Transkraniell likestrømsstimulering ved autismespektrumforstyrrelse

Autismespektrumforstyrrelse (ASD) er en livslang nevroutviklingsforstyrrelse preget av kommunikasjonsforstyrrelser, dårlige sosiale ferdigheter og avvikende atferd. ASD forårsaker ofte betydelig følelsesmessig og økonomisk stress på pasientene, deres familier og samfunnet. Prevalensen av ASD er høy, med nyere statistikker rapportert på én av 68. Så langt er det ingen kur for ASD, og ​​lidelsen er fortsatt en svært invalidiserende tilstand til tross for de eksisterende behandlingsalternativene. Derfor er det påtrengende behov for mer effektive nye terapeutiske tilnærminger. I løpet av de siste 10 årene har transkraniell likestrømsstimulering (tDCS), en hjernestimuleringsteknikk, blitt intensivt undersøkt angående dens fysiologiske virkningsmekanismer, og gir empirisk støtte for dens anvendelse i kliniske omgivelser.

Kognitive og sosiale mangler ved ASD. Personer med ASD virker ofte rigide og lite fleksible, viser en sterk forkjærlighet for repeterende atferd og forseggjorte ritualer. En årsak til den avvikende oppførselen ved ASD kan tilskrives deres mangelfulle prosesseringshastighet og resulterende kognitive underskudd. Langsom prosesseringshastighet relaterer seg til en redusert kapasitet til eksekutiv funksjon til å huske og formulere tanker og handlinger automatisk, med det resultat at autistiske individer med langsom prosesseringshastighet vil ha store problemer med å lære eller oppfatte relasjonene på tvers av flere opplevelser. Som et resultat kompenserer disse individene for den svekkede evnen til å integrere informasjon fra omgivelsene ved å huske visuelle detaljer eller individuelle regler fra hver situasjon. Dette forklarer hvorfor individer med lidelsen har en tendens til å følge rutiner i presise detaljer og vise stor nød med trivielle endringer i miljøet.

Forstyrret funksjonell tilkobling ligger til grunn for kognitiv dysfunksjon ved ASD: Nevrale tilkoblingsproblem har blitt rapportert mye hos personer med ASD. For eksempel har diffusjonstensoravbildning (DTI) og elektrofysiologiske studier rapportert redusert myelinintegritet i den ventromediale prefrontale cortex og ved de temporoparietale kryssene. Tilsvarende har funksjonelle avbildningsstudier funnet redusert synkronisering mellom aktiverte hjerneområder på tester av arbeidsminne, eksekutiv funksjon og tolkninger av den affektive betydningen av handlinger hos individer med ASD.

Kortikal inhibering og eksitabilitet (E/I-forhold) ved ASD: Den betydelige variasjonen i symptompresentasjon ved ASD kan nå forstås som en manifestasjon av en forstyrrelse i nevrale systemer, med abnormiteter funnet i interaksjonen mellom forskjellige hjerneområder som kan tilskrives en eller annen hjerneforbindelsesforstyrrelse . Relatert til det underliggende tilkoblingsproblemet ved ASD er dysreguleringen av kortikal eksitabilitet. Et fremvoksende prinsipp er at de kognitive underskuddene ved autisme er forårsaket av et for høyt eksitasjonsnivå i de nevrale kretsene som formidler de forskjellige kognitive funksjonene ved ASD. Den foreslåtte rollen til økt forhold mellom kortikal cellulær eksitasjon og hemming (E/I-balanse) i patofysiologien av ASD støttes av nyere studier som har vist at en reduksjon i GABAergisk signalering er et vanlig trekk i hjernen til autistiske individer, med forbedring av eksitatorisk glutamatergisk signalering som den underliggende mekanismen. Disse funnene stemmer overens med nevrale tilkoblingsstudier som antyder at kortikal cellulær E/I-ubalanse eller hypereksitabilitet kan forstyrre den normale progressive differensieringen og utviklingen av funksjonell tilkobling i den utviklende hjernen.

