Giuseppe Murelli, Mara Compagnoni, ODPRTE ŠKOLSKE KOGNITIVNE ŠTUDIJE

TDCS, rojen v Italiji, ki se zdaj uporablja po vsem svetu, je enostavna tehnika, s katero je mogoče na neinvaziven, učinkovit, neboleč način in brez pomembnih stranskih učinkov spodbuditi različne dele možganov.

UVOD

Danes preučevanje možganov in njihovega delovanja vse bolj napreduje zahvaljujoč tehnikam nevroslikovanja ter možganski stimulaciji in modulaciji. Prirojene nevropsihološke motnje, degenerativne ali zaradi travme in kapi, so zdaj na dnevnem redu. Ne samo farmakologija, ampak tudi psihoterapija se je izkazala za sposobno spremeniti delovanje možganov. Zato se zdi razumevanje tega delovanja in načinov za spodbujanje njegovega izboljšanja pomemben cilj posegov, od preprečevanja in sanacije določenih primanjkljajev do zdravljenja čustvenih motenj.
TDCS ( enosmerna transkranialna stimulacija ) bi lahko predstavljal pomemben vir v tem procesu, saj lahko modulira kortikalno razdražljivost brez pomembnih stranskih učinkov.





TDCS in njegovi mehanizmi

TDCS, rojen v Italiji, ki se danes uporablja po vsem svetu, je enostavna tehnika, s katero je mogoče na neinvaziven, učinkovit, neboleč način in brez pomembnih stranskih učinkov spodbuditi različne dele možganov (najpogostejše zaznave so rahlo mravljinčenje / srbenje / toplota na začetku draženja na mestih, kjer so nameščene elektrode). Čeprav gre za 'mlado' tehniko, jo številne študije navajajo kot možno dragoceno orodje za zdravljenje nevropsihiatričnih stanj, kot so depresija, tesnoba, Parkinsonova bolezen, Alzheimerjeva demenca, kronične bolečine, zasvojenosti, rehabilitacija po možganski kapi ali travma.

TDCS omogoča dve vrsti stimulacije: anodalno in katodno. Anodna stimulacija povzroči vzbujanje nevronske aktivnosti, katodna pa jo zavre ali zmanjša.
Stimulacija tDCS je sestavljena iz šibkega neprekinjenega električnega toka s konstantno jakostjo 1-2 mA, ki ni zaznaven za osebo, in se nanese na lasišče skozi par elektrod (ena vzbujevalna, anodna in ena zaviralna katoda) 35 cm² površine. Elektrode so prevlečene s sintetično gobico, namočeno v fiziološki raztopini, da povečajo prevodnost (kar omogoča prečkanje lobanjskih kosti in doseganje možganskega področja, ki nas zanima) in preprečijo morebitne nadležne učinke, ki jih povzroči neposredna uporaba toka.



Na tej točki so vstavljeni v gumijasto kapo (neprevodno), ki olajša pritrditev na glavo. Na splošno se uporablja sklop, pri katerem je aktivna elektroda nameščena na območju, ki ga je treba stimulirati, medtem ko je referenčna elektroda nameščena na kontralateralnem supraorbitalnem območju ali v necefaličnem območju (na primer na rami).

Ta tehnika s tokom toka z ene elektrode na drugo spreminja membranski potencial nevronov, kar omogoča modulacijo razdražljivosti možganske skorje in s tem nevronske aktivnosti možganov, s čimer se poveča ali zmanjša funkcionalnost stimuliranega območja ( učinki na kognitivni in vedenjski ravni) za čas, ki traja dlje kot trajanje stimulacije. Anodna stimulacija zlasti depolarizira nevrone s povečanjem kortikalne razdražljivosti stimuliranega območja, katodna stimulacija pa hiperpolarizira nevrone z zaviralnimi učinki. Če stimulacijo ponovimo večkrat, je mogoče te spremembe narediti bolj stabilne in trajne (Bolognini et al. 2009).

Za razliko od drugih tehnik (na primer TMS) ekscitacijski tDCS ne stimulira aksonov nevronov, zaradi česar izpraznijo akcijske potenciale, saj povzroča počasno in rahlo spremembo potenciala (spontana nevronska razdražljivost). Zdi se, da so učinki predvsem posledica spreminjanja prevodnosti natrijevih in kalcijevih kanalov ter izpodrivanja električnih gradientov, ki vplivajo na ionsko ravnovesje znotraj in zunaj nevronske membrane ter prilagajajo njen prag aktivacije (Ardolino et al. 2005 ).



