Badania naukowe potwierdzające skuteczność terapii tDCS w leczeniu różnych zaburzeń

Potencjał przezczaszkowej stymulacji prądem stałym w leczeniu bólu

Wprowadzenie

Anatomiczne i funkcjonalne komponenty sieci przetwarzającej ból stanowią realne cele dla neuromodulacji. Opierając się na wczesnych odkryciach inwazyjnej neurostymulacji, takiej jak głęboka stymulacja mózgu lub stymulacja kory ruchowej, zbadano działanie przeciwbólowe tDCS zarówno w ostrych, jak i przewlekłych stanach bólowych, zarówno w warunkach badawczych, jak i w warunkach klinicznych. Badania neurofizjologiczne i neuroobrazowe przeprowadzone w ostatnich dziesięcioleciach wykazały, że sieć przetwarzania bólu w mózgu jest bardziej złożona niż tradycyjnie sądzono.

Określenie obszarów mózgu, które mogą służyć jako najlepsze cele kliniczne, jest do tej pory dość trudne. Ból jest złożonym doświadczeniem, które ma wymiar sensoryczno-dyskryminacyjny, motywacyjno-afektywny i poznawczo-oceniający. Odkrycia doświadczalne i kliniczne z zastosowaniem rezonansu magnetycznego sugerują, że obszary ciemieniowe, w tym pierwszorzędowa kora somatosensoryczna (SI), są zaangażowane głównie w sensoryczno-dyskryminacyjny wymiar odczuwania bólu, a sieci czołowo-limbiczne są zaangażowane w wymiar afektywny. Aktywacja SI zwykle ogranicza się do aktywacji po przeciwnej stronie stymulacji, podczas gdy drugorzędowa kora somatosensoryczna (SII) ma tendencję do wykazywania aktywacji dwustronnej. Istnieją dowody potwierdzające udział przedniej kory zakrętu obręczy (ACC) w afektywnym wymiarze odczuwania bólu. Inne struktury mózgu, które wydają się być zaangażowane w afektywny komponent odczuwania bólu, obejmują boczne i przyśrodkowe wzgórze, korę wyspową i korę przedczołową. Rola lewej kory przedczołowej w kontroli bólu jest niejasna. Istnieją jednak dowody na poparcie koncepcji, że lewostronna aktywacja przedczołowa jest ujemnie skorelowana z nieprzyjemnym bólem, co sugeruje możliwą decydującą rolę lewej kory przedczołowej w afektywnym wymiarze odczuwania bólu. Istnieją dowody na to, że aktywacja lewej kory przedczołowej jest związana z działaniem przeciwbólowym, prawdopodobnie poprzez modulację odpowiedzi układu limbicznego na ból. Istnieją również dowody na to, że dezaktywacja prawej kory przedczołowej jest związana z poprawą bólu klinicznego, co sugeruje wyraźną lateralność w odniesieniu do roli (ról) kory przedczołowej w modulacji bólu. Jednak badania obrazowe i liczne badania stymulacji korowej u ludzi sugerują, że stymulacja kory ruchowej może znacznie zmniejszyć ból, jak również poprzez modulowanie aktywności w sieciach obszarów mózgu zaangażowanych w przetwarzanie bólu, takich jak wzgórze, oraz poprzez ułatwianie wystąpienia mechanizmów hamujących ból.

Podczas radzenia sobie z bólem za pomocą tDCS, celem jest modulowanie aktywności w obszarach mózgu zaangażowanych w przetwarzanie bólu. TDCS z anodą umieszczoną nad korą mózgową powoduje podwyższenie poziomu pobudliwości pod elektrodą, podczas gdy stymulacja katodowa wydaje się zmniejszać miejscową pobudliwość korową. Chociaż większość dotychczasowych badań nad bólem i tDCS skupiała się na anodowej stymulacji kory ruchowej, istnieje coraz więcej dowodów sugerujących, że kora przedczołowa i kora somatosensoryczna mogą być również rozsądnymi korowymi celami tDCS w leczeniu bólu.

TDCS w ostrym bólu pooperacyjnym

Właściwa kontrola bólu ostrego to jeden z najważniejszych obszarów opieki zdrowotnej. Pomimo głębokich postępów w neurobiologii w ciągu ostatnich 20 lat, medycyna nadal w dużej mierze ucieka się do narkotyków opioidowych, jednak ta strategia nie jest pozbawiona znacznego ryzyka i jest tylko marginalnie skuteczna w wielu przypadkach. Nieinwazyjne techniki stymulacji mózgu, takie jak tDCS, mogą odgrywać rolę zarówno w leczeniu bólu ostrego, jak i przewlekłego, poprzez modulację obwodów związanych z percepcją bólu i hamowaniem bólu w mózgu. Jednak niewiele wiadomo na temat optymalnych strategii stymulacji (np. miejsce na korze do stymulacji, parametry stymulacji, czas trwania leczenia), które mogą wywołać silne działanie przeciwbólowe. Wyjątkowe, ale w dużej mierze niedostatecznie zbadane, potencjalne zastosowanie tDCS dotyczy obszaru okołooperacyjnego. Chociaż ból jest częstą dolegliwością poprzedzającą niektóre zabiegi chirurgiczne, takie jak operacja lędźwiowa i wymiana stawu kolanowego, same zabiegi wiążą się ze znacznym bólem pooperacyjnym trwającym od kilku dni do tygodni, a odpowiednia kontrola bólu pooperacyjnego jest ważnym czynnikiem w określaniu czasu rekonwalescencji i długość pobytu w szpitalu.

Podstawowe metody stosowane w leczeniu bólu pooperacyjnego obejmują na ogół ogólnoustrojowe podawanie opioidów lub innych leków przeciwbólowych. Pomimo tych strategii leczenia bólu, pacjenci nadal zgłaszają znaczny ból pooperacyjny i często mają trudności z ukończeniem planu fizjoterapii pooperacyjnej (jeśli została zalecona). Ogólnoustrojowe stosowanie opioidów przeciwbólowych wiąże się z efektami ubocznymi, które mogą prowadzić do powikłań pooperacyjnych, w tym między innymi do zamglenia umysłowego, dezorientacji, depresji oddechowej, interakcji z innymi lekami, w niektórych przypadkach uzależnienia, zmęczenia i problemów z motoryką żołądka. Ponadto zabiegi chirurgiczne wraz z powiązanymi protokołami znieczulenia śródoperacyjnego są związane ze zwiększonym ryzykiem pooperacyjnych problemów poznawczych, zwłaszcza u osób starszych. W przypadku otyłych pacjentów bezdech jest prawdziwym problemem, który może komplikować pooperacyjne ogólnoustrojowe stosowanie opioidów.

Ponieważ coraz więcej nowatorskich technologii stymulacji mózgu, w tym przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) i tDCS, zaczyna być obiecujących jako metody leczenia różnych stanów bólowych, pojęcie neurostymulacji bólu pooperacyjnego staje się realne i obiecujące do eksploracji. Energia elektryczna nie zawiera metabolitów ani innych pozostałości i może być dostarczana z minimalnym dyskomfortem i bez problemów związanych z interakcjami lek-lek. Te zalety wspierają tezę, że nieinwazyjne techniki stymulacji mózgu mogą odgrywać rolę w multimodalnym schemacie leczenia bólu pooperacyjnego.

Opracowanie protokołów tDCS do leczenia ostrego bólu pooperacyjnego opiera się na dowodach i doświadczeniach z zastosowań innych nieinwazyjnych metod stymulacji mózgu, które zostały wprowadzone do medycyny wcześniej, takich jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. Poniżej omówiono przykłady obejmujące ustalenia, które ułatwiły stosowanie tDCS w leczeniu bólu pozabiegowego. 

Ból pooperacyjny po operacji pomostowania żołądka (gastric bypass) 

            Pierwsze badanie neurostymulacji w leczeniu bólu pooperacyjnego przeprowadzono przy użyciu przezczaszkowej stymulacji magnetycznej u pacjentów bypassem żołądka. W 2002 r. w USA przeprowadzono 63 000 operacji bariatrycznych. Według American Society for Metabolic and Bariatric Surgery (asmbs.org) w 2015 roku liczba operacji bariatrycznych wzrosła do 196 000. Leki opioidowe są najczęściej używanymi lekami uśmierzającymi ból w okresie okołooperacyjnym, jednak istnieje oczywiście ryzyko i problemy związane z używaniem opioidów. Wiele skutków ubocznych leków opioidowych jest szczególnie problematycznych u pacjentów po operacji, którzy mają problemy z oddychaniem (np. obturacyjny bezdech senny), dysfunkcję prawej komory płuc, nadciśnienie płucne i u których pooperacyjne wymioty mogą powodować poważne komplikacje.

W pierwszych badaniach nad TMS w bólu pooperacyjnym pacjenci byli losowo przydzielani do otrzymywania prawdziwego TMS lub pozorowanego TMS na lewą grzbietowo-boczną korę przedczołową. Badani otrzymywali 20 minut rTMS 10 Hz przy 100% spoczynkowego progu motorycznego (10-sekundowa stymulacja z 20-sekundowymi przerwami między stymulacjami), co daje łącznie 4000 impulsów. Osoby, które otrzymały prawdziwy TMS stosowały średnio 39,59 mg (odch. stand. = 19,33) morfiny, a osoby otrzymujące pozorowany TMS stosowały 62,27 mg (odch. stand. = 40,44). Rzeczywisty TMS był związany z 36% spadkiem całkowitego zużycia morfiny w momencie wypisu u 40 uczestników. Osoby, które otrzymały prawdziwy TMS, zgłaszały niższe oceny „średniego bólu”, „bólu w najgorszym momencie” i lepszy „nastrój w najgorszym bólu” niż osoby otrzymujące pozorowany TMS. Co ciekawe, te subiektywne doniesienia o mniejszym bólu i lepszym nastroju wystąpiły w grupie leczonej pomimo stosowania znacznie mniejszej ilości morfiny. Chociaż odkrycia te były obiecujące, z praktycznego punktu widzenia TMS ma ograniczenia w porównaniu z tDCS, ponieważ procedury dozowania są skomplikowane, urządzenie jest niewygodne w stosowaniu, procedura jest również niewygodna dla niektórychpacjentów, stymulacja jest głośna, istnieje udokumentowane ryzyko napadu padaczkowego i pacjenci nie mogą poruszać głową podczas leczenia. TDCS jest proste, przenośne, ciche, bezbolesne i znacznie lepiej sprawdza się w leczeniu bólu po znieczuleniu na oddziałach. 

TDCS dla bólu po zabiegu endoskopowej cholangiopankreatografii wstecznej (ERCP) 

Ból brzucha i zespół jelita drażliwego (IBS) to coraz częstsze wskazania do endoskopii. Międzynarodowe badanie wykazało, że 18% pacjentów z IBS jest obecnie leczonych narkotykami. Pacjenci z tym profilem poddawani endoskopii często odczuwają ból poendoskopowy, częściowo spowodowany rozciąganiem jelita przez endoskop oraz dopływem powietrza podczas zabiegu. Ból jest na ogół przemijający, ale może być mylony z wczesnym powikłaniem i może skłonić do przyjęcia na obserwację lub powrotu na oddział ratunkowy. Ból może być silny podczas i po  endoskopowej cholangiopankreatografii wstecznej u tych pacjentów, naśladując wczesne zapalenie trzustki, a nawet perforację, podczas rekonwalescencji. Istnieje coraz więcej dowodów potwierdzających rolę mechanizmów centralnych w bólu jelitowym. Nadpobudliwość neuromatrycy bólu w mózgu i niewydolność hamujących ból obwodów korowych mogą przyczyniać się do wystąpienia bólu jelit i zaostrzenia. Bezpośrednie ukierunkowanie neuromodulacji na obwody korowe może umożliwić zredukowanie przejściowego bólu do poziomu znośnego przy jednoczesnym stosowaniu doustnych lekach przeciwbólowych.

W pierwszym w historii badaniu pilotażowym dotyczącym wpływu tDCS na ból po ERCP, 19 kobiet rasy białej poddano tDCS po ERCP. Po zakończeniu ERCP uczestnicy zostali losowo przydzieleni do otrzymania 20-minutowego tDCS 2 mA z anodą nad lewą korą przedczołową i katodą nad reprezentacją kory czuciowej w jelitach (rozmiar elektrody 4 cm × 4 cm). Nie było żadnych poważnych zdarzeń niepożądanych związanych z tDCS, a skutki uboczne tDCS ograniczały się do mrowienia (42%), swędzenia (47%) i łagodnego kłucia (11%) pod elektrodami. Pacjenci, którzy otrzymali prawdziwy tDCS, używali łącznie o 22% mniej hydromorfonu niż pacjenci, którzy otrzymali pozorowaną dawkę pod koniec 24-godzinnego okresu pozabiegowego. Nachylenie skumulowane krzywej użycia środków przeciwbólowych było znacznie bardziej strome w grupie pozorowanej tDCS w porównaniu z grupą aktywną. Oceny bólu w skali VAS sugerowały arytmetyczną przewagę dla aktywnego tDCS w porównaniu z pozorowanym. Wyniki tego pilotażowego studium sugerują, że tDCS jest bezpieczny, dobrze tolerowany i może być w stanie zmniejszyć zapotrzebowanie na opioidy po ERCP bez zwiększania subiektywnej oceny bólu. Ponieważ to badanie testowało tylko niską dawkę tDCS (pojedyncza 20-minutowa sesja) i biorąc pod uwagę, że obserwowany efekt przeciwbólowy / zmniejszający zużycie opioidy był łagodny, może się zdarzyć, że więcej sesji tDCS może wywołać silniejsze pooperacyjne efekty przeciwbólowe. 

TDCS w leczeniu bólu pooperacyjnego po endoprotezoplastyce stawu kolanowego 

Całkowita endoprotezoplastyka stawu kolanowego (TKA) jest jedną z najczęstszych procedur ortopedycznych, a według Agencji ds.Badań i Jakości w Opiece Zdrowotnej (AHRQ) co roku w Stanach Zjednoczonych przeprowadza się ponad 600 000 zabiegów endoprotezoplastyki stawu kolanowego. Ponieważ przewiduje się, że częstość występowania zapalenia stawów znacznie wzrośnie wraz ze starzeniem się populacji, prawdopodobnie procedury TKA stanie się jeszcze częstsze. Wskaźnik całkowitej alloplastyki stawu kolanowego po rewizji wzrasta na dekadę o około 6 zabiegów na 100 000 osób. Wykazano, że TKA poprawia stan funkcjonalnowania i łagodzi ból, a liczba i częstość całkowitej alloplastyki stawu kolanowego stale rośnie. W latach 1990–2002 odsetek pierwotnych całkowitych alloplastyk stawu kolanowego na 100 000 osób prawie się potroił. Podczas gdy ból kolana jest często dolegliwością występującą przez TKA, sam zabieg wiąże się ze znacznym bólem pooperacyjnym, utrzymującym się od kilku dni do kilku tygodni.

We wstępnym badaniu pilotażowym losowo przydzielono 40 pacjentów poddawanych jednostronnej TKA do otrzymania w sumie 80 minut rzeczywistego (n = 20) lub pozorowanego tDCS (n = 20) z anodą nad kolanem będącym reprezentacją pasa motorycznego i katodą nad prawą grzbietowo-boczną korę przedczołową. Dwudziestominutowe zabiegi tDCS wykonywano: (1) w trakcie znieczulenia, (2) 4 godziny później, (3) rano pierwszego dnia pooperacyjnego i (4) w popołudnie pierwszego dnia po operacji. Oceny bólu i nastroju w skali VAS zbierano co 4 godziny po zabiegu, pod warunkiem, że pacjenci byli przytomni. Nachylenia skumulowanych krzywych użycia środków znieczulających różniły się istotnie między grupami, a osoby z TKA w aktywnej grupie tDCS stosowały o 44% mniej hydromorfonu po 48 godzinach od operacji. Pomimo istotnie niższych poziomów stosowania hydromorfonu, średnie oceny bólu w skali VAS były również znacząco niższe w grupie rzeczywistej tDCS. Nie napotkano żadnych zdarzeń niepożądanych ani poważnych skutków ubocznych. Nie było przypadków, w których konieczne było przerwanie leczenia tDCS z powodu dyskomfortu pacjenta lub powikłań związanych z tDCS.

W uzupełniającym, randomizowanym, kontrolowanym badaniu pozorowanym zakwalifikowano 61 pacjentów z TKA i losowo przydzielono ich do 4 sesji pooperacyjnego tDCS z umieszczeniem elektrod: (1) anoda na korze ruchowej , katoda na prawej korze przedczołowej; (2) anoda na lewej korze przedczołowej, katoda na korze czuciowej; (3) anoda na lewym węźle skroniowo-potylicznym, katoda na przednio-środkową korę przedruchową (grupa aktywna+ pozorowana); i (4) grupa pozorowana – tDCS bez prądu. Nie było różnic w stosowaniu opioidów między grupą z aktywnym+pozorowanym i zerowym tDCS. Umieszczenie na korze przedczołowej wiązało się z 26% spadkiem zużycia opioidów w porównaniu z grupą pozorowaną, jednak stymulacja kory ruchowej była związana z 24% wzrostem w porównaniu z pozorowaną. Nachylenia krzywych użycia leków przeciwbólowych w obu grupach stymulacji przedczołowej i kory ruchowej różniły się istotnie od grupy pozorowanej. 

TDCS na ból pooperacyjny po operacji kręgosłupa lędźwiowego 

W niedawnym, randomizowanym, podwójnie ślepym, kontrolowanym grupą pozorowaną badaniu klinicznym przeprowadzono 4 sesje tDCS w celu kontroli bólu i kontroli stosowania opioidów przez pacjentów poddawanych operacji kręgosłupa. Do niniejszego badania włączono dwudziestu siedmiu pacjentów poddawanych zabiegom w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, które wymagały co najmniej jednej nocy hospitalizacji z powodu zastosowania pozajelitowych leków przeciwbólowych.

Bezpośrednio po operacji uczestnicy zostali losowo przydzieleni do poddania się 20-minutowym sesjom aktywnego lub pozorowanego tDCS (2 mA, anoda umieszczona nad pierwotną korą ruchową (korespondująca z obszarem dolnej części pleców / tułowia) i katoda nad prawą grzbietowo-boczną korą przedczołową. Umieszczenie elektrod określano za pomocą międzynarodowego systemu EEG 10–20 (pozycje Cz i F4). W sumie przeprowadzono cztery sesje tDCS (wszystkie rzeczywiste lub wszystkie pozorowane) (sesja 1 – około 30 min po operacji, sesja 2 – 4 godziny później, sesja 3 – rano pierwszego dnia po operacji i sesja 4 – kolejne 4 godziny później). W celu monitorowania zdarzeń niepożądanych bezpośrednio związanych z tDCS, uczestnicy zostali poproszeni o opisanie wszelkich wrażeń, jakich doświadczyli podczas każdej z czterech 1-, 10- i 20-minutowych sesji stymulacji tDCS.

Średnia liczbowa skala ocen (NRS) w ocenie bólu w próbie wyniosła 6,6 na 10 w momencie przyjęcia. Czternastu uczestników zostało losowo przydzielonych do otrzymania prawdziwego tDCS, a 13 otrzymało pozorowany. Nie było różnic między prawdziwymi i pozorowanymi grupami tDCS na początku badania w odniesieniu do wieku, statusu przewlekłej terapii opioidowej, oceny największego, najmniejszego i średniego bólu, wagi lub płci. W trakcie terapii tDCS nie zaobserwowano żadnych zdarzeń niepożądanych.

Wpływ tDCS (w grupie rzeczywistej kontra pozorowanej) na nachylenie skumulowanej krzywej uzycia hydromorfonu był istotny. W momencie wypisu ze szpitala uczestnicy, którzy otrzymali rzeczywisty tDCS, stosowali średnio 12,6 mg hydromorfonu, a osoby otrzymujące pozorowany tDCS stosowały średnio 16,5 mg, co sugeruje, że tDCS wiązało się z 23% redukcją w stosowaniu środków przeciwbólowych. Uczestnicy nie byli w stanie poprawnie odgadnąć, czy otrzymali prawdziwy, czy pozorowany tDCS, trafiniej niż przypadkiem (52% poprawnych przypuszczeń). Niezależna analiza t-test wyników NRS z BPI przy przyjęciu i wypisie wykazała brak istotnych różnic między grupami tDCS przy przyjęciu i przy wypisie w ocenie średniego bólu, bólu minimalnego lub bólu o największym nasileniu. W grupie rzeczywistego tDCS zaobserwowano znaczące, 31% zmniejszenie oceny bólu najmniejszego od przyjęcia do wypisu, ale żadne inne zmiany oceny bólu nie były istotne w żadnej z grup.

W innym badaniu oceniającym wpływ tDCS na ból po operacji lędźwiowej i stosowanie opioidów, celem była kora przedczołowa; uczestnicy otrzymywali stymulację anodową, katodową lub pozorowaną na lewej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej. To badanie nie wykazało różnic między grupami w żadnym z interesujących wyników. 

TDCS w leczeniu przewlekłego bólu 

Zastosowania tDCS w zespołach bólu przewlekłego opierają się na odkryciach wskazujących, że rozwój i utrzymanie bólu przewlekłego wiąże się z wieloma utrzymującymi się dynamicznymi zmianami w sieci neuronowej przetwarzającej ból, a także ze zmienioną funkcjonalnie łącznością z innymi sieciami mózgowymi. U pacjentów z przewlekłym bólem zaobserwowano zmienione funkcjonowanie kory mózgowej w sieci trybu domyślnego i sieci istotności, a także wpływ na funkcjonalną łączność między sieciami. W porównaniu ze zdrowymi osobami, u pacjentów z przewlekłym bólem występuje spadek funkcjonalnej łączności między siecią trybu domyślnego a siecią istotności, a stopień tej nieprawidłowości jest analogiczny do zgłaszania bólu i objawów związanych z chorobą. Podsumowując, dowody naukowe sugerują, że w przypadku bólu przewlekłego, neuroplastyczność nieprzystosowująca odgrywa rolę w funkcjonalnych i / lub strukturalnych zmianach w mózgu, które mogą być związane z utrzymywaniem się bólu nie do leczenia oraz postępowaniem i utrzymaniem bólu przewlekłego. Co ważne, badania przeprowadzone w ciągu ostatnich dziesięcioleci dostarczają dowodów na to, że odwrócenie nieprawidłowych zmian w funkcjonowaniu mózgu jest możliwe i może wiązać się z poprawą objawów, w tym przewlekłego bólu. Jak dotąd, wpływ tDCS na ból przewlekły był badany w wielu kontrolowanych badaniach klinicznych popartych badaniami pilotażowymi i raportami klinicznymi dotyczącymi różnych stanów bólowych, w tym trudnych do leczenia zespołów bólowych, takich jak ból związany ze stwardnieniem rozsianym, fibromialgia, zespół algodystroficzny, ból ośrodkowy spowodowany urazem rdzenia kręgowego, ból fantomowy, ból obwodowy w neuropatii cukrzycowej i inne. 

Fibromialgia 

Fibromialgia (FM) to przewlekły zespół bólowy charakteryzujący się obustronnym bólem powyżej i poniżej talii, osiowym bólem kostnym i występowaniem bólu w co najmniej 11 z 18 typowych dla FM punktach. Inne objawy FM to zmęczenie, trudności ze snem, bóle głowy i zaburzenia nastroju. FM dotyka około 2% populacji, a kobiety są diagnozowane w stosunku 9: 1 w porównaniu do mężczyzn. Uważa się, że FM ma kilka czynników przyczynowych, w tym komponent genetyczny, a także predyspozycje do zaburzeń ośrodkowego przetwarzania bólu prowadzących do ośrodkowego uczulenia. Strategie leczenia obejmują różnorodny zestaw technik, w tym leki, ćwiczenia lub dostosowanie stylu życia.

Wpływ tDCS na ból i związane z nim objawy w fibromialgii badano w wielu badaniach. W badaniach oceniano zastosowania tDCS obejmujące montaż na pierwszorzędowej korze ruchowej  (M1) i grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) oraz stymulacje przez 5 lub więcej dni, a także połączenie tDCS z innymi strategiami leczenia wspomagającego, takimi jak rehabilitacja lub ćwiczenia.

W randomizowanym badaniu z kontrolą pozorowaną przeprowadzonym przez Fregni i wsp. 32 pacjentów z fibromialgią otrzymało pozorowany lub rzeczywisty tDCS z anodą nad M1 lub nad lewym DLPFC o natężeniu 2 mA przez 5 kolejnych dni. TDCS na obszarze M1 przyniósł znacznie większą ulgę w bólu niż na obszarze DLPFC lub w tDCS pozorowanym, a efekt przeciwbólowy był nadal istotny klinicznie po 3 tygodniach obserwacji. Dodatkowo, stymulacja M1 spowodowała niewielką poprawę jakości życia. Podobne wyniki tDCS w M1 przez 5 kolejnych dni zaobserwowali Fagerlund i wsp. (2015) w randomizowanym, kontrolowanympróbą pozorną badaniu z udziałem 48 pacjentów. W innym, dłuższym protokole stymulacji (10 kolejnych sesji tDCS M1 lub DLPFC przy 2 mA lub tDCS pozorowanym, n = 41) Valle i wsp. (2009) zauważyli, że  zarówno stymulacja na M1, jak i na DLPFC doprowadziła do zmniejszenia bólu i poprawy jakości życia pod koniec 10-dniowego leczenia, ale tylko tDCS na M1 tDCS przyniósł długotrwałe korzyści, które utrzymywały się w okresie obserwacji 30 i 60 dni po leczeniu.

Co więcej, połączenie tDCS na M1 z cotygodniowymi sesjami multidyscyplinarnego programu rehabilitacji spowodowało znacznie lepsze złagodzenie bólu w porównaniu z rehabilitacją połączoną z tDCS pozorowanym, a także wykazało tendencję wzrostową w kierunku lepszej poprawy obciążenia objawami fibromialgii. Podobnie, połączenie anodowego tDCS w M1 z ćwiczeniami aerobowymi skutkowało znacznie większą ulgą w bólu niż każda indywidualna interwencja, a połączona interwencja miała znacznie większy korzystny wpływ na nastrój i lęk.

W innych badaniach nad fibromialgią oceniano wyniki stymulacji tDCS o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) w jednej lub wielu sesjach w celu optymalizacji dawki tDCS do uzyskania ulgi w bólu związanym z fibromialgią w stopniu istotnym klinicznie. W podwójnie ślepej próbie kontrolowanej autorstwa Villamar i wsp. (2013) 18 pacjentów zostało dobranych losowo do poddania się pojedynczym 20-minutowym sesjom pozorowanej, anodowej i katodowej HD-tDCS przy 2,0 mA w układzie krzyżowym z przeciwwagą, przy użyciu konfiguracji 4 × 1 pierścień, z elektrodą środkową umieszczoną nad lewą pierwszorzędową korą ruchową. Wyniki pokazały, że oba warunki aktywnej stymulacji doprowadziły do znacznego zmniejszenia ogólnego odczuwanego bólu w porównaniu z próbą pozorowaną, a efekty były obecne 30 minut po stymulacji. Ponadto aktywna stymulacja anodowa spowodowała znaczny obustronny wzrost mechanicznych progów odczuwania. Kontynuacyjne otwarte badanie z tej samej grupy miało na celu ustalenie liczby sesji HD-tDCS wymaganych do osiągnięcia 50% redukcji bólu w fibromialgii. Wstępnie zdefiniowane 50% zmniejszenie bólu osiągnięto u 7 z 14 pacjentów, przy czym zarówno osoby z odpowiedzią, jak i osoby niereagujące odniosły korzyść ze skumulowanego efektu leczenia, co znalazło odzwierciedlenie w znacznej redukcji bólu, a także w poprawie jakości życia. Autorzy zgłosili również łączny odsetek odpowiedzi w ciągu 6 tygodni wynoszący 50% pacjentów i medianę dla liczby sesji HD-tDCS wynoszącą 15, aby osiągnąć klinicznie znaczące wyniki. Badanie to dostarczyło dowodów wspierających optymalizację protokołu stymulacji w celu zindywidualizowanego leczenia bólu w fibromialgii przy tDCS dostosowanym do potrzeb pacjenta. 

Ból ośrodkowy spowodowany stwardnieniem rozsianym 

Stwardnienie rozsiane (SM) jest chorobą demielinizacyjną, w której dochodzi do uszkodzenia osłonek komórek nerwowych w mózgu i rdzeniu kręgowym. SM ma stosunkowo niski wiek zachorowania, średnio 25,3 lat. Kobiety są diagnozowane częściej niż mężczyźni w stosunku około 2: 1. Różnorodne objawy neurologiczne i fizyczne obejmują osłabienie motoryczne, problemy sensoryczne, zmęczenie, zaburzenia widzenia, problemy z równowagą i ból. Szacuje się, że częstość występowania bólu u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym waha się od 29% do 86%, a ból jest bardziej prawdopodobny u osób starszych, u których chorobę zdiagnozowano później. Ból w stwardnieniu rozsianym może obejmować ciągły ból ośrodkowy, przerywany ból ośrodkowy, ból mięśniowo-rdzeniowy lub mieszany ból neuropatyczny i nieneuropatyczny. Uważa się, że ból ośrodkowy jest najczęściej występującym rodzajem bólu zgłaszanym przez pacjentów z SM. Leczenie bólu w SM obejmuje leczenie farmakologiczne trójpierścieniowymi lekami przeciwdepresyjnymi, lekami przeciwpadaczkowymi, opioidami lub kannabinoidami, ale wyniki pozostają niezadowalające u wielu pacjentów. W związku z tym badania nad wspomagającymi niefarmakologicznymi metodami leczenia SM mają duże znaczenie kliniczne, a istnieją ograniczone, ale zachęcające dowody na łagodzenie bólu w stwardnieniu rozsianym przez tDCS.

