Icke-invasiv stimulering av excitabilitet i centrala nervsystemet

Efter informerat samtycke i förväg kommer volontärer att skickas till sex pseudorandomiserade sessioner med hjälp av en webbplats (randomization.com) av en icke inblandad forskare. Vid studiestart kommer volontärer att utvärderas genom ett strukturerat frågeformulär och varje session kommer att bestå av följande experimentella sekvens:

1. Kvantitet och kvalitet på sömnen: Det kommer att frågas hur många timmar volontären sov den sista natten. Kvaliteten på sömnen kommer att mätas genom en analog skala graderad från 0 (sämsta sömnkvalitet) till 10 poäng (bästa sömnkvalitet).
2. Typ av ätning: Alla individer kommer att tillfrågas om intag av mat och dryck som kan förändra den kortikala excitabiliteten (t.ex. kaffe, choklad, energi, läsk etc). Om det är positivt kommer forskarna att registrera tiden efter intag och kvantifiera mängden mat.
3. Trötthets- och motivationsnivå: Trötthets- och motivationsnivå: Trötthets- och motivationsnivåer: Det kommer att mätas genom en analog skala graderad från 0 (lägre trötthets- eller motivationsnivåer) till 10 poäng (högre trötthets- eller motivationsnivåer).
4. Kortikal excitabilitet: den kortikala kommer att mätas genom den motoriska framkallade potentialen (MEP), kort intrakortikal hämning (SICI) och intracortical facilitation (ICF). Alla åtgärder kommer att utvärderas genom transkraniell magnetisk stimulering (Neurosoft, Ryssland). Inledningsvis kommer vilomotortröskeln (RMT) att bestämmas genom att hitta den lägsta stimulatorutgången som framkallar motorframkallad potential (MEP) minst 50 mikrovolt (μV). För RMT-mätning kommer en åttatalsspole ansluten till den magnetiska stimulatorn som hålls manuellt i 45 grader från mittlinjen att placeras över höger primärmotorisk cortex (C3 - 10/20 System). Den korta intrakortikala hämningen (SICI) och intracortical facilitation (ICF) kommer att utvärderas genom parad puls transkraniell magnetisk stimulering. En subtröskelkonditioneringsstimuli (80 % av RMT) och supratröskelteststimuli (130 % av RMT) kommer att levereras med ett interstimulusintervall (ISI) på 2 millisekunder för SICI och 10 millisekunder för ICF. Tio stimuli kommer att appliceras vid varje tillstånd (okonditionerad puls och par av stimuli med ISI på 3 och 20 millisekunder). Leverans av stimuliorder kommer att pseudo-randomiseras och SICI och ICF kommer att uttryckas som betingad stimulansprocent avseende obetingad stimulans. MEP-värdet kommer att erhållas genom enkelpuls transkraniell magnetisk stimulering. Tio suprathreshold (130% av RMT) stimuli kommer att levereras på primär motorisk cortex (C3).

