O Uso da Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua (TDCS) para Aumentar o Efeito Reabilitador da Terapia de Restauração da Visão

O objetivo específico deste estudo é melhorar a recuperação da função visual após lesão cerebral. Um tema proeminente da pesquisa atual em neurociência em relação às sequelas de lesões cerebrais postula que a plasticidade dependente de atividade é a base da neuro-recuperação. Se for esse o caso, há boas razões para acreditar que as alterações neurológicas subjacentes à recuperação podem ser facilitadas por meios estabelecidos de intensificação da atividade cortical. Estudos sugerem que a alteração da excitabilidade cortical pode estimular ou preparar o córtex para o treinamento subsequente e, além disso, pode melhorar os resultados funcionais gerais (Webster et al, 2006; Brown & Pilitsis, 2006; Khedr et al, 2005). A hipótese de trabalho deste estudo piloto é que o treinamento de reabilitação visual baseado em computador (usando o Vision Restoration TherapyTM da NovaVision; software "VRT") melhora a função visual (definida como um aumento no campo visual funcional) reforçando as conexões sinápticas dentro das redes sensoriais do córtex visual associada à perda do campo visual (Kasten et al., 1998; Sabel, 1999). Potencialmente, esse reforço pode ser aprimorado por estimulação transcraniana de corrente contínua (TDCS) levando, por sua vez, a um desempenho visual aprimorado (quantificado pela extensão do campo visual medido por perimetria visual, permitindo uma comparação estatística direta da alteração do campo visual ao longo do tempo e em uma base individual) em pacientes com perda parcial ou completa do campo visual hemianópico causada por lesão cerebral. Tanto o treinamento de reabilitação visual baseado em computador quanto o TDCS são técnicas estabelecidas e esta nova abordagem visa fornecer dados preliminares sobre a segurança e eficácia de uma intervenção combinada.

Esperamos que os resultados deste estudo forneçam uma base objetiva para um estudo controlado randomizado formal maior combinando as duas terapias. Nossos objetivos de longo prazo são maximizar os benefícios de uma terapia moderna de reabilitação da visão, lançar as bases para correlatos neurofisiológicos associados à recuperação da função visual após lesão cerebral e propor possíveis refinamentos para futuras estratégias de neurorreabilitação. Dados de nossos colaboradores do Columbia University Medical Center, bem como de outros, indicam que uma terapia de tratamento de 6 meses de VRT pode levar a melhorias dramáticas na função visual (conforme quantificado por aumentos no campo visual funcional) (Kasten et al., 1998; Kasten e outros, 2006). TDCS é bem conhecido por trazer mudanças positivas transitórias tanto em medidas funcionais quanto eletrofisiológicas da função cerebral cortical. Se a função visual geral puder ser aprimorada por meio de um efeito sinérgico combinado de VRT e TDCS, conduziremos um estudo controlado randomizado maior. Se não houver efeito de aprimoramento com TDCS e VRT combinados, precisaremos reconsiderar os fatores que explicam por que esse é o caso. Por exemplo, a falta de efeito de aprimoramento pode estar relacionada à seleção do paciente, incluindo o grau e a profundidade da perda de visão antes do tratamento, a idade do indivíduo e a duração do insulto, bem como seu nível de motivação em participar do computador. programa de treinamento baseado. Outras considerações incluem maior duração do tratamento combinado.

A perda da função visual após lesão cerebral pode ser altamente debilitante para um indivíduo. Normalmente, danos ao córtex occipital ou radiações ópticas após uma lesão cerebral ou trauma levam a uma perda da função visual em partes visuotopicamente correspondentes do campo visual, poupando as áreas restantes (por exemplo, metade do campo visual como no caso de hemianopia). Esta cegueira parcial e perda na função visual tem sido geralmente considerada intratável devido ao fato de que a organização neuronal altamente específica subjacente à função visual normal é determinada no início do desenvolvimento e não regenerativa, particularmente após o "período crítico" do desenvolvimento ter sido alcançado. Evidências mais recentes (incluindo as de nosso laboratório) demonstraram que um grau considerável de plasticidade e reorganização do sistema visual ocorre não apenas após o dano cerebral, mas também na idade adulta, ou seja, bem depois de ocorrido o período crítico do desenvolvimento. Por exemplo, evidências de neuroplasticidade pós-lesão espontânea foram demonstradas no sistema visual adulto, conforme documentado por extensa reorganização do campo receptivo após lesões na retina ou córtex visual (por exemplo, Kass 1990).