W randomizowanym, kontrolowanym badaniu Mori i wsp. (2010) pacjenci otrzymywali przez 5 dni pozorowany tDCS lub rzeczywisty tDCS anodowy nad korą ruchową przy 2 mA, z elektrodami 5 × 7 cm. Po anodowym tDCS nad korą ruchową, ale nie pozorowanym, nastąpiła znacząca poprawa bólu oceniana za pomocą skali VAS dla bólu i kwestionariusza McGilla, a także poprawa ogólnej jakości życia. Wielkość złagodzenia bólu w ostatnim dniu 3-tygodniowej obserwacji w stosunku do wartości wyjściowej wyniosła 63,17% w skali VAS dla oceny bólu, co wskazuje na klinicznie istotne złagodzenie bólu. 

Fantomowy ból kończyn 

            Szacuje się, że ból fantomowy kończyn (PLP) może wystąpić po amputacji kończyny z częstością aż 61%. PLP ma wiele aspektów i obejmuje mechanizmy obwodowe, rdzeniowe i nadrdzeniowe. Leczenie PLP obejmuje przyjmowanie niesteroidowych leków przeciwzapalnych, przeciwdepresyjnych, trójpierścieniowych leków przeciwdepresyjnych, przeciwdrgawkowych, w tym gabapentyny i pregabaliny, antagonistów receptora NMDA lub opioidów. Wspomagające strategie leczenia obejmują terapię zajęciową, techniki wizualizacji lub nieinwazyjną neurostymulację z wykorzystaniem techniki lustra.

Bolognini i współpracownicy (2013) zbadali działanie przeciwbólowe pojedynczej sesji tDCS na ból fantomowy, ból kikuta i niebolesne odczucia kończyny fantomowej u 8 pacjentów z jednostronną amputacją kończyny dolnej lub górnej. Pozorowany lub aktywny tDCS przy 2 mA przez 15 min z anodą lub katodą nad pierwszorzędową korą ruchową (M1) i nad tylną korą ciemieniową (PPC) zastosowano w 2 podwójnie ślepych eksperymentach krzyżowych. Anodowy tDCS M1 skutkował selektywnym, krótkotrwałym spadkiem bólu fantomowego; inne konfiguracje montażu nie miały wpływu na ból.

W kolejnym badaniu tej samej grupy oceniano skutki 5-dniowego leczenia tDCS. Pozorowany lub anodowy tDCS nad M1 przez 15 min przy 1,5 mA przez 5 kolejnych dni podawano w sposób krzyżowy u 8 pacjentów z jednostronną amputacją kończyny dolnej lub górnej i przewlekłym bólem fantomowym. Natychmiast po zakończeniu 5-dniowego leczenia aktywnym tDCS, pacjenci zgłaszali znaczący spadek całkowitego bólu fantomowego w porównaniu do grupy pozorowanej oraz poprawę ruchu kończyny fantomowej. Ponadto aktywny tDCS w porównaniu z pozorowanym skutkował trwałym spadkiem tła bólu fantomowego i spadkiem częstotliwości napadów bólu. Poprawa była widoczna w okresie kontrolnym 1 tydzień po zakończeniu leczenia. Średni stopień ulgi w PLP po aktywnym tDCS wynosił 41%, przy czym 4 pacjentów spośród 8 zgłosiło zmniejszenie powyżej 30%. Częstość napadów PLP zmniejszyła się średnio o 33%, z redukcją większą niż 30% u 4 z 8 pacjentów. 

Ośrodkowy ból poudarowy 

Udar, krwotoczny lub niedokrwienny, jest jedną z głównych przyczyn zgonów w Stanach Zjednoczonych. Około 19–74% osób, które przeżyły udar, zgłasza występowanie bólu. Ból po udarze może obejmować komponent mięśniowo-szkieletowy lub ośrodkowy. Ośrodkowy ból poudarowy (CPSP) na ogół rozwija się od kilku dni do miesięcy po udarze i jest opisywany jako przeszywający, palący ból, często z hiperpatią i alodynią; głównie w rękach, nogach, tułowiu i twarzy. Leczenie bólu ośrodkowego po udarze mózgu obejmuje stosowanie leków przeciwdrgawkowych, trójpierścieniowych leków przeciwdepresyjnych, antagonistów opioidów i blokerów NMDA, ale pomimo stosowanych leków CPSP jest trudny do opanowania.

Nieinwazyjną neuromodulację, w tym tDCS, u osób po udarze badano głównie w celu neurorehabilitacji, aby przywrócić mobilność i inne funkcje, takie jak mowa. Wstępne dowody na skuteczność terapii tDCS w leczeniu CPSP pochodzą z randomizowanego badania klinicznego obejmującego 14 pacjentów z CPSP. Pozorowany lub rzeczywisty tDCS anodowy przy 2 mA nad pierwszorzędową korą ruchową był dostarczany przez 20 min 3 dni w tygodniu przez okres 3 tygodni. Subiektywny ból mierzono za pomocą wizualnej skali analogowej (VAS), a dodatkowo ból wywoływany przez bodźce zimnem i gorącem określano ilościowo w celu zbadania działania przeciwbólowego. Grupa pozorowana-tDCS nie wykazała statystycznie istotnych różnic w czasie, podczas gdy grupa tDCS wykazała obniżone wyniki w skali VAS. Wzrosły temperatury progowe dla poczucia zimna i bólu od zimna, a dla odczucia ciepła i bólu od ciepła spadły. 

Polineuropatia cukrzycowa 

Cukrzyca jest jedną z najczęstszych chorób przewlekłych. Szacuje się, że do 2035 r. 592 mln osób będzie chorować na cukrzycę. Powikłaniem cukrzycy jest obwodowa neuropatia cukrzycowa, znana również jako symetryczna polineuropatia dystalna, która jest niezwykle rozpowszechniona w populacji chorych na cukrzycę w wieku powyżej 65 i spośród chorych 61,5% zgłasza występowanie bólu. Wraz z wiekiem osób żyjących z cukrzycą i utrzymującym się czasem trwania choroby zwiększa się prawdopodobieństwo obwodowej neuropatii cukrzycowej.

Patologia bólu nie została w pełni poznana, ale wysunięto teorię, że wysoki poziom cukru we krwi z czasem przyczynia się do urazów nerwów, a słaba regulacja insuliny przyczynia się do nieprawidłowości w zwojach korzenia grzbietowego. Leczenie obwodowej neuropatii cukrzycowej obejmuje przeszczep trzustki, dietę i ćwiczenia fizyczne, fizjoterapię i leki. Leki stosowane w leczeniu neuropatii obwodowej obejmują trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne, SNRI, leki przeciwdrgawkowe, opioidy, dożylny kwas alfa-liponowy, kapsaicynę i lidokainę.

W randomizowanym badaniu klinicznym pacjentów z bolesną polineuropatią cukrzycową, 20-minutowa stymulacja tDCS przez pięć kolejnych dni spowodowała istotne zmniejszenie nasilenia bólu w porównaniu z pozorowaną, a działanie przeciwbólowe było obecne i znaczące po 4 tygodniach obserwacji. 

Migrena 

Spośród różnych typów pierwotnych bólów głowy wyróżnionych w Międzynarodowej Klasyfikacji Bólów Głowy (2013), tDCS jest stosowany w leczeniu objawów migreny. Migrena to zaburzenie, które upośledza życie w blisko 1 na 4 amerykańskich gospodarstwach domowych, z rocznym bezpośrednim obciążeniem ekonomicznym związanym z opieką zdrowotną i utratą produktywności szacowaną na 36 miliardów dolarów w USA według Migraine Research Foundation. Co więcej, u niektórych osób cierpiących na migrenę może rozwinąć się postępujący stan tej choroby z ponad 15 atakami miesięcznie. Stan ten określany jest jako przewlekła migrena (CM), zaburzenie, w którym pacjenci odczuwają znacznie większy wpływ bólu głowy na codzienne życie i mają duży potencjał nadużywania substancji, zwłaszcza opiatów. Jest to prawdopodobnie jeden z neuromechanizmów najbardziej centralnie zaangażowanych w regulację bólu, wpływający na wiele elementów odczuwania bólu.

Konwencjonalne terapie nie są w stanie wybiórczo celować w dysfunkcyjne obszary mózgu, a brakuje danych na temat tego, jak odwrócić wbudowane neuroplastyczne mechanizmy molekularne, gdy zawiodą dostępne leki i terapie chirurgiczne. Co ciekawe, kilka badań ze stymulacją kory ruchowej (MCS) wykazało, że elektrody zewnątrzoponowe w pierwszorzędowej korze ruchowej (M1) są skuteczne w zapewnieniu analgezji u pacjentów z opornym na leczenie bólem ośrodkowym. Uzasadnienie dla stymulacji MCS opiera się częściowo na dysfunkcji wzgórza obserwowanej w przewlekłym bólu i migrenie, a także na badaniach wykazujących, że MCS znacząco zmienia aktywność wzgórzową. Oczywiście chirurgiczny charakter takiego zabiegu ogranicza jego wskazanie do poważniejszych przewlekłych zaburzeń bólowych. TDCS, może nieinwazyjnie modulować i aktywować system receptorów μ-opioidowych (μOR), zapewniając stosunkowo trwałą ulgę w bólu u pacjentów z przewlekłym bólem i migreną. Jak dotąd, informacje molekularne dotyczące dysfunkcjonalnego układu μ-opioidowego u pacjentów epizodycznych i przewlekłych oraz odpowiedzi na neuromodulację są skąpe. Ciągła modulacja tego układu neuroprzekaźników, ściśle związana z doświadczaniem bólu, może być związana z migreną i symptomatologią bólu przewlekłego oraz z neuroplastycznością molekularną mózgu u ludzi. Chociaż zrozumienie centralnych mechanizmów bólu za pomocą neuroobrazowania molekularnego jest ważne, równie ważne jest opracowanie nowatorskich koncepcji przyszłych zastosowań klinicznych, aby zapewnić tak potrzebną ulgę  pacjentom. TDCS może być jedną z możliwych opcji terapeutycznych do modulowania endogennych środków przeciwbólowych. W tej sekcji omówiono endogenne mechanizmy związane ze stosowaniem tDCS w migrenie. 

Dysfunkcja aktywności μ-opioidów u pacjentów z migreną 

Obecnie istnieją bezpośrednie dowody na endogenną aktywację μ-opioidów podczas samoistnej migreny i allodynii poprzez pomiar niezmiennego potencjału wiązania μOR (BPND) in vivo za pomocą [11C] karfentanylu. Autorzy tej metody zauważyli zmniejszenie μOR BPND, obliczone jako wzrost endogennego neuroprzekaźnictwa zależnego od receptora opioidowego μ (RM) podczas samoistnego napadu migreny w porównaniu do wartości wyjściowej w regionach modulujących ból układu opioidowego, w tym we wzgórzu i istocie szarej okołowodociągowej (PAG). Autorzy ocenili in vivo układ μ-opioidowy podczas samoistnych epizodycznych migrenowych bólów głowy. Siedmiu pacjentów zostało zeskanowanych w fazach międzynapadowych i napadowych przy użyciu selektywnego wskaźnika radioaktywnego receptora μ-opioidowego (μOR) [11C] karfentanylu. W fazie napadu padaczkowego doszło do dysfunkcyjnej aktywacji μOR w środkowej korze przedczołowej (mPFC), obszarze silnie związanym z klinicznym przetwarzaniem bólu. Ponadto zmiany wiązania opioidów μ w mPFC wykazały umiarkowaną ujemną korelację z połączonym rozszerzeniem i ciężkością ataków. Wyniki te po raz pierwszy wskazały, że u osób z migreną występuje silniejsza endogenna neurotransmisja μ-opioidowa oddziałująca z μOR.

Sześciu z tych pacjentów z migreną, poddawanych próbie trwałego bodźca termicznego w regionie trójdzielno-ocznym (STPTS) podczas fazy napadowej i międzynapadowej, wykazało alodynię napadową, która była równoległa i dodatnio skorelowana z aktywacją μOR w śródmózgowiu, rozciągającą się od jądra czerwonego do brzuszno-boczej istoty szarej okołowodociągowej (vlPAG). Odkrycia te pokazują in vivo wysoką aktywację μOR w mózgach osób cierpiących na migrenę w odpowiedzi na ich doświadczenie alodyniczne. 

Zarządzanie objawami migreny za pomocą tDCS 

Niedawno wykazano w jednym badaniu z tDCS znaczący spadek bólu u pacjentów z przewlekłą migreną po 10 nieinwazyjnych sesjach anodowego tDCS w rejonie M1 i katodowego w rejonie kory nadoczodołowej (SO), tutaj opisanych jako M1-tDCS. Pomimo kilku badań analizujących i kwestionujących kliniczne wyniki tDCS, jego korzystny wpływ na migrenę konsekwentnie powtarza się od czasu tego badania. Opierając się na koncepcji nadpobudliwości korowej w migrenie, pierwszorzędowa kora wzrokowa (V1) została również wykorzystana jako cel tDCS w profilaktycznym leczeniu migreny. Wielokrotne stosowanie katodowej stymulacji V1 znacznie zmniejszyło natężenie bólu w napadach migreny. Auvichayapat i wsp. (2012) wykazali również, że V1-tDCS znacznie zmniejszyło częstotliwość ataków, intensywność bólu i nieskuteczne leki. 

Domniemane neuronalne mechanizmy działania przeciwbólowego tDCS 

Coraz więcej dowodów sugeruje, że kilka różnych mechanizmów nerwowych może przyczyniać się do działania przeciwbólowego tDCS. Uważa się, że M1-tDCS moduluje sensoryczno-dyskryminacyjne przetwarzanie bólu poprzez hamowanieaktywności bocznego wzgórza, a prawdopodobnie także przez hamowanie kory somatosensorycznej poprzez bezpośrednie korowe szlaki M1-S1. Ponadto, bezpośrednie hamowanie kory somatosensorycznej przez katodowy tDCS może również przyczyniać się do modulacji składnika somatosensorycznego bólu. Uważa się, że emocjonalny / afektywny składnik bólu jest modulowany głównie przez tDCS działające na obwody dopaminergiczne i serotoninergiczne kory czołowej i przedczołowej oraz pokrewne obszary podkorowe, które pośredniczą w przetwarzaniu emocji. Ponadto wyniki nadtwardówkowej stymulacji kory ruchowej sugerują, że stymulacja M1 może również przyczyniać się do modulacji emocjonalno-afektywnej składowej bólu. Rzeczywiście, aktywacja struktur mózgowych związana z emocjonalną oceną bólu przez nadtwardówkową stymulację M1 korelowała z subiektywnie opisywaną ulgą w bólu.

Innym istotnym mechanizmem przyczyniającym się do modulacji zarówno komponentu somatosensorycznego, jak i emocjonalno-afektywnego bólu jest endogenny układ opioidowy.

Co ciekawe, ostatnia praca DosSantosa i wsp. (2012) wykazała, że pojedyncza sesja anodowego M1-tDCS powoduje zmniejszenie wiązania receptora opioidowego mu z egzogennym ligandem receptora w sieci przetwarzania bólu, co sugeruje, że działanie przeciwbólowe M1-tDCS może być spowodowane bezpośrednim wzrostem endogennego uwalniania opioidów. Badanie z użyciem radioznacznika specyficznego dla opioidów μ, karfentanylu [11C], wykazało, że natychmiastowy efekt zastosowania M1-tDCS wywoływał dużą aktywację układu μ-opioidowego w zstępującym układzie hamującym, w tym PAG. Autorzy przebadali za pomocą pozytronowego tomografu emisyjnego dziewięciu zdrowych ochotników bez historii przewlekłego bólu lub zaburzeń ogólnoustrojowych. Protokół składał się z dwóch skanów PET przy użyciu [11C] karfentanylu, selektywnego radioznacznika μOR. Pierwszy PET dostarczył podstawowej oceny regionalnego μOR BPND. Podczas drugiej PET sesje placebo i aktywna (2 mA) M1-tDCS były podawane kolejno przez 20 minut, każda z zastosowaniem montażu M1 tDCS. Gdy analizowano oddzielnie grupy, placebo i aktywne tDCS były związane z ostrym zmniejszeniem μOR BPND, co wskazuje na aktywację tego układu neuroprzekaźników w PAG. Ponadto początkowa faza pozorowanego tDCS indukowała natychmiastową aktywację μOR w lewym wzgórzu (Thal) i korze zakrętu obręczy (PCC), a następnie podczas aktywnej fazy tDCS w lewej korze przedczołowej (PreF) i przedklinowej (PreC) ). Jednak dopiero po aktywnym tDCS nastąpiła znacząca poprawa progów bólu mierzonych ilościowymi testami sensorycznymi, które były skorelowane z aktywacją układu μOR.

Co więcej, obecnie istnieją wystarczające dowody na to, że tDCS moduluje nie tylko endogenny układ opioidowy, ale także inne mechanizmy biochemiczne związane z modulacją bólu. W badaniu Foerster i wsp. (2014) 12 pacjentów z fibromialgią, którzy byli poddawani 5 dziennie M1-tDCS, zostało ocenionych w klinicznej skali bólu i tescie 1H-MRS na początku badania, po tygodniu od zakończenia próby tDCS pozorowanej oraz po tygodniu od próby z aktywnym M1-tDCS. Chociaż było to badanie krzyżowe, wyjściowe poziomy glutaminianu i glutaminy (Glx) przedniego zakrętu obręczy korelowały istotnie ze zmianami w punktacji bólu, mierzonymi na początku próby aktywnej i pozorowanej. Wystąpiło zmniejszenie bólu między punktami czasowymi przed i po w tDCS aktywnym. Ponadto w grupie aktywnej poziom Glx zmniejszył się w przedniej korze zakrętu obręczy (ACC) i wystąpiła tendencja do obniżenia Glx we wzgórzu w porównaniu z tDCS pozorowanym. Wystąpił również trend w kierunku zwiększonej produkcji GABA w przedniej części wyspy w przypadku porównania tDCS aktywnego i pozorowanego oraz nastąpiła regresja liniowa współczynników między poziomami ACC Glx a zmianami w klinicznej skali bólu między wartością początkową a wyjściową w aktywnym tDCS. 

Praktyczne uwagi dotyczące tDCS w populacjach z dolegliwościami bólowymi 

Wiele praktycznych kwestii związanych ze stosowaniem tDCS w populacjach bólowych opiera się na ogólnych zasadach najlepszych praktyk w stosowaniu tDCS. Należy jednak zwrócić szczególną uwagę na montaże, które były badane w populacjach bólu. Najczęściej stosowanym montażem w badaniach bólu tDCS jest tDCS zwiększający pobudliwość („anodowy”) nad pierwszorzędową korą ruchową, przeciwległą do miejsca bólu. W przypadku bólu obustronnego o nierównomiernym nasileniu anodę można umieścić przeciwnie do miejsca o większym nasileniu bólu. Jednak w przypadkach bólu obustronnego / rozprzestrzeniającego się o równym nasileniu, decyzja należy do badacza, ponieważ nie ma określonych wytycznych. Inne montaże badane w populacjach bólu obejmują tDCS zmniejszające pobudliwość („katodowy”) nad korą somatosensoryczną lub stymulację nad grzbietowo-boczną korą przedczołową (DLPFC, anoda lewa, katoda prawa lub nad regionem nadoczodołowym.

Ponadto, jak omówiono w poprzednich rozdziałach, efekty tDCS mogą być zmieniane przez różne środki farmakologiczne. Dążenie do całkowitego wypłukania leków przeciwbólowych przed zastosowaniem tDCS może być etycznie problematyczne, zwłaszcza w badaniach z udziałem pacjentów z umiarkowanym / silnym bólem. Problem ten można jednak zminimalizować np. Poprzez częściowe wymycie lub przestawienie chorych na wcześniej wybrane klasy leków w ramach armamentarium przeciwbólowego. 

Wnioski 

Pojawiające się zastosowania tDCS do leczenia bólu wydaje się obiecujące, jednak nadal nie jest całkowicie jasne, jak najlepiej stosować tDCS w celu uzyskania jak najlepszych wyników przeciwbólowych.

W dziedzinie ostrego bólu pooperacyjnego dowody wskazują, że celowanie w reprezentację kory ruchowej obszaru chirurgicznego / bólu za pomocą anodowego tDCS może być dobrą strategią, ale jednoczesne umieszczenie katody nad prawą korą przedczołową może również odgrywać pewną rolę w obserwowanych efektach przeciwbólowych. Stymulacja anodą umieszczoną nad lewą korą przedczołową może być również obiecującym podejściem, zwłaszcza gdy nie ma określonego celu motorycznego związanego z obszarem operacyjnym (np. operacja brzucha). Jednak wyniki badań przeciwbólowych przedczołowego tDCS w okresie pooperacyjnym wydają się być mieszane.

Ogólnie wykazano, że stymulowanie obszarów ludzkiej kory zaangażowanych w przetwarzanie bólu może znacznie zmniejszyć pooperacyjne zapotrzebowanie na opioidy bez negatywnego wpływu na subiektywne oceny bólu, a w niektórych przypadkach może znacznie zmniejszyć oceny bólu, nawet jeśli pacjenci stosują mniej opioidów. Prowadzenie stymulacji mózgu w warunkach pooperacyjnych jest wykonalne, a ryzyko wydaje się minimalne. Przynajmniej kilka obiecujących, wstępnych odkryć dotyczących nowatorskich technologii stymulacji mózgu w okresie pooperacyjnym sugeruje, że przyszłe badania są uzasadnione.

W przypadku bólu przewlekłego tDCS badano (z mieszanym sukcesem) różne trudne do leczenia zespoły, stosując szeroką gamę protokołów i parametrów stymulacji tDCS. W rezultacie porównanie wyników jest trudne i nie określono jednolitego „optymalnego” protokołu stymulacji.

Podsumowując, dziedzina nieinwazyjnej stymulacji mózgu w przypadku bólu szybko się rozszerza. Wydaje się, że tDCS może potencjalnie służyć jako dodatek do strategii leczenia bólu, ale potrzebny jest lepszy wgląd w mechanizmy neuronalne pośredniczące w działaniu przeciwbólowym tDCS, aby kierować rozwojem przyszłych, dobrze kontrolowanych badań klinicznych na większą skalę. Ponadto potrzeba więcej danych wysokiej jakości, aby ocenić specyficzność strategii celowania w korę tDCS, aby określić, czy istnieje optymalny układ rozmieszczenia elektrod do leczenia bólu.

Opracowano na podstawie: Knotkova H., Borckardt J. J., Riggs A., DaSilva A. F., „Transcranial Direct Current Stimulation Potential for Pain Management”.

Bibliografia:

Ablin, J. N., & Buskila, D. (2015). Update on the genetics of the fibromyalgia syndrome. Best Practice & Research. Clinical Rheumatology, 29(1), 20–28.
Acheson, R. M., & Collart, A. B. (1975). New Haven survey of joint diseases XVII: Relationship between some systemic characteristics and osteoarthrosis in a general population. Annals of the Rheumatic Diseases, 34(5), 379–387.
Adams, A. M., Serrano, D., Buse, D. C., Reed, M. L., Marske, V., Fanning, K. M., & Lipton, R. B. (2014). The impact of chronic migraine: The Chronic Migraine Epidemiology and Outcomes (CaMEO) Study methods and baseline results. Cephalalgia, 35, 563–578.
American Heart Association. (2015). Heart disease and stroke statistics. 2015 Update, 131(4), 29–322.
Antal, A., Brepohl, N., Poreisz, C., Boros, K., Csifcsak, G., & Paulus, W. (2008). Transcranial direct current stimulation over somatosensory cortex decreases experimentally induced acute pain perception. The Clinical Journal of Pain, 24(1), 56–63.
Antal, A., Kriener, N., Lang, N., Boros, K., & Paulus, W. (2011). Cathodal transcranial direct current stimulation of the visual cortex in the prophylactic treatment of migraine. Cephalalgia, 31, 820–828.
Apkarian, A. V., Baliki, M. N., & Farmer, M. A. (2013). Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology, 26(4), 360–367.
Arnold, L.  M., Bradley, L.  A., Clauw, D.  J., Glass, J.  M., & Goldenberg, D.  L. (2008). Multidisciplinary care and stepwise treatment for fibromyalgia. The Journal of Clinical Psychiatry, 69(12), 35–35.
Atkinson, J. H., Slater, M. A., Wahlgren, D. R., Williams, R. A., Zisook, S., Pruitt, S. D., Garfin, S. R. (1999). Effects of noradrenergic and serotonergic antidepressants on chronic low back pain intensity. Pain, 83(2), 137–145.
Auvichayapat, P., Janyacharoen, T., Rotenberg, A., Tiamkao, S., Krisanaprakornkit, T., Sinawat, S.,  Auvichayapat, N. (2012). Migraine prophylaxis by anodal transcranial direct current stimulation, a randomized, placebo-controlled trial. Journal of the Medical Association of Thailand, 95, 1003–1012.
Bae, S. H., Kim, G. D., & Kim, K. Y. (2014). Analgesic effect of transcranial direct current stimulation on central post-stroke pain. The Tohoku Journal of Experimental Medicine, 234(3), 189–195.
Barker, A., Freeston, I., Jarratt, J., & Jalinous, R. (1989). Magnetic stimulation of the human nervous system: An introduction and basic principles. In S. Chokroverty (Ed.), Magnetic stimulation in clinical neurophysiology (pp. 55–72). Boston, MA: Butterworth.
Barker, A. T., Jalinous, R., & Freeston, I. L. (1985). Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet, 1(8437), 1106–1107.
Bartels, E. M., Dreyer, L., Jacobsen, S., Jespersen, A., Bliddal, H., & Danneskiold-Samsøe, B. (2009). Fibromyalgia, diagnosis and prevalence: Are gender differences explainable? Ugeskrift for Laeger, 171(49), 3588–3592.
Bekrater-Bodmann, R., Schredl, M., Diers, M., Reinhard, I., Foell, J., Trojan, J., Flor, H. (2015). Post-amputation pain is associated with the recall of an impaired body representation in dreams-results from a nation-wide survey on limb amputees. PLoS One, 10(3), e0119552.
Berer, K., & Krishnamoorthy, G. (2014). Microbial view of central nervous system autoimmunity. FEBS Letters, 588(22), 4207–4213.
Bigal, M. E., Borucho, S., Serrano, D., & Lipton, R. B. (2009). The acute treatment of episodic and chronic migraine in the USA. Cephalalgia, 29, 891–897.
Bolognini, N., Olgiati, E., Maravita, A., Ferraro, F., & Fregni, F. (2013). Motor and parietal cortex stimulation for phantom limb pain and sensations. Pain, 154(8), 1274–1280.
Bolognini, N., Spandri, V., Ferraro, F., Salmaggi, A., Molinari, A. C., Fregni, F., & Maravita, A. (2015). Immediate and sustained effects of 5-day transcranial direct current stimulation of the motor cortex in phantom limb pain. The Journal of Pain, 16(7), 657–665.
Borckardt, J. J., Reeves, S. T., Robinson, S. M., May, J. T., Epperson, T. I., Gunselman, R. J., & George, M. S. (2013). Transcranial direct current stimulation (tDCS) reduces postsurgical opioid consumption in total knee arthroplasty (TKA). The Clinical Journal of Pain, 29(11), 925–928. Borckardt, J. J., Reeves, S. T., Weinstein, M., Smith, A. R., Shelley, N., Kozel, F. A., George, M. S. (2008). Significant analgesic effects of one session of postoperative left prefrontal cortex repetitive transcranial magnetic stimulation: A replication study. Brain Stimulation, 1(2), 122–127.
Borckardt, J. J., Romagnuolo, J., Reeves, S. T., Madan, A., Frohman, H., Beam, W., & George, M. S. (2011). Feasibility, safety, and effectiveness of transcranial direct current stimulation for decreasing post-ERCP pain: A randomized, sham-controlled, pilot study. Gastrointestinal Endoscopy, 73(6), 1158–1164.
Brooks, J. C., Nurmikko, T. J., Bimson, W. E., Singh, K. D., & Roberts, N. (2002). fMRI of thermal pain: Effects of stimulus laterality and attention. NeuroImage, 15(2), 293–201.
Burns, J.  W., Kubilus, A., & Bruehl, S. (2003). Emotion induction moderates effects of anger management style on acute pain sensitivity. Pain, 106(1–2), 109–118.
Buse, D., Manack, A., Serrano, D., Reed, M., Varon, S., Turkel, C., & Lipton, R. (2012). Headache impact of chronic and episodic migraine: Results from the American Migraine Prevalence and Prevention study. Headache, 52, 3–17.
Capdevila, X., Barthelet, Y., Biboulet, P., Ryckwaert, Y., Rubenovitch, J., & d’Athis, F. (1999). Effects of perioperative analgesic technique on the surgical outcome and duration of rehabilitation after major knee surgery. Anesthesiology, 91(1), 8–15.
Castillo-Saavedra, L., Gebodh, N., Bikson, M., Diaz-Cruz, C., Brandao, R., Coutinho, L., & Laufer, I. (2016). Clinically effective treatment of fibromyalgia pain with high-definition transcranial direct current stimulation: Phase II open-label dose optimization. The Journal of Pain, 17(1), 14–26. Chelly, J. E., Greger, J., Gebhard, R., Coupe, K., Clyburn, T. A., Buckle, R., & Criswell, A. (2001). Continuous femoral blocks improve recovery and outcome of patients undergoing total knee arthroplasty. The Journal of Arthroplasty, 6(4), 436–445.
Chinn, S., Caldwell, W., & Gritsenko, K. (2016). Fibromyalgia pathogenesis and treatment options update. Current Pain and Headache Reports, 20(4), 1–10.
Clifford, D.  B., & Trotter, J.  L. (1984). Pain in multiple sclerosis. Archives of Neurology, 41, 1270–1272.