Ti učinki se razlikujejo glede na različne:
- trenutna gostota (razmerje med jakostjo toka in velikostjo elektrode)
- smer toka toka (od katode proti anodi ali od anode proti katodi)
- Trajanje stimulacije
- Nevronska geometrija, na katero deluje stimulacija
- značilnosti stimuliranega nevronskega tkiva.

Farmakološke študije, povezane s tCDS, so pokazale, da:
- Uporaba karbamazepina (natrijevega antagonista, ki zavira natrijeve kanale tako, da upočasni dotok ionov Na⁺ znotraj nevronske membrane in s tem zmanjša njegovo depolarizacijo), odpravi povečanje nevronske razdražljivosti, ki jo povzroči anodna stimulacija med stimulacija tDCS.
- Enak učinek doseže dajanje flunarizina (zdravila s kalcijevim antagonistom, ki upočasni dotok ionov Ca2 znotraj nevronske membrane z zaviranjem od kalcija odvisnih kanalov).
Učinki na kortikalno razdražljivost med stimulacijo bi bili torej odvisni od vpliva na membranski potencial z delovanjem na natrijeve in kalcijeve kanale.
- Učinki po stimulaciji so bili zmanjšani z dajanjem dekstrometorfana (antagonista receptorjev kanalov NMDA, ki po aktiviranju natrijeve ione in kalcijeve ione pretaka v nevronsko membrano).
- Nasprotno, njegovo trajanje se poveča z dajanjem D-cikloserina (delni agonist za receptorje NMDA) (Nitsche et al. 2004).
Tudi učinki, ki se po prekinitvi stimulacije tDCS ohranijo, bi bili torej odvisni od vpliva na membranski potencial z delovanjem na ionske kanale.

Nastale spremembe postanejo bolj stabilne in trajne (dolgoročni učinki), ko se stimulacija večkrat ponovi (Bolognini et al. 2009). Mehanizmi, na katerih temelji ta stabilizacija učinkov, bi lahko vključevali nastanek novih sinaps z izkoriščanjem mehanizmov dolgoročnega potenciranja (LTP) in dolgotrajne depresije (LTD). Zdi se, da ima glutamatni sistem in zlasti NMDA receptorji pomembno vlogo pri teh procesih.

tDCS, plastičnost možganov in posledice za rehabilitacijo

Ko pride do možganske poškodbe, se v ustreznem kontralateralnem območju (ki običajno opravlja enako funkcijo) aktivirajo mehanizmi, podobni LTP, tako da lahko nepoškodovano območje kompenzira poškodovanega (Bury & Jones 2002). Poškodba možganov zato zmanjša aktivacijo poškodovanega območja in poveča zaviranje, ki ga povzroča ustrezno območje na nepoškodovani polobli (rivalsko območje). Zato je bilo predlagano, da učinkovito zdravljenje s stimulacijo tDCS za primanjkljaje po poškodbi, zlasti za primarne motorične motnje, vključuje povečanje razdražljivosti poškodovanega območja (anodna stimulacija) in / ali zaviranje območja nedotaknjen, da bi zmanjšal njegovo hiperaktivacijo (katodna stimulacija).