Estratégias de treinamento baseadas em computador foram desenvolvidas para treinar e reabilitar várias funções cerebrais, como déficits de aprendizado de linguagem. O treinamento baseado em computador também foi extensivamente estudado como tratamento para cegueira parcial em pacientes adultos com lesão cerebral (Kasten et al., 1998; Sabel e Trauzettetel-Klosinksi, 2005; Sabel et al., 2005). No entanto, os mecanismos neurofisiológicos subjacentes ao efeito benéfico relatado após a VRT permanecem pouco compreendidos. Uma questão importante é que, se a restauração do campo visual e da função é o resultado de alterações neuroplásticas localizadas nos circuitos corticais do córtex visual, pode-se postular que a modulação da excitabilidade cortical deve, por sua vez, influenciar o grau desse efeito restaurador. Mais especificamente, aumentar o nível de excitabilidade cortical geral do córtex visual deve potencializar as interações neuroplásticas sinápticas e, assim, traduzir-se em ganhos funcionais visuais aprimorados.

A Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua (TDCS) representa um método não invasivo de estimulação cerebral que poderia potencialmente modular tal efeito. O TDCS utiliza correntes diretas de baixa amplitude aplicadas por meio de eletrodos no couro cabeludo para injetar correntes no cérebro e, assim, modular o nível de excitabilidade. A estimulação por corrente contínua (DC) tem sido usada de várias formas desde o início da eletrofisiologia moderna no início do século XIX. Houve um aumento recente no interesse em TDCS como uma ferramenta para pesquisa em neurociência, bem como uma modalidade de avaliação e tratamento para vários distúrbios neurológicos e neuropsiquiátricos, incluindo depressão, parkinsonismo, recuperação de acidente vascular cerebral e dor neuropática crônica. TDCS tem a vantagem distinta de ser barato, fácil de administrar, não invasivo e indolor. Temos uma vasta experiência com TDCS e atualmente estamos realizando estudos paralelos. Agora desejamos estender esses princípios para o domínio da reabilitação visual.

VRT: Estratégias de treinamento baseadas em computador foram desenvolvidas para treinar e reabilitar pacientes adultos com lesão cerebral com perda visual parcial devido a dano cerebral (Kasten et al., 1998; Sabel e Trauzettetel-Klosinksi, 2005; Sabel et al., 2005) . A terapia de restauração da visão (VRT) envolve a identificação e estimulação de regiões no campo visual que são apenas parcialmente danificadas por lesão cerebral ou trauma. Os pacientes recebem um programa personalizado projetado para seus déficits de campo visual para uso diário em casa. Por meio de um padrão específico de estímulos visuais que avaliam a capacidade do usuário de identificar e reagir, os usuários podem expandir gradualmente seus campos visuais e restaurar a visão perdida. O treinamento pode ser feito em casa na frente de um computador, geralmente em sessões de 30 minutos, duas vezes ao dia. Durante o treinamento, centenas de estímulos visuais são apresentados no monitor para as áreas de visão residual. Foi proposto que a estimulação repetitiva de áreas visuais danificadas leva a alterações neuroplásticas, alterando a atividade nervosa relacionada à visão e fortalecendo as interações sinápticas que podem ajudar a restaurar algumas das funções visuais de uma pessoa. O trabalho de Sabel e colegas relatou resultados de quinze pacientes submetidos a seis e 12 meses de VRT (Kasten et al., 2006). As avaliações do campo visual foram realizadas antes e depois do VRT e repetidas em média 46 meses após a conclusão do VRT. Após seis meses de VRT, a detecção de estímulos de amostra aumentou significativamente de cerca de 54% para 63%. O número de estímulos não detectados diminuiu significativamente em ambos os olhos. A continuação do VRT por 12 meses melhorou os resultados alcançados em seis meses. O exame de acompanhamento após um intervalo sem terapia de mais de três anos mostrou que os benefícios do VRT permaneceram estáveis ​​e a perda de visão não ocorreu na maioria dos casos. De acordo com este estudo, os pacientes com perda de visão após lesão cerebral se beneficiam independentemente da gravidade da lesão ou quanto de sua visão é afetada. Além disso, quanto maiores as áreas de visão residual, melhor o resultado com VRT. É claro que o VRT tem resultados variados. Neste estudo, um terço dos pacientes estudados teve pouco ou nenhum efeito do VRT, um terço teve melhora moderada, mas perceptível, e um terço teve melhora forte ou dramática. A adesão do paciente ao VRT é relatada como muito boa.