Compton, W. M., & Volkow, N. D. (2006). Major increases in opioid analgesic abuse in the United States: Concerns and strategies. Drug and Alcohol Dependence, 81(2), 103–107.
Cosentino, G., Brighina, F., Talamanca, S., Paladino, P., Vigneri, S., Baschi, R., Fierro, B. (2014). Reduced threshold for inhibitory homeostatic responses in migraine motor cortex? A tDCS/TMS study. Headache: The Journal of Head and Face Pain, 54(4), 663–674.
Crue, B. L., Kenton, B., & Carregal, E. J. (1976). Neurophysiology of pain-peripheral aspects: Speculation concerning the possibility of a unitary peripheral cutaneous input system for pressure, hot, cold and tissue damage. Bulletin of the Los Angeles Neurological Societies, 41(1), 13–42. DaSilva, A. F., Datta, A., Mendonca, M. E., Zaghi, S., Lopes, M., DosSantos, M. F., Fregni, F. (2011a). Chronic migraine alleviation by tDCS is predicted to be associated with current flow through pain-related (sub) cortical regions. Headache, 51, 48–49.
DaSilva, A. F., Granziera, C., Snyder, J., & Hadjikhani, N. (2007a). Thickening in the somatosensory cortex of patients with migraine. Neurology, 69, 1990–1995.
DaSilva, A. F., Granziera, C., Tuch, D. S., Snyder, J., Vincent, M., & Hadjikhani, N. (2007b). Interictal alterations of the trigeminal somatosensory pathway and periaqueductal gray matter in migraine. Neuroreport, 18, 301–305.
DaSilva, A. F., Mendonca, M. E., Zaghi, S., Lopes, M., Dossantos, M. F., Spierings, E. L., Fregni, F. (2012). tDCS-induced analgesia and electrical fields in pain-related neural networks in chronic migraine. Headache., 52(8), 1283–1295.Epub 2012 Apr 18.
DaSilva, A. F., Nascimento, T. D., DosSantos, M. F., Lucas, S., Van Holsbeeck, H., DeBoer, M., Koeppe, R. A. (2014). μ-Opioid activation in the prefrontal cortex in migraine attacks – Brief report I. Annals of Clinical Translational Neurology, 1, 439–444.
DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., & Fregni, F. (2011b). Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments, 51, e2744–e2744.
Davis, K. D. (2003). Neurophysiological and anatomical considerations in functional imaging of pain. Pain, 105(1–2), 1–3.
Deo, H., West, G., Butcher, C., & Lewis, P. (2011). The prevalence of cognitive dysfunction after conventional and computer-assisted total knee replacement. Knee, 18(2), 117–120.
DeSouza, D.  D., Hodaie, M., & Davis, K.  D. (2016). Structural magnetic resonance imaging can identify trigeminal system abnormalities in classical trigeminal neuralgia. Frontiers in Neuroanatomy, 10, 95.
DosSantos, M. F., Ferreira, N., Toback, R. L., Carvalho, A. C., & DaSilva, A. F. (2016). Potential mechanisms supporting the value of motor cortex stimulation to treat chronic pain syndromes. Frontiers in Neuroscience, 10, 18.
DosSantos, M. F., Love, T. M., Martikainen, I. K., Nascimento, T. D., Fregni, F., Cummiford, C., Dasilva, A. F. (2012). Immediate effects of tDCS on the μ-opioid system of a chronic pain patient. Frontiers in Psychiatry, 3, 93.
DosSantos, M. F., Martikainen, I. K., Nascimento, T. D., Love, T. M., DeBoer, M. D., Schambra, H. M., DaSilva, A. F. (2014). Building up analgesia in humans via the endogenous μ-opioid system by combining placebo and active tDCS: A preliminary report. PLoS One, 9(7), e102350.
Drossman, D., Morris, C. B., Hu, Y., Toner, B. B., Diamant, N., Whitehead, W. E., Bangdiwala, S.  I. (2007). Characterization of health related quality of life (HRQOL) for patients with functional bowel disorder (FBD) and its response to treatment. The American Journal of Gastroenterology, 102(7), 1442–1453.
Dubois, P. E., Ossemann, M., de Fays, K., De Bue, P., Gourdin, M., Jamart, J., & Vandermeeren, Y. (2013). Postoperative analgesic effect of transcranial direct current stimulation in lumbar spine surgery: A randomized control trial. The Clinical Journal of Pain, 29(8), 696–601.
Dyck, P. J., Lambert, E. H., & O’Brien, P. C. (1976). Pain in peripheral neuropathy related to rate and kind of fiber degeneration. Neurology, 26(5), 466–471.
Edmeads, J., & Mackell, J. A. (2002). The economic impact of migraine: An analysis of direct and indirect costs. Headache: The Journal of Head and Face Pain, 42(6), 501–509.
Fagerlund, A. J., Hansen, O. A., & Aslaksen, P. M. (2015). Transcranial direct current stimulation as a treatment for patients with fibromyalgia: A randomized controlled trial. Pain, 156(1), 62–71. Fischer, T. Z., & Waxman, S. G. (2010). Neuropathic pain in diabetes – Evidence for a central mechanism. Nature Reviews. Neurology, 6(8), 462–466.
Foerster, B. R., Nascimento, T. D., DeBoer, M., Bender, M. A., Rice, I. C., Truong, D. Q., Bikson, M., Clauw, D. J., Zubieta, J. K., Harris, R. E., & DaSilva, A. F. (2014). Excitatory and inhibitory brain metabolites as targets and predictors of effective motor cortex tDCS therapy in fibromyalgia. Arthritis & Rheumatology.
Flaster, M., Meresh, E., Rao, M., & Biller, J. (2013). Central poststroke pain: Current diagnosis and treatment. Topics in Stroke Rehabilitation, 20(2), 116–123.
Flor, H. (2003). Cortical reorganization and chronic pain: Implications for rehabilitation. Journal of Rehabilitation Medicine, 41, 66–72.
Flor, H., Diers, M., & Andoh, J. (2013). The neural basis of phantom limb pain. Trends in Cognitive Sciences, 17(7), 307–308.
Foell, J., Bekrater-Bodmann, R., Diers, M., & Flor, H. (2014). Mirror therapy for phantom limb pain: Brain changes and the role of body representation. European Journal of Pain, 18(5), 729–739.
Foley, P. L., Vesterinen, H. M., Laird, B. J., Sena, E. S., Colvin, L. A., Chandran, S., Fallon, M. T. (2013). Prevalence and natural history of pain in adults with multiple sclerosis: Systematic review and meta-analysis. Pain, 154(5), 632–642.
Fregni, F., Boggio, P. S., Lima, M. C., Ferreira, M. J., Wagner, T., Rigonatti, S. P., PascualLeone, A. (2006a). A sham-controlled, phase II trial of transcranial direct current stimulation for the treatment of central pain in traumatic spinal cord injury. Pain, 122(1–2), 197–209.
Fregni, F., Freedman, S., & Pascual-Leone, A. (2007). Recent advances in the treatment of chronic pain with non-invasive brain stimulation techniques. Lancet Neurology, 6(2), 188–191.
Fregni, F., Gimenes, R., Valle, A. C., Ferreira, M. J., Rocha, R. R., Natalle, L., Boggio, P. S. (2006b). A randomized, sham-controlled, proof of principle study of transcranial direct current stimulation for the treatment of pain in fibromyalgia. Arthritis and Rheumatism, 54(12), 3988–3998.
Frost, S. B., Barbay, S., Friel, K. M., Plautz, E. J., & Nudo, R. J. (2003). Reorganization of remote cortical regions after ischemic brain injury: A potential substrate for stroke recovery. Journal of Neurophysiology, 89(6), 3205–3214.
Garcia-Larrea, L., Peyron, R., Mertens, P., Gregoire, M. C., Lavenne, F., Bonnefoi, F., Sindou, M. (1997). Positron emission tomography during motor cortex stimulation for pain control. Stereotactic and Functional Neurosurgery, 68(1), 141–148.
Garcia-Larrea, L., Peyron, R., Mertens, P., Gregoire, M. C., Lavenne, F., Le Bars, D., Laurent, B. (1999). Electrical stimulation of motor cortex for pain control: A combined PET-scan and electrophysiological study. Pain, 83(2), 259–273.
Gatchel, R. J., Peng, Y. B., Peters, M. L., Fuchs, P. N., & Turk, D. C. (2007). The biopsychosocial approach to chronic pain: Scientific advances and future directions. Psychological Bulletin, 133(4), 581–524.
George, M. S., Nahas, Z., Kozol, F. A., Li, X., Yamanaka, K., Mishory, A., & Bohning, D. E. (2003). Mechanisms and the current state of transcranial magnetic stimulation. CNS Spectrums, 8(7), 496–414.
Giardino, N. D., Jensen, M. P., Turner, J. A., Ehde, D. M., & Cardenas, D. D. (2003). Social environment moderates the association between catastrophizing and pain among persons with a spinal cord injury. Pain, 106(1–2), 19–25.
Glaser, J., Reeves, S. T., Stoll, W. D., Epperson, T. I., Hilbert, M., Madan, A., Borckardt, J. J. (2016). Motor/prefrontal transcranial direct current stimulation (tDCS) following lumbar surgery reduces postoperative analgesia use. Spine, 41(10), 835–839.
Goldenberg, D. L., Clauw, D. J., Palmer, R. E., & Clair, A. G. (2016). Opioid use in fibromyalgia: A cautionary tale. Mayo Clinic Proceedings, 91(5), 640–648.
Granziera, C., DaSilva, A.  F., Snyder, J., Tuch, D.  S., & Hadjikhani, N. (2006). Anatomical alterations of the visual motion processing network in migraine with and without aura. PLoS Medicine, 3, e402.
Greer, K. R., & Hoyt, J. W. (1990). Pain: Theory, anatomy, and physiology. Critical Care Clinics, 6(2), 227–234.
Greer, S. M., Dalton, J. A., Carlson, J., & Youngblood, R. (2001). Surgical patients’ fear of addiction to pain medication: The effect of an educational program for clinicians. The Clinical Journal of Pain, 17(2), 157–164.
Guariguata, L., Whiting, D. R., Hambleton, I., Beagley, J., Linnenkamp, U., & Shaw, J. E. (2014). Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035. Diabetes Research and Clinical Practice, 103(2), 137–149.
Hansen, A. P., Marcussen, N. S., Klit, H., Andersen, G., Finnerup, N. B., & Jensen, T. S. (2012). Pain following stroke: A prospective study. European Journal of Pain, 16(8), 1128–1136.
Headache classification Subcommittee of the International Headache Society. (2013). The international classification of headache disorders (3rd ed., pp. 629–808).
Hemington, K.  S., Wu, Q., Kucyi, A., Inman, R.  D., & Davis, K.  D. (2016). Abnormal crossnetwork functional connectivity in chronic pain and its association with clinical symptoms. Brain Structure & Function, 221(8), 4203–4219.
Hsu, E., & Cohen, S. P. (2013). Postamputation pain: Epidemiology, mechanisms, and treatment. Journal of Pain Research, 6, 121–136.
Jain, N., Qi, H.  X., Collins, C.  E., & Kaas, J.  H. (2008). Large-scale reorganization in the somatosensory cortex and thalamus after sensory loss in macaque monkeys. The Journal of Neuroscience, 28(43), 11042–11060.
Jones, M. R., Ehrhardt, K. P., Ripoll, J. G., Sharma, B., Padnos, I. W., Kaye, R. J., & Kaye, A. D. (2016). Pain in the elderly. Current Pain and Headache Reports, 20(4), 23.
Juottonen, K., Gockel, M., Silen, T., Hurri, H., Hari, R., & Forss, N. (2002). Altered central sensorimotor processing in patients with complex regional pain syndrome. Pain, 98, 315–323.
Kelly, C., & Garavan, H. (2005). Human neuroimaging of brain changes associated with practice. Cerebral Cortex, 15, 1089–1002.
Kibar, S., Yıldız, H. E., Ay, S., Evcik, D., & Ergin, E. S. (2015). New approach in fibromyalgia exercise program: A preliminary study regarding the effectiveness of balance training. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 96(9), 1576–1582.
Kim, J. S. (2014). Pharmacological management of central post-stroke pain: A practical guide. CNS Drugs, 28(9), 787–797.
Kim, Y. J., Ku, J., Kim, H. J., Im, D. J., Lee, H. S., Han, K. A., & Kang, Y. J. (2013). Randomized, sham controlled trial of transcranial direct current stimulation for painful diabetic polyneuropathy. Annals of Rehabilitation Medicine, 37(6), 766–776.
Knotkova, H., Cruciani, R. A., Tronnier, V. M., & Rasche, D. (2012). Current and future options for the management of phantom-limb pain. Journal of Pain Research, 5, 39–49.
Knotkova, H., Greenberg, A., Soto, E., & Cruciani, R. A. (2015). Applications of neuromodulation in pain management. In H. Knotkova & D. Rasche (Eds.), Textbook of neuromodulation (pp. 113–126). New York, NY: Springer.
Knotkova, H., Homel, P., & Cruciani, R. A. (2009). Cathodal tDCS over the somatosensory cortex relieved chronic neuropathic pain in a patient with complex regional pain syndrome (CRPS/ RSD). Journal of Pain Management, 2(3), 365–368.
Knotkova, H., Soto, E., Leuschner, Z., Greenberg, A., Stock, V., Das, D., & Cruciani, R. (2013). Transcranial direct current stimulation (tDCS) for the treatment of chronic pain. Journal of Pain, 4(14), 64.
Kumar, B., Kalita, J., Kumar, G., & Misra, U. K. (2009). Central poststroke pain: A review of pathophysiology and treatment. Anesthesia & Analgesia, 108(5), 1645–1657.
Lawrence, R. C., Felson, D. T., Helmick, C. G., Arnold, L. M., Choi, H., Deyo, R. A., Wolfe, F. (2008). National Arthritis Data Workgroup. Estimates of the prevalence of arthritis and other rheumatic conditions in the United States: Part II. Arthritis and Rheumatism, 58(1), 26–35.
Lenz, F. A., Weiss, N., Ohara, S., Lawson, C., & Greenspan, J. D. (2004). The role of the thalamus in pain. Supplements to Clinical Neurophysiology, 57, 50–61.
Lima, M. C., & Fregni, F. (2008). Motor cortex stimulation for chronic pain: Systematic review and meta-analysis of the literature. Neurology, 70, 2329–2337.
Liu, J., Zhao, L., Li, G., Xiong, S., Nan, J., Li, J., Tian, J. (2012). Hierarchical alteration of brain structural and functional networks in female migraine sufferers. PLoS One, 7(12), e51250.
López-Solà, M., Woo, C. W., Pujol, J., Deus, J., Harrison, B. J., Monfort, J., & Wager, T. D. (2016). Towards a neurophysiological signature for fibromyalgia. Pain, 158(1), 34–47.
Lorenz, J., Minoshima, S., & Casey, K. L. (2003). Keeping pain out of mind: The role of the dorsolateral prefrontal cortex in pain modulation. Brain, 126(5), 1079–1091.
MacIver, K., Lloyd, D.  M., Kelly Roberts, S.  N., & Nurmikko, T. (2008). Phantom limb pain, cortical reorganization and the therapeutic effect of mental imagery. Brain, 131(8), 2181–2191. Maihöfner, C., Handwerker, H. O., Neundorfer, B., & Birklein, F. (2003). Patterns of cortical reorganization in complex regional pain syndrome. Neurology, 61, 1715–1717.
Maihöfner, C., Handwerker, H. O., Neundorfer, B., & Birklein, F. (2004). Cortical reorganization during recovery from complex regional pain syndrome. Neurology, 63, 693–601.
Maihöfner, C., Neundörfer, B., Birklein, F., & Handwerker, H.  O. (2006). Mislocalization of tactile stimulation in patients with complex regional pain syndrome. Journal of Neurology, 253, 772–779.
Marrie, R. A., Patten, S. B., Tremlett, H., Wolfson, C., Warren, S., Svenson, L. W., Yu, B. N. (2016). Sex differences in comorbidity at diagnosis of multiple sclerosis: A population-based study. Neurology, 86(14), 1279–1286.
McCarthy, J. (2016). Myalgias and myopathies: Fibromyalgia. FP Essentials, 440, 11–15.
Mendonca, M. E., Simis, M., Grecco, L. C., Battistella, L. R., Baptista, A. F., & Fregni, F. (2016). Transcranial direct current stimulation combined with aerobic exercise to optimize analgesic responses in fibromyalgia: A randomized placebo-controlled clinical trial. Frontiers in Human Neuroscience, 10, 68.
Morgan, D., Forst-Pineda, K., & Gold, M. (2006). Medical and nonmedical use of prescription opioids: Epidemiology and prevalence. Psychiatric Annals, 36(6), 404–409.
Mori, F., Codecà, C., Kusayanagi, H., Monteleone, F., Buttari, F., Fiore, S., Centonze, D. (2010). Effects of anodal transcranial direct current stimulation on chronic neuropathic pain in patients with multiple sclerosis. The Journal of Pain, 11(5), 436–442.
Moseley, G. L., & Flor, H. (2012). Targeting cortical representations in the treatment of chronic pain: A review. Neurorehabilitation and Neural Repair, 26(6), 646–652.
Mulla, S. M., Wang, L., Khokhar, R., Izhar, Z., Agarwal, A., Couban, R., Busse, J. W. (2015). Management of central poststroke pain systematic review of randomized controlled trials. Stroke, 46(10), 2853–2860.
Napadow, V., Dhond, R. P., Kim, J., LaCount, L., Vangel, M., Harris, R. E., Park, K. (2009). (2009). Brain encoding of acupuncture sensation  – Coupling on-line rating with fMRI. NeuroImage, 47(3), 1055–1065.
Napadow, V., Maeda, Y., Audette, J., & Kettner, N. (2012). Chapter IX. Neuroplasticity in carpal tunnel syndrome. In H. Knotkova, R. Cruciani, & J. Merrick (Eds.), Neural plasticity in chronic pain (pp. 153–184). New York, NY: Nova Science Publishers, Inc.
Nascimento, T. D., DosSantos, M. F., Lucas, S., Van Holsbeeck, H., DeBoer, M., Maslowski, E., Smith, Y. R. (2014). μ-Opioid activation in the midbrain during migraine allodynia – Brief report II. Annals of Clinical Translational Neurology, 1, 445–450.
Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N., Antal, A., Pascual-Leone, A. (2008). Transcranial direct current stimulation: State of the art 2008. Brain Stimulation, 1(3), 206–223.
O’Connell, N. E., Wand, B. M., Marston, L., Spencer, S., & DeSouza, L. H. (2010). Non-invasive brain stimulation techniques for chronic pain. The Cochrane Library, 8(9): CD008208.
O’Connell, N. E., Wand, B. M., Marston, L., Spencer, S., & Desouza, L. H. (2014). Non-invasive brain stimulation techniques for chronic pain. Cochrane Database of Systematic Reviews, 11, 4.
Peyron, J. (1986). Osteoarthritis: The epidemiologic viewpoint. Clinical Orthopaedics and Related Research, 213, 13–19.
Peyron, R., Faillenot, I., Mertens, P., Laurent, B., & Garcia-Larrea, L. (2007). Motor cortex stimulation in neuropathic pain; correlations between analgesic effect and hemodynamic changes in the brain: A PET study. NeuroImage, 34(1), 310–321.
Peyron, R., Garcia-Larrea, L., Deiber, M.  P., Cinotti, L., Convers, P., Sindou, M., Laurent, B. (1995). Electrical stimulation of precentral cortical area in the treatment of central pain: Electrophysiological and PET study. Pain, 62(3), 275–286.
Pleger, B., Tegenthoff, M., Ragert, P., Forster, A. F., Dinse, H., Nicolas, P. V., & Maier, C. (2005). (2005). Sensorimotor returning in complex regional pain syndrome parallels pain reduction. Annals of Neurology, 57, 425–429.
Riberto, M., Marcon, A. F., Monteiro de Benedetto, P. K., Dini, L. V., Nemoto, K. H., Fregni, F., & Rizzo, B. L. (2011). Efficacy of transcranial direct current stimulation coupled with a multidisciplinary rehabilitation program for the treatment of fibromyalgia. Open Rheumatology Journal, 5, 45–50.
Roizenblatt, S., Fregni, F., Gimenez, R., Wetzel, T., Rigonatti, S. P., Tufik, S., Valle, A. C. (2007). Site-specific effects of transcranial direct current stimulation on sleep and pain in fibromyalgia: A randomized, sham-controlled study. Pain Practice, 7(4), 297–206.
Rosen, A. C., Ramkumar, M., Nguyen, T., & Hoeft, F. (2009). Noninvasive transcranial brain stimulation and pain. Current Pain and Headache Reports, 13(1), 12–17.
Rossi, A., Di Lollo, A. C., Guzzo, M. P., Giacomelli, C., Atzeni, F., Bazzichi, L., & Di Franco, M. (2015). Fibromyalgia and nutrition: What news? Clinical and Experimental Rheumatology, 33(1), 117–125.
Saab, C. Y. (2012). Pain-related changes in the brain: Diagnostic and therapeutic potentials. Trends in Neurosciences, 35(10), 629–637.
Sampson, S. M., Rome, J. D., & Rummans, T. A. (2006). Slow-frequency rTMS reduces fibromyalgia pain. Pain Medicine, 7(2), 115–118.
Samson, A. J., Mercer, G. E., & Campbell, D. G. (2010). Total knee replacement in the morbidly obese: A literature review. ANZ Journal of Surgery, 80(9), 595–599.
Seminowicz, D. A., & Davis, K. D. (2006). Cortical responses to pain in healthy individuals depends on pain catastrophizing. Pain, 120(3), 297–206.
Solaro, C., Trabucco, E., & Messmer-Uccelli, M. (2013). Pain and multiple sclerosis: Pathophysiology and treatment. Current Neurology and Neuroscience Reports, 13(1), 1–9.
Staud, R., Robinson, M. E., Vierck, C. J., Cannon, R. C., Mauderli, A. P., & Price, D. D. (2003). Ratings of experimental pain and pain-related negative affect predict clinical pain in patients with fibromyalgia syndrome. Pain, 105(1–2), 215–222.
Stenager, E., Knudsen, L., & Jensen, K. (1995). Acute and chronic pain syndromes in multiple sclerosis: A 5-year follow-up study. Italian Journal of Neurological Sciences, 16, 629–632.
Talmo, C. T., Robbins, C. E., & Bono, J. V. (2010). Total joint replacement in the elderly patient. Clinics in Geriatric Medicine, 26(3), 517–529.
Treede, R. D., Kenshalo, D. R., Gracely, R. H., & Jones, A. K. (1999). The cortical representation of pain. Pain, 79(2–3), 105–111.
Valle, A., Roizenblatt, S., Botte, S., Zaghi, S., Riberto, M., Tufik, S., Fregni, F. (2009). Efficacy of anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) for the treatment of fibromyalgia: Results of a randomized, sham-controlled longitudinal clinical trial. Journal of Pain Management, 2(3), 353–362.
Vigano, A., D’Elia, T. S., Sava, S. L., Auve, M., De Pasqua, V., Colosimo, A., Magis, D. (2013). Transcranial direct current stimulation (tDCS) of the visual cortex: A proof-of-concept study based on interictal electrophysiological abnormalities in migraine. The Journal of Headache and Pain, 14, 23.
Villamar, M. F., Wivatvongvana, P., Patumanond, J., Bikson, M., Truong, D. Q., Datta, A., & Fregni, F. (2013). Focal modulation of the primary motor cortex in fibromyalgia using 4× 1-ring highdefinition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS): Immediate and delayed analgesic effects of cathodal and anodal stimulation. The Journal of Pain, 14(4), 371–383.
Wang, H., Boctor, B., & Verner, J. (2002). The effect of single-injection femoral nerve block on rehabilitation and length of hospital stay after total knee replacement. Regional Anesthesia and Pain Medicine, 27(2), 139–144.
Wickmann, F., Stephani, C., Czesnik, D., Klinker, F., Timäus, C., Chaieb, L., Antal, A. (2015). Prophylactic treatment in menstrual migraine: A proof-of-concept study. Journal of the Neurological Sciences, 354(1), 103–109.
Williams, J.  A., Imamura, M., & Fregni, F. (2009). Updates on the use of non-invasive brain stimulation in physical and rehabilitation medicine. Journal of Rehabilitation Medicine, 41(5), 305–311.
Zubieta, J. K., Smith, Y. R., Bueller, J. A., Xu, Y., Kilbourn, M. R., Jewett, D. M., Stohler, C. S. (2002). μ-Opioid receptor-mediated antinociceptive responses differ in men and women. The Journal of Neuroscience, 22, 5100–5107.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w rehabilitacji po udarze

Przy stale rosnącej oczekiwanej długości życia i rosnących kosztach opieki zdrowotnej ważne jest, aby opracować interwencje ułatwiające tempo i trajektorię powrotu do zdrowia oraz poprawiające długoterminowe wyniki funkcjonalne. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat badano zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) jako adiuwantowej strategii neuromodulacyjnej w celu zwiększenia korzystnych efektów złotego standardu w neurorehabilitacji i fizjoterapii. Ze względu na stosunkowo korzystny profil bezpieczeństwa, niski koszt i zdolność do zaślepienia, tDCS zostało zaproponowane jako użyteczne narzędzie badawcze i potencjalne terapeutyczne uzupełnienie rehabilitacji po udarze. 

Mechanizmy leżące u podstaw niepełnosprawności ruchowej po udarze 

Mechanizmy leżące u podstaw niepełnosprawności ruchowej po udarze nie są w pełni poznane. Wcześniejsze prace wykazały, że przedruchowy poziom hamowania z pierwotnej kory ruchowej w przeciwnej do obrażenia stronie pierwotnej kory ruchowej (M1 contralesional), skierowany jest na stronę kory ruchowej, na której wystąpił uraz (M1 ipsilesional), a to odnosi się do wyników w skali Medical Research Council (MRC) i wyniku wydajności w zadaniu ze stukaniem palcem u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu ze znaczną poprawą ruchową. W tej sytuacji,  kora M1 ips. może doświadczyć nadaktywnego hamującego popędu ze strony M1 con., co skutkuje brakiem równowagi w  międzypółkulowych interakcjach hamujących. Ryc.17.1.

Zjawisko to, opisywane u pacjentów ze stosunkowo dobrą poprawą funkcji motorycznej, określa się mianem „międzypółkulowego modelu hamowania”. Badania neuroobrazowe wykazały stałe różnice międzypółkulowe po udarze. Większość dostępnych prac poświęconych tDCS i udarowi skupia się na regulacji w górę i w dół aktywności w korze M1 ips. i M1 con. z odpowiednio anodowym lub katodowym tDCS. 

tDCS stosowany na korę motoryczną 

Funkcja motoryczna kończyny górnej 

Anodowy tDCS na obszar M1 ipslateralny

Wstępne doniesienia o wpływie tDCS na sprawność motoryczną kończyny górnej pochodzą z 2005 roku. Inne badania wykazały korzystne efekty zarówno anodowego, jak i katodowego tDCS. Ogółem 26 badań wykazało pozytywny wpływ na różne miary w punkcie końcowym, takie jak test Jebsena Taylora (JTT), prosty czas reakcji (SRT), test Box and Block (BBT) i Fugl-Meyer Assessment (FMA) oraz pomiar siły ściskania. Zgłoszono, że wielokrotne zastosowanie anodowego tDCS ma dłuższe skutki w porównaniu z pojedynczym zastosowaniem, co jest zgodne z wynikami u zdrowych ochotników. Na przykład Allman i współpracownicy przetestowali wpływ anodowego tDCS w połączeniu z codziennym treningiem motorycznym przez 9 dni i zauważyli poprawę w teście badania reakcji ramion (ARAT) i Wolf Motor Function Test (WMFT) do 3 miesięcy po treningu. Warto jednak zauważyć, że ten trwały efekt nie był widoczny w przypadku oceny FMA kończyny górnej. W jednej metaanalizie dotyczącącej badania wpływu anodowego tDCS na funkcje motoryczne stwierdzono, że zastosowanie tDCS może korzystnie wpływać na funkcje motoryczne niedowładnej kończyny górnej u pacjentów cierpiących na przewlekły udar. 

Katodowe tDCS na obszar M1 kontralateralny

W 15 badaniach opisano wpływ katodowego tDCS na funkcję motoryczną kończyn górnych. Wstępne badania sięgają 2005 r. Badacze sugerowali, że pojedyncze podanie katodowego tDCS było nieco bardziej korzystne niż anodowe DCS, chociaż oba były lepsze od próby pozorowanej. Dodatkowo wielokrotne stosowanie katodowego tDCS z jednoczesną terapią zajęciową (OT) w ciągu 5 kolejnych codziennych sesji skutkowało znaczną poprawą zakresu ruchu w wielu stawach niedowładnej kończyny górnej oraz w wynikach FMA dla kończyn górnych w porównaniu z pozorowanym tDCS + terapią zajęciową , a efekty utrzymywały się co najmniej 1 tydzień po stymulacji. Zaproponowano, że katodowe tDCS zastosowane na korze czuciowo-ruchowej półkuli uszkodzonej może skutkować poprawą czynnościową zarówno w zakresie spastyczności, jak i upośledzenia.

