Nieinwazyjna stymulacja pobudliwości ośrodkowego układu nerwowego

Po udzieleniu uprzedniej świadomej zgody, ochotnicy zostaną poddani sześciu pseudorandomizowanym sesjom z wykorzystaniem strony internetowej (randomization.com) przez niezaangażowanego badacza. Na początku badania ochotnicy będą oceniani za pomocą ustrukturyzowanego kwestionariusza, a każda sesja będzie obejmowała następującą sekwencję eksperymentalną:

1. Ilość i jakość snu: Zostaniesz zapytany, ile godzin ochotnik przespał ostatniej nocy. Jakość snu będzie mierzona za pomocą analogowej skali ocenianej od 0 (najgorsza jakość snu) do 10 punktów (najlepsza jakość snu).
2. Rodzaj jedzenia: Wszystkie osoby zostaną zapytane o spożywanie pokarmów i napojów, które mogą zmienić pobudliwość korową (np. kawa, czekolada, napoje energetyczne, napoje gazowane itp.). Jeśli wynik będzie pozytywny, badacze zarejestrują czas od spożycia i określą ilościowo ilość pokarmu.
3. Poziom zmęczenia i motywacji: Poziom zmęczenia i motywacji: Poziom zmęczenia i motywacji: Będzie mierzony za pomocą skali analogowej ocenianej od 0 (mniejszy poziom zmęczenia lub motywacji) do 10 punktów (większy poziom zmęczenia lub motywacji).
4. Pobudliwość korowa: pobudliwość korowa będzie mierzona za pomocą motorycznego potencjału wywołanego (MEP), krótkiego hamowania wewnątrzkorowego (SICI) i torowania wewnątrzkorowego (ICF). Wszystkie pomiary zostaną ocenione poprzez przezczaszkową stymulację magnetyczną (Neurosoft, Rosja). Początkowo spoczynkowy próg ruchowy (RMT) zostanie określony poprzez znalezienie najniższego sygnału wyjściowego stymulatora, który wywoła motoryczny potencjał wywołany (MEP) o wartości co najmniej 50 mikrowoltów (μV). W celu pomiaru RMT cewka ósemkowa podłączona do stymulatora magnetycznego trzymanego ręcznie pod kątem 45 stopni od linii środkowej zostanie umieszczona nad prawą pierwotną korą ruchową (C3 - 10/20 System). Krótkie hamowanie wewnątrzkorowe (SICI) i torowanie wewnątrzkorowe (ICF) zostaną ocenione przez sparowaną pulsacyjną przezczaszkową stymulację magnetyczną. Podprogowe bodźce warunkowe (80% RMT) i nadprogowe bodźce testowe (130% RMT) będą dostarczane w interwale między bodźcami (ISI) wynoszącym 2 milisekundy w przypadku SICI i 10 milisekund w przypadku ICF. Dziesięć bodźców zostanie zastosowanych w każdym stanie (impuls bezwarunkowy i pary bodźców z ISI 3 i 20 milisekund). Kolejność dostarczania bodźców będzie pseudorandomizowana, a SICI i ICF zostaną wyrażone jako procent bodźca warunkowego w odniesieniu do bodźca bezwarunkowego. Wartość MEP zostanie uzyskana poprzez przezczaszkową stymulację magnetyczną pojedynczym impulsem. Dziesięć bodźców nadprogowych (130% RMT) zostanie dostarczonych do pierwszorzędowej kory ruchowej (C3).