O NovaVision VRT™ é o primeiro e único dispositivo médico aprovado pela FDA ou terapia de reabilitação clinicamente comprovada para melhorar os defeitos do campo visual em sobreviventes de lesões cerebrais que ficaram parcialmente cegos devido à sua condição. Em um estudo multicêntrico em andamento patrocinado pela NovaVision, mais de 70% dos participantes do estudo de 16 centros dos EUA que foram submetidos a um curso de terapia de seis módulos (seis meses) mostraram uma melhora de três por cento ou mais na detecção de estímulos no teste de campo visual. . A melhoria média na detecção de estímulos foi de 12 por cento. Estudos anteriores sugerem que as pessoas que recuperam três por cento ou mais de seu campo visual apresentam melhorias funcionais que podem incluir melhor qualidade de vida por meio de melhor desempenho de leitura, assistir televisão e praticar esportes, embora os resultados funcionais não tenham sido medidos neste estudo. Esses resultados foram apresentados na reunião da Academia de Neurologia de 2007 em Boston, MA.

TDCS: A estimulação transcraniana por corrente contínua (TDCS) tem sido usada há várias décadas. Numerosos estudos clínicos e animais em humanos demonstraram que esta técnica é capaz de modular a atividade e função neuronal por meio da entrega de correntes polarizadoras aplicadas à superfície do cérebro. A polarização anódica da superfície do córtex aumenta a atividade neuronal espontânea, enquanto a polarização catódica geralmente deprime a atividade neuronal (Creutzfeld et al., 1962). Estudos humanos recentes demonstraram que a estimulação com ETCC altera a excitabilidade do córtex motor de acordo com a polaridade da estimulação: enquanto a estimulação anódica aumenta a excitabilidade cortical, a estimulação catódica a diminui (Nitsche et al., 2003a e b). Além disso, e do ponto de vista terapêutico clínico, os efeitos da ETCC parecem ser de longa duração. Por exemplo, 13 minutos de TDCS demonstraram modular a excitabilidade cortical e duram até 2 horas após o próprio período de estimulação (Nitsche e Paulus, 2001). Dois estudos recentes (incluindo um de um co-investigador listado aqui) exploraram os efeitos do ETCC na função motora em pacientes com AVC e mostraram que esses efeitos modulatórios do ETCC podem ser usados ​​para melhorar a função motora (Fregni et al., 2005a; Hummel et al., 2005a e b). Curiosamente, efeitos modulatórios semelhantes também foram descritos no córtex visual (Antal et al., 2001; Antal et al., 2004), levando suporte à noção de que a atividade nas áreas corticais visuais pode ser modulada e, por sua vez, levar a mudanças comportamentais.