Stymulacja obupółkulowa

Przeanalizowano 8 badań, w których opisano wpływ dwupółkulowego tDCS na różne miary, w tym FMA, WMFT, JTT i MAL, w punktach końcowych po terapii. Lindenberg i współpracownicy (2010) zastosowali obupółkulową stymulację tDCS, umieszczając anodę na obszarze M1 półkuli uszkodzonej i katodę nad M1 półkuli zdrowej, w połączeniu z terapią zajęciową (OT) / fizykoterapią (PT) u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu przez pięć dziennych sesji. Stwierdzono większą poprawę funkcji motorycznych (20,7% w FMA i 19,1% w skali WMFT) w grupie z aktywną stymulacją, w porównaniu do grupy pozorowanej (3,2% w FMA i 6,0% w WMFT). Wskazano, że efekty te trwały dłużej niż okres stymulacji o co najmniej 1 tydzień. Po tym badaniu ta sama grupa pacjentów przeszła kolejne 5 dni stymulacji obupółkulowej z terapią zajęciową / fizykoterapią i stwierdzono, że odniosła kolejną korzyść z drugiej serii stymulacji. 

Funkcja motoryczna kończyny dolnej 

Funkcja kończyn dolnych, kluczowa dla postaw i poruszania się, zwykle doświadcza lepszej poprawy niż funkcja kończyny górnej. Niedobory motoryczne kończyn dolnych po udarze, jeśli występują, są ściśle związane z zachorowalnością i śmiertelnością ze względu na ryzyko upadków, złamań i wystąpieniem choroby zakrzepowo-zatorowej związanej z unieruchomieniem.      Dokonano przeglądu 9 dotychczasowych badań, w których opisano wpływ tDCS na czynność kończyn dolnych. Wyniki pomiarów w badaniach kończyn dolnych obejmowały siłę kończyn dolnych, kontrolę motoryczną, postawę, równowagę i chód. 

Anodowe tDCS na obszarze M1 półkuli uszkodzonej

Jeden raport dotyczący anodowego tDCS wykazał, że pojedyncza 15-minutowa sesja anodowego tDCS przy niskiej intensywności 0,5 mA poprawiła wydajność w zadaniu śledzenia obejmującym wzajemne zgięcie grzbietowe i podeszwowe , natomiast drugi raport dodatkowo wykazał lepszą produkcję siły prostownika kolana ( tDCS2 mA, 10 min). Wielokrotne sesje anodowego tDCS na linii środkowej zaowocowały poprawą stabilności postawy i równowagi w porównaniu z pozorowanym tDCS, w przypadku udaru podostrego. Podobnie anodowy tDCS w połączeniu z fizjoterapią po przewlekłym udarze spowodował poprawę funkcji kończyn dolnych po 10 dniach w porównaniu z pozorowaną stymulacją. 

Stymulacja obupółkulowa

W 3 badaniach opisano wpływ obupółkulowego tDCS na funkcję kończyn dolnych  Tahtis i współpracownicy zgłosili poprawę w zadaniu Timed Up and Go (miara wydajności chodu) w porównaniu z grupą pozorowaną. Podobnie, jedno badanie wykazało, że stymulacja obupółkulowa skutkowała znacznie większą poprawą całkowitego wyniku Tinetti (ocena równowagi funkcjonalnej i chodu) w porównaniu do terapii pozorowanej, do 4 tygodni po zakończeniustymulacji.

Podobnie jak w przypadku tDCS na funkcje motoryczne kończyn górnych, wyniki anodowego tDCS na funkcje kończyn dolnych również nie były pozytywne. Na przykład w randomizowanym, równoległym badaniu pilotażowym z grupą kontrolną połączono anodowe tDCS z treningiem chodu wspomaganym robotem (RAGT) u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu (n = 10 / grupa). Pacjenci otrzymywali 10–50 minutowe sesje RAGT z jednoczesną stymulacją (anodową lub pozorowaną) lub ćwiczeniami chodzenia po ziemi. Chociaż poprawie uległy zarówno grupa tDCS, jak i pozorowana, nie zaobserwowano różnic między nimi. Ogólnie rzecz biorąc, możliwość umieszczenia elektrody anodowej na obszarze M1 kończyny dolnej jest nadal kwestionowana, Ponadto relatywna rola kory ruchowej w porównaniu ze strukturami podkorowymi w automatycznej lokomocji nie jest w pełni zrozumiała. 

Metaanaliza wpływu tDCS na funkcje motoryczne 

Podczas gdy większość małych, jednoośrodkowych badań dała wynik pozytywny, niektóre większe wieloośrodkowe badania nie wykazały znaczących różnic między aktywnym tDCS a pozorowaną stymulacją, tak jak w badaniu Hesse i wsp. (2011). Krytyczne spojrzenie na ostatnie recenzje i metaanalizy sugeruje, że tDCS ma niewielki wpływ na poprawę sprawności motorycznej po udarze. Przegląd Cochrane dotyczący randomizowanych badań kontrolowanych i badań krzyżowych (N = 32748 uczestników), porównujących efektywność tDCS z grupą kontrolną po udarze, znalazł dowody  od „bardzo niskiej” do „niskiej” jakości dowody potwierdzające skuteczność tDCS w poprawie wydajności w wykonywaniu codziennych zajęć. Z drugiej strony Kang i wsp. (2016) opublikowali obszerny przegląd i metaanalizę badającą wpływ tDCS w połączeniu ze standardowym lub specyficznym dla zadania treningiem motorycznym na długoterminowe uczenie się motoryczne. Co ważne, raport obejmował szeroki zakres badań (N = 21). Autorzy stwierdzili, że ogólna wielkość efektu tDCS wynosi 0,59 (umiarkowanie pozytywna) i terapia sprzyja poprawie długoterminowego uczenia się motorycznego po udarze (wpływ rozmiaru skuteczność przeciętnego leku przeciwdepresyjnego wynosi około 0,3). Odkrycie Kanga i wsp. jest również zgodne z wynikami innych niedawnych metaanaliz.

W metaanaliza  z 2016 roku Chhatbar i wsp. ocenili dawkowanie (intensywność, czas trwania, rozmiar elektrody, gęstość prądu i gęstość ładunku), etap udaru i protokół tDCS (anodowy M1 ips., pozorowany M1 con., obupółkulowy), podczas powrotu do zdrowia. Autorzy stwierdzili dodatnią zależność dawka-odpowiedź dla prądu i gęstości ładunku, ale nie dla intensywności stymulacji. Wyniki sugerują, że mniejsze elektrody powodują silniejsze efekty tDCS. W kontraście,  Kang i wsp. (2016) w badaniu stwierdzili, że stymulacja obupółkulowa ma silniejszy efekt w porównaniu z anodowym lub katodowym tDCS, a pacjenci z udarem przewlekłym reagowali lepiej niż ci z udarem ostrym i podostrym. 

Zespół nieuwagi stronnej 

            Zespół nieuwagi stronnej ( in. zaniedbanie połowiczne) to niezdolność do reagowania lub orientowania się na znaczące lub nowe bodźce przestrzeni po stronie przeciwległej do uszkodzonej półkuli. Zaniedbanie połowiczne jest widoczne w około dwóch trzecich udarów prawej półkuli i jest zwykle związane ze zmianami w prawym płacie ciemieniowym. Ma negatywny wpływ na rehabilitację, powoduje ograniczenie sprawności ruchowej, dłuższą hospitalizację, zwiększoną niepełnosprawność funkcjonalną i obciążenie rodziny. Podobnie jak w przypadku deficytu motorycznego lub afazji po udarze, tDCS badano jako terapię zespołu nieuwagi stronnej, samodzielnie lub w uzupełnieniu do konwencjonalnej terapii. TDCS zastosowano w celu uaktywnienia zajętej półkuli lub stłumienia nienaruszonej tylnej kory ciemieniowej.

Ko i współpracownicy badali wpływ 1 sesji anodowego tDCS zastosowanego na prawą tylną część kory ciemieniowej (PPC) (natężenie 2,0 mA przez 20 min) na skanowanie wzrokowo-przestrzenne u pacjentów z udarem podostrym z występującym zespołem nieuwagi stronnej. Pacjenci przeszli dwa testy na zaniedbanie przed i bezpośrednio po anodowym tDCS lub pozorowanym protokole podwójnie ślepej próby. Badanie wykazało, że anodowe, ale nie pozorowane tDCS, doprowadziły do znacznej poprawy testach na zaniedbanie. Podobnie, Sparing i współpracownicy odkryli, że pojedyncza sesja anodowego tDCS na uszkodzonej PCC lub  katodowego tDCS na stronie przeciwległej (intensywność 1,0 mA przez 10 min) dała znaczną poprawę w porównaniu z pozorowanym tDCS.

Ostatnio Ladavas i współpracownicy ocenili wpływ wielokrotnych sesji anodowych lub katodowych tDCS na korzystny efekt leczenia z adaptacją pryzmatyczną (PA) u pacjentów z zaniedbaniem połowicznym. Zrekrutowano 30 pacjentów, którzy przeszli 10 dziennych sesji leczenia adaptacją z jednoczesną stymulacją trwającą 20 min. To badanie wykazało, że anodowe tDCS + adaptacja pryzmatyczna indukowały silniejszą poprawę w teście nieuwagi behawioralnej (miara zaniedbania). Jednak niewielką poprawę odnotowano w grupie katodowej tDCS + adaptacja i pozorowanej + adaptacja. 

Stymulacja obupółkulowa

Wpływ obupółkulowego tDCS na korę ciemieniową badano w podwójnie ślepej próbie krzyżowej w losowej kolejności przez Sunwoo i współpracowników. 10 pacjentów z przewlekłym prawostronnym udarem mózgu przeszło trzy losowo uporządkowane sesje tDCS (1 mA, 20 min): obupółkulową (anoda i katoda nad odpowiednio prawym i lewym PPC), katodową tDCS na lewym PPC i pozorowaną tDCS. Miarami wyniku były dwa testy przed i po wykonaniu terapii. Badanie wykazało, że obie grupy aktywnej stymulacji poprawiły się w jednym teście (podział linii). Dalsza analiza sugerowała również, że obupółkulowy tDCS było lepszy od samej stymulacji katodowej.

Ogólnie rzecz biorąc, badania nad tDCS i zespołem nieuwagi stronnej wydają się obiecujące. Jednak, mając na uwadze stosunkowo niewielką liczbę opublikowanych raportów, należy zachować ostrożność przy interpretowaniu tych ustaleń. 

Afazja 

Afazja jest nabytym deficytem mowy, zwykle wynikającym z uszkodzenia lewej półkuli mózgu i jest częstą przyczyną zachorowalności, dotykającą około 20% pacjentów po udarze. Afazja  zwykle obejmuje lewy obwód szczeliny bocznej, gdzie przednie uszkodzenia czołowe zazwyczaj powodują niepłynną afazję (Broca), podczas gdy więcej zmian tylnych i skroniowych powoduje płynną afazję (Wernickego). Około 12% osób, które przeżyły udar mózgu, ma pewne deficyty komunikacyjne. Obecna terapia mowy i języka ma ograniczoną skuteczność w leczeniu afazji. Dotychczasowe badania przeprowadzone na zdrowych osobach sugerują, że tDCS w obszarach mózgu związanych z językiem może modulować zdolności językowe. Na podstawie tych informacji przetestowano tDCS na pacjentach z afazją. 

Afazja niepłynna Broca 

Monti i in. (2008) ocenili wpływ tDCS (anodowego, katodowego lub pozorowanego) na lewe obszary czołowo-skroniowe u 8 pacjentów po przewlekłym zawale z afazją niepłynną. Badanie polegało na ocenie nazewnictwa obrazów (dokładności i czasu odpowiedzi) przed i bezpośrednio po anodowym tDCS na półkuli uszkodzonej lub katodowym tDCS na nieuszkodzonej (2 mA, 10 min) oraz po stymulacji pozorowanej. Okazało się, że katodowy tDCS znacznie poprawiły dokładność nazewnictwa obrazów o 33,6% przy braku różnic między anodowym tDCS a pozorowanym. Autorzy postulowali mechanizm katodowej stymulacji tDCS pośredniczy w regulacji w dół hamujących interneuronów korowych w uszkodzonych obszarach. W małej kohorcie 6 osób z przewlekłą afazją niepłynną Vines i współpracownicy zbadali losowo i krzyżowo wpływ tDCS (na prawym dolnym zakrętem czołowym) w połączeniu z terapiami melodycznej intonacji (MIT) na poprawę mowy. Wszyscy pacjenci, którzy mieli umiarkowaną do ciężkiej niepłynną afazję, przeszli przez trzy kolejne dni terapię anodowym tDCS + MIT i równoważną serię pozorowanego tDCS + MIT, co pozwoliło na 1 tygodniowy okres wymywania między sesjami. Autorzy stwierdzili, że anodowy tDCS + MIT doprowadził do znacznej poprawy płynności mowy w porównaniu do próby pozorowanej.

Kang i współpracownicy ocenili hipotezę, że katodowy tDCS zastosowane na prawym obszarze homologicznym Broki podczas równoczesnego treningu wyszukiwania słów mogą poprawić nazywanie obrazów u pacjentów z afazją poudarową. 10 praworęcznych pacjentów z afazją poudarową przydzielono losowo do katodowego tDCS (2 mA przez 20 min) i pozorowanego tDCS codziennie przez 5 kolejnych dni, w układzie krzyżowym. Nazewnictwo zdjęć 1 godzinę po ostatniej sesji treningowej poprawiło się tylko w grupie katodowej tDCS. Podobnie Fiori i in. (2011) badali wpływ anodowego tDCS na lewą tylną szczelinę boczną w ciągu 5 sesji (1 mA, 20 min) u 3 pacjentów z przewlekłą afazją niepłynną. Anodowy tDCS poprawiły szybkość i dokładność w zadaniu nazewnictwa obrazów bezpośrednio po aplikacji oraz 1 i 3 tygodnie po interwencji ( u 2 z 3 badanych) w stosunku do próby pozorowanej. 

Stymulacja obupółkulowa

Marangolo i współpracownicy opisali pierwsze opublikowane badanie obópółkulowego  tDCS w afazji, w którym 8 pacjentów z afazją i apraksją mowy przeszło intensywną terapię językową w dwóch różnych warunkach (projekt krzyżowy): tDCS obupółkulowy (elektrody anodowe i katodowe nad okolicą Broki na półkuli uszkodzonej oraz odpowiednio na półkuli nieuszkodzonej) i pozorowany tDCS z jednoczesną terapią językową przez 10 dni. Wydajność była lepsza w grupie z obupółkulowymi sesjami tDCS niż w grupie pozorowanej, a efekty utrzymywały się przez co najmniej 1 tydzień po stymulacji. W dalszych badaniach autorzy stwierdzili, że stymulacja obupółkulowa przez 15 dni wywołuje silniejszą łączność funkcjonalną w lewej półkuli w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. 

Płynna afazja Wernikego 

W jednym badaniu oceniano wpływ tDCS na rozumienie u 21 pacjentów z afazją i podostrym udarem. Uczestnicy zostali podzieleni na 3 grupy (2 mA, 30 min): anodowy tDCS nad lewym górnym zakrętem skroniowym + terapia mowy (SLP), katodowy tDCS nad prawym górnym zakrętem skroniowym + SLP i pozorowany tDCS + SLP, otrzymywany w 10 sesjach dziennie. Badanie wykazało znaczną poprawę rozumienia werbalnego ze słuchu w przypadku katodowego tDCS w porównaniu z anodowym tDCS i pozorowanym. W przeciwieństwie do tego Floel i współpracownicy zastosowali 3 różne warunki stymulacji (anodowy, katodowy lub pozorowany tDCS) na prawym górnym zakręcie skroniowym (homologicznym do obszaru Wernike’a) i stwierdzili, że anodowy tDCS poprawił wydajność w stosunku do stymulacji zarówno katodowej, jak i pozorowanej, a efekt ten utrzymywały się 2 tygodnie po zabiegu.

Co ciekawe, we wcześniej wspomnianym badaniu zaprojektowanym w celu przetestowania wpływu anodowego tDCS na obszarze M1 na półkuli uszkodzonej na zaburzenia motoryczne kończyny górnej, przypadkowo stwierdzono poprawę mowy u 5 z 7 uczestników badania z dużymi udarami korowymi. Odkrycie to rodzi pytanie o topograficzną specyfikę efektów tDCS, zamiast ścisłego anatomicznego związku między obszarem ruchu ręki a obszarami językowymi. W związku z tym wybór szerokiego przestrzennie obszaru stymulacji może być bardziej korzystny niż bardziej skoncentrowana stymulacja, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że wykazano, że wyleczenie afazji obejmuje złożoną sieć, obejmującą wiele regionów, podczas aktywacji języka; stąd więcej z tych regionów może być celem. 

Dysfagia 

Dysfagię definiuje się jako trudności lub dyskomfort w przełykaniu. Dysfagia dotyka około 50% pacjentów po udarze i wpływa na zachorowalność i śmiertelność poprzez zwiększone ryzyko wystąpienia przydechu. Odnotowano tylko 3 badania dotyczące wpływu tDCS na dysfagię.

Kumar i współpracownicy badali wpływ anodowego tDCS zastosowanego na przypuszczalne reprezentacje motoryczne gardła jednocześnie z połykaniem na półkuli nieuszkodzonej (2 mA, 30 min × 5 kolejnych dni). Wyniki w skali DOSS (Dysphagia Outcome and Severity) poprawiły się bardziej w grupie anodowego tDCS niż w grupie pozorowanej. Używając innego montażu stymulacji, Yang i współpracownicy ocenili wpływ na połykanie terapii anodowym tDCS na półkuli uszkodzonej. W protokole badani otrzymywali tDCS anodowy lub pozorowany (1 mA, 20 min, × 10 sesji dziennie) umieszczony nad uszkodzoną korę na ośrodkach zwiążanych z gardłem i przełykaniem. Po 3 miesiącach obserwacji, grupa anodowego tDCS wypadła lepiej niż grupa pozorowana, pomimo przejściowego pogorszenia natychmiast po stymulacji. Shigematsu i współpracownicy odkryli również, że anodowy tDCS skutkował znacznie większą poprawą wyników DOSS do 1 miesiąca po interwencji.

Niedawna metaanaliza oceniła wpływ nieinwazyjnej stymulacji mózgu (NIBS), w tym rTMS) na dysfagię po udarze i wykazała znaczną, umiarkowaną łączną wielkość efektu (0,55). Analiza podgrup wykazała, że badania stymulujące półkulę uszkodzoną miały nieco mniejszą wielkość efektu (0,46) w porównaniu z protokołami stymulującymi półkulę przeciwległą do uszkodzonej (0,65). Warto zauważyć, że zbiorcza analiza tDCS również nie została przeprowadzona ze względu na ograniczoną liczbę badań dostępnych w literaturze. 

Uwagi krytyczne 

Spośród ponad 872 pacjentów z udarem, którzy przeszli tDCS w ramach zgłoszonych dotychczas badań klinicznych, żaden nie zgłosił napadów padaczkowych. Spośród 43 dotychczasowych badań klinicznych dotyczących wpływu tDCS na zaburzenia motoryczne w udarze, w stosunkowo niewielu odnotowano zerowe wyniki. Podsumowując, zachęcające, lecz niekiedy sprzeczne dotychczas wyniki dotyczące wpływu tDCS na regenerację motoryczną wskazują na potrzebę lepszego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw efektów tDCS, optymalnych parametrów stymulacji, międzyosobniczej zmienności odpowiedzi i ogólnie lepszych projektów interwencji. Ponadto, jako ogólne wymagania dotyczące nauk podstawowych i klinicznych, istnieje potrzeba większej przejrzystości, lepszych projektów, wstępnie zarejestrowanych badań i długoterminowych obserwacji. 

Opracowano na podstawie: Awosika O. O., Cohen L. G.„Transcranial Direct Current Stimulation in Stroke Rehabilitation: Present and Future”.

Bibliografia:

Boggio, P. S., Rigonatti, S. P., Ribeiro, R. B., Myczkowski, M. L., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., & Fregni, F. (2007). A randomized, double-blind clinical trial on the efficacy of cortical direct current stimulation for the treatment of major depression. The International Journal of Neuropsychopharmacology/Official Scientific Journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP), 11(2), 249–254. Retrieved from http://www.ncbi.nlm. nih.gov/pubmed/17559710
Allman, C., Amadi, U., Winkler, A.  M., Wilkins, L., Filippini, N., Kischka, U., JohansenBerg, H. (2016). Ipsilesional anodal tDCS enhances the functional benefits of rehabilitation in patients after stroke. Science Translational Medicine, 8(330), 330re1.
Chang, W.-J., Bennell, K. L., Hodges, P. W., Hinman, R. S., Liston, M. B., & Schabrun, S. M. (2015). Combined exercise and transcranial direct current stimulation intervention for knee osteoarthritis: Protocol for a pilot randomised controlled trial. BMJ Open, 5(8).
Chhatbar, P. Y., Ramakrishnan, V., Kautz, S., George, M. S., Adams, R. J., & Feng, W. (2016). Transcranial direct current stimulation post-stroke upper extremity motor recovery studies exhibit a dose–response relationship. Brain Stimulation, 9(1), 16–26.
Fiori, V., Coccia, M., Marinelli, C. V., Vecchi, V., Bonifazi, S., Ceravolo, G. M., Marangolo, P. (2011). Transcranial direct current stimulation improves word retrieval in healthy and nonfluent aphasic subjects. Journal of Cognitive Neuroscience, 23(9), 2309–2323.
Flöel, A., Meinzer, M., Kirstein, R., Nijhof, S., Deppe, M., Knecht, S., & Breitenstein, C. (2011). Short-term anomia training and electrical brain stimulation. Stroke, 42(7), 2065–2067.
Fregni, F., Boggio, P. S., Mansur, C. G., Wagner, T., Ferreira, M. J., Lima, M. C., PascualLeone, A. (2005). Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neuroreport, 16(14), 1551–1555. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih. gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Citation&list_uids=16148743.
Hesse, S., Waldner, A., Mehrholz, J., Tomelleri, C., Pohl, M., & Werner, C. (2011). Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: An exploratory, randomized multicenter trial. Neurorehabilitation and Neural Repair, 25(9), 838–846.
Hesse, S., Werner, C., Schonhardt, E. M., Bardeleben, A., Jenrich, W., & Kirker, S. G. B. (2007). Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: A pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience, 25(1), 9–15. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17473391. http://content.iospress.com/articles/ restorative-neurology-and-neuroscience/rnn00347.
Kang, E. K., Kim, Y. K., Sohn, H. M., Cohen, L. G., & Paik, N. J. (2011). Improved picture naming in aphasia patients treated with cathodal tDCS to inhibit the right Broca’s homologue area. Restorative Neurology and Neuroscience, 29(3), 141–152.
Kang, N., Summers, J. J., & Cauraugh, J. H. (2016). Transcranial direct current stimulation facilitates motor learning post-stroke: A systematic review and meta-analysis. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 87(4), 345–355.
Ko, M.-H. H., Han, S.-H. H., Park, S.-H. H., Seo, J.-H. H., & Kim, Y.-H. H. (2008). Improvement of visual scanning after DC brain polarization of parietal cortex in stroke patients with spatial neglect. Neuroscience Letters, 448(2), 171–174.
Kumar, S., Wagner, C. W., Frayne, C., Zhu, L., Selim, M., Feng, W., & Schlaug, G. (2011). Noninvasive brain stimulation may improve stroke-related dysphagia a pilot study. Stroke, 42(4), 1035–1040.
Monti, A., Cogiamanian, F., Marceglia, S., Ferrucci, R., Mameli, F., Mrakic-Sposta, S., Priori, A. (2008). Improved naming after transcranial direct current stimulation in aphasia. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 79(4), 451–453.
Marangolo, P., Fiori, V., Cipollari, S., Campana, S., Razzano, C., Paola, M., Caltagirone, C. (2013). Bihemispheric stimulation over left and right inferior frontal region enhances recovery from apraxia of speech in chronic aphasia. European Journal of Neuroscience, 38(9), 3370–3377.
Marangolo, P., Fiori, V., Sabatini, U., Pasquale, G., Razzano, C., Caltagirone, C., & Gili, T. (2016). Bilateral transcranial direct current stimulation language treatment enhances functional connectivity in the left hemisphere: Preliminary data from aphasia. Journal of Cognitive Neuroscience, 28(5), 1–15.
Làdavas, E., Giulietti, S., Avenanti, A., Bertini, C., Lorenzini, E., Quinquinio, C., & Serino, A. (2015). a-tDCS on the ipsilesional parietal cortex boosts the effects of prism adaptation treatment in neglect. Restorative Neurology and Neuroscience, 33(5), 647–662.
Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., & Schlaug, G. (2010). Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology, 75(24), 2176–2184.
Lindenberg, R., Zhu, L.  L., & Schlaug, G. (2012). Combined central and peripheral stimulation to facilitate motor recovery after stroke: The effect of number of sessions on outcome. Neurorehabilitation and Neural Repair, 26(5), 479–483.
Shigematsu, T., Fujishima, I., & Ohno, K. (2013). Transcranial direct current stimulation improves swallowing function in stroke patients. Neurorehabilitation and Neural Repair, 27(4), 363–369.
Sparing, R., Thimm, M., Hesse, M. D., Küst, J., Karbe, H., & Fink, G. R. (2009). Bidirectional alterations of interhemispheric parietal balance by non-invasive cortical stimulation. Brain: A Journal of Neurology, 132(Pt 11), 3011–3020.
Sunwoo, H., Kim, Y.-H., Chang, W., Noh, S., Kim, E.-J., & Ko, M.-H. (2013). Effects of dual transcranial direct current stimulation on post-stroke unilateral visuospatial neglect. Neuroscience Letters, 554, 94–98.
Vines, B. W., Nair, D. G., & Schlaug, G. (2006). Contralateral and ipsilateral motor effects after transcranial direct current stimulation. Neuroreport, 17(6), 671–674. Retrieved from http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Citation&l ist_uids=16603933
Vines, B. W., Norton, A. C., & Schlaug, G. (2011). Non-invasive brain stimulation enhances the effects of melodic intonation therapy. Frontiers in Psychology, 2, 230.
Tahtis, V., Kaski, D., & Seemungal, B. M. (2014). The effect of single session bi-cephalic transcranial direct current stimulation on gait performance in sub-acute stroke: A pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience, 32(4), 527–532.
Tanaka, S., Sandrini, M., & Cohen, L. G. (2011). Modulation of motor learning and memory formation by non-invasive cortical stimulation of the primary motor cortex. Neuropsychological Rehabilitation, 21(5), 650–675.
Yang, E., Baek, S.-R., Shin, J., Lim, J., Jang, H., Kim, Y., & Paik, N.-J. (2012). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on post-stroke dysphagia. Restorative Neurology and Neuroscience, 30(4), 303–311.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym a zwiększanie funkcji poznawczych

Wprowadzenie 

            Wykazano, że wywołane przez tDCS zmiany w fizjologii mózgu wpływają na różnorodne procesy poznawcze, od podstawowych funkcji, takich jak percepcja sensoryczna, po bardzo złożone aspekty poznania, takie jak rozwiązywanie problemów[1]. Ważną cechą, która odróżnia tDCS od innych technik niewinwazyjnej stymulacji mózgu, szczególnie od przezczaszkowej stymulacji magnetycz nej (TMS), jest jego wewnętrzny neuromodulacyjny tryb działania. Słaby prąd dostarczany podczas tDCS zmienia neuronalne potencjały transbłonowe, zmieniając prawdopodobieństwo wyzwalania potencjałów czynnościowych przez neurony w czasie. Dlatego tDCS moduluje pobudliwość kory mózgowej, plastyczność i funkcjonalną łączność poprzez interakcję z trwającą aktywnością mózgu, zamiast ją zakłócać[2][3]. Ta interakcja pozwala na jednoczesne stosowanie tDCS z zadaniami poznawczymi w celu ułatwienia lub uwydatnienia wzorców endogennej aktywności mózgu związanych z zadaniami, co w niektórych przypadkach pozwala na wyciągnięcie wyraźniejszych wniosków na temat związku między fizjologią mózgu a funkcjami poznawczymi. Jednak oznacza to również, że następstwa tDCS są silnie zależne od aktualnego stanu aktywacji w docelowych regionach mózgu. W porównaniu z neurostymulującymi lub zakłócającymi skutkami TMS, tDCS modyfikuje (zmniejsza lub wzmacnia) fizjologiczną pobudliwość, a co za tym idzie, bieżącą aktywność mózgu, ale nie wywołuje aktywności niezwiązanej z zadaniem. Ta różnica w mechanizmie może odpowiadać za pewną zmienność międzyosobniczą obserwowaną w fizjologicznych i poznawczych skutkach tDCS i podkreśla potrzebę odpowiedniego dostosowania parametrów tDCS.

W tym opracowaniu omówiono wykorzystanie tDCS do wzmocnienia neuronalnego, przekładającego się na poprawę różnych parametrów funkcji poznawczych – intrygującej, wyłaniającej się dziedziny, która rodzi pytania zarówno naukowe, jak i etyczne. 

