In vivo avbildning av terapeutisk elektrisk strøm (tDCS)

Transkraniell likestrømstimulering (tDCS) og dyp hjernestimulering (DBS) er eksempler på elektriske stimuleringsterapier som raskt får oppmerksomhet som midler til å modulere motorisk funksjon, semantisk prosessering og eksekutiv funksjon. Begge terapiene har tiltrukket seg mange kliniske og eksperimentelle studier. tDCS har vist seg å ha både faciliterende og hemmende effekter på hjernen avhengig av stimuleringspolaritet og elektrodeposisjon. DBS har blitt grundig evaluert klinisk for behandling av bevegelsesforstyrrelser, hovedsakelig Parkinsons sykdom, og utvider rekkevidden til å omfatte behandling av lidelser som fokal dystoni, depresjon og kronisk smerte. Mens det fortsatt er mest på eksperimentelt stadium, vokser tDCS-applikasjoner og aksept ekstremt raskt.

Selv om de funksjonelle endringene knyttet til tDCS kan kategoriseres uten kunnskap om den underliggende nevrofysiologien, er en forståelse av hvor eksternt påført strøm faktisk flyter i enhver elektrisk stimuleringsteknikk avgjørende som grunnlag for å forstå hvilke hjerneregioner, kretser eller elementer som påvirkes av disse behandlinger, og hvordan disse endringene kan oppstå. Slik kunnskap vil føre til en bedre forståelse av mekanismene som ligger til grunn for disse terapiene, og dermed til mer fokuserte og effektive stimuleringsmønstre og lokasjoner. Til syvende og sist vil dette føre til mer effektive og nye kliniske anvendelser.

Mange studier har simulert effekten av gjeldende bruk i både ekstra- og intrakranielle modaliteter ved bruk av datasimulering. Simuleringer vil alltid være begrenset av feil ved tolkning av MR-data under segmentering, forskjeller mellom antatte og faktiske elektriske konduktivitetsverdier, og misforhold mellom faktiske og antatte elektrodeplasseringer og -størrelser. Derfor er det sterkt behov for bedre metoder for å forstå og verifisere strømfordelinger.

I denne studien en nylig utviklet MR-basert faseavbildningsteknikk for mer direkte å måle strømtettheter in vivo. I motsetning til tidligere MR-baserte metoder for å måle elektrisk strømflyt, fungerer teknikken uten å kreve omplassering av motivet. Disse metodene vil bli validert mot høyoppløselige fagspesifikke modeller som inkluderer mange vevsrom, inkludert anisotropisk hvit substans. Dermed en ny direkte målemetode mot state-of-the-art modelleringsmetoder.