Gerichte HD-tDCS om revalidatie van bovenste ledematen bij dwarslaesie te verbeteren

De onderzoekers hebben onlangs een klinische proef afgerond waarin werd geëvalueerd of de functie van de bovenste ledematen bij mensen met een dwarslaesie kan worden verbeterd door revalidatie te combineren met conventionele tDCS. Over het algemeen ontdekten de onderzoekers dat conventionele tDCS veelbelovend waren in het verbeteren van de functie van de bovenste ledematen, met een waargenomen effectgrootte variërend van 0,23 tot 0,58. Met behulp van gegevens uit dit onderzoek voerden de onderzoekers een retrospectieve analyse uit om te bepalen of het niveau van functioneel voordeel dat de proefpersoon ervoer, verband hield met de sterkte van de tDCS-stroom die werd afgegeven aan de corticale gebieden die bestemd zijn voor zwakke spieren. De onderzoekers benaderden de levering van stroom met behulp van modellen van software die is ontwikkeld door medewerker Dr. Bikson. Uit de analyse van de huidige onderzoekers bleek dat verbeteringen in handvaardigheid na tien sessies van conventionele, niet-focale (35 cm2) tDCS groter waren wanneer de stroom voornamelijk werd geleverd in de motorische corticale gebieden die bestemd zijn voor de zwakke spieren.

Voortbordurend op de retrospectieve analyse, hebben de onderzoekers onlangs een pilotstudie uitgevoerd om te bepalen of focaliteit van tDCS de functionele voordelen bij personen met dwarslaesie direct kan veranderen. Concreet voerden de onderzoekers een single-sessie cross-over studie uit waarin het effect van conventionele, schijnvertoning en een gefocuste tDCS op de grijpkracht en de prikkelbaarheid van de corticospinale route werd geëvalueerd (n=2). Voor de huidige studie gebruikten de onderzoekers high-definition tDCS (HD-tDCS) om een ​​meer focale stroom te leveren met tDCS. HD-tDCS levert stroom via vijf kleine elektroden (0,8 cm2) die in een "X-vormige" configuratie zijn geplaatst via een eenvoudige dop. Deze configuratie leidt tot een 80% grotere concentratie of focus van het elektrische veld binnen het beoogde gebied in vergelijking met conventionele, niet-focale tDCS.

In de huidige cross-over studie werden de resultaten beoordeeld vóór en onmiddellijk na een 30 minuten durende toepassing van tDCS in combinatie met taaktraining. Sessies werden een week uit elkaar gehouden om voldoende uitspoeling mogelijk te maken. De onderzoekers ontdekten dat HD-tDCS een substantiële invloed had op de grijpkracht in vergelijking met conventionele tDCS. Met name verbeterde HD-tDCS de grijpkracht (+15,9 N) terwijl conventionele tDCS de grijpkracht verminderde (-5,5 N). Met de extra grijpkracht na HD-tDCS, rapporteerden proefpersonen het nieuwe vermogen om een ​​fles water vast te pakken en kleine voorwerpen vast te houden, wat wijst op een groter potentieel voor klinische impact in vergelijking met conventionele tDCS. Over het algemeen vertaalden ruwe veranderingen in grijpkracht zich in een voordeel van 40% van HD-tDCS in vergelijking met conventionele tDCS, waarbij een verandering van meer dan 15% werd gedefinieerd als klinisch significant. De onderzoekers merkten ook op dat de enkele toepassing van HD-tDCS zou kunnen resulteren in een grotere toename van de corticospinale prikkelbaarheid van de zwakke triceps-spier in vergelijking met conventionele tDCS. Dit is niet verwonderlijk, aangezien is aangetoond dat het focussen van het elektrische veld bij gezonde personen een grotere, langdurige toename van de corticospinale prikkelbaarheid veroorzaakt; een effect dat waarschijnlijk optreedt omdat meer stroom minder variabel is en corticale doelen bereikt na HD-tDCS (98% verbetering ten opzichte van conventionele tDCS). Op basis van eerdere bevindingen van de onderzoekers wordt verwacht dat HD-tDCS een voordeel van meer dan 40% zal opleveren en klinisch significante voordelen zal opleveren in vergelijking met conventionele tDCS voor de voorgestelde klinische studie.

De collectieve bevinding van de onderzoekers dat de focaliteit van tDCS het functionele voordeel en de corticospinale prikkelbaarheid rechtstreeks kan veranderen, wordt door anderen bevestigd. Van belang is dat werk bij beroerte-afasie heeft aangetoond dat het richten van tDCS-stroom op de corticale regio's die tijdens spraak worden geactiveerd, het functionele voordeel van tDCS verbetert. Vergelijkbare bevindingen zijn gemeld bij fibromyalgie en werkgeheugen. Dus, in combinatie met anderen, geeft het resultaat van de onderzoekers de aanzet om te onderzoeken of de toepassing van focale tDCS zou leiden tot nog grotere verbeteringen in de functie van de bovenste ledematen dan die bereikt met conventionele, niet-focale tDCS.

De huidige studie bouwt rechtstreeks voort op de initiële klinische proef en de pilot cross-over studie van de onderzoekers. De onderzoekers zullen een klinische haalbaarheidsstudie uitvoeren en voor de eerste keer testen of de toepassing van HD-tDCS in SCI een sterkere toename van de prikkelbaarheid van resterende corticospinale routes en functie van de paretische bovenste ledematen veroorzaakt dan de toepassing van conventionele tDCS.

Vierentwintig proefpersonen met een chronische C2-C6 dwarslaesie zullen worden opgenomen in een gerandomiseerde, door beoordelaars geblindeerde, klinische haalbaarheidsstudie (zie paragraaf 1.3). Voorafgaand aan randomisatie zullen proefpersonen een basislijncontrolefase van twee weken voltooien. Met de gegevens van de basislijncontrolefase kan elke patiënt als zijn eigen controle dienen, aangezien variabiliteit als gevolg van heterogeniteit van de ziekte en tDCS kan worden verantwoord in de gegevensanalyse. Na voltooiing van de basislijncontrolefase worden proefpersonen gerandomiseerd in twee groepen: HD-tDCS + massale oefentraining of conventionele tDCS + massale oefentraining. Randomisatie zal worden uitgevoerd met behulp van een gegeneraliseerd gerandomiseerd blokontwerp. Proefpersonen binnen een blok worden gematcht op sterkte van de zwakke triceps (d.w.z. maximale wilscontractie gemeten door elektromyografie; EMG). Er zal computergebaseerde software voor randomisatie worden gebruikt. Onmiddellijk na de interventie ondergaan proefpersonen functionele en neurofysiologische tests bij post-test en follow-up (vier weken na interventie). Aangezien conventionele en ZvH-tDCS-toepassingen er visueel anders uitzien, zullen alleen beoordelaars die de neurofysiologische en functionele uitkomsten van de bovenste ledematen verzamelen en analyseren blind zijn voor het geleverde tDCS-paradigma.