Wpływ tDCS na procesy poznawcze 

W ostatnim dziesięcioleciu tDCS był coraz częściej stosowany do badania fizjologicznych podstaw procesów poznawczych. Przeszukiwanie PubMed przeprowadzone w czerwcu 2016 r. z kluczowymi terminami „tDCS” i „[funkcje] poznawcze” pozwoliło zidentyfikować ponad 300 opublikowanych badań na ten temat. Jednym z praktycznych powodów rosnącej popularności tDCS w badaniach nad funkcjami poznawczymi jest to, że jest on stosunkowo łatwy do zastosowania w kontekście badań behawioralnych. Ponadto, zmiany pobudliwości nerwowej wywołane przez tDCS wydają się dobrze korespondować ze zmianami w aktywności mózgu mierzonymi za pomocą obrazowania funkcjonalnego, EEG i innych narzędzi oceniających aktywność mózgu; te zmiany były z kolei związane ze zmianą różnych zachowań. Co więcej, w przeciwieństwie do wpływających na wydajność efektów TMS, tDCS może badać specyficzny udział obszaru mózgu w danej funkcji poznawczej poprzez bardziej subtelną modulację funkcjonowania neuronów. Na przykład, trudno jest powiązać udział pierwszorzędowej kory ruchowej w uczeniu się przy użyciu technik destrukcyjnej stymulacji mózgu, ponieważ zakłócają one uczenie się, jak również funkcje efektorowe kory ruchowej; jednak ulepszenia po zastosowaniu tDCS w nauczonym materiale wskazuje na wyjątkową rolę tego obszaru w formowaniu pamięci motorycznej.

Celem w tej sekcji jest przedstawienie przeglądu zastosowania tDCS w dziedzinie neuronauki poznawczej wraz z odpowiednimi dyskusjami na temat głównych wyników i naciskiem na podejścia metodologiczne[4][5][6][7] W szczególności opisano przykłady tego, jak tDCS może pomóc wyjaśnić fizjologiczne podstawy różnych procesów poznawczych. 

Percepcja 

Wpływ tDCS na percepcję badano w domenach wzrokowych, somatosensorycznych i słuchowych, a także w przetwarzaniu multimodalnym.

W jednym z najwcześniejszych badań badano wpływ stymulacji na pierwszorzędową korę wzrokową i percepcję kontrastu.[8] Ten obszar korowy jest istotny dla percepcji elementarnych bodźców wzrokowych. W tym badaniu stosunkowo krótki (7 minut) katodowy tDCS zmniejszył percepcję kontrastu, podczas gdy stymulacja anodowa nie przyniosła efektów. W badaniu uzupełniającym z dłuższym czasem trwania stymulacji wykazano, że anodowy tDCS na tym samym obszarze może poprawić postrzeganie kontrastu.[9] Wyniki te są zgodne z efektami elektrofizjologicznymi tDCS, które ujawniły wpływ katodowego, ale nie anodowego tDCS na wzrokowe potencjały wywołane z czasem trwania stymulacji poniżej 15 min. Dlatego właściwe określenie parametrów stymulacji ma kluczowe znaczenie dla uzyskania zamierzonych efektów za pomocą tDCS, a miareczkowanie tych parametrów może być przydatne.

W zestawie badań percepcji ruchu z wykorzystaniem paradygmatu ruchomej kropki wykazano, że odpowiedź na tDCS była krytycznie zależna od charakterystyki bodźca. Anodowy tDCS nad obszarem V5, krytycznym dla percepcji ruchu, zmniejszył progi percepcji dla spójnie poruszających się kropek, a tym samym poprawił wydajność, podczas gdy katodowy tDCS poprawił wydajność w „hałaśliwym” stanie percepcji, w którym spójnie poruszające się kropki były wymieszane z poruszającymi się kropkami w losowych kierunkach[10]. Odkrycia te zostały potwierdzone w innym badaniu, w którym stymulacja katodowa, ale nie anodowa lub pozorowana, poprawiła percepcję w złożonym, „hałaśliwym” zadaniu percepcji ruchu[11]. W zadaniu spójnych kropek, zwiększenie pobudliwości za pomocą anodowego tDCS mogło ułatwić reprezentacje punktów spójnych związane z ruchem, a tym samym poprawić wydajność. W „hałaśliwych” warunkach zadania reprezentacje hałasu również uległyby poprawie, a zatem stymulacja anodowa nie była związana z poprawą wydajności. Zamiast tego katodowy tDCS zmniejszający pobudliwość może zmniejszać podatność na „hałaśliwą” aktywność, a tym samym poprawiać wydajność. Dlatego tDCS może wywoływać zróżnicowane efekty w zależności od bodźca i charakterystyki zadania. Połączenie narzędzi elektrofizjologicznych i psychofizycznych może dodatkowo pomóc w określeniu precyzyjnych ścieżek neuronowych i grup komórek w korze wzrokowej, na które tDCS wywiera swoje działanie[12]. Oprócz wspomnianych powyżej stosunkowo elementarnych percepcji, dowody sugerują, że tDCS może również modyfikować percepcję złożonych obiektów wizualnych oraz funkcje kontrolowane przez wyższe obszary widzenia[13][14][15][16].

Przeprowadzono kilka badań w celu zbadania wpływu tDCS na różne cechy somatosensoryczne, co podsumowano w przeglądzie (patrz: Vaseghi i in., 2014). Badania te teoretyzują, że wzmocnienie aktywności somatosensorycznej kory jest fizjologicznym korelatem zwiększonej percepcji somatosensorycznej, a wzmocnienie aktywności pierwszorzędowej kory ruchowej zmniejsza percepcję somatosensoryczną poprzez pętle korowo-wzgórzowe[17]. Odpowiednio, katodowy tDCS nad korą somatosensoryczną i anodowy tDCS nad pierwszorzędową korą ruchową zostały powiązane ze zmniejszeniem odczuwania bólu[18][19][20][21]. Wykazano również, że katodowy tDCS w korze somatosensorycznej zmniejsza progi dyskryminacji wibracji, a tym samym poprawia wydajność, podczas gdy anodowy tDCS na tym samym obszarze poprawił ostrość przestrzenną[22][23]. Jednak szczegółowe mechanizmy działania tDCS w tej dziedzinie pozostają do zbadania.

Tylko niewielka liczba badań dotyczyła wpływu tDCS na percepcję słuchową[24]. Niektóre z tych badań skupiały się na zmianach wywołanych stymulacją w słuchowych potencjałach wywołanych. Anodowy tDCS zastosowany na korę słuchową (obszary skroniowe) zwiększył amplitudę komponentu P50. Ponadto, chociaż zaobserwowano, że anodowy tDCS na połączenii skroniowo-ciemieniowym zmniejsza latencję N1, katodowy tDCS w tym samym rejonie zwiększa amplitudę N1[25]. Oprócz zmian w neurofizjologii słuchu, istnieje kilka badań, w których wykazano, że tDCS nad korą słuchową wpływa na percepcję słuchową. Na przykład katodowy tDCS na korze słuchowej zmniejszył dyskryminację tonu[26]. W innym badaniu badacze odkryli, że czasowe przetwarzanie informacji słuchowych zostało ulepszone przez anodow tDCS, ale osłabione przez stymulację katodową[27]. Inne intrygujące badanie dotyczyło związku przyczynowego między aktywnością w sieci, która obejmuje górną skroniową i dolną korę czołową, a wydajnością w zadaniach z wysokościami tonu[28]. Katodowy tDCS w obu górnych skroniowych i dolnych obszarach czołowych zmniejszył wydajność w tym zadaniu, potwierdzając pogląd, że oba obszary są integralnymi składnikami sieci percepcji wysokości tonu. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badań poznawczych potwierdzają wyniki elektrofizjologiczne opisane powyżej. Jednak różnice w protokołach stymulacji, w tym rozmieszczenie elektrod, obszary docelowe i specyficzna charakterystyka zadań, mogą wyjaśniać niektóre rozbieżności obserwowane w badaniach.

Oprócz jednomodalnych skutków tDCS w kilku badaniach zbadano jego wpływ na integrację multisensoryczną. Większość z tych badań dotyczyła kory ciemieniowej, ponieważ uważa się ją za ważny ośrodek integracji multisensorycznej. Wykazano, że anodowy tDCS zakłóca integrację multisensoryczną w badaniu, w którym stymulowano prawą tylną korę ciemieniową[29], jednak w innym badaniu stwierdzono zwiększoną integrację bodźców audiowizualnych[30]. TDCS katodowy na obszarach ciemieniowych ma działanie antagonistyczne[31]. W innym badaniu tDCS nad unimodalnymi obszarami korowymi, takimi jak kora skroniowa i ciemieniowa, zaangażowane w kodowanie / dekodowanie bodźców i integrację multisensoryczną, zwiększyło pobudliwość w odległych obszarach widzenia niższego poziomu, sugerując modulację w szerokiej sieci funkcjonalnej[32]. Jest to wyłaniająca się dziedzina badań, która w nadchodzących latach dostarczy interesujących dowodów dotyczących specyficznych dla polaryzacji i czasowo odrębnych skutków tDCS w różnych obszarach w ramach rozległych sieci multisensorycznych. 

Uwaga i pamięć robocza 

W wielu badaniach zbadano wpływ tDCS na uwagę. Wiele z tych badań było ukierunkowanych zarówno na znalezienie przyczynowych dowodów na udział określonych obszarów mózgu w tej zdolności umysłowej, jak i na poszukiwanie sposobów na jej wzmocnienie[33]. Ponieważ uważa się, że grzbietowo-boczne obszary przedczołowe i ciemieniowe odgrywają centralną rolę w przetwarzaniu uwagi, większość badań tDCS na ten temat koncentrowała się do tej pory na stymulacji tych obszarów mózgu.

Tanoue i wsp. zbadali udział grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) i kory ciemieniowej w procesach uwagi, szczególnie związanych z pamięcią roboczą – zdolnością do tymczasowego przechowywania informacji i manipulowania nimi. Katodowy tDCS w obu obszarach zmniejszył wydajność w dwóch zadaniach z pamięcią roboczą, chociaż efekt był największy w przypadku stymulacji przedczołowej[34]. Odwrotnie, wykazano, że anodowy tDCS nad prawą korą czołową wybiórczo poprawia ostrzegawczy komponent uwagi[35], podczas gdy anodowy tDCS nad DLPFC zwiększał akwizycję uwagi w odniesieniu do uważności lub ignorowania bodźców zagrażających w porównaniu z neutralnymi[36]. Wyniki tych badań potwierdzają pogląd, że DLPFC jest obszarem mózgu, który jest integralną częścią przetwarzania góra-dół. Badając udział tylnej części kory ciemieniowej (PPC) w uwadze wzrokowo-przestrzennej, wykazano, że anodowy tDCS nad lewym PPC zmniejszają odchylenie uwagi wzrokowej w zadaniu ze skalą szarości, podczas gdy stymulacja katodowa i pozorowana nie dały spójnego efektu[37]. Podsumowując, badania te wskazują, że tDCS nad PPC może wpływać na uwagę wzrokową. Co więcej, badania, choć nieliczne, które łączyły obrazowanie funkcjonalne ze stymulacją i miarami wydajności behawioralnej, były kluczowe dla wyjaśnienia leżących u podstaw neuronowych mechanizmów uwagi. Interakcję między obszarami czołowymi i ciemieniowymi w zadaniu przeszukiwania wzrokowego badano przy użyciu katodowego vs pozorowanego tDCS na prawej korze ciemieniowej. Katodowy tDCS nie tylko zmniejszył wydajność, ale również zmniejszył aktywność przedczołową, co sugeruje, że stymulacja zmniejszyła wydajność poprzez zmniejszenie przesyłu między tymi obszarami[38]. W innym badaniu anodowy tDCS nad DLPFC zwiększył długotrwałą uwagę, a także aktywność przedczołową. Te korelacje pomagają w mechanistycznym zrozumieniu neurofizjologicznego i poznawczego wpływu tDCS uwagę[39]. W badaniu uzupełniającym tej samej grupy, korzystny wpływ tDCS na uwagę podczas przedłużonego czuwania był silniejszy niż w przypadku działania kofeiny, co może przyczynić się do zastosowania tDCS do wzmocnienia układu nerwowego w tej konkretnej dziedzinie[40]

Uczenie się i pamięć 

Wiele dowodów wskazuje, że uczeniem się i pamięcią można manipulować za pomocą tDCS[41]. Na przykład szereg badań sugeruje, że tDCS nad pierwszorzędową korą ruchową (M1) może zwiększyć przyswajanie i utrzymanie umiejętności wykonywania zadań motorycznych[42][43][44][45]. Nitsche i wsp. (2003) byli pierwszą grupą, która wykazała, że anodowy tDCS nad M1 poprawia uczenie się motoryczne podczas zadania seryjnego czasem reakcji (SRTT). Z kolei tDCS na otaczających obszarach, takich jak kora przedruchowa lub kora przedczołowa, nie skutkowało poprawą wydajności[46]. W innym badaniu Nitsche i wsp. (2010) wykazali rolę kory przedruchowej w konsolidacji pamięci ruchowej. W tym badaniu anodowy tDCS nad korą przedruchową, wykonywany podczas fazy snu z szybkimi ruchami gałek ocznych, skutkował zwiększeniem przywoływania wcześniej wyuczonych sekwencji ruchowych w zadaniu SRTT w porównaniu z serią eksperymentów kontrolnych. Badanie to zasugerowało zatem wyjątkowe zaangażowanie obszarów przedruchowych w konsolidację motoryczną[47]. W nowszych badaniach Saucedo-Marquez i wsp. (2013) zaobserwowali zależne od zadań skutki anodowego tDCS podczas różnych faz uczenia się motorycznego i zapamiętywania. Wykazali, że anodowy tDCS poprawił wydajność podczas fazy uczenia się w sekwencyjnym zadaniu stukania palcem, oraz poprawił wydajność podczas fazy zapamiętywania podczas wykonywania wizualnego izometrycznego zadania siły zaciskania[48]. Odkrycie, że anodowy tDCS w tym samym obszarze motorycznym M1, prowadził do efektów zależnych od zadania i fazy, sugeruje, że podstawowe procesy podczas stukania palcem w porównaniu z zadaniem siłowym są różnie modulowane przez anodowy tDCS. Podsumowując, dowody z tych badań sugerują, że tDCS zwiększający pobudliwość w motorycznych i przyległych obszarach można wykorzystać do badania dyskretnych etapów uczenia się motorycznego i pamięci. Ta wiedza ma wyraźne implikacje dla stosowania tDCS w populacjach klinicznych z określonymi deficytami funkcji motorycznych.

Ponadto, szeroko badano zmiany neurofizjologiczne wywołane przez tDCS w obszarach ruchowych oraz wpływ tej stymulacji na uczenie się i pamięć motoryczną. Obecne dowody sugerują, że indukowana przez tDCS modulacja pobudliwości korowej w M1 może wpływać na poziomy zarówno hamującego neuroprzekaźnika GABA, jak i pobudzającego neuroprzekaźnika glutaminianu, co z kolei może znacząco wpływać na leżące u podstaw procesy nerwowe, które wspierają uczenie się motoryczne i pamięć[49][50][51][52]. W niedawnym badaniu zaobserwowano spadek stężenia GABA po anodowym tDCS na lewym obszarze M1; nie zaobserwowano zmiany w GABA po stymulacji katodowej lub pozorowanej[53]. Co ważne, zmiany poziomów GABA wywołane tDCS istotnie przewidywały uczenie się motoryczne i pamięć ruchową, podczas gdy wyjściowe poziomy GABA nie. Większy spadek GABA indukowany przez tDCS był związany zarówno z lepszym uczeniem się motorycznym, indeksowanym przez zmniejszoną liczbę błędów podczas adaptacji, jak i lepszą retencją lub pamięcią. Chociaż zaobserwowano wyraźne zmiany w odniesieniu do anodowego tDCS[54], wcześniej zgłaszane spadki glutaminianu i GABA po katodowym tDCS nie zostały zaobserwowane w badaniu Kim i wsp. (2014), prawdopodobnie z powodu różnic między badaniami pod względem czasu trwania i intensywności stymulacji[55]. Niemniej jednak, łącznie dowody z tych badań sugerują wywołane tDCS zmiany stężeń neuroprzekaźników zarówno pobudzających, jak i hamujących, które bezpośrednio wpływają na uczenie się motoryczne i sprawność pamięci.

W porównaniu z obszerną literaturą poświęconą tDCS na temat uczenia się motorycznego i pamięci, istnieje obecnie stosunkowo niewiele badań, które pokazują korzyści z tDCS w innych dziedzinach pamięci, takich jak językowe / werbalnee i pozamotoryczne, proceduralne / niejawne uczenie się i pamięć. Jedno z pierwszych badań badających wpływ tDCS na pamięć werbalną zostało przeprowadzone przez Marshalla i wsp. (2004), którzy wykazali, że obustronny przedni anodowy tDCS podczas snu wolnofalowego poprawiał zapamiętywanie par słów, podczas gdy stymulacja w stanie czuwania nie wpływała na wydajność[56]. W badaniu Floel i wsp. (2008) anodowy tDCS zastosowany nad lewą górną korą skroniową znacznie poprawił przyswajanie nowego słownictwa w zadaniu uczenia skojarzeniowego z pseudo-przedmiotem, w porównaniu ze stymulacją pozorowaną i katodową[57]. Javadi i Walsh (2012) odnotowali poprawę wydajności pamięci werbalnej podczas rozpoznawania po anodowym tDCS na lewym DLPFC podczas fazy kodowania, podczas gdy katodowy tDCS pogorszył wydajność, gdy zostało zastosowane w obu fazach[58]. Autorzy argumentowali, że lepsze kodowanie lub zapamietywanie mogło skutkować lepszą wydajnością pamięci. To odkrycie w połączeniu z ustaleniami autorów z dalszych badań sugeruje, że anodowy tDCS nad lewym DLPFC stosowany podczas różnych faz tworzenia pamięci, tj. kodowania, rekonsolidacji i rozpoznawania, może potencjalnie wzmocnić długoterminową pamięć deklaratywną[59]. W szczególności w badaniu z 2013 roku autorzy wykazali, że stymulacja anodowa w połączeniu z reaktywacją wspomnień podczas jednej fazy rozpoznawania (3 godziny po zakodowaniu słów) skutkowała rozpoznawaniem większej liczby słów w kolejnej fazie rozpoznawania (5 godzin po pierwszym zadaniu rozpoznawania), w porównaniu ze stymulacją pozorowaną i katodową. Co ciekawe, wykazali, że reaktywacja wspomnień podczas stymulacji anodowej w tej pierwszej fazie rozpoznawania była wymagana dla poprawy wydajności podczas kolejnego rozpoznawania.

Oprócz uczenia się i pamięci językowej / werbalnej istnieje niewielka liczba badań dotyczących wpływu tDCS na niemotoryczne, niejawne procesy uczenia się. Na przykład Kincses i in. (2004) wykazali, że anodowy tDCS nad lewym PFC poprawił wydajność uczenia się w klasyfikacji probabilistycznej, zadaniu polegającym na tworzeniu ukrytych powiązań między zbiorem dowolnych kształtów geometrycznych a wynikami pogodowymi, podczas gdy katodowy tDCS pogarszały wydajność. Odkrycia te sugerują potencjalne wykorzystanie tDCS w ułatwianiu ukrytych pozamotorycznych funkcji uczenia się i pamięci u zdrowych osób[60].

Grabner i in. (2015) zastosowali tDCS na lewej tylnej korze ciemieniowej i wykazali, że zdobywanie wiedzy arytmetycznej i uczenie się mogą być również znacząco modulowane przez tDCS. TDCS anodowy, katodowy i pozorowany był dostarczony podczas szkolenia ze złożonymi problemami z mnożeniem i odejmowaniem. Katodowy tDCS zmniejszył tempo uczenia się podczas szkolenia i skutkował gorszą wydajnością 24 godziny po stymulacji, podczas gdy anodowy tDCS skutkował poprawą specyficznej dla operacji wydajności w przypadku problemów z odejmowaniem[61]. Wyniki tego badania i innych podobnych badań sugerują, że tDCS nad lewymi obszarami ciemieniowymi może poprawić uczenie się arytmetyki[62].

Ogólnie rzecz biorąc, w tej sekcji przedstawiono złożoność związaną z używaniem tDCS do badania określonych procesów uczenia się i pamięci. Efekty tDCS specyficzne dla polaryzacji mogą się różnić w zależności od ich zastosowania w różnych fazach tworzenia się pamięci. 

Rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji 

W porównaniu z innymi dziedzinami poznawczymi przedstawionymi we wcześniejszych sekcjach, dowody dotyczące wpływu tDCS na funkcje wyższego poziomu, takie jak podejmowanie decyzji i rozwiązywanie problemów, są wciąż umiarkowane. Ze względu na inne dowody, że tDCS można wykorzystywać do manipulowania uwagą, uczeniem się i pamięcią, niektórzy badacze doszli do wniosku, że może on pośredniczyć w dalekosiężnych skutkach w bardziej złożonych aspektach poznawczych[63]. Jednak głównym wyzwaniem jest to, że konkretne sieci neuronowe i mechanizmy fizjologiczne przyczyniające się do podejmowania złożonych decyzji oraz wpływ tDCS na te złożone sieci pozostają nie do końca poznane.

Najczęstszym miejscem docelowym w badaniach tDCS do wywoływania zmian w zdolnościach wykonawczych i innych zdolnościach wyższego poziomu jest obszar DLPFC. Boczność i biegunowość stymulacji zastosowane w tych badaniach nie są spójne i często są motywowane wcześniejszymi odkryciami z badań neuropsychologicznych, funkcjonalnego neuroobrazowania i badań neurofizjologicznych. Na przykład anodowy tDCS po lewej, ale nie po prawej stronie DLPFC poprawił wydajność w złożonym zadaniu werbalnym, które wymagało nie tylko przetwarzania werbalnego, ale także innych zdolności wykonawczych; to odkrycie sugeruje szczególną rolę lewego DLPFC w rozwiązywaniu trudnych problemów werbalnych[64]. W innym badaniu anodowy tDCS nad lewym DLPFC zwiększył zdolność rozwiązywania trudnych problemów wglądu werbalnego, ale nie znaleziono żadnych efektów dla łatwych problemów[65]. Podczas gdy werbalne rozwiązywanie problemów było modulowane poprzez stymulację lewego DLPFC, anodowy tDCS nad prawym DLPFC modulował wpływ wcześniejszych stymulacjii na bieżące podejmowanie decyzji, znany jako efekt kosztów stratnych. TDCS katodowy i pozorowany nie miał wpływu na takie decyzje. Ponadto, anodowy tDCS nie wpłynął na podejmowanie decyzji w przypadku braku wcześniejszej stymulacji, co podkreśla specyfikę efektu[66]. Wykazano, że różne podejścia do stymulacji – obustronny tDCS, prawy anodowy i lewy katodowy – w stosunku do DLPFC, zmniejszają apetyt na jedzenie, efekt, w którym, jak się uważa, pośredniczy modulacja obwodów nerwowych zaangażowanych w podejmowanie decyzji i nagradzanie.

Stosunkowo duży zbiór dowodów z badań stymulacji mózgu potwierdza przyczynową rolę DLPFC w procesach decyzyjnych. Stwierdzenie, że dwustronna stymulacja może potencjalnie wywoływać zwiększone zachowanie niechęci do ryzyka, ma ważne implikacje dla stosowania tDCS jako potencjalnego leczenia uzależnienia[67]. Motywowany odkryciami nieinwazyjnej stymulacji mózgu, model neurokognitywny zaproponowany przez Fecteau i wsp. (2010) przedstawia koncepcyjne ramy zaangażowania DLPFC w szeroki zakres procesów decyzyjnych, w tym poszukiwanie nagrody i impulsywne zachowania związane samolubnością. Biorąc pod uwagę wysoce wzajemnie powiązany charakter DLPFC, skutki stymulacji tego obszaru mogą być zarówno  lokalne, jak wtórne na odległych obszarach połączonych z DLPFC za pośrednictwem dwupółkulowej sieci korowo-podkorowej[68].

Istnieją inne badania dotyczące tDCS i jego roli w rozwiązywaniu niezwykle trudnych problemów, które nie są trudne obliczeniowo, ale wymagają kreatywności. Na przykład tak zwany problem dziewięciu punktów to problem, w którym badani muszą połączyć dziewięć punktów z ograniczoną liczbą linii. Zadanie to wymaga od badanych rozumowania poza konwencjonalnymi granicami reguł w celu znalezienia nowatorskiego rozwiązania. Chi i Snyder (2012) stwierdzili, że żaden uczestnik nie był w stanie rozwiązać tego zadania przed stymulacją, ale po zaledwie 10 minutach obustronnego tDCS – katoda nad lewym przednim płatem skroniowym (ATL) i anoda po prawym ATL – 40% uczestników potrafili go rozwiązać[69]. Hamując lewy ATL, obszar zaangażowany w konwergencję istotnych informacji w znaczące wzorce[70], według spekulacji autorów, uczestnicy byli w stanie dosłownie myśleć nieszablonowo. Inne badanie przeprowadzone przez tę samą grupę, w którym zastosowano ten sam montaż elektrod i polaryzację, wykazało lepszą wydajność w zadaniu polegającym na rozwiązywaniu problemów. Stymulacja wykorzystująca przeciwną biegunowość elektrod – anodę nad prawym ATL i katodę nad lewym ATL – nie poprawiła wydajności. 

TDCS i Neuroenhancement 

Chociaż efekty pojedynczej sesji tDCS są uważane za przemijające, powtarzane lub codzienne stosowanie tDCS w ciągu tygodni może skutkować dłuższymi efektami, które mogą trwać tygodnie lub miesiące, a być może nawet dłużej. Po ponad dziesięciu latach badań, w których tDCS stosowano jako narzędzie badawcze w neuronauce poznawczej, niektórzy badacze zaczynają się skupiać na tym, czy i w jakim stopniu tę technologię można wykorzystać do zwiększenia wydajności u zdrowych osób. Do tej pory tDCS był używany do zwiększania uwagi lub czujności, uczenia się i pamięci oraz innych aspektów poznawczych, z przynajmniej niektórymi dowodami wskazującymi na sukces[71][72]. Pojęcie neuroenhancement (wzmocnienie neuronowe) za pomocą tDCS poruszyło wyobraźnię publiczną i doprowadziło zarówno do rozwoju urządzeń tDCS przeznaczonych bezpośrednio do konsumentów, jak i do powstania dobrze prosperującej społeczności użytkującej tDCS w domu (DIY-tDCS), co zrodziło różnorodne kwestie etyczne i obawy dotyczące bezpieczeństwa. W tej sekcji pokrótce podsumowano niektóre z dowodów na skuteczność tDCS we wzmacnianiu neuronowym.

Po 5 dniach treningu językowego z anodowym tDCS na lewym tylnym połączeniu skroniowo-ciemieniowym Meinzer i wsp. (2014) odnotowali bardziej stromą krzywą uczenia się i poprawę ogólnej wydajności w zadaniach u badanych otrzymujących prawdziwą stymulację w porównaniu ze stymulacją pozorowaną, która utrzymywała się przez co najmniej tydzień po zakończeniu treningu[73]. Podobnie, uczenie się numeryczne poprawiło się po 6 dniach obustronnego tDCS nad korą ciemieniową, a efekty utrzymywały się przez co najmniej 6 miesięcy po stymulacji[74]. Anodowy tDCS nad M1 w połączeniu z trudnym zadaniem motorycznym przez 5 kolejnych dni poprawił nabywanie i utrzymanie umiejętności motorycznych, które utrzymywały się przez co najmniej 3 miesiące[75]. Codzienny obustronny tDCS przedczołowy przez okres 3-5 dni poprawiał samopoczucie osób bez depresji, co według autorów może przełożyć się na pamięć i umiejętności rozwiązywania problemów u osób zdrowych. Kilka badań wykazało lepsze odzyskiwanie i zatrzymywanie pamięci oraz zmniejszone zapominanie wspomnień epizodycznych u zdrowych starszych osób[76][77]. Odkrycia te mają potencjalnie poważne implikacje dla przyszłego stosowania tDCS w zmniejszaniu pogorszenia funkcji poznawczych związanych z wiekiem. Jednak nie wszystkie wyniki były równie obiecujące. Na przykład w jednym badaniu przeprowadzonym przez Martina i wsp. (2013) nie znaleziono korzyści związanych z 10 sesjami anodowego tDCS nad lewym DLPFC w połączeniu z treningiem poznawczym w adaptacyjnym podwójnym zadaniu n-back. Chociaż wydajność poprawiła się podczas aktywnych sesji stymulacji, korzyści nie były widoczne ani 10 dni, ani 4 tygodnie po zakończeniu stymulacji[78].

Jednym z potencjalnie uderzających przyszłych zastosowań DIY-tDCS jest jego użycie w celu zwiększenia uwagi i zmniejszenia zmęczenia; dwa efekty, które prawdopodobnie będą najczęściej poszukiwane w coraz bardziej konkurencyjnym nowoczesnym społeczeństwie. Pozytywne wyniki niedawnego badania (omówionego w części Uwaga i pamięć robocza), w którym porównano wpływ jednej 30-minutowej sesji tDCS z efektem 200 mg kofeiny (odpowiednik 1–2 filiżanek parzonej kawy) na uwagę, rodzi jasne implikacje dla jego zastosowania w neuro-wzmocnieniu[79]. Autorzy zauważają, że chociaż kofeina jest powszechnie spożywana w celu zwalczania zmęczenia, jej korzyści z czasem maleją. Korzyści płynące z długotrwałego stosowania tDCS pozostają do zbadania, ale jest prawdopodobne, że postrzegane korzyści wynikające z długotrwałego stosowania tDCS mogą również z czasem maleć, a nawet mogą być szkodliwe dla dziedzin poznawczych innych niż uwaga.

