Ikke-invasiv stimulering på sentralnervesystemets eksitabilitet

Etter å ha gitt forhåndssamtykke, vil frivillige bli sendt til seks pseudorandomiserte økter ved å bruke et nettsted (randomization.com) av en ikke-involvert forsker. Ved studiestart vil frivillige bli evaluert gjennom et strukturert spørreskjema, og hver økt vil omfatte følgende eksperimentelle sekvens:

1. Søvnmengde og kvalitet: Det vil bli forespurt hvor mange timer den frivillige har sovet den siste natten. Kvaliteten på søvnen vil bli målt gjennom en analog skala gradert fra 0 (dårlig søvnkvalitet) til 10 poeng (best søvnkvalitet).
2. Type spising: Alle individene vil bli spurt om inntak av mat og drikke som kan endre den kortikale eksitabiliteten (f.eks. kaffe, sjokolade, energi, brus osv.). Hvis det er positivt, vil forskerne registrere tiden siden inntak og kvantifisere mengden mat.
3. Tretthets- og motivasjonsnivå: Tretthets- og motivasjonsnivå: Tretthets- og motivasjonsnivå: Det vil bli målt gjennom en analog skala gradert fra 0 (lavere tretthets- eller motivasjonsnivå) til 10 poeng (større tretthets- eller motivasjonsnivå).
4. Kortikal eksitabilitet: kortikal vil bli målt gjennom motorisk fremkalt potensial (MEP), kort intrakortikal hemming (SICI) og intrakortikal tilrettelegging (ICF). Alle tiltakene vil bli evaluert gjennom transkraniell magnetisk stimulering (Neurosoft, Russland). Til å begynne med vil hvilemotorterskel (RMT) bestemmes ved å finne den laveste stimulatorutgangen som fremkaller motor-fremkalt potensial (MEP) minst 50 mikrovolt (μV). For RMT-måling vil en åtte-tallsspole koblet til den magnetiske stimulatoren som holdes manuelt i 45 grader fra midtlinjen, plasseres over høyre primærmotorisk cortex (C3 - 10/20 System). Den korte intrakortikale inhiberingen (SICI) og intrakortikal tilrettelegging (ICF) vil bli evaluert ved paret puls transkraniell magnetisk stimulering. En subterskel-kondisjoneringsstimuli (80 % av RMT) og suprathreshold-teststimuli (130 % av RMT) vil bli levert med et interstimulusintervall (ISI) på 2 millisekunder for SICI og 10 millisekunder for ICF. Ti stimuli vil bli brukt ved hver tilstand (ubetinget puls og par av stimuli med ISI på 3 og 20 millisekunder). Levering av stimuliordre vil bli pseudo-randomisert og SICI og ICF vil bli uttrykt som betinget stimulusprosent angående ubetinget stimulus. MEP-verdien vil bli oppnådd gjennom enkeltpuls transkraniell magnetisk stimulering. Ti suprathreshold (130 % av RMT) stimuli vil bli levert på primær motorisk cortex (C3).