tDCS in vedenjsko zdravljenje za spodbujanje možganske plastičnosti

Enaki učinki LTP, pridobljeni s stimulacijo tDCS, se po vedenjskem zdravljenju pojavijo na zdravljenem območju, tudi pri zdravih osebah.
Na tej točki je mogoče domnevati, da imata vedenjski trening in tDCS podobne mehanizme delovanja, da povzročita tiste pojave plastičnosti možganov, ki so osnova za okrevanje po možganskih poškodbah, za kar aditivna uporaba tDCS in njegova sposobnost ustvarjanja učinkov dolgoročno bi moral povečati učinke vedenjske rehabilitacije.
Oglas Iz tega razloga lahko upravičeno domnevamo, da lahko njihova kombinacija maksimizira njihove posamezne učinke. To je zato, ker bi anodna stimulacija olajšala aktivacijo nevronov poškodovanega območja, medtem ko bi katodna stimulacija zmanjšala delovanje nedotaknjenega območja in zaviranje, ki to deluje na poškodovano območje prek medhemisferičnih kalozalnih povezav. Če bi bilo vedenjsko zdravljenje povezano z neinvazivno možgansko stimulacijo, bi lahko v takem okviru povzročilo intenzivnejše spremembe na kortikalni poti in posledično večje funkcionalno okrevanje zdravljene funkcije. Poleg tega, če upoštevamo, da se spontani procesi reorganizacije plastike po možganski kapi hitro zmanjšajo, dokler jih v nekaj mesecih ne zmanjka, lahko kombinacija stimulacije tDCS in s tem indukcije dodatnih mehanizmov reorganizacije plastike podaljša časovno obdobje, v katerem možno je pozitivno izvesti rehabilitacijsko zdravljenje.
Študije kažejo, da:
- Funkcionalna korist v rehabilitacijskem okolju po dajanju samo stimulacije s tDCS je bila omejena na približno 10-20% (Talelli & Rothwell 2006).
- Tudi samo vedenjsko zdravljenje, čeprav bistveno za pospeševanje okrevanja, ni bilo popolnoma učinkovito (na primer 50-60% bolnikov, ki so pretrpeli možgansko kap, ima preostale motorične motnje, ki zahtevajo neko obliko pomoči).
- Kombinirano zdravljenje obeh tehnik bi lahko povečalo njihove posamezne učinke, saj bo tDCS predhodno aktiviral posebej poškodovana nevronska vezja in se tako bolj odzivala na stimulacijo vedenjske rehabilitacije.

Pomembno je omeniti, da je tDCS izjemno obetavna tehnika, hkrati pa enostavna za uporabo in brez stranskih učinkov, če se uporablja v skladu s smernicami (Rossi et al. 2009).

pomen besede empatija

Nekatere prejšnje študije, v katerih je bil uporabljen tDCS

Nevropsihološke študije s tDCS še niso zelo številne, kljub potencialu te tehnike, vendar se postopoma povečujejo.
Učinke tDCS so ocenili glede na:
- Motorna skorja:
Odziv primarnega gibalnega področja (M1), ocenjen z merjenjem sproženih motoričnih potencialov, je bil večji po anodni stimulaciji tDCS in nižji po katodni stimulaciji (Lang et al. 2004). Poročali so tudi o številnih spremembah na vedenjski ravni.

- vidna skorja:
Vrh izzvanega vizualnega potenciala N70 se je po stimulaciji z anodami povečal in po katodni stimulaciji zmanjšal (Antal et al. 2004a).
Vrh vizualnega potenciala P100 se po stimulaciji z anodami zmanjša in po katodni stimulaciji ojača.
Opisane so bile spremembe v zaznavanju vida tako v smislu olajševanja kot zaviranja.

- somatosenzorična skorja:
Anodna stimulacija senzomotorične skorje poveča senzomotorične potenciale, ki nastanejo s stimulacijo desnega srednjega živca (Matsunaga et al. 2004), katodna stimulacija pa jih nekoliko zmanjša (ne visokofrekvenčnih komponent) (Dieckhöfer et al. 2006).
Katodna stimulacija somatosenzorične skorje zmanjša sposobnost taktilne diskriminacije za vibracijsko stimulacijo levega prstanca (Rogalewski et al. 2004).

- kognitivne funkcije:
Anodna stimulacija leve prefrontalne skorje olajša implicitno verjetnostno klasifikacijo (Kincses et al. 2004) in zmogljivosti delovnega spomina med nalogo zaporedja črk (Fregni et al. 2005).
Katodna stimulacija sprednje prefrontalne skorje poveča zavajajoče vedenje pri nalogah, pri katerih se lahko odloči, da bo rekel resnico ali laž. To najdemo vzporedno s krajšimi reakcijskimi časi, ko je odziv napačen in ima tudi manjši občutek krivde (Karim idr. 2009).
Anodna stimulacija leve dorsolateralne predfrontalne skorje povzroči izboljšanje izvajanja zapletene naloge verbalnega reševanja problemov, ki zahteva aktivacijo izvršilnih funkcij (Cerruti & Schlaug 2008).
Anodna stimulacija dorsolateralne, desne ali leve prefrontalne skorje in katodna stimulacija kontralateralnega področja zmanjšujeta tveganje za impulzivno vedenje med dvoumnimi nalogami odločanja (Fecteau et al. 2007).
Katodna stimulacija leve dorsolateralne predfrontalne skorje med zgodnjimi učnimi stopnjami testa Tower of London in anodalna stimulacija istega področja v poznejših fazah, v katerih se je test naučil, prinašajo boljše rezultate. Zdi se, da začetna katodna stimulacija deluje kot reduktor hrupa nevronov, ki olajša pridobivanje izvršilnih funkcij, na katerih temelji test Tower of London, medtem ko bi poznejša anodna stimulacija olajšala aktivacijo nevronov, ki so zdaj vzpostavili funkcionalno konfiguracijo nevronske povezave. (Dockery et al. 2009).