Bezpieczeństwo i tolerancja tDCS były szeroko badane i dobrze udokumentowane w dziedzinie neuronauki poznawczej. Liczne badania wykazały, że tDCS jest zarówno bezpieczny, jak i dobrze tolerowany w populacjach zdrowych i klinicznych. Typowe objawy występujące podczas stymulacji i przez krótki okres po niej są uważane za łagodne i ustępują w ciągu kilku godzin po zakończeniu stymulacji. Objawy te obejmują uczucie pieczenia i mrowienia oraz zaczerwienienie skóry pod elektrodami[80][81][82][83]. Ponieważ większość tych informacji dotyczących bezpieczeństwa pochodzi z jednorazowego lub przejściowego stosowania tDCS, istniały poważne obawy dotyczące skutków wielokrotnego stosowania, szczególnie w zastosowaniach neurowzmacniających. Ustalenia niedawno opublikowanego raportu łagodzą ten niepokój[84]; nie znaleziono żadnych poważnych skutków ubocznych w badaniu na ludziach, które obejmowało ponad 30 000 sesji tDCS i 1000 badanych. Ważne jest jednak, aby zdawać sobie sprawę, że chociaż te dane dotyczące bezpieczeństwa uspokajają i wspierają dalsze badanie tDCS, są one oparte na kontrolowanych eksperymentach laboratoryjnych z wykorzystaniem protokołów tDCS, które muszą być zgodne z dobrze ustalonymi granicami bezpieczeństwa. Urządzenia DIY-tDCS i tDCS przeznaczone bezpośrednio dla konsumentów nie zostały poddane tak samo rygorystycznej ocenie i mogą być potencjalnie niebezpieczne dla niedoświadczonego użytkownika. Oprócz możliwości uszkodzenia tkanki mózgowej z powodu nadużywania i / lub przedawkowania oraz awarii sprzętu, może pojawić się szereg innych problemów, które nie są jeszcze znane i mogą być szkodliwe dla dobrego samopoczucia poznawczego[85].

To ekscytujący czas dla neuronauki poznawczej. W ostatnich latach techniki badania relacji struktura-funkcja i funkcja sieciowa w mózgu, związane z poznaniem, rozwinęły się w ogromnym stopniu. Zgodnie z tym nieinwazyjne techniki neuromodulacyjne, takie jak tDCS, z czasem stały się nieocenionymi narzędziami badawczymi w arsenale neuronauki poznawczej, ponieważ pozwalają na wyciąganie bezpośrednich wniosków dotyczących związków przyczynowych między funkcjami nerwowymi a operacjami umysłowymi. Jak wykazano, tDCS został już skutecznie wykorzystany do badania neuronalnych podstaw szerokiego zakresu dziedzin poznawczych i zdolności umysłowych. W przyszłości technika będzie nadal udoskonalana, umożliwiając rozwiązywanie coraz ważniejszych problemów neuronauki poznawczej w bardziej elegancki i rygorystyczny sposób. 

Opracowano na podstawie: Shah-Basak P. P., Hamilton R. H., Nitsche M. A., Woods A. J. „Transcranial Direct Current Stimulation in Cognitive Neuroscience”.

[1]Shin, Y. I., Foerster, A., & Nitsche, M. A. (2015). Transcranial direct current stimulation (tDCS)–Application in neuropsychology. Neuropsychologia, 69, 154–175.

[2]Bindman, L. J., Lippold, O. C., & Redfearn, J. W. (1964). The action of brief polarizing currents on the cerebral cortex of the rat (1) during current flow and (2) in the production of long-lasting after-effects. The Journal of Physiology, 172, 369–382.

[3]Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N., Antal, A., Pascual-Leone, A. (2008). Transcranial direct current stimulation: State of the art 2008. Brain Stimulation, 1(3), 206–223.

[4]Kuo, M. F., & Nitsche, M. A. (2012). Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clinical EEG and Neuroscience, 43(3), 192–199.

[5]Nitsche, M. A., Liebetanz, D., Lang, N., Antal, A., Tergau, F., & Paulus, W. (2003a). Safety criteria for transcranial direct current stimulation (tDCS) in humans. Clinical Neurophysiology, 114(11), 2220–2222. author reply 2222-2223.

[6]Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2011). Transcranial direct current stimulation – Update 2011. Restorative Neurology and Neuroscience, 29(6), 463–492.

[7]Shin, Y. I., Foerster, A., & Nitsche, M. A. (2015), op. cit.

[8]Antal, A., Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2001). External modulation of visual perception in humans. Neuroreport, 12(16), 3553–3555.

[9]Kraft, A., Roehmel, J., Olma, M. C., Schmidt, S., Irlbacher, K., & Brandt, S. A. (2010). Transcranial direct current stimulation affects visual perception measured by threshold perimetry. Experimental Brain Research, 207(3–4), 283–290.

[10]Antal, A., Kincses, T. Z., Nitsche, M. A., Bartfai, O., & Paulus, W. (2004). Excitability changes induced in the human primary visual cortex by transcranial direct current stimulation: Direct electrophysiological evidence. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 45(2), 702–707.

[11]Zito, G. A., Senti, T., Cazzoli, D., Muri, R. M., Mosimann, U. P., Nyffeler, T., & Nef, T. (2015). Cathodal HD-tDCS on the right V5 improves motion perception in humans. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 9, 257.

[12]Costa, T. L., Gualtieri, M., Barboni, M. T., Katayama, R. K., Boggio, P. S., & Ventura, D. F. (2015). Contrasting effects of transcranial direct current stimulation on central and peripheral visual fields. Experimental Brain Research, 233(5), 1391–1397.

[13]Barbieri, M., Negrini, M., Nitsche, M. A., & Rivolta, D. (2016). Anodal-tDCS over the human right occipital cortex enhances the perception and memory of both faces and objects. Neuropsychologia, 81, 238–244.

[14]Varga, E. T., Elif, K., Antal, A., Zimmer, M., Harza, I., Paulus, W., & Kovacs, G. (2007). Cathodal transcranial direct current stimulation over the parietal cortex modifies facial gender adaptation. Ideggyógyászati Szemle, 60(11–12), 474–479.

[15]Filmer, H. L., Dux, P. E., & Mattingley, J. B. (2015). Dissociable effects of anodal and cathodal tDCS reveal distinct functional roles for right parietal cortex in the detection of single and competing stimuli. Neuropsychologia, 74, 120–126.

[16]Wright, J.  M., & Krekelberg, B. (2014). Transcranial direct current stimulation over posterior parietal cortex modulates visuospatial localization. Journal of Vision, 14(9).

[17]Knotkova, H., Nitsche, M. A., & Cruciani, R. A. (2013). Putative physiological mechanisms underlying tDCS analgesic effects. Frontiers in Human Neuroscience, 7, 628.

[18]Antal, A., Brepohl, N., Poreisz, C., Boros, K., Csifcsak, G., & Paulus, W. (2008). Transcranial direct current stimulation over somatosensory cortex decreases experimentally induced acute pain perception. The Clinical Journal of Pain, 24(1), 56–63.

[19]Grundmann, L., Rolke, R., Nitsche, M. A., Pavlakovic, G., Happe, S., Treede, R. D., Bachmann, C. G. (2011). Effects of transcranial direct current stimulation of the primary sensory cortex on somatosensory perception. Brain Stimulation, 4(4), 253–260.

[20]Ihle, K., Rodriguez-Raecke, R., Luedtke, K., & May, A. (2014). tDCS modulates cortical nociceptive processing but has little to no impact on pain perception. Pain, 155(10), 2080–2087.

[21]Zandieh, A., Parhizgar, S. E., Fakhri, M., Taghvaei, M., Miri, S., Shahbabaie, A., Ekhtiari, H. (2013). Modulation of cold pain perception by transcranial direct current stimulation in healthy individuals. Neuromodulation, 16(4), 345–348.; discussion 348.

[22]Rogalewski, A., Breitenstein, C., Nitsche, M. A., Paulus, W., & Knecht, S. (2004). Transcranial direct current stimulation disrupts tactile perception. The European Journal of Neuroscience, 20(1), 313–316.

[23]Ragert, P., Vandermeeren, Y., Camus, M., & Cohen, L. G. (2008). Improvement of spatial tactile acuity by transcranial direct current stimulation. Clinical Neurophysiology, 119(4), 805–811.

[24]Heimrath, K., Fiene, M., Rufener, K. S., & Zaehle, T. (2016). Modulating human auditory processing by transcranial electrical stimulation. Frontiers in Cellular Neuroscience, 10, 53.

[25]Zaehle, T., Beretta, M., Jancke, L., Herrmann, C. S., & Sandmann, P. (2011). Excitability changes induced in the human auditory cortex by transcranial direct current stimulation: Direct electrophysiological evidence. Experimental Brain Research, 215(2), 135–140.

[26]Mathys, C., Loui, P., Zheng, X., & Schlaug, G. (2010). Non-invasive brain stimulation applied to Heschl’s gyrus modulates pitch discrimination. Frontiers in Psychology, 1, 193.

[27]Ladeira, A., Fregni, F., Campanha, C., Valasek, C. A., De Ridder, D., Brunoni, A. R., & Boggio, P. S. (2011). Polarity-dependent transcranial direct current stimulation effects on central auditory processing. PLoS One, 6(9), e25399.

[28]Loui, P., Hohmann, A., & Schlaug, G. (2010). Inducing disorders in pitch perception and production: A reverse-engineering approach. Proceedings of Meetings on Acoustics, 9(1), 50002.

[29]Zmigrod, S. (2014). The role of the parietal cortex in multisensory and response integration: Evidence from transcranial direct current stimulation (tDCS). Multisensory Research, 27(2), 161–172.

[30]Bolognini, N., Olgiati, E., Rossetti, A., & Maravita, A. (2010). Enhancing multisensory spatial orienting by brain polarization of the parietal cortex. The European Journal of Neuroscience, 31(10), 1800–1806.

[31]Marques, L. M., Lapenta, O. M., Merabet, L. B., Bolognini, N., & Boggio, P. S. (2014). Tuning and disrupting the brain-modulating the McGurk illusion with electrical stimulation. Frontiers in Human Neuroscience, 8, 533.

[32]Convento, S., Vallar, G., Galantini, C., & Bolognini, N. (2013). Neuromodulation of early multisensory interactions in the visual cortex. Journal of Cognitive Neuroscience, 25(5), 685–696.

[33]Coffman, B. A., Clark, V. P., & Parasuraman, R. (2014). Battery powered thought: Enhancement of attention, learning, and memory in healthy adults using transcranial direct current stimulation. NeuroImage, 85(Pt 3), 895–908.

[34]Tanoue, R. T., Jones, K. T., Peterson, D. J., & Berryhill, M. E. (2013). Differential frontal involvement in shifts of internal and perceptual attention. Brain Stimulation, 6(4), 675–682.

[35]Coffman, B. A., Trumbo, M. C., & Clark, V. P. (2012). Enhancement of object detection with transcranial direct current stimulation is associated with increased attention. BMC Neuroscience, 13(1), 108.

[36]Clarke, P. J., Browning, M., Hammond, G., Notebaert, L., & MacLeod, C. (2014). The causal role of the dorsolateral prefrontal cortex in the modification of attentional bias: Evidence from transcranial direct current stimulation. Biological Psychiatry, 76(12), 946–952.

[37]Loftus, A., & Nicholls, M. (2012). Testing the activation–orientation account of spatial attentional asymmetries using transcranial direct current stimulation. Neuropsychologia, 50(11), 2573–2576.

[38]Ellison, A., Ball, K. L., Moseley, P., Dowsett, J., Smith, D. T., Weis, S., & Lane, A. R. (2014). Functional interaction between right parietal and bilateral frontal cortices during visual search tasks revealed using functional magnetic imaging and transcranial direct current stimulation. PLoS One, 9(4), e93767.

[39]Nelson, J. T., McKinley, R. A., Golob, E. J., Warm, J. S., & Parasuraman, R. (2014). Enhancing vigilance in operators with prefrontal cortex transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuroimage, 85(Pt 3), 909–917.

[40]McIntire, L.K., McKinley, R. A., Goodyear, C., & Nelson, J. (2014). A comparison of the effects of transcranial direct current stimulation and caffeine on vigilance and cognitive performance during extended wakefulness. Brain Stimulation, 7(4), 499–507.

[41]Coffman, B. A., Clark, V. P., & Parasuraman, R. (2014), op. cit.

[42]Boggio, P. S., Castro, L. O., Savagim, E.A., Braite, R., Cruz, V. C., Rocha, R. R., Fregni, F. (2006). Enhancement of non-dominant hand motor function by anodal transcranial direct current stimulation. Neuroscience Letters, 404(1–2), 232–236.

[43]Galea, J. M., & Celnik, P. (2009). Brain polarization enhances the formation and retention of motor memories. Journal of Neurophysiology, 102(1), 294–301.

[44]Nitsche, M. A., Schauenburg, A., Lang, N., Liebetanz, D., Exner, C., Paulus, W., & Tergau, F. (2003b). Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human. Journal of Cognitive Neuroscience, 15(4), 619–626.

[45]Reis, J., Schambra, H. M., Cohen, L. G., Buch, E. R., Fritsch, B., Zarahn, E., Krakauer, J. W. (2009). Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(5), 1590–1595.

[46]Nitsche, M. A., Schauenburg, A., Lang, N., Liebetanz, D., Exner, C., Paulus, W., & Tergau, F. (2003b), op. cit.

[47]Nitsche, M. A., Jakoubkova, M., Thirugnanasambandam, N., Schmalfuss, L., Hullemann, S., Sonka, K., Happe, S. (2010). Contribution of the premotor cortex to consolidation of motor sequence learning in humans during sleep. Journal of Neurophysiology, 104(5), 2603–2614.

[48]Saucedo Marquez, C. M., Zhang, X., Swinnen, S. P., Meesen, R., & Wenderoth, N. (2013). Taskspecific effect of transcranial direct current stimulation on motor learning. Frontiers in Human Neuroscience, 7, 333.

[49]Kim, S., Stephenson, M. C., Morris, P. G., & Jackson, S. R. (2014). tDCS-induced alterations in GABA concentration within primary motor cortex predict motor learning and motor memory: A 7 T magnetic resonance spectroscopy study. NeuroImage, 99, 237–243.

[50]Stagg, C. J., Best, J. G., Stephenson, M. C., O’Shea, J., Wylezinska, M., Kincses, Z. T., Johansen-Berg, H. (2009). Polarity-sensitive modulation of cortical neurotransmitters by transcranial stimulation. The Journal of Neuroscience, 29(16), 5202–5206.

[51]Stagg, C. J. (2014). Magnetic resonance spectroscopy as a tool to study the role of GABA in motor-cortical plasticity. NeuroImage, 86, 19–27.

[52]Stagg, C. J., Bachtiar, V., & Johansen-Berg, H. (2011). The role of GABA in human motor learning. Current Biology, 21(6), 480–484.

[53]Kim, S., Stephenson, M. C., Morris, P. G., & Jackson, S. R. (2014), op. cit.

[54]Stagg, C. J., Best, J. G., Stephenson, M. C., O’Shea, J., Wylezinska, M., Kincses, Z. T., Johansen-Berg, H. (2009), op. cit.

[55]Kim, S., Stephenson, M. C., Morris, P. G., & Jackson, S. R. (2014), op. cit.

[56]Marshall, L., Molle, M., Hallschmid, M., & Born, J. (2004). Transcranial direct current stimulation during sleep improves declarative memory. The Journal of Neuroscience, 24(44), 9985–9992.

[57]Floel, A., Rosser, N., Michka, O., Knecht, S., & Breitenstein, C. (2008). Noninvasive brain stimulation improves language learning. Journal of Cognitive Neuroscience, 20(8), 1415–1422.

[58]Javadi, A. H., & Walsh, V. (2012). Transcranial direct current stimulation (tDCS) of the left dorsolateral prefrontal cortex modulates declarative memory. Brain Stimulation, 5(3), 231–241.

[59]Javadi, A. H., & Cheng, P. (2013). Transcranial direct current stimulation (tDCS) enhances reconsolidation of long-term memory. Brain Stimulation, 6(4), 668–674.

[60]Kincses, T. Z., Antal, A., Nitsche, M. A., Bartfai, O., & Paulus, W. (2004). Facilitation of probabilistic classification learning by transcranial direct current stimulation of the prefrontal cortex in the human. Neuropsychologia, 42(1), 113–117.

[61]Grabner, R. H., Rutsche, B., Ruff, C. C., & Hauser, T. U. (2015). Transcranial direct current stimulation of the posterior parietal cortex modulates arithmetic learning. The European Journal of Neuroscience, 42(1), 1667–1674.

[62]Rutsche, B., Hauser, T. U., Jancke, L., & Grabner, R. H. (2015). When problem size matters: Differential effects of brain stimulation on arithmetic problem solving and neural oscillations. PLoS One, 10(3), e0120665.

[63]Coffman, B. A., Clark, V. P., & Parasuraman, R. (2014), op. cit.

[64]Cerruti, C., & Schlaug, G. (2009). Anodal transcranial direct current stimulation of the prefrontal cortex enhances complex verbal associative thought. Journal of Cognitive Neuroscience, 21(10), 1980–1987.

[65]Metuki, N., Sela, T., & Lavidor, M. (2012). Enhancing cognitive control components of insight problems solving by anodal tDCS of the left dorsolateral prefrontal cortex. Brain Stimulation, 5(2), 110–115.

[66]Bogdanov, M., Ruff, C. C., & Schwabe, L. (2015). Transcranial stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex increases the impact of past expenses on decision-making. Cerebral Cortex.

[67]Fecteau, S., Pascual-Leone, A., Zald, D. H., Liguori, P., Theoret, H., Boggio, P. S., & Fregni, F. (2007). Activation of prefrontal cortex by transcranial direct current stimulation reduces appetite for risk during ambiguous decision making. The Journal of Neuroscience, 27(23), 6212–6218.

[68]Fecteau, S., Fregni, F., Boggio, P. S., Camprodon, J. A., & Pascual-Leone, A. (2010). Neuromodulation of decision-making in the addictive brain. Substance Use & Misuse, 45(11), 1766–1786.

[69]Chi, R. P., & Snyder, A. W. (2012). Brain stimulation enables the solution of an inherently difficult problem. Neuroscience Letters, 515(2), 121–124.

[70]Baron, S. G., & Osherson, D. (2011). Evidence for conceptual combination in the left anterior temporal lobe. NeuroImage, 55(4), 1847–1852.

[71]Clark, V. P., & Parasuraman, R. (2014). Neuroenhancement: Enhancing brain and mind in health and in disease. NeuroImage, 85(Pt 3), 889–894.

[72]Parasuraman, R., & Galster, S. (2013). Sensing, assessing, and augmenting threat detection: Behavioral, neuroimaging, and brain stimulation evidence for the critical role of attention. Frontiers in Human Neuroscience, 7, 273.

[73]Meinzer, M., Jahnigen, S., Copland, D. A., Darkow, R., Grittner, U., Avirame, K., Floel, A. (2014). Transcranial direct current stimulation over multiple days improves learning and maintenance of a novel vocabulary. Cortex, 50, 137–147.

[74]Cohen Kadosh, R., Soskic, S., Iuculano, T., Kanai, R., & Walsh, V. (2010). Modulating neuronal activity produces specific and long-lasting changes in numerical competence. Current Biology, 20(22), 2016–2020.

[75]Reis, J., Schambra, H. M., Cohen, L. G., Buch, E. R., Fritsch, B., Zarahn, E., Krakauer, J. W. (2009). Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(5), 1590–1595.

[76]Manenti, R., Brambilla, M., Petesi, M., Ferrari, C., & Cotelli, M. (2013). Enhancing verbal episodic memory in older and young subjects after non-invasive brain stimulation. Frontiers in Aging Neuroscience, 5, 49.

[77]Sandrini, M., Brambilla, M., Manenti, R., Rosini, S., Cohen, L. G., & Cotelli, M. (2014). Noninvasive stimulation of prefrontal cortex strengthens existing episodic memories and reduces forgetting in the elderly. Frontiers in Aging Neuroscience, 6, 289.

[78]Martin, D. M., Liu, R., Alonzo, A., Green, M., Player, M. J., Sachdev, P., & Loo, C. K. (2013). Can transcranial direct current stimulation enhance outcomes from cognitive training? A randomized controlled trial in healthy participants. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 16(9), 1927–1936.

[79]McIntire, L. K., McKinley, R. A., Goodyear, C., & Nelson, J. (2014), op. cit.

[80]Durand, S., Fromy, B., Bouye, P., Saumet, J. L., & Abraham, P. (2002). Vasodilatation in response to repeated anodal current application in the human skin relies on aspirin-sensitive mechanisms. The Journal of Physiology, 540(Pt 1), 261–269.

[81]Kessler, S. K., Turkeltaub, P. E., Benson, J. G., & Hamilton, R. H. (2012). Differences in the experience of active and sham transcranial direct current stimulation. Brain Stimulation, 5(2), 155–162.

[82]Nitsche, M. A., Liebetanz, D., Lang, N., Antal, A., Tergau, F., & Paulus, W. (2003a), op. cit.

[83]Poreisz, C., Boros, K., Antal, A., & Paulus, W. (2007). Safety aspects of transcranial direct current stimulation concerning healthy subjects and patients. Brain Research Bulletin, 72(4–6), 208–214.

[84]Bikson, M., Grossman, P., Thomas, C., Zannou, A. L., Jiang, J., Adnan, T., Woods, A. J. (2016). Safety of Transcranial direct current stimulation: Evidence based update 2016. Brain Stimulation, 9(5), 641–661.

[85]Wurzman, R., Hamilton, R. H., Pascual-Leone, A., & Fox, M. D. (2016). An open letter concerning do-it-yourself users of transcranial direct current stimulation. Annals of Neurology, 80(1), 1–4.

TDCS i depresja

Chociaż przeciwdepresyjne mechanizmy działania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym są nadal nieuchwytne, przypuszcza się, że tDCS działa poprzez hamowanie lub wzmacnianie aktywności szlaków zaangażowanych w patofizjologię w zaburzeniu depresyjnym. Grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC) jest ważnym miejscem dysfunkcji w depresji, głównie z powodu lewej niedoczynności i prawej nadczynności[1]. Badania neuroobrazowe pokazują również zmiany strukturalne w obwodach czołowych, zakrętów obręczy i prążkowia (FCS)[2]. Brak równowagi między korową i podkorową aktywnością mózgu może również mieć wpływ na patofizjologię poważnych zaburzeń depresyjnych. Odpowiedź na fluoksetynę była związana z wyraźnym zmniejszeniem miejscowego przepływu krwi w mózgu, a także ze zmianami w dolnych częściach układu limbicznego i korowego, co zmierzono za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej[3]. Inne obszary mózgu, takie jak ciało migdałowate i hipokamp, mają mniejszą objętość u pacjentów z depresją w porównaniu z grupą kontrolną[4][5]. Ponadto badania funkcjonalne wskazują na wysoki poziom aktywności w korze przedczołowo-przyśrodkowej (vmPFC) i niski poziom w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej. Ponadto pacjenci z depresją wykazują mniejszą pobudliwość w lewej korze ruchowej[6], w lewej półkuli[7] i wyższą aktywność mózgu w korze prawej[8].

Przypuszczalnie tDCS działa poprzez zwiększenie pobudliwości korowej i neuroplastyczności w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej, przywracając w ten sposób normalną aktywność tego obszaru mózgu. Na przykład wykazano, że tDCS poprawia przetwarzanie afektywne i poznawcze u pacjentów z depresją – ponieważ grzbietowo-boczna kora przedczołowa bierze udział w takim przetwarzaniu w depresji, odkrycia te sugerują, że tDCS moduluje aktywność tego obszaru[9][10][11].

Hipoteza neurotrofiny dotycząca depresji stwierdza, że stan depresyjny jest związany ze zmniejszoną ekspresją kilku neurotrofin związanych z neuroplastycznością, takich jak czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF)[12]. BDNF jest neurotrofiną związaną z przeżyciem neuronów, sygnalizacją synaptyczną i konsolidacją synaptyczną[13]; jest również związana z późną fazą długotrwałego wzmocnienia synaptycznego(LTP), właściwością neuronów polegającą na ciągłym zwiększaniu siły synaptycznej[14]. Wykazano na przykład, że ciało migdałowate pacjentów z zaburzeniem depresyjnym wykazuje utratę objętości krwi, która zwiększa się po leczeniu przeciwdepresyjnym[15]. Stąd też hipoteza neurotrofinowa dotycząca depresji stwierdza również, że złagodzeniu objawów depresyjnych towarzyszy wzrost neuroplastyczności. Na przykład obwodowe poziomy BDNF wzrastają po skutecznym leczeniu. Zatem inny mechanizm działania tDCS w depresji może wzmacniać LTP, podobnie jak plastyczność. Na przykład Fritsch i in. (2010) wykazali, że stymulacja prądem stałym promowała plastyczność synaptyczną zależną od BDNF u myszy, a Antal i in. (2010) wykazali, że polimorfizmy genu BDNF wpływają na plastyczność indukowaną przez tDCS[16][17]. Jednak wyniki dotyczące pacjentów z depresją były mieszane. Chociaż jedno badanie wykazało, że pacjenci z depresją wykazywali zwiększoną neuroplastyczność kory ruchowej po otrzymaniu tDCS[18], dwa badania wykazały, że poziomy BDNF we krwi u pacjentów z depresją nie wzrosły po leczeniu tDCS[19].

System 5-HT może być również zaangażowany w działanie przeciwdepresyjne tDCS. Jedno z badań wykazało, że polimorfizm genetyczny transportera serotoniny (SLC6A4), który koduje presynaptyczny transporter wychwytu zwrotnego serotoniny (SERT), przewiduje skuteczność przeciwdepresyjnego tDCS. Ten polimorfizm charakteryzuje się funkcjonalnym polimorfizmem insercji / delecji 44 pz (5HTTLPR) w regionie promotora[20]. Krótki allel (s) ma związek z niższą utylizacją i funkcją SERT w porównaniu z jego długą formą (l). Osoby z allelami s wykazują gorszą odpowiedź kliniczną na serotoninergiczne leki przeciwdepresyjne, ponieważ działają one na SERT, a zatem będą mniej skuteczne w przypadku niedoczynnego transportera[21]. W naszym badaniu, przy użyciu próbki z depresją SELECT-TDCS, stwierdziliśmy, że długie homozygoty wykazywały większą poprawę w porównaniu z aktywnymi i pozorowanymi tDCS, ale nie u nosicieli krótkich alleli (tj. ten sam wzorzec odpowiedzi zwykle identyfikowany w serotonergicznych lekach przeciwdepresyjnych)[22]. W rzeczywistości działanie przeciwdepresyjne tDCS wydaje się obejmować układ serotoninergiczny, jak wykazano w badaniach farmakologicznych Nitsche i wsp. (2009a, b, c) oraz Kuo i in. (2015)[23][24][25][26], którzy stwierdzili, że efekty zwiększające pobudliwość anodowego tDCS zostały wzmocnione citalopramem, podczas gdy efekty katodowe zmniejszające pobudliwość zostały odwrócone – prowadząc w rzeczywistości do efektów zwiększających pobudliwość. Następnie w badaniu klinicznym SELECT wykazano dowód słuszności koncepcji, w którym wykazano, że sertralina wzmacnia działanie przeciwdepresyjne tDCS[27][28].

Dopamina może również mieć znaczenie dla mechanizmów przeciwdepresyjnych tDCS, biorąc pod uwagę, że stosowanie agonistów i antagonistów dopaminy modyfikuje pobudliwość korową wywołaną przez tDCS[29][30]. Ponadto wykazano, że polimorfizmy genetyczne katecholo-o-metylotransferazy (COMT, enzymu rozkładającego katecholaminy, takie jak dopamina) wpływają na działanie tDCS na funkcje wykonawcze i hamowanie odpowiedzi u zdrowych ochotników[31][32]. Jednak polimorfizmów COMT nie oceniano u pacjentów z depresją, otrzymujących tDCS.

Z drugiej strony nie ma jak dotąd dowodów na to, że tDCS wywołuje jakiekolwiek specyficzne zmiany w obwodowych biomarkerach, które są związane z patofizjologią zaburzeń depresyjnych. Na przykład w depresji obserwuje się zmniejszoną zmienność rytmu serca (HRV), która odzwierciedla dysfunkcję autonomiczną (obniżony ton nerwu błędnego)[33], chociaż poziomy HRV nie zmieniają się po leczeniu tDCS[34]. Co więcej, w depresji stwierdzono obniżone poziomy neurotropowego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF), co sugeruje, że depresja jest związana ze zmniejszoną neuroplastycznością („hipoteza neurotrofiny depresji”), a poziomy BDNF wzrastają po leczeniu farmakoterapią, ale nie po tDCS – zaobserwowano to również dla neurotrofin innych niż BDNF[35][36]. Jedną z możliwości wystąpienia tych negatywnych wyników jest to, że skutki tDCS są ograniczone do mózgu i nie wywierają żadnego lub minimalnego wpływu na aktywność obwodową. Niemniej jednak do tej pory nie jest dostępny żaden biomarker obwodowy związany ze skutecznością tDCS w przypadku depresji. 

Dowody kliniczne 

Do tej pory opublikowano co najmniej 8 otwartych badań klinicznych i 11 randomizowanych badań klinicznych z zastosowaniem tDCS w leczeniu depresji. Protokoły leczenia są różne w różnych badaniach: aktualna stosowana dawka wynosiła od 1 do 2 mA; liczba sesji od 5 do 15; przerwa między sesjami od co dwa dni do dwóch razy dziennie; umiejscowienie katody pomiędzy prawym DLPFC i obszarem nadoczodołowym. Niemniej jednak lewe DLPFC było miejscem przyczepienia anody w praktycznie wszystkich badaniach, co odzwierciedla uzasadnienie zastosowania elektrody (anody) zwiększającej pobudliwość  na obszarze hipoaktywnym.

