Modulerande smärta med hjälp av transkraniell alternerande stimulering (tACS) hos friska människor
2 juni 2020 uppdaterad av: Markus Ploner, Technical University of Munich
Smärta är ett mycket komplext och subjektivt fenomen som är ett resultat av den dynamiska integrationen av sensorisk och kontextuell (dvs.
kognitiva, emotionella och motiverande) processer.
Nya bevis tyder på att neurala svängningar och deras synkronisering mellan olika hjärnområden kan ligga till grund för dessa integrerande funktioner.
När man undersöker tonisk experimentell smärta som varar i flera minuter, till exempel, är objektiv stimulansintensitet omvänt relaterad till alfa (8-13 Hz) och beta (13-30 Hz) oscillationer i tidiga somatosensoriska områden, medan subjektiv smärtintensitet är positivt associerad med gamma (30-100 Hz) svängningar i prefrontal cortex.
Ändå, med några få undantag, har rapporterade kopplingar mellan oscillerande hjärnaktivitet och smärta mestadels fastställts genom korrelativa tillvägagångssätt som inte gör det möjligt att sluta sig till kausalitet.
Det aktuella projektet syftar till att heltäckande undersöka den kausala rollen av neurala svängningar för tonisk experimentell smärta hos friska människor.
För detta ändamål kommer transkraniell växelströmsstimulering (tACS) att användas för att modulera oscillerande hjärnaktivitet i alfa- och gammafrekvensband och undersöka effekterna av denna manipulation på smärtuppfattning och smärtrelaterade autonoma svar.
Med hjälp av ett etablerat protokoll för tonisk smärtstimulering och en dubbelblind, skenkontrollerad design kommer effekterna av tACS av somatosensoriska såväl som prefrontala hjärnområden att undersökas.
Resultaten lovar att belysa de neurala mekanismerna bakom tonisk experimentell smärta genom att testa den mekanistiska rollen av neurala svängningar i olika aspekter av smärtbehandling.
Dessutom kan de bidra till utvecklingen av akut nödvändiga nya behandlingsmetoder för kronisk smärta med hjälp av neuromodulerande metoder.
Studieöversikt
Status
Avslutad
Betingelser
Intervention / Behandling
- Enhet: 10 Hz tACS för den bilaterala somatosensoriska cortexen
- Enhet: 10 Hz tACS för den prefrontala cortex
- Enhet: 80 Hz tACS för den bilaterala somatosensoriska cortexen
- Enhet: 80 Hz tACS för den prefrontala cortex
- Enhet: Sham-stimulering av den bilaterala somatosensoriska cortexen
- Enhet: Sham-stimulering av prefrontala cortex
Studietyp
Interventionell
Inskrivning (Faktisk)
39
Fas
- Inte tillämpbar
Kontakter och platser
Det här avsnittet innehåller kontaktuppgifter för dem som genomför studien och information om var denna studie genomförs.
Studieorter
-
-
Bavaria
-
Munich, Bavaria, Tyskland, 81675
- Department of Neurology, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München
-
-
Deltagandekriterier
Forskare letar efter personer som passar en viss beskrivning, så kallade behörighetskriterier. Några exempel på dessa kriterier är en persons allmänna hälsotillstånd eller tidigare behandlingar.
Urvalskriterier
Åldrar som är berättigade till studier
18 år till 65 år (Vuxen, Äldre vuxen)
Tar emot friska volontärer
Nej
Kön som är behöriga för studier
Allt
Beskrivning
Inklusionskriterier:
- i åldern 18-65 år
- Högerhänthet
- Skriftligt informerat samtycke
Exklusions kriterier:
- Graviditet
- Neurologiska eller psykiatriska sjukdomar (t.ex. epilepsi, stroke, depression, ångestsyndrom)
- Allvarliga allmänna sjukdomar (t. tumörer, diabetes)
- Hudsjukdomar (t.ex. dermatit, psoriasis eller eksem)
- Aktuell eller återkommande smärta
- Regelbundet intag av medicin
- Kirurgiska ingrepp som involverar huvudet eller ryggmärgen
- Huvudtrauma följt av försämring av medvetandet
- Tidigare svimningsanfall eller synkoper
- Metall (förutom titan) eller elektroniska implantat
- Biverkningar efter tidigare elektrisk eller magnetisk stimulering
- Biverkningar efter tidigare termisk stimulering
Studieplan
Det här avsnittet ger detaljer om studieplanen, inklusive hur studien är utformad och vad studien mäter.
Hur är studien utformad?
Designdetaljer
- Primärt syfte: Grundläggande vetenskap
- Tilldelning: N/A
- Interventionsmodell: Enskild gruppuppgift
- Maskning: Ingen (Open Label)
Vapen och interventioner
Deltagargrupp / Arm |
Intervention / Behandling |
|---|---|
|
Experimentell: Transkraniell växelströmsstimulering (tACS)
|
10 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den bilaterala somatosensoriska cortexen i 10 minuter med hjälp av en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 st 5*5 cm gummielektroder placerade vid elektrodpositionerna CP3 och CP4 enligt det internationella 10-20-systemet.