5. Aktywność rdzenia kręgowego: poziom pobudliwości rdzenia kręgowego będzie mierzony za pomocą następujących wyników:

   • Odruch Hoffmana (odruch H): odruch H zostanie wywołany przez przezskórną stymulację elektryczną nerwu piszczelowego dostarczoną do dołu podkolanowego i zarejestrowaną odpowiedź elektromiograficzną z mięśnia płaszczkowatego. Wartości maksymalnego odruchu H, fali M i maksymalnego odruchu H oraz maksymalnego stosunku fali M (stosunek H/M) zostaną uzyskane za pomocą krzywej rekrutacyjnej. Krzywa rekrutacji rozpocznie się od natężenia bodźca dostarczonego od 2 miliamperów (mA) i zwiększania w krokach co 1 mA, aż do stabilizacji krzywej fali M (bez zwiększania amplitudy fali M).
   • Depresja homosynaptyczna (HD): HD zostanie uzyskana poprzez serię dwóch następujących po sobie bodźców oddzielonych przerwą między bodźcami (od 30 ms do 10 000 ms). Bodźce będą dostarczane do dołu podkolanowego i rejestrowane będą odpowiedzi elektromiograficzne z mięśnia płaszczkowatego. Bodźce będą dostarczane z intensywnością niezbędną do wywołania maksymalnego odruchu H (ta informacja będzie dostępna w krzywej rekrutacji, jak podano wcześniej). Różnica między pierwszym i drugim bodźcem dla każdego odstępu między bodźcami da początek krzywej regeneracji.
   • Komponent nocyceptywny odruchu wycofania (RIIIr): RIIIr zostanie wywołany przez przezskórną stymulację elektryczną nerwu łydkowego (za prawą kostką boczną) i rejestrację odpowiedzi z głowy krótkiej mięśnia dwugłowego uda po tej samej stronie. W przypadku zapisu progu odruchu (RT), początkowe natężenie prądu zostanie ustawione na 2 mA i zwiększane krokami co 1 mA, aż do uzyskania odpowiedzi co najmniej 20 µV, której towarzyszy raport o bólu. Następnie zostanie zastosowanych 5 bodźców (130% RT) w celu uzyskania latencji i średniej powierzchni. Poza tym percepcja bólu będzie kontrolowana za pomocą analogowej skali stopniowanej od 0 (bez odczuwania bólu) do 10 punktów (już odczuwalny większy ból).
6. tsDCS: przezskórna stymulacja rdzenia kręgowego będzie realizowana za pomocą stymulatora prądu stałego (DC) (NeuroConn Plus, Niemcy) przy użyciu pary nasączonych solą fizjologiczną elektrod gąbkowych (35 cm²). Aktywna elektroda (anoda lub katoda) zostanie umieszczona pomiędzy jedenastym a dwunastym kręgiem piersiowym), a elektroda odniesienia nad prawym ramieniem (mięsień naramienny). Zostanie dostarczony prąd o natężeniu 2,5 mA, narastanie i zanikanie co 10 sekund, w ciągu 20 minut. Pozorowany tsDCS był używany w kilku badaniach do oceny aktywnych efektów tsDCS. Pozorowany tsDCS zostanie zaaplikowany przy użyciu tego samego rozmieszczenia elektrod i ustawień parametrów co anodowy tsDCS, jednak stymulacja potrwa tylko 30 sekund, ale ochotnicy będą kontynuować montaż elektrod przez 20 minut. Tak więc wczesne odczucia (np. łagodne do umiarkowanego mrowienie lub swędzenie) w miejscu stymulacji będą odczuwane bez wywoływania jakichkolwiek efektów modulujących. Ponadto po każdej sesji tsDCS zastosowany zostanie kwestionariusz skutków ubocznych.
7. rTMS: Początkowo wyższy obszar reprezentacji korowej (hotspot) pierwszego prawego mięśnia międzykostnego grzbietowego (FDI) zostanie określony za pomocą cewki ósemkowej podłączonej do stymulatora magnetycznego (Rapid2, Magstim, Wielka Brytania) trzymanego ręcznie i umieszczonego nad skórą głowy ( C3 - 10/20 System) pod kątem 45 stopni od linii środkowej skierowanej na mięsień docelowy (FDI). Następnie będzie mierzony RMT. Protokoły rTMS oparto na wcześniejszych badaniach. Protokół niskiej częstotliwości: 1 herc (Hz), 90% RMT, 1500 bodźców (1 ciąg). Protokół wysokiej częstotliwości: 20 Hz, 90% RMT, 45 ciągów, 40 bodźców na ciąg, interwał 28 sekund, 1800 bodźców. Pozorowany rTMS zostanie przeprowadzony z protokołem niskiej częstotliwości przy użyciu dwóch cewek. Pierwszy - podłączony do stymulatora - zostanie umieszczony na wsporniku cewki blisko ochotnika, ale niewidoczny. W związku z tym będą słyszalne charakterystyczne odgłosy stymulacji. Drugi - odłączony od stymulatora - zostanie umieszczony nad lewym głównym obszarem motorycznym. Po każdej sesji rTMS obliczana jest obecność działań niepożądanych.
8. Trening chodu: Składa się z umiarkowanych ćwiczeń chodu przez 20 minut. Aby zapewnić, że ćwiczenie będzie wykonywane z umiarkowaną intensywnością zastosowane zostanie 64% - 76% tętna maksymalnego (HRmax=220-wiek). Tętno będzie monitorowane co trzy minuty przez polaryzację serca. Dodatkowo monitorowany będzie postrzegany wysiłek, prędkość chodu i nachylenie bieżni. Do oceny postrzeganego wysiłku zostanie użyta skala Borga. Jest to analogowa skala oceniana od 6 (ćwiczenia lekkie) do 20 punktów (ćwiczenia wyczerpujące). Informacja o ćwiczeniu na bieżni zostanie odnotowana w zapisie ewolucji.
9. Aktywność rdzenia kręgowego: ta ocena zostanie przeprowadzona natychmiast po (T0), trzydzieści minut po (T1) i 1 godzinę po (T2) treningu chodu. Zabiegi będą prowadzone według tego samego protokołu.
10. Aktywność kory mózgowej: ta ocena zostanie przeprowadzona po każdej ponownej ocenie aktywności rdzenia kręgowego (T0, T1 i T2). Zabiegi będą prowadzone według tego samego protokołu.