Niektóre otwarte badania dostarczyły ważnych odkryć, które były dalej badane w randomizowanych, kontrolowanych próbach, a w szczególności dostarczyły informacji, że tDCS i SSRI mogą mieć taką samą skuteczność[37], oraz że działanie tDCS może być wzmocnione lekami przeciwdepresyjnymi i zmniejszone przez benzodiazepiny[38][39].

Fregni i in. (2006) w pierwszym nowoczesnym, kontrolowanym próbą pozorną, randomizowanym badaniu klinicznym stwierdzili istotny spadek skali depresji po 5 dniach aktywnej stymulacji, przy średnim zmniejszeniu wyników depresji o 60–70% w grupie z aktywnym tDCS w porównaniu z wynikami początkowymi[40]. Natomiast poprawa w grupie placebo wyniosła tylko 10–30%. Podobne wyniki uzyskano w kolejnym badaniu z udziałem 18 pacjentów bez leków przeciwdepresyjnych z nawracającymi epizodami dużej depresji po 5 dniach aktywnego tDCS z udziałem 18 pacjentów[41]. Boggio i in. (2008) zrekrutowali 40 pacjentów z umiarkowaną do ciężkiej depresją, oceniając poprawę depresji natychmiast po 10 kolejnych dniach stymulacji i 30 dni później. Tylko przedczołowe, ale nie potyliczne lub pozorowane tDCS znacznie zmniejszyły objawy depresji, a efekty utrzymywały się po 30 dniach obserwacji[42].

Po tych początkowych pozytywnych wynikach inne badania wykazały negatywne wyniki. Loo i wsp. (2010, 2012) zrekrutowali 40 pacjentów do terapii tDCS  kontra tDCS pozorowanej i nie znaleźli znaczących różnic między tymi grupami[43][44]. Palm i in. (2012, 2013, 2016) zrekrutowali 22 pacjentów z depresją i zrandomizowali ich do otrzymywania stymulacji 1 mA, stymulacji 2 mA lub pozorowanej tDCS w projekcie naprzemiennym. Aktywny i placebo tDCS stosowano przez 2 tygodnie, ale nie stwierdzono różnic w poprawie depresji[45][46][47]. Wreszcie Blumberger i wsp. (2012) nie znaleźli istotnych różnic między aktywnym a pozorowanym tDCS w próbie 24 wysoce opornych na leczenie pacjentów[48].

Następnie większe badania wykazały, że tDCS jest skutecznym sposobem leczenia depresji. Loo i in. (2010, 2012) zrandomizowali 64 pacjentów do grupy otrzymującej aktywne lub pozorowane tDCS (2 mA, 15 sesji w ciągu 3 tygodni), po czym nastąpiła 3-tygodniowa otwarta, aktywna faza leczenia. Oceniono nastrój i efekty neuropsychologiczne. Istniała znacznie większa poprawa nastroju po leczeniu aktywnym niż pozorowanym[49][50]. To badanie wykazało również, że uwaga i pamięć robocza poprawiły się po jednej sesji aktywnego, ale nie pozorowanego tDCS. Po 3–6 tygodniach aktywnej stymulacji nie stwierdzono pogorszenia funkcjonowania neuropsychologicznego. Brunoni i in. (2011b, 2013d) zakwalifikowali 120 pacjentów wolnych od leków przeciwdepresyjnych z umiarkowaną i ciężką depresją, którzy zostali losowo przydzieleni do czterech grup (schemat 2 × 2): pozorowane tDCS i pigułka placebo, pozorowane tDCS i sertralina, aktywne tDCS i placebo oraz aktywne tDCS i sertralina (nazwa badania brzmiała „Sertralina vs. terapia prądem elektrycznym w leczeniu depresji Clinical Trial – SELECT-TDCS”; projekt badania jest opisany w (Valiengo i in. 2013))[51]. Parametry tDCS wynosiły 2 mA na 30 min / dzień, przez 2 tygodnie i 2 dodatkowe sesje tDCS co drugi tydzień do 6 tygodnia (punkt końcowy badania); ustalono dawkę sertraliny (50 mg / dzień). Główne ustalenia były następujące: (1) skojarzona tDCS / sertralina była znacznie bardziej skuteczna niż inne grupy terapeutyczne w zmniejszaniu objawów depresji; (2) skuteczność tDCS i sertraliny nie różniła się; (3) aktywny tDCS w monoterapii był również skuteczniejszy niż grupa placebo[52][53].

W 2014 r. w dwóch randomizowanych badaniach z kontrolą pozorowaną oceniano skuteczność tDCS w połączeniu z terapią kontroli poznawczej (CCT), interwencją mającą na celu zwiększenie aktywności kory przedczołowej poprzez zadania pamięci roboczej (w obu przypadkach dostosowana wersja Paced Serial Task, PASAT). Segrave i in. (2013) zakwalifikowali 27 pacjentów do otrzymywania tDCS i CCT, pozorowanego tDCS i CCT oraz pozorowanego CCT i tDCS (2 mA, 5 sesji). Wszystkie terapie prowadziły do zmniejszenia nasilenia depresji po 5 sesjach tDCS, ale tylko połączone leczenie tDCS / CCT skutkowało trwałą odpowiedzią przeciwdepresyjną w 4 tygodniu[54]. W przeciwieństwie do tego Brunoni i wsp. (2014) losowo przydzielili 37 uczestników do grupy otrzymującej pozorowane tDCS i CCT lub aktywne tDCS i CCT (2 mA, 10 sesji) i stwierdzili podobną poprawę działania przeciwdepresyjnego w obu grupach. Jednak dalsza analiza wykazała, że u starszych pacjentów, ci, którzy uzyskali większą poprawę w wykonywaniu zadań CCT, również mieli większą poprawę działania przeciwdepresyjnego przy aktywnym tDCS[55].

Ostatnim opublikowanym dotychczas badaniem randomizowanym i kontrolowanym było badanie II fazy, w którym 24 pacjentów z depresją oporną na escitalopram losowo przydzielono do dwóch codziennych sesji tDCS przez 5 dni w odstępie czasu między sesjami wynoszącymi 2 godziny (2 mA, 10 sesji w ciągu 1 tygodnia). W tym badaniu tDCS nie wywoływał klinicznie istotnego działania przeciwdepresyjnego w grupach aktywnej i pozorowanej stymulacji w punkcie końcowym[56].

Niedawna metaanaliza obejmująca 393 pacjentów i 10 badań wykazała, że tDCS była bardziej skuteczna niż stymulacja pozorowana, biorąc pod uwagę wyniki ciągłe, ale nie kategoryczne (tj. odpowiedź i remisję), co sugeruje, że nadal potrzebne są większe badania w celu oceny skuteczności tDCS. Niedawno przeprowadzono również metaanalizę indywidualnych danych pacjenta w celu dalszej oceny skuteczności i zidentyfikowania czynników prognostycznych odpowiedzi, łącząc dane z sześciu randomizowanych badań kontrolowanych grupą pozorną, w których uczestniczyło 289 pacjentów. Aktywny tDCS był znacznie lepszy od pozorowanego we wszystkich wynikach. Oporna na leczenie depresja i wyższe „dawki” tDCS były odpowiednio ujemnie i dodatnio związane ze skutecznością tDCS[57]

Niekorzystne skutki zastosowania terapii tDCS w leczeniu depresji 

Częstość i intensywność działań niepożądanych obserwowanych w wyżej wymienionych badaniach były podobne do tych zgłaszanych przy stosowaniu tDCS w innych kontekstach; należy jednak omówić kwestię hipomanii / manii wyłaniającej się z leczenia (TEM). Istnieją cztery niezależne opisy przypadków w literaturze i niektóre opisy TEM w randomizowanych, kontrolowanych próbach [58][59][60][61][62]. Większość z tych epizodów ustępowała samoistnie, po kilku dniach od odstawienia tDCS lub po niewielkim dostosowaniu dawki / wprowadzeniu nowej farmakoterapii, chociaż jeden z nich był pełnowymiarowym epizodem manii z objawami psychotycznymi[63][64]. Trudno jest oszacować dokładną częstotliwość tego niekorzystnego skutku, a nawet jeśli jest on bezpośrednio spowodowany przez tDCS lub czy opisy przypadków stanowią przypadkowe zdarzenie, które wystąpiło przypadkowo z powtarzającymi się sesjami tDCS. Dlatego te same zalecenia dotyczące opieki nad pacjentami z depresją obowiązują również podczas stosowania tDCS jako leku przeciwdepresyjnego – tj. uważna obserwacja wyników klinicznych pacjentów podczas leczenia klinicznego. Ponadto, pacjenci powinni być dokładnie oceniani pod kątem historii choroby afektywnej dwubiegunowej i historii przejścia do manii po wcześniejszym leczeniu przeciwdepresyjnym, ponieważ czynniki te mogą wskazywać na większe ryzyko zmiany maniakalnej w przypadku tDCS. U tych pacjentów należy rozważyć jednoczesne leczenie lekami stabilizującymi nastrój podczas tDCS. Niemniej jednak należy podkreślić, że stabilizatory nastroju będące blokerami kanałów sodowych i / lub wapniowych (takie jak niektóre leki przeciwdrgawkowe) mogą znosić przynajmniej niektóre fizjologiczne efekty tDCS, ponieważ wykazano, że blokowanie bramkowanych napięciem kanałów sodowych i wapniowych zmniejsza pobudliwość, którą wzmacnia anodowy tDCS na korę motoryczną[65]. Ponadto stwierdzono, że leki przeciwpsychotyczne (również powszechnie stosowane w leczeniu choroby afektywnej dwubiegunowej) o wysokim powinowactwie do receptora dopaminergicznego D2 zmniejszały, w porównaniu z lekami przeciwpsychotycznymi o niskim powinowactwie do receptora D2, skuteczność tDCS w leczeniu objawów schizofrenii[66]. Dane te potwierdzają potrzebę badań oceniających bezpieczeństwo i skuteczność tDCS u pacjentów z depresją w przebiegu choroby dwubiegunowej.

[1]Mayberg, H. S., Brannan, S. K., Tekell, J. L., Silva, J. A., Mahurin, R. K., McGinnis, S., & Jerabek, P. A. (2000). Regional metabolic effects of fluoxetine in major depression: Serial changes and relationship to clinical response. Biological Psychiatry, 48(8), 830–843.

[2]Bora, E., Fornito, A., Pantelis, C., & Yucel, M. (2012). Gray matter abnormalities in major depressive disorder: A meta-analysis of voxel based morphometry studies. Journal of Affective Disorders, 138(1–2), 9–18.

[3]Mayberg, H. S., Brannan, S. K., Tekell, J. L., Silva, J. A., Mahurin, R. K., McGinnis, S., & Jerabek, P. A. (2000), op. cit.

[4]Campbell, S., & Macqueen, G. (2004). The role of the hippocampus in the pathophysiology of major depression. Journal of Psychiatry & Neuroscience, 29(6), 417–426.

[5]Hamilton, J. P., Siemer, M., & Gotlib, I. H. (2008b). Amygdala volume in major depressive disorder: A meta-analysis of magnetic resonance imaging studies. Molecular Psychiatry, 13(11), 993–1000.

[6]Maeda, F., Keenan, J. P., & Pascual-Leone, A. (2000). Interhemispheric asymmetry of motor cortical excitability in major depression as measured by transcranial magnetic stimulation. The British Journal of Psychiatry, 177, 169–173.

[7]Bajwa, S., Bermpohl, F., Rigonatti, S. P., Pascual-Leone, A., Boggio, P. S., & Fregni, F. (2008). Impaired interhemispheric interactions in patients with major depression. The Journal of Nervous and Mental Disease, 196(9), 671–677.

[8]Janocha, A., Pilecki, W., Bolanowski, M., Malyszczak, K., Salomon, E., Laszki-Szczachor, K., Sobieszczanska, M. (2009). Interhemispheric cerebral asymmetry detected by VEPS in diabetic patients with recognized depression. Neuro Endocrinology Letters, 30(1), 119–124.

[9]Moreno, M. L., Vanderhasselt, M. A., Carvalho, A. F., Moffa, A. H., Lotufo, P. A., Bensenor, I. M., & Brunoni, A. R. (2015). Effects of acute transcranial direct current stimulation in hot and cold working memory tasks in healthy and depressed subjects. Neuroscience Letters, 591, 126–131.

[10]Wolkenstein, L., & Plewnia, C. (2013). Amelioration of cognitive control in depression by transcranial direct current stimulation. Biological Psychiatry, 73(7), 646–651.

[11]Zanao, T. A., Moffa, A. H., Shiozawa, P., Lotufo, P. A., Bensenor, I. M., & Brunoni, A. R. (2014). Impact of two or less missing treatment sessions on tDCS clinical efficacy: Results from a factorial, randomized, controlled trial in major depression. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society.

[12]Brunoni, A. R., Lopes, M., & Fregni, F. (2008). A systematic review and meta-analysis of clinical studies on major depression and BDNF levels: Implications for the role of neuroplasticity in depression. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 11(8), 1169–1180.

[13]Allen, S. J., & Dawbarn, D. (2006). Clinical relevance of the neurotrophins and their receptors. Clinical Science (London, England), 110(2), 175–191.

[14]Gartner, A., & Staiger, V. (2002). Neurotrophin secretion from hippocampal neurons evoked by long-term-potentiation-inducing electrical stimulation patterns. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 99(9), 6386–6391.

[15]Hamilton, J. P., Siemer, M., & Gotlib, I. H. (2008a). Amygdala volume in major depressive disorder: A meta-analysis of magnetic resonance imaging studies. Molecular Psychiatry, 13, 993–1000.

[16]Fritsch, B., Reis, J., Martinowich, K., Schambra, H. M., Ji, Y., Cohen, L. G., & Lu, B. (2010). Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: Potential implications for motor learning. Neuron, 66(2), 198–204.

[17]Antal, A., Chaieb, L., Moliadze, V., Monte-Silva, K., Poreisz, C., Thirugnanasambandam, N., … Paulus, W. (2010). Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene polymorphisms shape cortical plasticity in humans. Brain Stimulation, 3(4), 230–237.

[18]Player, M., Taylor, J., Weickert, C. S., Alonzo, A., Sachdev, P., Martin, D., … Loo, C. K. (2014). Increase in PAS-induced neuroplasticity after a treatment course of transcranial direct current stimulation for depression. Journal of Affective Disorders, 167, 140–147.

[19]Brunoni, A. R., Machado-Vieira, R., Zarate, C. A., Jr., Vieira, E. L., Vanderhasselt, M. A., Nitsche, M. A., … Teixeira, A. L. (2014). BDNF plasma levels after antidepressant treatment with sertraline and transcranial direct current stimulation: Results from a factorial, randomized, shamcontrolled trial. European Neuropsychopharmacology: the Journal of the European College of Neuropsychopharmacology, 24, 1144–1151.

[20]Collier, D. A., Stober, G., Li, T., Heils, A., Catalano, M., Di Bella, D., … Lesch, K. P. (1996). A novel functional polymorphism within the promoter of the serotonin transporter gene: Possible role in susceptibility to affective disorders. Molecular Psychiatry, 1(6), 453–460.

[21]Serretti, A., Kato, M., De Ronchi, D., & Kinoshita, T. (2007). Meta-analysis of serotonin transporter gene promoter polymorphism (5-HTTLPR) association with selective serotonin reuptake inhibitor efficacy in depressed patients. Molecular Psychiatry, 12(3), 247–257.

[22]Brunoni, A.  R., Kemp, A.  H., Shiozawa, P., Cordeiro, Q., Valiengo, L.  C., Goulart, A.  C., … Bensenor, I. M. (2013). Impact of 5-HTTLPR and BDNF polymorphisms on response to sertraline versus transcranial direct current stimulation: Implications for the serotonergic system. European Neuropsychopharmacology, 23(11), 1530–1540.

[23]Nitsche, M. A., Boggio, P. S., Fregni, F., & Pascual-Leone, A. (2009). Treatment of depression with transcranial direct current stimulation (tDCS): A review. Experimental Neurology, 219(1), 14–19.

[24]Nitsche, M.  A., Kuo, M.  F., Grosch, J., Bergner, C., Monte-Silva, K., & Paulus, W. (2009). D1-receptor impact on neuroplasticity in humans. The Journal of Neuroscience, 29(8), 2648– 2653.

[25]Nitsche, M. A., Kuo, M. F., Karrasch, R., Wachter, B., Liebetanz, D., & Paulus, W. (2009). Serotonin affects transcranial direct current-induced neuroplasticity in humans. Biological Psychiatry, 66(5), 503–508.

[26]Kuo, H. I., Paulus, W., Batsikadze, G., Jamil, A., Kuo, M. F., & Nitsche, M. A. (2015). Chronic enhancement of serotonin facilitates excitatory transcranial direct current stimulation-induced neuroplasticity. Neuropsychopharmacology.

[27]Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Bortolomasi, M., Vergari, M., Tadini, L., Boggio, Priori, A. (2011). Transcranial direct current stimulation (tDCS) in unipolar vs. bipolar depressive disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 35(1), 96–101.

[28]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Baccaro, A., Zanao, T. A., Oliveira, A. C., Goulart, A. C., Fregni, F. (2013). The sertraline versus electrical current therapy for treating depression clinical study: Results from a factorial, randomized, controlled trial. JAMA Psychiatry, 70(4), 383–391.

[29]Monte-Silva, K., Kuo, M. F., Thirugnanasambandam, N., Liebetanz, D., Paulus, W., & Nitsche, M. A. (2009). Dose-dependent inverted U-shaped effect of dopamine (D2-like) receptor activation on focal and nonfocal plasticity in humans. The Journal of Neuroscience, 29(19), 6124– 6131.

[30]Nitsche, M. A., Kuo, M. F., Grosch, J., Bergner, C., Monte-Silva, K., & Paulus, W. (2009). D1-receptor impact on neuroplasticity in humans. The Journal of Neuroscience, 29(8), 2648– 2653.

[31]Nieratschker, V., Kiefer, C., Giel, K., Kruger, R., & Plewnia, C. (2015). The COMT Val/Met polymorphism modulates effects of tDCS on response inhibition. Brain Stimulation, 8(2), 283–288.

[32]Plewnia, C., Zwissler, B., Langst, I., Maurer, B., Giel, K., & Kruger, R. (2013). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on executive functions: Influence of COMT Val/Met polymorphism. Cortex; A Journal Devoted to the Study of the Nervous System and Behavior, 49(7), 1801–1807.

[33]Kemp, A. H., Quintana, D. S., Gray, M. A., Felmingham, K. L., Brown, K., & Gatt, J. (2010). Impact of depression and antidepressant treatment on heart rate variability: A review and metaanalysis. Biological Psychiatry, 67(11), 1067–1074.

[34]Brunoni, A. R., Kemp, A. H., Dantas, E. M., Goulart, A. C., Nunes, M. A., Boggio, P. S., Bensenor, I. M. (2013). Heart rate variability is a trait marker of major depressive disorder: Evidence from the sertraline vs. Electric Current Therapy to Treat Depression Clinical Study. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 2013;70(4):383–91.

[35]Brunoni, A. R., Machado-Vieira, R., Zarate, C. A., Jr., Vieira, E. L., Valiengo, L., Bensenor, I. M., Teixeira, A. L. (2014). Assessment of non-BDNF neurotrophins and GDNF levels after depression treatment with sertraline and transcranial direct current stimulation in a factorial, randomized, sham-controlled trial (SELECT-TDCS): An exploratory analysis. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 56C, 91–96.

[36]Brunoni, A. R., Machado-Vieira, R., Zarate, C. A., Jr., Vieira, E. L., Vanderhasselt, M. A., Nitsche, M. A., Teixeira, A. L. (2014). BDNF plasma levels after antidepressant treatment with sertraline and transcranial direct current stimulation: Results from a factorial, randomized, shamcontrolled trial. European Neuropsychopharmacology: the Journal of the European College of Neuropsychopharmacology, 24, 1144–1151.

[37]Rigonatti, S. P., Boggio, P. S., Myczkowski, M. L., Otta, E., Fiquer, J. T., Ribeiro, R. B., Fregni, F. (2008). Transcranial direct stimulation and fluoxetine for the treatment of depression. European Psychiatry, 23(1), 74–76.

[38]Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Bortolomasi, M., Vergari, M., Tadini, L., Boggio, P. S., Priori, A. (2011). Transcranial direct current stimulation (tDCS) in unipolar vs. bipolar depressive disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 35(1), 96–101.

[39]Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Bortolomasi, M., Scelzo, E., Boggio, P. S., Fregni, F., Priori, A. (2013). Interactions between transcranial direct current stimulation (tDCS) and pharmacological interventions in the major depressive episode: Findings from a naturalistic study. European Psychiatry, 28(6), 356–361.

[40]Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M. A., Marcolin, M. A., Rigonatti, S. P., & Pascual-Leone, A. (2006). Treatment of major depression with transcranial direct current stimulation. Bipolar Disorders, 8(2), 203–204.

[41]Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M. A., Rigonatti, S. P., & Pascual-Leone, A. (2006). Cognitive effects of repeated sessions of transcranial direct current stimulation in patients with depression. Depression & Anxiety, 23(8), 482–484.

[42]Boggio, P. S., Rigonatti, S. P., Ribeiro, R. B., Myczkowski, M. L., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., & Fregni, F. (2008). A randomized, double-blind clinical trial on the efficacy of cortical direct current stimulation for the treatment of major depression. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 11(2), 249–254.

[43]Loo, C. K., Alonzo, A., Martin, D., Mitchell, P. B., Galvez, V., & Sachdev, P. (2012). Transcranial direct current stimulation for depression: 3-week, randomised, sham-controlled trial. The British Journal of Psychiatry, 200(1), 52–59.

[44]Loo, C. K., Sachdev, P., Martin, D., Pigot, M., Alonzo, A., Malhi, G. S., Mitchell, P. (2010). A double-blind, sham-controlled trial of transcranial direct current stimulation for the treatment of depression. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 13(1), 61–69.

[45]Palm, U., Fintescu, Z., Obermeier, M., Schiller, C., Reisinger, E., Keeser, D., … Padberg, F. (2013). Serum levels of brain-derived neurotrophic factor are unchanged after transcranial direct current stimulation in treatment-resistant depression. Journal of Affective Disorders, 150(2), 659–663.

[46]Palm, U., Hasan, A., Kupka, M. J., Blautzik, J., Kaymakanova, F., Unger, I., Padberg, F. (2016). Prefrontal transcranial direct current stimulation (tDCS) for treatment of schizophrenia with predominant negative symptoms: A double-blind, sham-controlled proof-of-concept study. Schizophrenia Bulletin, 42, 1253–1261.

[47]Palm, U., Schiller, C., Fintescu, Z., Obermeier, M., Keeser, D., Reisinger, E., Padberg, F. (2012). Transcranial direct current stimulation in treatment resistant depression: A randomized double-blind, placebo-controlled study. Brain Stimulation, 5(3), 242–251.

[48]Blumberger, D. M., Tran, L. C., Fitzgerald, P. B., Hoy, K. E., & Daskalakis, Z. J. (2012). A randomized double-blind sham-controlled study of transcranial direct current stimulation for treatment-resistant major depression. Frontiers in Psychiatry/Frontiers Research Foundation, 3, 74.

[49]Loo, C. K., Alonzo, A., Martin, D., Mitchell, P. B., Galvez, V., & Sachdev, P. (2012), op. cit.

[50]Loo, C. K., Sachdev, P., Martin, D., Pigot, M., Alonzo, A., Malhi, G. S., Mitchell, P. (2010), op. cit.

[51]Valiengo, L., Bensenor, I. M., Goulart, A. C., de Oliveira, J. F., Zanao, T. A., Boggio, P. S., Brunoni, A. R. (2013). The sertraline versus electrical current therapy for treating depression clinical study (SELECT-TDCS): Results of the crossover and follow-up phases. Depression & Anxiety, 30(7), 646–653.

[52]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Zanao, T., de Oliveira, J. F., Bensenor, I. M., & Fregni, F. (2011). Manic psychosis after sertraline and transcranial direct-current stimulation. The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences, 23(3), E4–E5.

[53]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Baccaro, A., Zanao, T. A., Oliveira, A. C., Goulart, A. C., Fregni, F. (2013), op. cit.

[54]Segrave, R. A., Arnold, S., Hoy, K., & Fitzgerald, P. B. (2013). Concurrent cognitive control training augments the antidepressant efficacy of tDCS: A pilot study. Brain Stimulation.

[55]Brunoni, A. R., Boggio, P.  S., De Raedt, R., Bensenor, I.  M., Lotufo, P.  A., Namur, V., Vanderhasselt, M. A. (2014). Cognitive control therapy and transcranial direct current stimulation for depression: A randomized, double-blinded, controlled trial. Journal of Affective Disorders, 162, 43–49.

[56]Bennabi, D., Nicolier, M., Monnin, J., Tio, G., Pazart, L., Vandel, P., & Haffen, E. (2015). Pilot study of feasibility of the effect of treatment with tDCS in patients suffering from treatmentresistant depression treated with escitalopram. Clinical Neurophysiology, 126(6), 1185–1189.

[57]Meron, D., Hedger, N., Garner, M., & Baldwin, D. S. (2015). Transcranial direct current stimulation (tDCS) in the treatment of depression: Systematic review and meta-analysis of efficacy and tolerability. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 57, 46–62.

[58]Arul-Anandam, A. P., Loo, C., & Mitchell, P. (2010). Induction of hypomanic episode with transcranial direct current stimulation. The Journal of ECT, 26(1), 68–69.

[59]Baccaro, A., Brunoni, A. R., Bensenor, I. M., & Fregni, F. (2010). Hypomanic episode in unipolar depression during transcranial direct current stimulation. Acta Neuropsychiatrica, 22(6), 316–318.

[60]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Zanao, T., de Oliveira, J. F., Bensenor, I. M., & Fregni, F. (2011), op. cit.

[61]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Baccaro, A., Zanao, T. A., Oliveira, A. C., Goulart, A. C., Fregni, F. (2013), op. cit.

[62]Galvez, V., Alonzo, A., Martin, D., Mitchell, P. B., Sachdev, P., & Loo, C. K. (2011). Hypomania induction in a patient with bipolar II disorder by transcranial direct current stimulation (tDCS). The Journal of ECT, 27(3), 256–258.

[63]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Zanao, T., de Oliveira, J. F., Bensenor, I. M., & Fregni, F. (2011), op. cit.

[64]Brunoni, A. R., Valiengo, L., Baccaro, A., Zanao, T. A., Oliveira, A. C., Goulart, A. C., Fregni, F. (2013), op. cit.

[65]Liebetanz, D., Nitsche, M. A., Tergau, F., & Paulus, W. (2002). Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced after-effects of human motor cortex excitability. Brain, 125(Pt 10), 2238–2247.

[66]Agarwal, S. M., Bose, A., Shivakumar, V., Narayanaswamy, J. C., Chhabra, H., Kalmady, S. V., Gangadhar, B. N. (2016). Impact of antipsychotic medication on transcranial direct current stimulation (tDCS) effects in schizophrenia patients. Psychiatry Research, 235, 97–103.

Mechanizmy działania terapii tDCS na schizofrenię

Mechanizmy działania terapii tDCS na schizofrenię

 

            Uzasadnienie zastosowania tDCS w schizofrenii opiera się na wynikach badań neuroobrazowania i wyników klinicznych badań rTMS. Neuroobrazowanie sugeruje dysfunkcję obszarów korowych z hiperaktywacją okolicy skroniowo-ciemieniowej podczas halucynacji słuchowych[1], przednią hipoaktywację w objawach negatywnych i dysfunkcjach poznawczych[2] oraz brak łączności obszarów czołowo-skroniowych[3][4]. Zatem tDCS może być stosowany do neuromodulacji obszarów dysfunkcyjnych, tj. do zmniejszania aktywności w obszarach skroniowo-ciemieniowych w celu zmniejszenia halucynacji słuchowych lub do zwiększenia aktywności w obszarach czołowych w celu poprawy nastroju, impulsywności i funkcji poznawczych. W tym celu do leczenia halucynacji słuchowych z powodzeniem zastosowano jednopółkulowy montaż elektrody z katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym i anodą nad lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową (DLPFC)[5][6], jednak obupółkulowy montaż z anodą nad lewą DLPFC i katodą umiejscowioną kontralateralnie, zastosowano również w celu złagodzenia objawów negatywnych, koncentrując się na dostarczaniu prądu na czołowych obszarach mózgu[7].

 

Dowody kliniczne

 

            Dostępnych jest ponad dwadzieścia pojedynczych opisów przypadków oraz kilka otwartych randomizowanych kontrolowanych badań klinicznych (RCT) dotyczących różnych objawów schizofrenii, głównie halucynacji słuchowych. Zmniejszenie objawów negatywnych i poprawę funkcji poznawczych badano w opisach pojedynczych przypadków lub w kilku małych otwartych badaniach i badaniach z randomizacją. Aby zapewnić jedynie dowody kliniczne z randomizowanych badań klinicznych i badań otwartych, nie omawia się tu opisów pojedynczych przypadków, ale można je znaleźć w odpowiednim artykule przeglądowym[8].

            Pierwsze randomizowane badanie kliniczne z kontrolą placebo, w którym odnotowano poprawę halucynacji słuchowych przez zastosowanie tDCS, zostało opublikowane w 2012 roku przez Brunelina i wsp. (2012). Trzydziestu pacjentów z halucynacjami słuchowymi opornymi na leki przydzielono losowo do grupy otrzymującej dwa razy dziennie 20 min 2 mA tDCS w ciągu 5 dni z anodą nad lewą DLPFC i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym lub do grupy z tDCS pozorowanym. Grupa aktywna wykazała znaczną redukcję halucynacji słuchowych o 31% do 3 miesięcy po stymulacji[9].

