Cerebrale doorbloeding en tDCS

Doel 1: Het bepalen van de effecten van verschillende stimulatie-intensiteiten op de relatieve cerebrale bloedstroom (rCBF).

Momenteel gebruiken onderzoekers tDCS als een interventionele modaliteit om de prikkelbaarheid van de hersenen te moduleren, met meetbare veranderingen in zowel motorisch opgeroepen potentieel als fysieke prestaties. Vanwege de relatief grote omvang van de meeste elektroden en de elektrodynamica van de hersenen, blijft het echter nog steeds onduidelijk welke specifieke hersenstructuren worden gestimuleerd en hoe de mechanismen van stimulatie (bijv. stimulatiepenetratie en beïnvloede gebieden buiten het doelgebied) veranderen. met verschillende intensiteiten. De onderzoekers veronderstellen dat regionale CBF op de DLPFC (doelgebied) op een dosisafhankelijke manier zal toenemen met een grotere stimulatie-intensiteit. Bovendien wordt verondersteld dat de gebieden rond de DLPFC in toenemende mate zullen worden beïnvloed door hogere stimulatie-intensiteiten.

Doel 2: De effecten van transcraniële gelijkstroomstimulatie op de relatieve cerebrale bloedstroom tussen gezonde proefpersonen en mensen met multiple sclerose contrasteren.

PwMS presenteert zich meestal met glucose-hypometabolisme in vergelijking met hun gezonde leeftijdsgenoten en omdat CBF en glucosemetabolisme sterk gekoppeld zijn, kan een vergelijkbare trend in CBF worden verwacht. Bovendien is aangetoond dat tDCS effectief is bij het verhogen van de corticale prikkelbaarheid en het glucosemetabolisme in beide populaties. Wat echter nog steeds onzeker is, is of PwMS en gezonde proefpersonen dezelfde hoeveelheid verhoogde activiteit ervaren voor dezelfde stimulatie-intensiteit. De onderzoekers veronderstellen dat PwMS een grotere toename van rCBF bij de DLPFC en omliggende gebieden zal ervaren dan gezonde controles voor dezelfde stimulatie-intensiteit.

Doel 3: Ons begrip vergroten van de veiligheid en werkzaamheid van transcraniële gelijkstroomstimulatie bij hogere stroomintensiteiten voor gezonde proefpersonen en mensen met multiple sclerose.

Ondanks enig werk aan de haalbaarheid en veiligheid van het uitvoeren van tDCS bij intensiteiten > 2 mA (d.w.z. tot 4 mA), is de conventie voor de meeste tDCS-onderzoeken om intensiteiten van minder dan of gelijk aan 2 mA te gebruiken. Dit was voldoende om meetbare effecten op zowel prikkelbaarheid als prestatie-uitkomsten ongeoorloofd te maken. De potentiële voordelen van het verhogen van de intensiteit om ofwel de effecten van een bepaald stimulatieprotocol (bijvoorbeeld tijd of omvang) te verbeteren of om mogelijk toegang te krijgen tot diepere hersengebieden, rechtvaardigen verdere verkenning van huidige intensiteiten> 2 mA. Het is ook belangrijk om aan het veiligheidsprotocol hogere intensiteiten toe te voegen bij gezonde en klinische (bijv. PwMS) proefpersonen. De onderzoekers veronderstellen dat hogere intensiteiten (d.w.z. > 2 mA) goed worden verdragen door zowel gezonde proefpersonen als PwMS. Bovendien veronderstellen de onderzoekers geen ernstige nadelige effecten van hogere stimulatie-intensiteiten. De bestaande bijwerkingen van tDCS bij intensiteiten van minder dan of gelijk aan 2 mA omvatten lichte voorvallen van tintelingen, jeuk en branderig gevoel op de elektrodeplaatsen; enkele proefpersonen hebben hoofdpijn van korte duur (< 5 min) gemeld. In een onderzoek waarin de veiligheid van hogere intensiteiten werd getest, vergelijkbaar met de hier voorgestelde intensiteiten, werden dezelfde bijwerkingen waargenomen bij 50% van de proefpersonen. Deze frequentie van optreden is iets hoger dan bij onderzoeken met minder dan of gelijk aan 2 mA, maar de omvang van de negatieve effecten bleef ruim binnen veilig aanvaardbare limieten en was allemaal van voorbijgaande aard.