TDCS modula a excitabilidade de uma região cerebral alvo de forma não invasiva, alterando os potenciais de membrana neuronal (Bindman et al. 1962; Purpura & McMurtry, 1965). Assim, esta técnica pode ser usada para aumentar ou diminuir a excitabilidade dos neurônios em uma área cerebral alvo e isso pode estabelecer uma relação causal entre uma determinada região do cérebro e uma função sensorial, motora ou cognitiva específica. Ao contrário da Estimulação Magnética Transcraniana (TMS), o TDCS não despolariza os neurônios, fazendo com que eles disparem. O TDCS apenas altera a probabilidade de os neurônios dispararem ao despolarizar ou hiperpolarizar o tecido cerebral (dependendo dos parâmetros de estimulação usados). A base neurofisiológica do TDCS foi atribuída a um mecanismo semelhante à potencialização de longo prazo (LTP) e à depressão de longo prazo (LTD) (Hattori et al. 1990; Moriwaki, 1991; Islam et al. 1995). Certos medicamentos, como o dextrometorfano (um antagonista de NMDA), suprimem os efeitos de estimulação pós-TDCS da estimulação anódica e catódica, o que sugere fortemente o envolvimento de receptores NMDA em ambos os tipos de neuroplasticidade induzida por DC. Em contraste, a carbamazepina elimina seletivamente os efeitos anodais. Uma vez que a carbamazepina estabiliza o potencial de membrana de forma dependente da voltagem, os resultados revelam que os efeitos posteriores da ETCC anódica requerem uma despolarização dos potenciais de membrana (Liebetanz et al., 2002). Este estudo de Liebetanz et al., (2002) forneceu evidências farmacológicas de que a indução dos efeitos posteriores da ETCC requer uma combinação de mecanismos glutamatérgicos (excitatórios) e de membrana, semelhante à indução de tipos estabelecidos de neuroplasticidade de curto ou longo prazo .

Em animais, a estimulação cortical anódica de 5 a 30 minutos demonstrou causar aumentos de excitabilidade que duram horas após a estimulação, principalmente por meio da modulação do potencial de membrana em repouso (Terzuolo & Bullock, 1956; Creutzfeldt et al. 1962; Eccles et al. 1962; Bindman e outros 1964; Purpura & McMurtry, 1965; Artola e outros 1990; Malenka & Nicoll, 1999). Em humanos, 13 min de TDCS resultou em um aumento na excitabilidade de até 150% e com duração de 90 min (Nitsche & Paulus, 2001). A pesquisa com TDCS revelou que a estimulação anódica pode induzir melhorias transitórias (da ordem de 30 minutos) no desempenho em tarefas cognitivas, motoras e linguísticas. Por exemplo, Hummel et al. (2005a,b) descobriram que o TDCS anódico entregue à área motora primária no hemisfério da lesão provocou melhorias significativas no controle motor do membro parético. O efeito durou mais de 25 minutos após a estimulação. Em um estudo recente, Fregni et al (2005a) também verificaram que a ETCC anódica para o hemisfério afetado e a ETCC catódica para o hemisfério contralesional melhorou a função motora. Outros exemplos que destacam a eficácia do TDCS anódico incluem Fregni et al. (2005b) - TDCS anódico para o córtex pré-frontal dorsolateral provocou uma melhora na memória de trabalho; Nitsche et ai. (2003a) - a estimulação do córtex motor primário melhorou a aprendizagem motora; Antal et ai. (2004) - TDCS entregue à área motora primária ou à área visual V5 induziu melhorias na coordenação viso-motora; Kincses et ai. (2004) - a estimulação anódica das regiões fronto-polares melhorou o aprendizado da classificação probabilística; e Lyer et ai. (2005) - a estimulação cortical pré-frontal esquerda leva ao aumento da fluência verbal. Esses estudos atestam a eficácia e segurança do ETCC em pacientes com lesão cerebral, bem como seu potencial para aplicações terapêuticas na recuperação de lesões cerebrais.

Em resumo, propomos a realização de um experimento piloto para testar se a função visual em pacientes com perda de campo hemianópico causada por lesão cerebral pode ser melhorada pela combinação de estimulação direta transcraniana e treinamento de visão baseado em computador. Nossa hipótese é que o treinamento de visão baseado em computador reforçará as redes corticais visuais preparadas pela estimulação transcraniana de corrente direta simultânea (TDCS) e levará a um melhor desempenho visual. Os investigadores do BIDMC serão responsáveis ​​pela aplicação do TDCS e VRT, bem como pelo processamento/interpretação dos dados associados.