennium is er een groeiende belangstelling voor het bestuderen van het effect van tDCS om verschillende functies van het centrale zenuwstelsel te veranderen, waaronder motorische controle, aandacht, geheugen, taal en emotie, en om hersenactiviteitsniveau en functionele connectiviteit bij gezonde en patiëntenpopulatie. Tot op heden hebben meer dan 100 tDCS-onderzoeken veelbelovende resultaten laten zien en onmiddellijke tDCS-geïnduceerde positieve effecten op cognitieve functies gerapporteerd, zonder enig veiligheidsprobleem of nadelige bijwerking. Bovendien werden synaptisch aangedreven nawerkingen geïnduceerd met voldoende tDCS-duur. Het is aangetoond dat een enkele sessie van tDCS gedurende 10-13 minuten een nawerking van een uur kan veroorzaken, en 10 herhaalde sessies van tDCS gekoppeld aan therapeutische taak bij kinderen met een perinatale beroerte werden geassocieerd met veranderingen in spectroscopische biomarkers 1 week na stimulatie en aanhoudende klinische verbetering bij een follow-upbezoek van 2 maanden. Interessant is dat er meer significante gedrags-/cognitieve verbeteringen zijn gemeld wanneer tDCS gepaard ging met een therapeutische taak dan wanneer tDCS alleen werd ontvangen. Deze bevindingen komen overeen met het idee dat het uitvoeren van een therapeutische taak tijdens tDCS het stimulatie-effect kan richten op de betrokken neurale circuits. Waarbij de koppeling van tDCS met therapeutische taak het leren kan verbeteren door langdurige potentiëringsveranderingen teweeg te brengen in onderliggende hersengebieden en de hersenactiviteit te moduleren die aan de taak is gekoppeld. Dit kan op zijn beurt leiden tot grotere synaptische modificatie en verbeterde taakprestaties. Van de verschillende tDCS-protocollen is stimulatie op de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) een van de veel toegepaste montages. Het is aangetoond dat tDCS over de DLPFC cognitieve functies verbetert, zoals werkgeheugen, remmende controle, emotionele toestand en verwerking bij neuropsychiatrische patiënten.

Hoewel deze voorlopige bevindingen bij neuropsychiatrische patiënten bemoedigend zijn, zijn empirische studies over de toepassing van tDCS bij personen met ASS beperkt. Het onderzoek dat is gedaan, is echter bemoedigend. Een klinische casestudy van een autistische patiënt die 10 opeenvolgende dagelijkse sessies van 20 minuten met 1,5 mA kathodische tDCS over de linker DLPFC ontving, toonde bijvoorbeeld een aanhoudende significante verbetering van zijn zeer invaliderende gedragssymptomen bij een follow-upbezoek van 3 maanden. Bovendien is aangetoond dat tDCS over de linker DLPFC de remmende controle van gedragsuitbarstingen en taalverwerving moduleert bij minimaal verbale kinderen met ASS. Gezien de veelbelovende resultaten van hersenstimulatiebehandeling van resistente neuropsychiatrische stoornissen, heeft de huidige studie tot doel het repetitieve effect van tDCS op het verbeteren van cognitieve functies te onderzoeken, met bijzondere belangstelling voor het verbeteren van functionele connectiviteit, bij adolescenten met ASS.