Skuteczność TDCS w leczeniu dysfunkcji pamięci operacyjnej i depresji w padaczce skroniowej

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to potężna technika modulowania aktywności mózgu:

TDCS polega na przyłożeniu do skóry głowy słabego prądu stałego, który przepływa między dwiema stosunkowo dużymi elektrodami – anodą i katodą. Podczas tDCS prądy o niskiej amplitudzie (1-2 mA) są przykładane przez elektrody na skórze głowy i przenikają przez czaszkę do mózgu. Chociaż w skórze głowy występuje znaczne przetaczanie prądu, wystarczająca ilość prądu przenika do mózgu, aby zmodyfikować transbłonowy potencjał neuronalny, jak wykazano w dwóch ostatnich badaniach modelowych (Miranda i in. 2006; Wagner i in. 2007a), a tym samym wpłynąć na poziom pobudliwości i modulować szybkość wyładowań poszczególnych neuronów. Kiedy tDCS jest stosowane przez wystarczający czas, funkcja kory mózgowej może ulec zmianie poza okresem stymulacji (Nitsche i Paulus 2001), a kierunek zmian pobudliwości korowej zależy od aktualnej orientacji.

Kilka dobrze przeprowadzonych badań na zwierzętach dotyczących wpływu tDCS z lat 50. i 60. wykazało, że tDCS jest potężną techniką modulowania funkcji mózgu. Badania te wykazały, że prądy polaryzacyjne przyłożone do powierzchni mózgu powodują modulację aktywności korowej. Powierzchniowa polaryzacja anodowa kory mózgowej zwiększa spontaniczne wyładowania jednostkowe (Burns 1954; Creutzfeld et al. 1962) i inicjuje aktywność napadową (Goldring i O'Leary 1951), podczas gdy polaryzacja katodowa generalnie hamuje te zdarzenia. Ponadto polaryzacja powierzchni niskiego poziomu ułatwia nabywanie wyuczonych odpowiedzi motorycznych i indukuje przedłużone zmiany we wzorcach wywołanych wyładowań jednostek korowych (Bindman i wsp. 1964). Wreszcie Purpura i in. (1964), badając komórki układu piramidowego kotów, wykazali, że przedłużone okresy polaryzacji mogą powodować postępujące zmiany potencjału błonowego i postsynaptycznego, jak również skutki następcze (Purpura i McMurtry 1965).

Na podstawie tych dowodów przeprowadzono ostatnie badania na ludziach i łącznie wykazano, że stymulacja kory ruchowej (M1) za pomocą tDCS zmienia pobudliwość kory ruchowej w zależności od polaryzacji stymulacji: podczas gdy stymulacja anodowa zwiększa pobudliwość korową, stymulacja katodowa ją zmniejsza (Nitsche i in. 2003; Nitsche i Paulus 2000; Nitsche i Paulus 2001). Podobne efekty modulacyjne opisano również w korze wzrokowej (Antal i in. 2004; Antal i in. 2001). Niedawne badanie tDCS wykazało, że anodowy tDCS pierwotnej kory ruchowej nie tylko wpływa na aktywność korową, ale także indukuje znaczące zmiany w aktywności wzgórza (Lang i wsp. 2005). Należy zauważyć, że stosowanie tDCS u ludzi znacznie się rozwinęło w ciągu ostatnich 10 lat i dlatego różni się od stosowania u ludzi stosowanego w latach 60. i 70. (Wagner et al. 2007b)

Co więcej, tDCS ma kilka zalet w porównaniu z innymi technikami nieinwazyjnej stymulacji mózgu (tj. powtarzalną przezczaszkową stymulacją magnetyczną (rTMS)): (1) mały rozmiar elektrod i stymulatora, dzięki czemu urządzenie przenośne może być używane np. w domu, (2) prosta i niedroga technika, którą łatwo przełożyć na praktykę kliniczną, (3) długotrwałe efekty - efekty modulacyjne tDCS trwają dłużej niż rTMS - np. 13 minut stymulacji zmienia pobudliwość mózgu do 2 godzin (Nitsche i Paulus 2001) oraz (4) łatwiej zaślepić pozorowanym tDCS w warunkach badań klinicznych (Gandiga i in. 2006)

Wykazano, że stymulacja przedczołowa poprawia funkcje poznawcze:

Niedawno opublikowano kilka badań wykazujących poprawę pamięci roboczej, gdy stymulacja tDCS jest stosowana do grzbietowej bocznej kory przedczołowej. Fregni i wsp. (2005) przebadali 15 zdrowych osób. Pacjenci wykonywali zadanie trójpowrotnej pamięci roboczej podczas aktywnego anodowego (stymulującego) tDCS lewej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (lewy DLPFC), pozorowanej stymulacji nad lewym DLPFC, stymulacji katodowej (hamującej) lewego DLPFC lub stymulacji anodowej nad pierwotna kora ruchowa (M1). Wyniki tego badania wykazały znaczną poprawę pamięci roboczej, indeksowaną przez dokładność zadania po aktywnym anodowym tDCS lewego DLPFC. Inne warunki stymulacji – w tym pozorowane tDCS, anodowe tDCS lewego DLPFC lub anodowe tDCS M1 – nie skutkowały znaczącą zmianą wykonania zadania. Podobnie Boggio i wsp. (2007) również stwierdzili znaczną poprawę w afektywnym wykonywaniu zadań typu „go-no-go” u pacjentów z ciężką depresją po leczeniu anodowym tDCS do lewego DLPFC, niezależnie od stopnia poprawy nastroju po 10 kolejnych dniach tDCS.

I odwrotnie, istnieją pewne dowody na to, że hamowanie katodowe prawego DLPFC poprawia wydajność pamięci roboczej w tym samym zadaniu u pacjentów z depresją (Bermpohl i in. 2006). Łącznie badania te sugerują, że zwiększona aktywność lewego DLPFC - czy to bezpośrednio poprzez stymulację anodową, czy pośrednio poprzez hamowanie katodowe prawego DLPFC - jest odpowiedzialna za poprawę wydajności pamięci roboczej.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) ma znaczący efekt przeciwdepresyjny: Modulacja kory przedczołowej za pomocą anodowego tDCS wiąże się ze znaczną poprawą depresji. Wstępne, randomizowane, kontrolowane i podwójnie ślepe badanie, w którym oceniano efekty pięciodniowej anodowej stymulacji lewego DLPFC u 10 pacjentów z dużą depresją. Wszyscy pacjenci tolerowali tDCS bez powikłań. Pod koniec leczenia w grupie aktywnej było 4 osób odpowiadających na leczenie w porównaniu z żadnymi osobami odpowiadającymi na leczenie w grupie pozorowanej. Pacjenci, którzy otrzymali aktywną stymulację, mieli znaczny spadek wyników w Skali Oceny Depresji Hamiltona (HDRS) i Inwentarzu Depresji Becka (BDI) w porównaniu z wartością wyjściową, czego nie zaobserwowano u pacjentów, którzy otrzymali pozorowaną stymulację (Fregni i wsp. 2006b).

W kolejnym badaniu klinicznym z podwójnie ślepą próbą, prowadzonym w równoległych grupach, z udziałem 40 pacjentów z dużą depresją, pacjenci zostali wymyci z leków i losowo przydzieleni do trzech grup leczenia: anodalny tDCS lewego DLPFC (grupa aktywna); anodowy tDCS kory potylicznej (aktywna grupa kontrolna) i pozorowany tDCS (grupa kontrolna placebo). tDCS stosowano przez 10 sesji w okresie 2 tygodni. Nastrój był oceniany przez zaślepionego oceniającego za pomocą HDRS i BDI. Leczenie było dobrze tolerowane z minimalnymi skutkami ubocznymi, które były równomiernie rozłożone we wszystkich grupach terapeutycznych. Badanie to wykazało znacznie większe zmniejszenie wyników depresji po lewej DLPFC tDCS (redukcja HDRS o 40,4% (±25,8%)) w porównaniu z potyliczną (redukcja HDRS o 21,3% (±12,9%)) i pozorowanym tDCS (redukcja HDRS o 10,4% (±36,6%)). Korzystne efekty tDCS w grupie DLPFC utrzymywały się przez 1 miesiąc po zakończeniu leczenia (Boggio et al. 2008).

Podobnie, w innym podłużnym badaniu nad depresją przeprowadzonym przez Rigonatti i wsp. (2008), seryjne aplikacje anodowego (stymulującego) tDCS stosowanego na korę przedczołową (10 sesji po 2 mA każda) miały podobny wpływ na zmniejszenie objawów depresyjnych, jak zmierzono za pomocą Depresji Becka Wyniki inwentarza jak fluoksetyna nawet 6 tygodni po leczeniu. Jednak efekty tDCS były bardziej natychmiastowe niż fluoksetyny19.

Podsumowując, tDCS lewego DLPFC wydaje się być w stanie wywołać znaczącą pozytywną poprawę afektywną i poznawczą u zdrowych pacjentów i pacjentów ze znaczną depresją. Dlatego w tej propozycji sprawdzimy, czy przedłużona stymulacja przedczołowa jest związana z klinicznie znaczącymi zmianami funkcji afektywnych i poznawczych bez pogorszenia aktywności padaczkowej lub częstości napadów. Wyniki tego badania pilotażowego będą miały znaczący wpływ kliniczny na leczenie współistniejących chorób neuropsychiatrycznych u pacjentów z padaczką skroniową.