Ikke-invasiv hjernestimulering for pediatrisk ADHD

Ytre påvirkninger på nevroplastiske prosesser kan brukes til funksjonell forbedring av sykdommer, spesielt for å forbedre kortikale funksjoner. Muligheten for å påvirke hjerneaktiviteten og jevnlig forbedre atferdsytelsen gjennom ekstern intervensjon har lenge fascinert nevrovitenskapsmenn. En av disse teknikkene, transkraniell elektrisk stimulering (tES), har fått stor interesse fordi den har stor potensiell bruk i grunnforskning og kliniske anvendelser. Transkraniell elektrisk stimulering (tES) i dagens forskning inkluderer to typer stimulering: transkraniell likestrømstimulering (tDCS) og transkraniell tilfeldig støystimulering (tRNS). tES-teknikkene involverer påføring av konstant svak likestrøm (f.eks. 1-2 mA) til hjernen via hud-elektrode-grensesnitt, og skaper elektrisk felt som modulerer neuronal aktivitet. Denne moduleringen er polaritetsavhengig mot depolarisering etter anodal stimulering (eksitatorisk) og mot hyperpolarisering etter katodisk stimulering (inhiberende), noe som fører til forbigående endringer i hvilemembranpotensialet. Den kumulative effekten av lengre stimulering resulterer i en polaritetsavhengig tilrettelegging eller hemming av den spontane nevronale avfyringshastigheten og anses som nevromodulerende.

tDCS, provoserer en subterskelmodulasjon av nevronal eksitabilitet uten depolariserende aksjonspotensialer5. Etterstimuleringseffekter av tDCS avhenger av stimuleringens varighet (som varer fra flere minutter opp til timer) og kan finnes i områdene under elektrodene og også fjernt fra nettverksendringer.

Mekanismen som tRNS påvirker hjerneaktiviteten er forskjellig fra tDCS. Leveransen av tRNS bruker samme utstyr som for tDCS. I tRNS kan imidlertid begge elektrodene brukes til å stimulere enten på homologe steder bilateralt eller i forskjellige regioner samtidig. tRNS kan brukes til å stimulere en region med en strøm som varierer tilfeldig i tid. Slik stimulering kan indusere eksitabilitet som varer opptil 60 minutter per 10 minutter med stimulering1. Den mest fordelaktige typen tRNS er ved høyfrekvens (100-640Hz).

Dette er en randomisert, dobbeltblindet, placebokontrollert, crossover-studie hos barn med ADHD. Kvalifiserte deltakere vil bli randomisert i følgende tre grupper:

1. tDCS-placebo (sham) gruppe for å motta enten tDCS eller matchende placebo (sham (i løpet av 5 påfølgende dager (én økt hver dag). Etter en ukes pause vil det være en crossover mellom kontrollgruppen og shamgruppen: de vi fikk tDCS i 1. uke vil få sham, mens de som fikk sham i 1. uke vil få tDCS i 3. uke.
2. tRNS-sham-gruppe, som vil motta samme type intervensjon med samme intervaller som ovenfor, men med tRNS i stedet for tDCS.
3. tDCS-tRNS gruppe. Her vil den samme intervensjonen som ovenfor gis med samme intervaller, men ekte tDCS og ekte tRNS vil bli gitt på en motvekt måte. Dette vil tillate å sammenligne de forskjellige behandlingene i et innen-fagsdesign, samt å sammenligne effekten av de til falsk stimulering i de to første gruppene i et mellom-fagsdesign.

Samlet varighet av fagdeltakelse vil være 4 uker. Studien er utført i ADHD-klinikken til Neuro-Cognitive Centre, ved Hadassah-Hebrew University Medical Center.

tDCS: Stimulering vil bli brukt ved hjelp av halvtørre 5X5 cm elektroder. Strømmen vil være 0,75 mA, som er basert på tidligere beregningsmodellering av tDCS hos barn og er estimert til å være lik 1-1,5 mA hos voksne. Denne avgjørelsen ble tatt etter å ha vurdert parametrene som ville påvirke strømfordeling og tetthet på stimuleringsstedet som tynnere hodebunn, mindre cerebrospinalvæske og mindre hodestørrelse for den pediatriske befolkningen. En lignende dosering ved bruk av tDCS ble godt tolerert av barn, og var ikke assosiert med bivirkninger29. Anodelektroden vil bli plassert over dlPFC (F3 basert på International 10-20-systemet, mens katodeelektroden vil bli plassert over høyre supraorbital. tRNS: Barn i den aktive tRNS-gruppen vil motta 0,75mA tRNS (100-640Hz) til deres venstre dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC) og den høyre nedre frontale gyrusen (IFG) via halvtørre 5 cm X 5 cm elektroder, festet under den angitte elektroden posisjoner (F3, F8) til et tES-tak som fulgte det internasjonale 10-20-systemet (InnoSphere Inc., Haifa). Venstre dlPFC og høyre IFG ble valgt, basert på deres bidrag til utøvende kontroll og hemming. tRNS vil bli brukt i 20 minutter per økt under en iPad kognitiv trening. Lignende varighet har også blitt brukt i pediatri ved bruk av tDCS29. I likhet med en tidligere tRNS-studie hos barn, og rasjonelle gitt for tDCS, vil vi bruke 0,75mA.

Sham: For sham-tRNS vil vi bruke samme montasje som i aktiv tRNS. For sham-tDCS vil vi bruke samme montasje som i aktiv tDCS. Den eneste forskjellen mellom aktiv og sham tES ville være at i tilfellet med sham tES ville ikke 30 sekunders rampe opp av strømmen fra 0 til 0,75mA bli fulgt av 19 minutter med stimulering ved 0,75mA som i aktiv tES, men vil umiddelbart bli etterfulgt av 30 sekunders nedtrappingsperiode til 0mA. En slik metode har vist seg å gi effektiv blindhet av stimuleringstilstanden, da både aktiv og sham tES ville føre til lett kløefølelse som ville forsvinne på grunn av hodebunnsbeboelse. Ingen ytterligere stimulering vil bli gitt i den falske gruppen under den daglige økten.

Studien vil omfatte 60 gutter i alderen 7 til 12 år. Deltakerne vil bli rekruttert blant barn henvist til klinikken av barneleger, allmennleger, lærere, psykologer eller foreldre.