10 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den prefrontala cortexen i 10 minuter med hjälp av en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 5*5 cm gummielektroder placerade vid elektrodpositionerna F3 och F4 enligt internationellt 10-20-system.
80 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den bilaterala somatosensoriska cortexen i 10 minuter med hjälp av en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 st 5*5 cm gummielektroder placerade vid elektrodpositionerna CP3 och CP4 enligt det internationella 10-20-systemet.
80 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den prefrontala cortexen i 10 minuter med en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 5*5 cm gummielektroder placerade vid elektrodpositionerna F3 och F4 enligt internationellt 10-20-system.
10 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den bilaterala somatosensoriska cortexen i 10 sekunder i början av experimentsessionen med hjälp av en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 5*5 cm gummielektroder placerade vid elektrodpositionerna CP3 och CP4 enligt det internationella 10-20-systemet.
10 Hz tACS vid 1 mA kommer att appliceras över den prefrontala cortex i 10 sekunder i början av experimentsessionen med användning av en Neuroconn-stimulator (DC-Stimulator MR; Neuroconn, Ilmenau, Tyskland) och 2 5*5 cm gummi placerade vid elektrodpositioner F3 och F4 enligt det internationella 10-20-systemet.
|
Vad mäter studien?
Primära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Förändringar i smärtklassificering på visuell analog skala (VAS; 0: 'ingen smärta' till 10: 'maximal tolererbar smärta') mellan sessionerna
Tidsram: Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Under termisk stimulering kommer deltagarna att instrueras att kontinuerligt värdera den för närvarande upplevda smärtintensiteten med hjälp av en fingerspännande enhet.
|
Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
|
Förändringar i hudkonduktanssvar (µS) mellan sessionerna
Tidsram: Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Hudens konduktanssvar kommer att registreras med hjälp av två elektroder fästa på pek- och långfingret på vänster hand.
|
Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
|
Förändringar i hjärtfrekvens (BPM, slag per minut) mellan pass
Tidsram: Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Elektrokardiogrammet (EKG) kommer att registreras med två elektroder placerade under höger nyckelben respektive under bröstbenet.
|
Under 10 min termisk stimulering i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/skenstimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
|
Förändringar i oscillerande hjärnaktivitet före och efter tACS-applicering inom varje session
Tidsram: Uppmätt omedelbart före och efter tACS-protokollet i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/sham-stimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
5-minuters elektroencefalogram (EEG) kommer att spelas in med två elektroder placerade på samma elektrodpositioner som används för respektive tACS-protokoll.
Kraften hos oscillerande hjärnaktivitet kommer att kvantifieras i alfa (8-12 Hz) och gamma (30-100 Hz) banden.
|
Uppmätt omedelbart före och efter tACS-protokollet i var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/sham-stimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Sekundära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Perception av tACS-inducerade syn- och hudsensationer mätt med numerisk betygsskala (NRS; 0: "ingen sensation" till 10: "mycket stark känsla")
Tidsram: Mäts omedelbart efter EEG-mätningen efter var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/sham-stimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Uppfattningen av syn- och hudsensationer inducerade av tACS-protokollen kommer att bedömas med hjälp av ett anpassat frågeformulär.
|
Mäts omedelbart efter EEG-mätningen efter var och en av sex interventioner (10 Hz tACS/80 Hz tACS/sham-stimulering av den somatosensoriska/prefrontala cortex), som är åtskilda med minst 24 timmar.
|
Samarbetspartners och utredare
Det är här du hittar personer och organisationer som är involverade i denna studie.
Sponsor
Samarbetspartners
Utredare
- Huvudutredare: Markus Ploner, Prof. Dr. med., Department of Neurology, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München
Publikationer och användbara länkar
Den som ansvarar för att lägga in information om studien tillhandahåller frivilligt dessa publikationer. Dessa kan handla om allt som har med studien att göra.
Allmänna publikationer
- Ahn S, Prim JH, Alexander ML, McCulloch KL, Frohlich F. Identifying and Engaging Neuronal Oscillations by Transcranial Alternating Current Stimulation in Patients With Chronic Low Back Pain: A Randomized, Crossover, Double-Blind, Sham-Controlled Pilot Study. J Pain. 2019 Mar;20(3):277.e1-277.e11. doi: 10.1016/j.jpain.2018.09.004. Epub 2018 Sep 27.
- Ploner M, Sorg C, Gross J. Brain Rhythms of Pain. Trends Cogn Sci. 2017 Feb;21(2):100-110. doi: 10.1016/j.tics.2016.12.001. Epub 2016 Dec 23.
- Herrmann CS, Rach S, Neuling T, Struber D. Transcranial alternating current stimulation: a review of the underlying mechanisms and modulation of cognitive processes. Front Hum Neurosci. 2013 Jun 14;7:279. doi: 10.3389/fnhum.2013.00279. eCollection 2013.