5. Ryggmargsaktivitet: nivået av eksitabilitet til ryggmargen vil bli målt gjennom følgende utfall:

   • Hoffman-refleks (H-refleks): H-refleksen vil bli fremkalt av en perkutan elektrisk stimulering på tibialisnerven levert på popliteal fossae og registrert de elektromyografiske responsene fra soleusmuskelen. Verdiene for maksimal H-refleks, M-bølge og maksimal H-refleks og maksimal M-bølgeforhold (H/M-forhold) vil bli oppnådd gjennom en rekrutteringskurve. Rekrutteringskurven vil starte med en stimulusintensitet levert fra 2 milliampere (mA) og økende i trinn på 1 mA inntil til M-bølgekurvestabilisering (ingen økning av M-bølgeamplituden).
   • Homosynaptisk depresjon (HD): HD vil oppnås gjennom en serie med to påfølgende stimuli atskilt med et interstimulusintervall (fra 30 ms til 10.000 ms). Stimuliene vil bli levert på popliteal fossa og de elektromyografiske responsene fra soleusmuskelen vil bli registrert. Stimuliene vil bli levert med den intensiteten som er nødvendig for å produsere maksimal H-refleks (denne informasjonen vil være tilgjengelig i rekrutteringskurven som angitt tidligere). Forskjellen mellom første og andre stimuli for hvert interstimulusintervall vil gi opphav til restitusjonskurven.
   • Nociseptiv komponent av uttaksrefleks (RIIIr): RIIIr vil fremkalles ved å levere perkutan elektrisk stimulering på suralnerven (bak høyre laterale malleolus) og registrere responser fra det ipsilaterale brevis-hodet til biceps femoris-muskelen. For refleksterskel (RT)-registrering vil den innledende strømintensiteten justeres til 2 mA og økes i trinn på 1 mA, inntil det oppnås en respons på minst 20 µV, ledsaget av smerterapport. Deretter vil 5 stimulus (130% RT) bli brukt for å oppnå latens og arealgjennomsnitt. Dessuten vil smerteoppfatningen bli kontrollert gjennom en analog skala gradert fra 0 (uten smerteoppfatning) til 10 poeng (større smerte allerede kjent).
6. tsDCS: transkutan ryggmargsstimulering vil bli levert gjennom en likestrømsstimulator (DC) (NeuroConn Plus, Tyskland) ved bruk av et par saltvannsvåte svampelektroder (35 cm²). Den aktive elektroden (anode eller katode) vil plasseres mellom den ellevte og den tolvte brystvirvel) og referanseelektroden, over høyre arm (deltoidmuskel). Leveres med en strømintensitet på 2,5 mA, fade inn og ut i løpet av 10 sekunder, i løpet av 20 minutter. Sham tsDCS har blitt brukt i flere studier for å evaluere aktive tsDCS-effekter. Sham tsDCS vil bli brukt ved å bruke samme elektrodeplassering og parameterinnstillinger som anodal tsDCS, men stimulering vil vare bare 30 sekunder, men de frivillige vil fortsette med elektrodemontering i 20 minutter. Dermed vil tidlige sensasjoner (f.eks. mild til moderat prikking eller kløe) på stimuleringsstedet vil oppleves uten å indusere noen modulerende effekter. I tillegg, etter hver tsDCS-sesjon, vil et spørreskjema om bivirkninger bli brukt.
7. rTMS: Til å begynne med vil det høyere kortikale representasjonsområdet (hotspot) av første høyre dorsal interosseous (FDI) muskel bestemmes gjennom en åtte-tallsspole koblet til den magnetiske stimulatoren (Rapid2, Magstim, UK) holdt manuelt og plassert over hodebunnen ( C3 - 10/20 System) i en vinkel på 45 grader fra midtlinjen pekt mot målmuskelen (FDI). Deretter vil RMT måles. rTMS-protokoller var basert på tidligere studier. Lavfrekvent protokoll: 1 hertz (Hz), 90 % RMT, 1500 stimuli (1 tog). Høyfrekvent protokoll: 20 Hz, 90 % RMT, 45 tog, 40 stimuli per tog, intervall på 28 sekunder, 1800 stimuli. Sham rTMS vil bli utført med lavfrekvent protokoll ved bruk av to spoler. Den første - koblet til stimulatoren - vil bli plassert på en spolestøtte nær den frivillige, men ikke synlig. Derfor vil karakteristiske stimuleringsstøy være hørbare. Den andre - koblet fra stimulatoren - vil bli plassert over venstre primærmotorområde. Etter hver rTMS-økt vil tilstedeværelsen av uønskede effekter bli beregnet.
8. Gangtrening: Den består av moderat gangtreningsøvelse i 20 minutter. For å sikre at øvelsen utføres med moderat intensitet vil 64% - 76% av maksimal hjertefrekvens (HRmax = 220-alder) brukes. Hjertefrekvensen vil bli overvåket hvert tredje minutt gjennom en hjertepolar. I tillegg vil det bli overvåket opplevd anstrengelse, ganghastighet og stigning på tredemøllen. Borg-skalaen vil bli brukt til å evaluere opplevd innsats. Dette er en analog skala gradert fra 6 (lett trening) til 20 poeng (uttømmende øvelse). Informasjon om treningen på tredemøllen vil bli notert i evolusjonsprotokollen.
9. Ryggmargsaktivitet: denne evalueringen vil bli utført umiddelbart etter (T0), tretti minutter etter (T1) og 1 time etter (T2) gangtreningen. Prosedyrene vil bli utført etter samme protokoll.
10. Kortikal hjerneaktivitet: denne evalueringen vil bli utført etter hver revaluering av ryggmargsaktivitet (T0, T1 og T2). Prosedyrene vil bli utført etter samme protokoll.