5. Ryggmärgsaktivitet: nivån av excitabilitet hos ryggmärgen kommer att mätas genom följande resultat:

   • Hoffman-reflex (H-reflex): H-reflexen kommer att framkallas av en perkutan elektrisk stimulering på tibialisnerven som levereras på popliteal fossae och registrerar de elektromyografiska svaren från soleusmuskeln. Värdena för maximal H-reflex, M-våg och maximal H-reflex och maximal M-vågkvot (H/M-förhållande) kommer att erhållas genom en rekryteringskurva. Rekryteringskurvan börjar med en stimulansintensitet från 2 milliampere (mA) och ökar i steg om 1 mA tills till M-vågsstabilisering (ingen ökning av M-vågsamplituden).
   • Homosynaptisk depression (HD): HD kommer att erhållas genom en serie av två på varandra följande stimuli separerade av ett interstimulusintervall (från 30ms till 10.000ms). Stimulans kommer att levereras på popliteal fossa och de elektromyografiska svaren från soleusmuskeln kommer att registreras. Stimulans kommer att levereras med den intensitet som krävs för att producera den maximala H-reflexen (denna information kommer att finnas tillgänglig i rekryteringskurvan som nämnts tidigare). Skillnaden mellan det första och det andra stimuli för varje interstimulusintervall kommer att ge upphov till återhämtningskurvan.
   • Nociceptiv komponent av uttagsreflex (RIIIr): RIIIr kommer att framkallas genom att leverera perkutan elektrisk stimulering på suralnerven (bakom den högra laterala malleolen) och registrera svar från det ipsilaterala brevis-huvudet av biceps femoris-muskeln. För reflextröskelregistreringen (RT) kommer den initiala strömintensiteten att justeras till 2 mA och ökas i steg om 1 mA, tills ett svar på minst 20 µV erhålls, åtföljt av smärtrapport. Sedan kommer 5 stimulanser (130% RT) att appliceras för att erhålla latens- och areagenomsnittet. Dessutom kommer smärtuppfattningen att kontrolleras genom en analog skala graderad från 0 (utan uppfattning om smärta) till 10 poäng (större smärta redan känt).
6. tsDCS: transkutan ryggmärgsstimulering kommer att levereras genom en likströmsstimulator (DC) (NeuroConn Plus, Tyskland) med hjälp av ett par saltlösningsdränkta svampelektroder (35 cm²). Den aktiva elektroden (anod eller katod) kommer att placeras mellan elfte och tolfte bröstkotan) och referenselektroden, över höger arm (deltoidmuskel). Levereras med en strömstyrka på 2,5 mA, fade in och fade out på 10 sekunder, under 20 minuter. Sham tsDCS har använts i flera studier för att utvärdera aktiva tsDCS-effekter. Sham tsDCS kommer att appliceras med samma elektrodplacering och parameterinställningar som anodalt tsDCS, men stimuleringen varar bara 30 sekunder men de frivilliga fortsätter med elektrodmontage i 20 minuter. Tidiga förnimmelser (t.ex. lätt till måttlig stickningar eller klåda) på stimuleringsstället kommer att upplevas utan att inducera några modulerande effekter. Efter varje tsDCS-session kommer dessutom ett frågeformulär om biverkningar att tillämpas.
7. rTMS: Inledningsvis kommer det högre kortikala representationsområdet (hotspot) av den första högra högra dorsal interosseous (FDI) muskeln att bestämmas genom en åttatals spole ansluten till den magnetiska stimulatorn (Rapid2, Magstim, UK) som hålls manuellt och placeras över hårbotten ( C3 - 10/20 System) i en vinkel på 45 grader från mittlinjen pekade mot målmuskeln (FDI). Därefter kommer RMT att mätas. rTMS-protokollen baserades på tidigare studier. Lågfrekvensprotokoll: 1 hertz (Hz), 90 % RMT, 1500 stimuli (1 tåg). Högfrekvent protokoll: 20 Hz, 90 % RMT, 45 tåg, 40 stimuli per tåg, intervall på 28 sekunder, 1800 stimuli. Sham rTMS kommer att utföras med lågfrekvent protokoll med två spolar. Den första - kopplad till stimulatorn - kommer att placeras på ett spolestöd nära den frivilliga men inte synligt. Därför kommer karakteristiska stimuleringsljud att höras. Den andra - frånkopplad till stimulatorn - kommer att placeras över vänster primärmotorområde. Efter varje rTMS-session kommer förekomsten av negativa effekter att beräknas.
8. Gångträning: Den består av måttlig gångträning under 20 minuter. För att säkerställa att träningen kommer att utföras med måttlig intensitet kommer 64% - 76% av maxpuls att användas (HRmax = 220-ålder). Pulsen kommer att övervakas var tredje minut genom en hjärtpolare. Dessutom kommer löpbandets upplevda ansträngning, gånghastighet och lutning att övervakas. Borgskalan kommer att användas för att utvärdera upplevd ansträngning. Detta är en analog skala graderad från 6 (lätt träning) till 20 poäng (uttömmande övning). Information om träningen på löpbandet kommer att noteras i utvecklingsprotokollet.
9. Ryggmärgsaktivitet: denna utvärdering kommer att utföras omedelbart efter (T0), trettio minuter efter (T1) och 1 timme efter (T2) gångträningen. Förfarandena kommer att genomföras enligt samma protokoll.
10. Kortikal hjärnaktivitet: denna utvärdering kommer att utföras efter varje omvärdering av ryggmärgsaktivitet (T0, T1 och T2). Förfarandena kommer att genomföras enligt samma protokoll.