Z nevropsihološkega vidika so bili koristni učinki tDCS dokazani predvsem za enostransko prostorsko zanemarjanje (Sparing et al. 2009) in pri zdravljenju afazije (Monti et al. 2008).

Transkranialna magnetna stimulacija (TMS)

Oglas TMS je neinvazivna tehnika stimulacije možganov, ki temelji na principu elektromagnetne indukcije in se lahko uporablja tako za preučevanje razmerja med možgani in vedenjem kot tudi za raziskovanje razdražljivosti različnih možganskih regij.

Mehanizem delovanja TMS uporablja impulz električnega toka, ki skozi kovinsko tuljavo (običajno baker) ustvarja magnetno polje. Sodobne naprave za magnetno stimulacijo uporabljajo kondenzator, povezan s spodbudno tuljavo, ki vsebuje tuljavo, ki jo je mogoče namestiti neposredno na lasišče, kar omogoča lažjo ciljno stimulacijo. Iz njega teče elektromagnetno polje velike moči (od 0,2 do 4,0 T) in kratkega trajanja (~ 200 µs), ki prečka kožo, mišična in kostna tkiva lobanje in doseže možgansko skorjo, ki inducira prehodni električni tok, ki lahko sproži potencial delovanje, ki povzroči depolarizacijo celičnih membran (Barker in sod., 1987; 1985) in transinaptično depolarizacijo populacije kortikalnih nevronov.
Zanimiva lastnost TMS je, da podaljšana stimulacija ustvari začasen in reverzibilen blok funkcije kortikalnega območja pod točko pozicioniranja tuljave. Ta tehnika se še vedno uporablja v laboratoriju za simulacijo in preučevanje posledic začasne deaktivacije določenih možganskih področij na izvajanje zapletenih kognitivnih nalog (na primer glede jezika, gibanja, pozornosti ...) in zato bolje razume njihovo vlogo funkcionalen (na primer TMS lahko predstavlja preprosto in neinvazivno alternativo testu Wada).

TDCS vs TMS

Zdi se, da tako tDCS kot TMS prinašata podobne rezultate: možnost spreminjanja kortikalne razdražljivosti in posledično (pre) modulacijo mehanizmov sproščanja in ponovnega privzema nevrotransmiterjev.
Glavna razlika je v tem, da TMS s proizvodnjo magnetnih polj inducira električna polja, ki lahko sprožijo akcijske potenciale, kar posledično privede do neposrednih sprememb nevronskega odziva (kortikalna depolarizacija in sprožitev nevronov v primeru vzbujevalna stimulacija ali kortikalna hiperpolarizacija v primeru zaviralne stimulacije). Po drugi strani tDCS proizvaja šibka električna polja, ki v možganih inducirajo električne tokove z nizko ali zelo nizko intenzivnostjo, ki lahko modulirajo membranski potencial nevronov, da olajšajo (vzbujevalna stimulacija) ali zavirajo (inhibitorna stimulacija) nevronski izpust, ki pa ne nikoli ni neposredno induciran.
Druge razlike med obema tehnikama se nanašajo na 'praktične' vidike: TMS je osrednji in zato natančen pri indukciji učinkov, po drugi strani pa dražji, bolj zapleten pri uporabi in trenutno zaradi ustvarjenega magnetnega polja ni priporočljivo za srčne spodbujevalnike in slušne pripomočke, za tiste, ki 'nosijo' kovinske proteze za rekonstrukcijo obraza in nosečnice; zlasti je kontraindiciran za tiste, ki trpijo zaradi epilepsije ali imajo anamnezo s podobnimi epizodami.
Zato je treba občasno izbirati med obema tehnikama glede na posamezen primer, pri čemer je treba skrbno oceniti razmerje med stroški in koristmi.

PRIPOROČENA POSTAVKA:

Sanacija fantomske bolečine s tDCS

BIBLIOGRAFIJA: