Icke-invasiv hjärnstimulering för pediatrisk ADHD

Extern påverkan på neuroplastiska processer kan användas för funktionell förbättring av sjukdomar, i synnerhet för att förbättra kortikala funktioner. Möjligheten att påverka hjärnans aktivitet och stadigt förbättra beteendeprestanda genom extern intervention har länge fascinerat neuroforskare. En av dessa tekniker, transkraniell elektrisk stimulering (tES), har fått stort intresse eftersom den har stor potentiell användning i grundforskning och kliniska tillämpningar. Transkraniell elektrisk stimulering (tES) i den aktuella forskningen inkluderar två typer av stimulering: transkraniell likströmsstimulering (tDCS) och transkraniell slumpmässig brusstimulering (tRNS). tES-teknikerna involverar applicering av konstant svag likström (t.ex. 1-2 mA) till hjärnan via hud-elektrodgränssnitt, vilket skapar ett elektriskt fält som modulerar neuronal aktivitet. Denna modulering är polaritetsberoende mot depolarisering efter anodstimulering (excitatorisk) och mot hyperpolarisering efter katodstimulering (hämmande), vilket leder till övergående förändringar i vilomembranpotentialen. Den kumulativa effekten av längre stimulering resulterar i en polaritetsberoende underlättande eller hämning av den spontana neuronala avfyrningshastigheten och anses vara neuromodulerande.

tDCS, provocerar en subtröskelmodulering av neuronal excitabilitet utan depolariserande aktionspotentialer5. Poststimuleringseffekter av tDCS beror på stimuleringens varaktighet (som varar från flera minuter upp till timmar) och kan hittas i områdena under elektroderna och även på avstånd från nätverksförändringar.

Mekanismen genom vilken tRNS påverkar hjärnaktiviteten skiljer sig från tDCS. Leveransen av tRNS använder samma utrustning som för tDCS. I tRNS kan dock båda elektroderna användas för att stimulera antingen på homologa platser bilateralt eller vid olika regioner samtidigt. tRNS kan användas för att stimulera en region med en ström som varierar slumpmässigt i tiden. Sådan stimulering kan inducera excitabilitet som varar upp till 60 minuter per 10 minuters stimulering1. Den mest fördelaktiga typen av tRNS är vid hög frekvens (100-640Hz).

Detta är en randomiserad, dubbelblind, placebokontrollerad, crossover-studie på barn med ADHD. Berättigade deltagare kommer att randomiseras i följande tre grupper:

1. tDCS-placebo (bluff) grupp för att få antingen tDCS eller matchande placebo (bluff (under 5 följande dagar (en session varje dag). Efter en veckas uppehåll kommer det att ske en korsning mellan kontrollgruppen och skengruppen: de vi fick tDCS under den första veckan kommer att få sken, medan de som fick sken i den 1:a veckan kommer att få tDCS under den 3:e veckan.
2. tRNS-sham-grupp, som kommer att få samma typ av intervention med samma intervall som ovan men med tRNS istället för tDCS.
3. tDCS-tRNS grupp. Här kommer samma intervention som ovan att tillhandahållas med samma intervall, men verklig tDCS och verklig tRNS kommer att tillhandahållas på ett motviktsfullt sätt. Detta skulle göra det möjligt att jämföra olika behandlingar i en design inom ämnet, samt att jämföra effekten av dessa på skenstimulering i de två första grupperna i en design mellan individer.

Den totala varaktigheten av ämnesdeltagandet kommer att vara 4 veckor. Studien genomförs i ADHD-kliniken vid Neuro-Cognitive Centre, vid Hadassah-Hebrew University Medical Center.

tDCS: Stimulering skulle tillämpas med halvtorra 5X5 cm elektroder. Strömmen skulle vara 0,75 mA, vilket baserat på tidigare beräkningsmodellering av tDCS hos barn och uppskattas vara lika med 1-1,5 mA hos vuxna. Detta beslut togs efter att ha övervägt parametrarna som skulle påverka strömfördelning och täthet på platsen för stimulering, såsom tunnare hårbotten, mindre cerebrospinalvätska och mindre huvudstorlek hos den pediatriska populationen. En liknande dos med tDCS tolererades väl av barn och var inte associerad med biverkningar29. Den anodala elektroden kommer att placeras ovanför dlPFC (F3 baserat på det internationella 10-20-systemet, medan katodelektroden skulle placeras över höger supraorbital. tRNS: Barn i den aktiva tRNS-gruppen kommer att få 0,75mA tRNS (100-640Hz) till sin vänstra dorsolaterala prefrontala cortex (dlPFC) och den högra nedre frontala gyrusen (IFG) via halvtorra 5 cm X 5 cm elektroder, fästa under avsedd elektrod positioner (F3, F8) för ett tES-tak som följde det internationella 10-20-systemet (InnoSphere Inc., Haifa). Vänster dlPFC och höger IFG valdes, baserat på deras bidrag till verkställande kontroll och hämning. tRNS kommer att tillämpas i 20 minuter per pass under en iPad kognitiv träning. Liknande varaktighet har också använts i pediatrik med tDCS29. I likhet med en tidigare tRNS-studie på barn, och den rationella som tillhandahålls för tDCS, kommer vi att tillämpa 0,75mA.

Sham: För sham-tRNS kommer vi att använda samma montage som i aktiv tRNS. För sham-tDCS kommer vi att använda samma montage som i aktiva tDCS. Den enda skillnaden mellan aktiv och sham tES skulle vara att i fallet med sham tES skulle 30 sekundernas upprampning av strömmen från 0 till 0,75mA inte följas av 19 minuters stimulering vid 0,75mA som i aktiv tES, men skulle omedelbart följas av en rampperiod på 30 sekunder till 0mA. En sådan metod har visat sig ge effektiv blindhet av stimuleringstillståndet eftersom både aktiva och skenbara tES skulle leda till lätt klåda som skulle försvinna på grund av hårbotten. Ingen ytterligare stimulering skulle ges i skengruppen under den dagliga sessionen.

Studien kommer att omfatta 60 pojkar i åldrarna 7 till 12 år. Deltagarna kommer att rekryteras bland barn som remitteras till kliniken av barnläkare, allmänläkare, lärare, psykologer eller föräldrar.