Effekter av transkraniell likestrømstimulering (tDCS) på modulerende kortikal eksitasjons-/hemmingsbalanse: tDCS er en ikke-invasiv nevromodulasjonsmetode som påvirker kortikalt aktivitetsnivå, ved å påføre lave likestrømmer til hodebunnen gjennom anodale og katodale elektroder. Magnetisk resonansspektroskopi (MRS) studier har rapportert at anodal tDCS øker kortikal eksitabilitet ved å redusere lokale konsentrasjoner av den hemmende nevrotransmitteren gamma-aminosmørsyre (GABA), mens katodisk tDCS reduserer kortikal eksitabilitet ved å redusere eksitatoriske glutamatnivåer. Siden katodisk tDCS kan redusere kortikal eksitabilitet forårsaket av neuronal hyperpolarisering, er det rimelig å anta at katodisk stimulering kan være fordelaktig ved ASD ved å redusere den kortikale eksitabiliteten hos de berørte individene med lidelsen.

Terapeutisk effekt av tDCS på forbedring av kognitiv funksjon: I det siste tiåret har det vært en økende interesse for å studere effekten av tDCS for å endre ulike funksjoner i sentralnervesystemet, inkludert motorisk kontroll, oppmerksomhet, hukommelse, språk og følelser, og for å modulere hjerneaktivitetsnivå og funksjonell tilkobling i sunn og pasientpopulasjon. Til dags dato har mer enn 100 tDCS-studier vist lovende resultater og rapportert umiddelbare tDCS-induserte positive effekter på kognitive funksjoner, uten sikkerhetsproblem eller uønskede bivirkninger. I tillegg ble synaptisk drevne ettervirkninger indusert med tilstrekkelig tDCS-varighet. Det har vist seg at en enkelt økt med tDCS i 10-13 minutter kunne indusere en times ettervirkning, og 10 gjentatte økter med tDCS kombinert med terapeutisk oppgave hos barn med perinatalt hjerneslag var assosiert med endringer i spektroskopiske biomarkører 1 uke etter stimulering og vedvarende klinisk forbedring ved et 2-måneders oppfølgingsbesøk. Interessant nok har mer signifikant atferdsmessig/kognitiv forbedring blitt rapportert når tDCS ble paret med terapeutisk oppgave enn å motta tDCS alene. Disse funnene stemmer overens med forestillingen om at å utføre terapeutiske oppgaver under tDCS kan rette stimuleringseffekten til de involverte nevrale kretsene. Der koblingen av tDCS med terapeutisk oppgave kan forbedre læring gjennom å indusere langsiktige potenseringsendringer til underliggende hjerneregioner og modulerer hjerneaktivitet knyttet til oppgaven. Dette kan igjen føre til større synaptisk modifikasjon og forbedret oppgaveytelse. Blant de forskjellige tDCS-protokollene er stimulering på den dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) en av de mye brukte montasjene. tDCS over DLPFC har vist seg å forbedre kognitive funksjoner som arbeidsminne, hemmende kontroll, emosjonell tilstand og prosessering hos nevropsykiatriske pasienter.

Selv om disse foreløpige funnene hos nevropsykiatriske pasienter er oppmuntrende, er empiriske studier på bruken av tDCS på individer med ASD begrenset. Forskningen som er utført er imidlertid oppmuntrende. For eksempel, en klinisk kasusstudie av autistiske pasienter som mottok 10 påfølgende daglige 20-minutters økter med 1,5 mA katodisk tDCS over venstre DLPFC, viste vedvarende betydelig forbedring i hans svært invalidiserende atferdssymptomer ved et 3-måneders oppfølgingsbesøk. I tillegg har tDCS over venstre DLPFC også vist seg å modulere hemmende kontroll av atferdsutbrudd og språktilegnelse hos minimalt verbale barn med ASD. Gitt de lovende resultatene av hjernestimuleringsbehandling av resistente nevropsykiatriske lidelser, har denne studien som mål å utforske den repeterende effekten av tDCS på å forbedre kognitive funksjoner, med spesiell interesse for å forbedre funksjonell tilkobling, hos ungdom med ASD.