Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w zaburzeniach ze spektrum autyzmu

Zaburzenie ze spektrum autyzmu (ASD) to trwające całe życie zaburzenie neurorozwojowe charakteryzujące się zaburzeniami komunikacji, słabymi umiejętnościami społecznymi i nieprawidłowym zachowaniem. ASD często powoduje znaczny stres emocjonalny i finansowy u pacjentów, ich rodzin i społeczności. Częstość występowania ASD jest wysoka, a ostatnie statystyki wskazują na jedną osobę na 68. Jak dotąd nie ma lekarstwa na ASD, a zaburzenie to pozostaje stanem wysoce upośledzającym, pomimo istniejących opcji leczenia. Dlatego pilnie potrzebne są bardziej skuteczne nowe podejścia terapeutyczne. W ciągu ostatnich 10 lat przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS), technika stymulacji mózgu, była intensywnie badana pod kątem jej fizjologicznych mechanizmów działania, co potwierdza empirycznie jej zastosowanie w warunkach klinicznych.

Deficyty poznawcze i społeczne w ASD. Osoby z ASD często wydają się sztywne i nieelastyczne, wykazują silne zamiłowanie do powtarzalnych zachowań i skomplikowanych rytuałów. Jedną z przyczyn nieprawidłowego zachowania w ASD można przypisać ich niewystarczającej szybkości przetwarzania i wynikającym z tego deficytom poznawczym. Wolna szybkość przetwarzania wiąże się ze zmniejszoną zdolnością funkcji wykonawczych do automatycznego przywoływania i formułowania myśli i działań, w wyniku czego osoby z autyzmem o niskiej szybkości przetwarzania miałyby duże trudności z uczeniem się lub dostrzeganiem relacji między wieloma doświadczeniami. W rezultacie osoby te rekompensują upośledzoną zdolność integrowania informacji z otoczenia poprzez zapamiętywanie szczegółów wizualnych lub indywidualnych zasad z każdej sytuacji. To wyjaśnia, dlaczego osoby z tym zaburzeniem mają tendencję do dokładnego wykonywania rutynowych czynności i wykazują wielki niepokój z powodu drobnych zmian w środowisku.

Zaburzona łączność funkcjonalna leży u podstaw dysfunkcji poznawczych w ASD: Problem z łącznością neuronową był szeroko opisywany u osób z ASD. Na przykład obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) i badania elektrofizjologiczne wykazały zmniejszoną integralność mieliny w brzuszno-przyśrodkowej korze przedczołowej i na połączeniach skroniowo-ciemieniowych. Podobnie badania obrazowania funkcjonalnego wykazały zmniejszoną synchronizację między aktywowanymi obszarami mózgu w testach pamięci roboczej, funkcji wykonawczych i interpretacji afektywnego znaczenia działań u osób z ASD.

Hamowanie korowe i pobudliwość (stosunek E/I) w ASD: Znacząca zmienność w prezentacji objawów w ASD może być teraz rozumiana jako przejaw zaburzenia układu nerwowego, z nieprawidłowościami stwierdzonymi w interakcji między różnymi obszarami mózgu, które można przypisać niektórym zaburzeniom połączeń mózgowych . Z podstawowym problemem związanym z łącznością w ASD jest rozregulowanie pobudliwości korowej. Jedną z wyłaniających się zasad jest to, że deficyty poznawcze w autyzmie są spowodowane nadmiernie wysokim poziomem pobudzenia w obwodach neuronalnych, które pośredniczą w różnych funkcjach poznawczych w ASD. Sugerowana rola zwiększonego stosunku pobudzenia komórek korowych do hamowania (równowaga E/I) w patofizjologii ASD jest poparta ostatnimi badaniami, które wykazały, że zmniejszenie sygnalizacji GABAergicznej jest powszechną cechą mózgów osób autystycznych, ze wzmocnieniem pobudzającej sygnalizacji glutaminergicznej jako mechanizmu leżącego u podstaw. Odkrycia te są zgodne z badaniami łączności neuronowej, sugerującymi, że brak równowagi E/I lub nadmierna pobudliwość komórek korowych może zakłócać normalne stopniowe różnicowanie i opracowywanie połączeń funkcjonalnych w rozwijającym się mózgu.

Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) na modulowanie równowagi pobudzenia/hamowania kory mózgowej: tDCS to nieinwazyjna metoda neuromodulacji, która wpływa na poziom aktywności kory mózgowej poprzez zastosowanie niskich prądów stałych do skóry głowy przez elektrody anodowe i katodowe. Badania spektroskopii rezonansu magnetycznego (MRS) wykazały, że anodowy tDCS zwiększa pobudliwość korową poprzez zmniejszenie miejscowych stężeń hamującego neuroprzekaźnika kwasu gamma-aminomasłowego (GABA), podczas gdy katodowy tDCS zmniejsza pobudliwość korową poprzez zmniejszenie pobudzających poziomów glutaminianu. Ponieważ katodowy tDCS może zmniejszać pobudliwość korową spowodowaną hiperpolaryzacją neuronów, uzasadnione jest założenie, że stymulacja katodowa może być korzystna w ASD poprzez zmniejszanie pobudliwości korowej u osób dotkniętych zaburzeniem.

Terapeutyczny wpływ tDCS na poprawę funkcji poznawczych: W ostatniej dekadzie wzrosło zainteresowanie badaniem wpływu tDCS na zmianę różnych funkcji ośrodkowego układu nerwowego, w tym kontrolę motoryczną, uwagę, pamięć, język i emocje oraz modulację poziom aktywności mózgu i łączność funkcjonalna w populacji osób zdrowych i chorych. Do tej pory ponad 100 badań tDCS wykazało obiecujące wyniki i zgłosiło natychmiastowy pozytywny wpływ tDCS na funkcje poznawcze, bez żadnych problemów związanych z bezpieczeństwem lub niepożądanych skutków ubocznych. Dodatkowo wywołano następstwa napędzane synaptycznie z wystarczającym czasem trwania tDCS. Wykazano, że pojedyncza sesja tDCS trwająca 10-13 minut może wywołać godzinny efekt następczy, a 10 powtórzonych sesji tDCS połączonych z zadaniem terapeutycznym u dzieci z udarem okołoporodowym wiązało się ze zmianami biomarkerów spektroskopowych 1 tydzień po stymulacji i trwałej poprawy klinicznej podczas 2-miesięcznej wizyty kontrolnej. Co ciekawe, bardziej znaczącą poprawę behawioralną / poznawczą odnotowano, gdy tDCS połączono z zadaniem terapeutycznym niż po otrzymaniu samego tDCS. Odkrycia te są zgodne z poglądem, że wykonywanie zadania terapeutycznego podczas tDCS może kierować efekt stymulacji do zaangażowanych obwodów nerwowych. W którym sprzężenie tDCS z zadaniem terapeutycznym może poprawić uczenie się poprzez wywołanie długoterminowych zmian wzmacniających w leżących u podstaw obszarach mózgu i moduluje aktywność mózgu związaną z zadaniem. To z kolei może prowadzić do większej modyfikacji synaptycznej i lepszej wydajności zadań. Wśród różnych protokołów tDCS stymulacja grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) jest jednym z szeroko stosowanych montaży. Wykazano, że tDCS w porównaniu z DLPFC poprawia funkcje poznawcze, takie jak pamięć robocza, kontrola hamowania, stan emocjonalny i przetwarzanie u pacjentów neuropsychiatrycznych.

Chociaż te wstępne wyniki u pacjentów neuropsychiatrycznych są zachęcające, badania empiryczne dotyczące zastosowania tDCS u osób z ASD są ograniczone. Przeprowadzone badania są jednak zachęcające. Na przykład jedno kliniczne studium przypadku pacjenta z autyzmem, który otrzymał 10 kolejnych codziennych 20-minutowych sesji katodowego tDCS 1,5 mA nad lewym DLPFC, wykazało utrzymującą się znaczną poprawę jego wysoce upośledzających objawów behawioralnych podczas 3-miesięcznej wizyty kontrolnej. Ponadto wykazano, że tDCS nad lewym DLPFC moduluje hamującą kontrolę wybuchów behawioralnych i przyswajania języka u dzieci z ASD o minimalnym poziomie werbalnym. Biorąc pod uwagę obiecujące wyniki leczenia stymulacji mózgu opornych zaburzeń neuropsychiatrycznych, niniejsze badanie ma zatem na celu zbadanie powtarzalnego wpływu tDCS na poprawę funkcji poznawczych, ze szczególnym uwzględnieniem poprawy łączności funkcjonalnej, u nastolatków z ASD.