Церебральный кровоток и tDCS

Цель 1: Определить влияние различной интенсивности стимуляции на относительный мозговой кровоток (ОЦК).

В настоящее время исследователи используют tDCS в качестве интервенционного метода для модуляции возбудимости мозга с измеримыми изменениями как моторных вызванных потенциалов, так и физических показателей. Однако из-за относительно большого размера большинства электродов и электродинамики мозга до сих пор остается неясным, какие именно структуры мозга стимулируются и как изменяется механизм стимуляции (например, проникновение стимуляции и пораженные области за пределами целевой области). с разной интенсивностью. Исследователи предполагают, что региональный CBF в DLPFC (область-мишень) будет увеличиваться в зависимости от дозы с большей интенсивностью стимуляции. Кроме того, предполагается, что области, окружающие DLPFC, будут все больше подвергаться воздействию более высокой интенсивности стимуляции.

Цель 2: Сравнить влияние транскраниальной стимуляции постоянным током на относительный мозговой кровоток у здоровых людей и людей с рассеянным склерозом.

PwMS обычно проявляется гипометаболизмом глюкозы по сравнению со здоровыми сверстниками, и поскольку CBF и метаболизм глюкозы сильно связаны, можно ожидать аналогичную тенденцию в CBF. Кроме того, было показано, что tDCS эффективно повышает возбудимость коры и метаболизм глюкозы в обеих популяциях. Однако до сих пор остается неясным, испытывают ли PwMS и здоровые субъекты одинаковую повышенную активность при одинаковой интенсивности стимуляции. Исследователи предполагают, что у PwMS будет наблюдаться большее увеличение rCBF в DLPFC и прилегающих областях, чем у здорового контроля при той же интенсивности стимуляции.

Цель 3: Расширить наше понимание безопасности и эффективности транскраниальной стимуляции постоянным током при более высокой интенсивности тока для здоровых людей и людей с рассеянным склерозом.

Несмотря на некоторые исследования о возможности и безопасности выполнения tDCS при интенсивности > 2 мА (т. е. до 4 мА), в большинстве исследований tDCS принято использовать интенсивность менее или равную 2 мА. Этого было достаточно, чтобы выявить незаконные измеримые эффекты как на возбудимость, так и на производительность. Тем не менее, потенциальные преимущества увеличения интенсивности либо для усиления эффектов данного протокола стимуляции (например, времени или величины), либо для потенциального доступа к более глубоким областям мозга оправдывают дальнейшее изучение силы тока> 2 мА. Также важно добавить в протокол безопасности более высокие интенсивности у здоровых и клинических (например, PwMS) субъектов. Исследователи предполагают, что более высокие интенсивности (то есть > 2 мА) будут хорошо переноситься как здоровыми субъектами, так и PwMS. Кроме того, исследователи предполагают отсутствие серьезных побочных эффектов от более высокой интенсивности стимуляции. Существующие побочные эффекты tDCS при интенсивности менее или равной 2 мА включают слабовыраженные проявления покалывания, зуда и жжения в местах электродов; несколько испытуемых сообщали о кратковременных (< 5 мин) головных болях. В исследовании, проверявшем безопасность более высоких интенсивностей, подобных предложенным здесь, такие же побочные эффекты наблюдались у 50% субъектов. Эта частота возникновения несколько выше, чем в исследованиях с использованием менее или равного 2 мА, но величина негативных эффектов все еще находилась в безопасно переносимых пределах, и все они носили преходящий характер.

I.6 Предыстория и значение и/или предварительные исследования, связанные с этим проектом.

(не указывать «см. протокол») Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) представляет собой неинвазивный и хорошо переносимый метод стимуляции мозга (1-4), который может модулировать корковую возбудимость целевых областей мозга (5), а также церебральные кровоток (6) в зависимости от полярности.

Модели тока tDCS (7,8) и результаты исследований, в которых функциональная магнитно-резонансная томография человека (фМРТ) использовалась для измерения мозговой активности (9-11), предполагают, что tDCS может изменять обработку в больших областях коры. В этом смысле эффекты tDCS, вероятно, будут относительно широкими. Таким образом, в то время как нейронные изменения, вызванные tDCS, концентрируются вокруг областей коры, ближайших к электродам (12), также могут быть задействованы более широкие сети функционально связанных областей (9, 10, 13, 14). Кроме того, не проводилось систематических исследований для определения наиболее эффективной силы тока для PwMS.

Имеются эмпирические данные о том, что tDCS с силой тока от 1 до 2 мА в течение 20-40 минут для одного или нескольких сеансов можно безопасно и эффективно применять при PwMS (15-20). Хотя tDCS с силой тока > 2 мА считается безопасной 21 , ни в одном исследовании не изучалось влияние на активность мозга во время tDCS при силе тока > 2 мА. Хотя безопасность tDCS более высокой интенсивности при PwMS можно первоначально предположить на основании предыдущей работы с участием пациентов, перенесших инсульт (21), также было высказано предположение, что необходимы дополнительные исследования безопасности стимуляции более высокой интенсивности в других популяциях, чтобы проявлять должную осмотрительность, прежде чем широко прописывать интенсивность выше, чем настоящая конвенция (22).

Активация головного мозга при PwMS была исследована с [15O] водой и с [15O] O2 ПЭТ (показывает кислородный метаболизм) (23). При PwMS сообщалось о широко распространенном снижении мозгового кровотока и метаболизма кислорода как в сером, так и в белом мозге (24). Кроме того, эти исследования показывают, что степень снижения метаболизма кислорода коррелирует с ухудшением когнитивных функций и расширенной шкалой статуса инвалидности (EDSS), а степень гипометаболизма кислорода в головном мозге связана с количеством рецидивов (25).

Предполагается тесная связь перфузии и метаболизма, отражающая окислительное фосфорилирование глюкозы как преобладающий источник производства энергии. Следовательно, CBF часто рассматривается как косвенная мера функции и целостности нейронов (26). Это подтверждается значительной ассоциацией метаболизма с региональным CBF (rCBF) в различных областях мозга (27,28) и с глобальным CBF (gCBF) в различных состояниях сознания (29).

С помощью этого исследования исследователи смогут обосновать, влияет ли tDCS на rCBF, оценить степень изменения сигнала по отношению к различным токам и измерить различия в распределении CBF при реактивности стимуляции между здоровыми субъектами и PwMS. Цель — исследовать изменения rCBF после транскраниальной стимуляции постоянным током различной интенсивности (1 мА, 2 мА, 3 мА, 4 мА) у здоровых лиц и пациентов с ПвРС. Дизайн представляет собой перекрестное доказательство принципа исследования на 10 здоровых субъектах и ​​10 PwMS.