- Vosskuhl J, Struber D, Herrmann CS. Non-invasive Brain Stimulation: A Paradigm Shift in Understanding Brain Oscillations. Front Hum Neurosci. 2018 May 25;12:211. doi: 10.3389/fnhum.2018.00211. eCollection 2018.
- Arendsen LJ, Hugh-Jones S, Lloyd DM. Transcranial Alternating Current Stimulation at Alpha Frequency Reduces Pain When the Intensity of Pain is Uncertain. J Pain. 2018 Jul;19(7):807-818. doi: 10.1016/j.jpain.2018.02.014. Epub 2018 Mar 15.
- Jensen MP, Day MA, Miro J. Neuromodulatory treatments for chronic pain: efficacy and mechanisms. Nat Rev Neurol. 2014 Mar;10(3):167-78. doi: 10.1038/nrneurol.2014.12. Epub 2014 Feb 18.
- Nickel MM, May ES, Tiemann L, Postorino M, Ta Dinh S, Ploner M. Autonomic responses to tonic pain are more closely related to stimulus intensity than to pain intensity. Pain. 2017 Nov;158(11):2129-2136. doi: 10.1097/j.pain.0000000000001010.
- Nickel MM, May ES, Tiemann L, Schmidt P, Postorino M, Ta Dinh S, Gross J, Ploner M. Brain oscillations differentially encode noxious stimulus intensity and pain intensity. Neuroimage. 2017 Mar 1;148:141-147. doi: 10.1016/j.neuroimage.2017.01.011. Epub 2017 Jan 7.
- Polania R, Nitsche MA, Ruff CC. Studying and modifying brain function with non-invasive brain stimulation. Nat Neurosci. 2018 Feb;21(2):174-187. doi: 10.1038/s41593-017-0054-4. Epub 2018 Jan 8.
- Schulz E, May ES, Postorino M, Tiemann L, Nickel MM, Witkovsky V, Schmidt P, Gross J, Ploner M. Prefrontal Gamma Oscillations Encode Tonic Pain in Humans. Cereb Cortex. 2015 Nov;25(11):4407-14. doi: 10.1093/cercor/bhv043. Epub 2015 Mar 8.
- Sitaram R, Ros T, Stoeckel L, Haller S, Scharnowski F, Lewis-Peacock J, Weiskopf N, Blefari ML, Rana M, Oblak E, Birbaumer N, Sulzer J. Closed-loop brain training: the science of neurofeedback. Nat Rev Neurosci. 2017 Feb;18(2):86-100. doi: 10.1038/nrn.2016.164. Epub 2016 Dec 22. Erratum In: Nat Rev Neurosci. 2019 May;20(5):314.
- May ES, Hohn VD, Nickel MM, Tiemann L, Gil Avila C, Heitmann H, Sauseng P, Ploner M. Modulating Brain Rhythms of Pain Using Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) - A Sham-Controlled Study in Healthy Human Participants. J Pain. 2021 Oct;22(10):1256-1272. doi: 10.1016/j.jpain.2021.03.150. Epub 2021 Jun 12.
Studieavstämningsdatum
Dessa datum spårar framstegen för inlämningar av studieposter och sammanfattande resultat till ClinicalTrials.gov. Studieposter och rapporterade resultat granskas av National Library of Medicine (NLM) för att säkerställa att de uppfyller specifika kvalitetskontrollstandarder innan de publiceras på den offentliga webbplatsen.
Studera stora datum
Studiestart (Faktisk)
15 april 2019
Primärt slutförande (Faktisk)
23 oktober 2019
Avslutad studie (Faktisk)
23 oktober 2019
Studieregistreringsdatum
Först inskickad
10 januari 2019
Först inskickad som uppfyllde QC-kriterierna
15 januari 2019
Första postat (Faktisk)
16 januari 2019
Uppdateringar av studier
Senaste uppdatering publicerad (Faktisk)
4 juni 2020
Senaste inskickade uppdateringen som uppfyllde QC-kriterierna
2 juni 2020
Senast verifierad
1 juni 2020
Mer information
Termer relaterade till denna studie
Plan för individuella deltagardata (IPD)
Planerar du att dela individuella deltagardata (IPD)?
Ja
IPD-planbeskrivning
Pseudonymiserade individuella deltagares datauppsättningar kommer att göras tillgängliga på OSFs onlineförråd [https://osf.io/]
vid publicering.
Läkemedels- och apparatinformation, studiedokument
Studerar en amerikansk FDA-reglerad läkemedelsprodukt
Nej
Studerar en amerikansk FDA-reglerad produktprodukt
Nej
Denna information hämtades direkt från webbplatsen clinicaltrials.gov utan några ändringar. Om du har några önskemål om att ändra, ta bort eller uppdatera dina studieuppgifter, vänligen kontakta register@clinicaltrials.gov. Så snart en ändring har implementerats på clinicaltrials.gov, kommer denna att uppdateras automatiskt även på vår webbplats .