I.6 Achtergrond en betekenis en/of voorbereidende studies met betrekking tot dit project.

(niet aangeven "zie protocol") Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) is een niet-invasieve en goed verdragen hersenstimulatietechniek (1-4) die de corticale prikkelbaarheid van gerichte hersengebieden (5) en cerebrale bloedstroom (6) op een polariteitsafhankelijke manier.

Modellen van de tDCS-stroom (7,8) en bevindingen uit onderzoeken waarin menselijke functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) is gebruikt om de hersenactiviteit te meten (9-11) suggereren dat tDCS de verwerking over grote delen van de cortex kan veranderen. In die zin zijn de effecten van tDCS waarschijnlijk relatief breed. Dus terwijl de neurale veranderingen die door tDCS worden geïnduceerd, geconcentreerd zijn rond regio's van de cortex die zich het dichtst bij de elektroden bevinden (12), kunnen ook bredere netwerken van functioneel verbonden regio's worden gerekruteerd (9,10,13,14). Bovendien is er geen systematisch onderzoek gedaan naar de meest effectieve stroomsterkte voor PwMS.

Er is empirisch bewijs dat tDCS met stroomintensiteit tussen 1 en 2 mA gedurende 20-40 minuten voor enkele of meerdere sessies veilig en effectief kan worden toegediend aan PwMS (15-20). Hoewel tDCS met stroomintensiteiten > 2 mA als veilig worden beschouwd 21, is er in geen enkel onderzoek onderzocht hoe de hersenactiviteit wordt beïnvloed tijdens tDCS bij intensiteiten > 2 mA. Hoewel de veiligheid van tDCS met hogere intensiteit bij PwMS in eerste instantie kan worden aangenomen op basis van eerder werk met proefpersonen die een beroerte hebben gehad (21), is ook gesuggereerd dat er meer onderzoek nodig is naar de veiligheid van stimulatie met hogere intensiteit in andere populaties om betracht de nodige zorgvuldigheid alvorens op grote schaal intensiteiten voor te schrijven die hoger zijn dan de huidige conventie (22).

De hersenactivatie bij PwMS is onderzocht met [15O] water en met [15O] O2 PET (indexeert zuurstofmetabolisme)(23). Wijdverbreide verminderingen van de cerebrale doorbloeding en het zuurstofmetabolisme in zowel grijze als witte stof zijn gemeld bij PwMS (24). Bovendien geven deze onderzoeken aan dat de mate van verlaging van het zuurstofmetabolisme correleerde met slechtere cognitieve prestaties en uitgebreide invaliditeitsstatusschaal (EDSS), en dat de mate van cerebraal zuurstofhypometabolisme verband hield met het aantal recidieven (25).

Er wordt uitgegaan van een nauwe koppeling van perfusie en metabolisme, wat een weerspiegeling is van oxidatieve fosforylering van glucose als de belangrijkste bron van energieproductie. Bijgevolg wordt CBF vaak beschouwd als een indirecte maatstaf voor neuronale functie en integriteit (26). Dit wordt ondersteund door de significante associatie van metabolisme met regionale CBF (rCBF) in verschillende hersengebieden (27,28) en met globale CBF (gCBF) in verschillende bewustzijnstoestanden (29).

Met deze studie kunnen de onderzoekers aantonen of rCBF wordt beïnvloed door tDCS, de mate van signaalverandering in relatie tot verschillende stromingen beoordelen en verschillen in CBF-distributie onder stimulatiereactiviteit tussen gezonde proefpersonen en PwMS meten. Het doel is om de veranderingen in rCBF te onderzoeken na transcraniële gelijkstroomstimulatie bij verschillende intensiteiten (1 mA, 2 mA, 3 mA, 4 mA) bij gezonde proefpersonen en PwMS. Het ontwerp is een cross-sectionele proof-of-principle-studie bij 10 gezonde proefpersonen en 10 PwMS.