In vivo avbildning av terapeutiskt elektriskt strömflöde (tDCS)

Transkraniell likströmsstimulering (tDCS) och djup hjärnstimulering (DBS) är exempel på elektriska stimuleringsterapier som snabbt vinner uppmärksamhet som medel för att modulera motorisk funktion, semantisk bearbetning och exekutiv funktion. Båda terapierna har lockat till sig många kliniska och experimentella studier. tDCS har visat sig ha både underlättande och hämmande effekter på hjärnan beroende på stimuleringspolaritet och elektrodposition. DBS har utvärderats grundligt kliniskt för behandling av rörelsestörningar, främst Parkinsons sjukdom, och utökar sin räckvidd till att omfatta behandling av störningar som fokal dystoni, depression och kronisk smärta. Även om det fortfarande mestadels är i experimentstadiet, växer tDCS-applikationer och acceptans extremt snabbt.

Även om de funktionella förändringarna associerade med tDCS kan kategoriseras utan kunskap om den underliggande neurofysiologin, är en förståelse för var externt applicerad ström faktiskt flyter i någon elektrisk stimuleringsteknik avgörande som en grund för att förstå vilka hjärnregioner, kretsar eller element som påverkas av dessa behandlingar och hur dessa förändringar kan inträffa. Sådan kunskap kommer att leda till en bättre förståelse av mekanismerna bakom dessa terapier, och därmed till mer fokuserade och effektiva stimuleringsmönster och platser. I slutändan kommer detta att leda till mer effektiva och nya kliniska tillämpningar.

Många studier har simulerat effekterna av nuvarande tillämpning i både extra- och intrakraniella modaliteter med hjälp av datorsimulering. Simuleringar kommer alltid att begränsas av fel i tolkningen av MRT-data under segmentering, skillnader mellan antagna och faktiska elektriska konduktivitetsvärden och avvikelser mellan faktiska och antagna elektrodplaceringar och storlekar. Bättre metoder för att förstå och verifiera aktuella flödesfördelningar behövs alltså.

I denna studie en nyligen utvecklad MRI-baserad fasavbildningsteknik för att mer direkt mäta strömtätheter in vivo. Till skillnad från tidigare MRT-baserade metoder för att mäta elektriskt strömflöde, fungerar tekniken utan att det krävs ompositionering av motivet. Dessa metoder kommer att valideras mot högupplösta ämnesspecifika modeller som innehåller många vävnadsfack, inklusive anisotrop vit substans. Alltså en ny direkt mätmetod mot toppmoderna modelleringsmetoder.