            Z kolei Fitzgerald i wsp. (2014) nie stwierdzili przewagi aktywnego tDCS nad pozorowanym w randomizowanym kontrolowanym badaniu klinicznym, z jednopółkulowym (montaż na punktach F3-Tp3) i obupółkulowym montażem elektrod (montaż na punktach F3-Tp3, F4-Tp4, 2 urządzenia do tDCS jednocześnie) u 24 pacjentów z halucynacjami słuchowymi opornymi na leczenie, chociaż badanie wykorzystywało odpowiednią dawkę całkowitą (2 mA, 20 min, 15 sesji). Ponadto nie było różnicy między aktywną stymulacją jednopółkulową i obupółkulową[10].

            Mondino i in. (2015) zastosowali częściowo pokrywającą się próbę i tę samą procedurę, co Brunelin i stwierdzili znaczące zmniejszenie o 28% halucynacji słuchowych po aktywnym tDCS w porównaniu z 10% po pozorowanym tDCS. Analiza funkcjonalnym rezonansem magnetycznym w stanie spoczynku (rsfMRI) ujawniła zmniejszenie łączności między regionami skroniowo-ciemieniowymi a lewą dolną korą czołową po aktywnym tDCS, podczas gdy łączność między regionami skroniowo-ciemieniowymi i lewą DLPFC wzrosła. W drugim badaniu przeprowadzonym w 2015 roku przez Mondino i wsp. (2015) również wykorzystano częściowo pokrywającą się próbę jak u  Brunelina i stwierdzono redukcję halucynacji słuchowych o 46% w grupie aktywnej w porównaniu ze wzrostem o 7,5% w grupie pozorowanej.

            Badanie Fröhlich i in. (2016) objęło 26 pacjentów z halucynacjami słuchowymi w randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo z anodą nad lewym DLPFC (2 mA, 20 min, 5 sesji) i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym. Stwierdzili znaczny spadek halucynacji zarówno w grupie z aktywnym tDCS, jak i pozorowanym, z wyraźną redukcją halucynacji o 34% w grupie pozorowanej. Ponadto zmiany objawów mierzone metodą PANSS nie różniły się między grupami[11].

            Podsumowując, terapia tDCS wykazała skuteczność w leczeniu halucynacji słuchowych, warto jednak wspomnieć, że istnieją dwa badania, w których nie stwierdzono żadnych korzyści. W badaniach z wynikiem dodatnim zwykle wykonywało się dwie stymulacje dziennie, podczas gdy w badaniach z wynikiem ujemnym stosowano jedną stymulację dziennie. Można postawić hipotezę, że dwie stymulacje dziennie powodują przedłużone następstwa w neuroplastyczności, a wyższa skumulowana dawka tDCS prowadzi do trwałej skuteczności leczenia. Ponadto badania z wynikami negatywnymi obejmowały pacjentów z wyższą opornością na leczenie i niejednorodnością objawów. Przyszłe badania nad tDCS muszą uwzględniać różnorodność syndromów i czas trwania choroby, aby kontrolować potencjalnie specyficzne objawy tDCS.

            Gomes i in. (2015) zbadali wpływ czołowej tDCS (anoda: lewa DLPFC, katoda: prawy DLPFC) u 15 pacjentów z objawami negatywnymi i odnotowali znaczną redukcję w skalach objawów negatywnych i ogólnych po aktywnym tDCS, jednak ocena depresji w schizofrenii (Calgary Depression Scale in Schizophrenia, CDSS) nie zmieniła się po aktywnym tDCS w porównaniu z pozorowanym tDCS[12].

            Kurimori i in. (2015) przeprowadzili otwarte badanie z udziałem 9 pacjentów z objawami negatywnymi i stwierdzili znaczące zmniejszenie objawów w skali PANSS, ale nie w innych skalach, po 5-krotnym anodowym tDCS nad lewym DLPFC z katodą nad prawym mięśniem naramiennym. Randomizowane kontrolowane badanie kliniczne autorstwa Palma i wsp. objęło 20 pacjentów otrzymujących aktywne lub pozorowane tDCS nad lewym DLPFC. Zgłoszono znaczną redukcję objawów negatywnych w Skali Oceny Objawów Negatywnych (SANS) i PANSS po 10 sesjach aktywnego tDCS w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. Jak dotąd, dwa randomizowane kontrolowane badania kliniczne i jedno otwarte badanie sugerują skuteczność lewego przedczołowego tDCS w łagodzeniu objawów negatywnych; jednak rozmiary próbek są małe i potrzebne są większe badania, aby potwierdzić te wstępne ustalenia[13].

            Istnieje kilka badań donoszących o braku poprawy klinicznej jako głównego kryterium wyniku, chociaż raportowano w nich również skuteczność kliniczną. Badania te dotyczą przede wszystkim poprawy funkcji poznawczych, parametrów neurofizjologicznych lub głodu papierosowego u pacjentów ze schizofrenią w wyniku terapii tDCS. Poprawę funkcji poznawczych badano w badaniu Nienowa i wsp. (2016). Autorzy stwierdzili znaczną poprawę funkcji poznawczych w podwójnym zwrotnym teście słów i obrazów oraz w MATRICS Consensus Cognitive Battery (MCCB) po anodowym tDCS w porównaniu z pozorowanym tDCS u 10 pacjentów[14]. Vercammen i in. (2011) przeprowadzili randomizowane badanie kontrolowane placebo z udziałem 20 pacjentów ze schizofrenią, którzy byli leczeni pojedynczą sesją aktywnego i pozorowanego tDCS z anodą nad lewym DLPFC (F3) i katodą po przeciwnej stronie nadoczodołowej (Fp2) przed przystąpieniem do probabilistycznego testu uczenia się. Nie znaleźli potwierdzenia efektu tDCS w całej próbie, jednak pacjenci z odpowiednią wydajnością wyjściową wykazywali znaczną poprawę wyników w następujących testach[15]. Hoy i in. (2014) ocenili zmiany pamięci roboczej po tDCS w badaniu krzyżowym u 18 pacjentów ze schizofrenią. Przedczołowy tDCS (anoda F3, katoda Fp2) był dostarczany w dwóch dawkach aktywnych (1 i 2 mA) i w jednej pozorowanej. Rezultatem była poprawa pamięci roboczej do 40 minut po aktywnym tDCS 2 mA w porównaniu z tDCS pozorowanym i 1 mA tDCS[16]. Ribolsi i in. (2013) zbadali wpływ obupółkulowego tDCS na zaniedbanie przestrzenne na próbie 15 pacjentów ze schizofrenią i stwierdzili, że stymulacja anodowa prawej kory ciemieniowej (P4) znormalizowała odchylenie zaniedbania przestrzennego zmierzonego w zadaniu przecięcia linii[17]. Göder i in. (2013) zastosowali wolno oscylujące tDCS (tDCS 0,75 Hz, anody F3 / F4, katody na wyrostkach sutkowatych) podczas drugiej fazy snu u 14 pacjentów ze schizofrenią i stwierdzili znaczną poprawę w Teście Uczenia Słuchowo-Werbalnego Rey po aktywnej stymulacji w porównaniu z pozorowaną[18]. Rassowsky i in. (2015) zrandomizowali 36 pacjentów ze schizofrenią do grupy otrzymującej anodowe, katodowe lub pozorowane tDCS w obu korach przedczołowych (F1 / F2) z odniesieniem w prawym ramieniu. Nie stwierdzili przewagi po jednej sesji tDCS w czterech różnych testach poznawczych, z wyjątkiem efektu wewnątrzgrupowego w rozpoznawaniu twarzy w grupie aktywnej tDCS[19]. Bose i in. (2015) odnotowali redukcję halucynacji słuchowych o 32% i wzrost wglądu o 156% w otwartym badaniu z udziałem 21 pacjentów po dziesięciu 2 mA tDCS z anodą nad lewymi obszarami czołowymi i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym[20].

           Wpływ tDCS na zmiany neurofizjologiczne u pacjentów ze schizofrenią oceniali Reinhardt i wsp. (2015) z badaniem wpływu tDCS na błędne niedopasowanie negatywne (ERN) związane z błędami EEG nad czołowymi obszarami mózgu w zadaniu wizualnego uczenia się jako predyktor błędnej sygnalizacji w mózgu u 19 pacjentów ze schizofrenią i 18 osób z grupy kontrolnej. Odkryli mniejsze ERN u pacjentów w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej, wskazujące na upośledzenie przewidywania błędnego obliczania u pacjentów oraz wolniejszą odpowiedź i mniejszą dokładność w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Anodowe tDCS nad środkową korą czołową (FCz) zwiększyły amplitudę ERN zarówno u pacjentów ze schizofrenią, jak i u zdrowych osób, w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. U pacjentów ze schizofrenią szybkość i dokładność wizualnego uczenia się po aktywnej stymulacji była podobna do wyników stymulacji pozorowanej u osób zdrowych[21]. Subramaniam i in. (2015) przeprowadzili otwarte badanie z udziałem 13 pacjentów ze schizofrenią, leczonych 10 sesjami 2 mA tDCS z anodą nad F3 i katodą nad Tp3. Zgłosili znaczące zmniejszenie odsetka błędów antysakadowych (zadanie antysakadowe śledzenia oczu) i nasilenia halucynacji słuchowo-werbalnych[22].

            Głód papierosów, funkcje poznawcze i objawy kliniczne oceniano w randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo przez Smitha i in. (2015) z 37 pacjentami ze schizofrenią. Badali wpływ przedczołowego tDCS na objawy psychiatryczne (PANSS), omamy (PSYRATS), głód papierosów i zadania poznawcze (MCCB). Jedynie poprawę funkcji poznawczych można było wykryć po pięciu sesjach tDCS przedczołowego 2 mA (anoda F3, katoda Fp2), podczas gdy objawy psychiatryczne i głód papierosów nie zmieniły się w grupie aktywnej w porównaniu do grupy pozorowanej[23].

            Ponadto w dwóch badaniach oceniano wpływ interakcji farmakologicznej i tDCS u pacjentów ze schizofrenią. Wpływ leków przeciwpsychotycznych na skutki tDCS badali Agarwal i in. (2016) w otwartym badaniu z udziałem 36 pacjentów leczonych indywidualnie różnymi lekami przeciwpsychotycznymi. Po 10 sesjach tDCS 2 mA stwierdzili mniejszą poprawę w zakresie halucynacji słuchowych u pacjentek leczonych lekami przeciwpsychotycznymi o wysokim powinowactwie do receptora D2 w porównaniu z lekami przeciwpsychotycznymi o niskim powinowactwie do receptora D2[24].

            Wpływ palenia tytoniu na wpływ tDCS na halucynacje słuchowe badali Brunelin i wsp. (2015) w badaniu otwartym. Stwierdzili niższy wpływ tDCS na poprawę halucynacji słuchowych u palaczy niż u niepalących[25].

 

Niekorzystne efekty terapii tDCS w leczeniu schizofrenii

 

            Jak dotąd nie zgłoszono żadnych specyficznych, wynikających z leczenia, działań niepożądanych tDCS w leczeniu schizofrenii[26].

 

[1]Jardri, R., Pouchet, A., Pins, D., & Thomas, P. (2011). Cortical activations during auditory verbal hallucinations in schizophrenia: A coordinate-based meta-analysis. The American Journal of Psychiatry, 168(1), 73–81.

[2]Sanfilipo, M., Lafargue, T., Rusinek, H., Arena, L., Loneragan, C., Lautin, A., Wolkin, A. (2000). Volumetric measure of the frontal and temporal lobe regions in schizophrenia: Relationship to negative symptoms. Archives of General Psychiatry, 57(5), 471–480.

[3]Lawrie, S. M., Buechel, C., Whalley, H. C., Frith, C. D., Friston, K. J., & Johnstone, E. C. (2002). Reduced frontotemporal functional connectivity in schizophrenia associated with auditory hallucinations. Biological Psychiatry, 51(12), 1008–1011.

[4]Schmitt, A., Hasan, A., Gruber, O., & Falkai, P. (2011). Schizophrenia as a disorder of disconnectivity. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 261(Suppl 2), 150–154.

[5]Brunelin, J., Mondino, M., Gassab, L., Haesebaert, F., Gaha, L., Suaud-Chagny, M. F., Poulet, E. (2012). Examining transcranial direct-current stimulation (tDCS) as a treatment for hallucinations in schizophrenia. The American Journal of Psychiatry, 169(7), 719–724.

[6]Mondino, M., Brunelin, J., Palm, U., Brunoni, A. R., Poulet, E., & Fecteau, S. (2015). Transcranial direct current stimulation for the treatment of refractory symptoms of schizophrenia. Current evidence and future directions. Current Pharmaceutical Design, 21(23), 3373–3383.

[7]Gomes, J. S., Shiozawa, P., Dias, A. M., Valverde Ducos, D., Akiba, H., Trevizol, A. P., Cordeiro, Q. (2015). Left dorsolateral prefrontal cortex anodal tDCS effects on negative symptoms in schizophrenia. Brain Stimulation, 8(5), 989–991.

[8]Mondino, M., Brunelin, J., Palm, U., Brunoni, A. R., Poulet, E., & Fecteau, S. (2015), op. cit.

[9]Brunelin, J., Mondino, M., Gassab, L., Haesebaert, F., Gaha, L., Suaud-Chagny, M. F., Poulet, E. (2012), op. cit.

[10]Fitzgerald, P. B., McQueen, S., Daskalakis, Z. J., & Hoy, K. E. (2014). A negative pilot study of daily bimodal transcranial direct current stimulation in schizophrenia. Brain Stimulation, 7(6), 813–816.

[11]Fröhlich, F., Burrello, T. N., Mellin, J. M., Cordle, A. L., Lustenberger, C. M., Gilmore, J. H., & Jarskog, L. F. (2016). Exploratory study of once-daily transcranial direct current stimulation (tDCS) as a treatment for auditory hallucinations in schizophrenia. European Psychiatry, 33, 54–60.

[12]Gomes, J. S., Shiozawa, P., Dias, A. M., Valverde Ducos, D., Akiba, H., Trevizol, A. P., Cordeiro, Q. (2015), op. cit.

[13]Kurimori, M., Shiozawa, P., Bikson, M., Aboseria, M., & Cordeiro, Q. (2015). Targeting negative symptoms in schizophrenia: Results from a proof-of-concept trial assessing prefrontal anodic tDCS protocol. Schizophrenia Research, 166(1–3), 362–363.

[14]Nienow, T. M., MacDonald, A. W., 3rd, & Lim, K. O. (2016). TDCS produces incremental gain when combined with working memory training in patients with schizophrenia: A proof of concept pilot study. Schizophrenia Research, 172, 218–219.

[15]Vercammen, A., Rushby, J. A., Loo, C., Short, B., Weickert, C. S., & Weickert, T. W. (2011). Transcranial direct current stimulation influences probabilistic association learning in schizophrenia. Schizophrenia Research, 131(1–3), 198–205.

[16]Hoy, K. E., Arnold, S. L., Emonson, M. R., Daskalakis, Z. J., & Fitzgerald, P. B. (2014). An investigation into the effects of tDCS dose on cognitive performance over time in patients with schizophrenia. Schizophrenia Research, 155(1–3), 96–100.

[17]Ribolsi, M., Lisi, G., Di Lorenzo, G., Koch, G., Oliveri, M., Magni, V., Siracusano, A. (2013). Perceptual pseudoneglect in schizophrenia: Candidate endophenotype and the role of the right parietal cortex. Schizophrenia Bulletin, 39(3), 601–607.

[18]Göder, R., Baier, P. C., Beith, B., Baecker, C., Seeck-Hirschner, M., Junghanns, K., & Marshall, L. (2013). Effects of transcranial direct current stimulation during sleep on memory performance in patients with schizophrenia. Schizophrenia Research, 144(1–3), 153–154.

[19]Rassovsky, Y., Dunn, W., Wynn, J., Wu, A. D., Iacoboni, M., Hellemann, G., & Green, M. F. (2015). The effect of transcranial direct current stimulation on social cognition in schizophrenia: A preliminary study. Schizophrenia Research, 165(2–3), 171–174.

[20]Bose, A., Sowmya, S., Shenoy, S., Agarwal, S. M., Chhabra, H., Narayanaswamy, J. C., & Venkatasubramanian, G. (2015). Clinical utility of attentional salience in treatment of auditory verbal hallucinations in schizophrenia using transcranial direct current stimulation (tDCS). Schizophrenia Research, 164(1–3), 279–280.

[21]Reinhart, R. M., Zhu, J., Park, S., & Woodman, G. F. (2015). Synchronizing theta oscillations with direct-current stimulation strengthens adaptive control in the human brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(30), 9448–9453.

[22]Subramaniam, A., Agarwal, S. M., Kalmady, S., Shivakumar, V., Chhabra, H., Bose, A.,Venkatasubramanian, G. (2015). Effect of transcranial direct current stimulation on prefrontal inhibition in schizophrenia patients with persistent auditory hallucinations: A study on antisaccade task performance. Indian journal of psychological medicine, 37(4), 419–422.

[23]Smith, R. C., Boules, S., Mattiuz, S., Youssef, M., Tobe, R. H., Sershen, H., Davis, J. M. (2015). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognition, symptoms, and smoking in schizophrenia: A randomized controlled study. Schizophrenia Research, 168(1–2), 260–266.

[24]Agarwal, S. M., Bose, A., Shivakumar, V., Narayanaswamy, J. C., Chhabra, H., Kalmady, S. V., Gangadhar, B. N. (2016). Impact of antipsychotic medication on transcranial direct current stimulation (tDCS) effects in schizophrenia patients. Psychiatry Research, 235, 97–103.

[25]Brunelin, J., Hasan, A., Haesebaert, F., Nitsche, M. A., & Poulet, E. (2015). Nicotine smoking prevents the effects of frontotemporal transcranial direct current stimulation (tDCS) in hallucinating patients with schizophrenia. Brain Stimulation, 8(6), 1225–1227.

[26]Knotkova H., Nitsche M.A., Bikson M., Woods A. J. (2019) Practical Guide to Transcranial Direct Current Stimulation, 448.

Uzasadnienie zastosowania tDCS w schizofrenii opiera się na wynikach badań neuroobrazowania i wyników klinicznych badań rTMS. Neuroobrazowanie sugeruje dysfunkcję obszarów korowych z hiperaktywacją okolicy skroniowo-ciemieniowej podczas halucynacji słuchowych[1], przednią hipoaktywację w objawach negatywnych i dysfunkcjach poznawczych[2] oraz brak łączności obszarów czołowo-skroniowych[3][4]. Zatem tDCS może być stosowany do neuromodulacji obszarów dysfunkcyjnych, tj. do zmniejszania aktywności w obszarach skroniowo-ciemieniowych w celu zmniejszenia halucynacji słuchowych lub do zwiększenia aktywności w obszarach czołowych w celu poprawy nastroju, impulsywności i funkcji poznawczych. W tym celu do leczenia halucynacji słuchowych z powodzeniem zastosowano jednopółkulowy montaż elektrody z katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym i anodą nad lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową (DLPFC)[5][6], jednak obupółkulowy montaż z anodą nad lewą DLPFC i katodą umiejscowioną kontralateralnie, zastosowano również w celu złagodzenia objawów negatywnych, koncentrując się na dostarczaniu prądu na czołowych obszarach mózgu[7]

Dowody kliniczne 

Dostępnych jest ponad dwadzieścia pojedynczych opisów przypadków oraz kilka otwartych randomizowanych kontrolowanych badań klinicznych (RCT) dotyczących różnych objawów schizofrenii, głównie halucynacji słuchowych. Zmniejszenie objawów negatywnych i poprawę funkcji poznawczych badano w opisach pojedynczych przypadków lub w kilku małych otwartych badaniach i badaniach z randomizacją. Aby zapewnić jedynie dowody kliniczne z randomizowanych badań klinicznych i badań otwartych, nie omawia się tu opisów pojedynczych przypadków, ale można je znaleźć w odpowiednim artykule przeglądowym[8].

Pierwsze randomizowane badanie kliniczne z kontrolą placebo, w którym odnotowano poprawę halucynacji słuchowych przez zastosowanie tDCS, zostało opublikowane w 2012 roku przez Brunelina i wsp. (2012). Trzydziestu pacjentów z halucynacjami słuchowymi opornymi na leki przydzielono losowo do grupy otrzymującej dwa razy dziennie 20 min 2 mA tDCS w ciągu 5 dni z anodą nad lewą DLPFC i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym lub do grupy z tDCS pozorowanym. Grupa aktywna wykazała znaczną redukcję halucynacji słuchowych o 31% do 3 miesięcy po stymulacji[9].

Z kolei Fitzgerald i wsp. (2014) nie stwierdzili przewagi aktywnego tDCS nad pozorowanym w randomizowanym kontrolowanym badaniu klinicznym, z jednopółkulowym (montaż na punktach F3-Tp3) i obupółkulowym montażem elektrod (montaż na punktach F3-Tp3, F4-Tp4, 2 urządzenia do tDCS jednocześnie) u 24 pacjentów z halucynacjami słuchowymi opornymi na leczenie, chociaż badanie wykorzystywało odpowiednią dawkę całkowitą (2 mA, 20 min, 15 sesji). Ponadto nie było różnicy między aktywną stymulacją jednopółkulową i obupółkulową[10].

Mondino i in. (2015) zastosowali częściowo pokrywającą się próbę i tę samą procedurę, co Brunelin i stwierdzili znaczące zmniejszenie o 28% halucynacji słuchowych po aktywnym tDCS w porównaniu z 10% po pozorowanym tDCS. Analiza funkcjonalnym rezonansem magnetycznym w stanie spoczynku (rsfMRI) ujawniła zmniejszenie łączności między regionami skroniowo-ciemieniowymi a lewą dolną korą czołową po aktywnym tDCS, podczas gdy łączność między regionami skroniowo-ciemieniowymi i lewą DLPFC wzrosła. W drugim badaniu przeprowadzonym w 2015 roku przez Mondino i wsp. (2015) również wykorzystano częściowo pokrywającą się próbę jak u  Brunelina i stwierdzono redukcję halucynacji słuchowych o 46% w grupie aktywnej w porównaniu ze wzrostem o 7,5% w grupie pozorowanej.

Badanie Fröhlich i in. (2016) objęło 26 pacjentów z halucynacjami słuchowymi w randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo z anodą nad lewym DLPFC (2 mA, 20 min, 5 sesji) i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym. Stwierdzili znaczny spadek halucynacji zarówno w grupie z aktywnym tDCS, jak i pozorowanym, z wyraźną redukcją halucynacji o 34% w grupie pozorowanej. Ponadto zmiany objawów mierzone metodą PANSS nie różniły się między grupami[11].

Podsumowując, terapia tDCS wykazała skuteczność w leczeniu halucynacji słuchowych, warto jednak wspomnieć, że istnieją dwa badania, w których nie stwierdzono żadnych korzyści. W badaniach z wynikiem dodatnim zwykle wykonywało się dwie stymulacje dziennie, podczas gdy w badaniach z wynikiem ujemnym stosowano jedną stymulację dziennie. Można postawić hipotezę, że dwie stymulacje dziennie powodują przedłużone następstwa w neuroplastyczności, a wyższa skumulowana dawka tDCS prowadzi do trwałej skuteczności leczenia. Ponadto badania z wynikami negatywnymi obejmowały pacjentów z wyższą opornością na leczenie i niejednorodnością objawów. Przyszłe badania nad tDCS muszą uwzględniać różnorodność syndromów i czas trwania choroby, aby kontrolować potencjalnie specyficzne objawy tDCS.

Gomes i in. (2015) zbadali wpływ czołowej tDCS (anoda: lewa DLPFC, katoda: prawy DLPFC) u 15 pacjentów z objawami negatywnymi i odnotowali znaczną redukcję w skalach objawów negatywnych i ogólnych po aktywnym tDCS, jednak ocena depresji w schizofrenii (Calgary Depression Scale in Schizophrenia, CDSS) nie zmieniła się po aktywnym tDCS w porównaniu z pozorowanym tDCS[12].

Kurimori i in. (2015) przeprowadzili otwarte badanie z udziałem 9 pacjentów z objawami negatywnymi i stwierdzili znaczące zmniejszenie objawów w skali PANSS, ale nie w innych skalach, po 5-krotnym anodowym tDCS nad lewym DLPFC z katodą nad prawym mięśniem naramiennym. Randomizowane kontrolowane badanie kliniczne autorstwa Palma i wsp. objęło 20 pacjentów otrzymujących aktywne lub pozorowane tDCS nad lewym DLPFC. Zgłoszono znaczną redukcję objawów negatywnych w Skali Oceny Objawów Negatywnych (SANS) i PANSS po 10 sesjach aktywnego tDCS w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. Jak dotąd, dwa randomizowane kontrolowane badania kliniczne i jedno otwarte badanie sugerują skuteczność lewego przedczołowego tDCS w łagodzeniu objawów negatywnych; jednak rozmiary próbek są małe i potrzebne są większe badania, aby potwierdzić te wstępne ustalenia[13].

Istnieje kilka badań donoszących o braku poprawy klinicznej jako głównego kryterium wyniku, chociaż raportowano w nich również skuteczność kliniczną. Badania te dotyczą przede wszystkim poprawy funkcji poznawczych, parametrów neurofizjologicznych lub głodu papierosowego u pacjentów ze schizofrenią w wyniku terapii tDCS. Poprawę funkcji poznawczych badano w badaniu Nienowa i wsp. (2016). Autorzy stwierdzili znaczną poprawę funkcji poznawczych w podwójnym zwrotnym teście słów i obrazów oraz w MATRICS Consensus Cognitive Battery (MCCB) po anodowym tDCS w porównaniu z pozorowanym tDCS u 10 pacjentów[14]. Vercammen i in. (2011) przeprowadzili randomizowane badanie kontrolowane placebo z udziałem 20 pacjentów ze schizofrenią, którzy byli leczeni pojedynczą sesją aktywnego i pozorowanego tDCS z anodą nad lewym DLPFC (F3) i katodą po przeciwnej stronie nadoczodołowej (Fp2) przed przystąpieniem do probabilistycznego testu uczenia się. Nie znaleźli potwierdzenia efektu tDCS w całej próbie, jednak pacjenci z odpowiednią wydajnością wyjściową wykazywali znaczną poprawę wyników w następujących testach[15]. Hoy i in. (2014) ocenili zmiany pamięci roboczej po tDCS w badaniu krzyżowym u 18 pacjentów ze schizofrenią. Przedczołowy tDCS (anoda F3, katoda Fp2) był dostarczany w dwóch dawkach aktywnych (1 i 2 mA) i w jednej pozorowanej. Rezultatem była poprawa pamięci roboczej do 40 minut po aktywnym tDCS 2 mA w porównaniu z tDCS pozorowanym i 1 mA tDCS[16]. Ribolsi i in. (2013) zbadali wpływ obupółkulowego tDCS na zaniedbanie przestrzenne na próbie 15 pacjentów ze schizofrenią i stwierdzili, że stymulacja anodowa prawej kory ciemieniowej (P4) znormalizowała odchylenie zaniedbania przestrzennego zmierzonego w zadaniu przecięcia linii[17]. Göder i in. (2013) zastosowali wolno oscylujące tDCS (tDCS 0,75 Hz, anody F3 / F4, katody na wyrostkach sutkowatych) podczas drugiej fazy snu u 14 pacjentów ze schizofrenią i stwierdzili znaczną poprawę w Teście Uczenia Słuchowo-Werbalnego Rey po aktywnej stymulacji w porównaniu z pozorowaną[18]. Rassowsky i in. (2015) zrandomizowali 36 pacjentów ze schizofrenią do grupy otrzymującej anodowe, katodowe lub pozorowane tDCS w obu korach przedczołowych (F1 / F2) z odniesieniem w prawym ramieniu. Nie stwierdzili przewagi po jednej sesji tDCS w czterech różnych testach poznawczych, z wyjątkiem efektu wewnątrzgrupowego w rozpoznawaniu twarzy w grupie aktywnej tDCS[19]. Bose i in. (2015) odnotowali redukcję halucynacji słuchowych o 32% i wzrost wglądu o 156% w otwartym badaniu z udziałem 21 pacjentów po dziesięciu 2 mA tDCS z anodą nad lewymi obszarami czołowymi i katodą nad lewym skrzyżowaniem skroniowo-ciemieniowym[20].

Wpływ tDCS na zmiany neurofizjologiczne u pacjentów ze schizofrenią oceniali Reinhardt i wsp. (2015) z badaniem wpływu tDCS na błędne niedopasowanie negatywne (ERN) związane z błędami EEG nad czołowymi obszarami mózgu w zadaniu wizualnego uczenia się jako predyktor błędnej sygnalizacji w mózgu u 19 pacjentów ze schizofrenią i 18 osób z grupy kontrolnej. Odkryli mniejsze ERN u pacjentów w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej, wskazujące na upośledzenie przewidywania błędnego obliczania u pacjentów oraz wolniejszą odpowiedź i mniejszą dokładność w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Anodowe tDCS nad środkową korą czołową (FCz) zwiększyły amplitudę ERN zarówno u pacjentów ze schizofrenią, jak i u zdrowych osób, w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. U pacjentów ze schizofrenią szybkość i dokładność wizualnego uczenia się po aktywnej stymulacji była podobna do wyników stymulacji pozorowanej u osób zdrowych[21]. Subramaniam i in. (2015) przeprowadzili otwarte badanie z udziałem 13 pacjentów ze schizofrenią, leczonych 10 sesjami 2 mA tDCS z anodą nad F3 i katodą nad Tp3. Zgłosili znaczące zmniejszenie odsetka błędów antysakadowych (zadanie antysakadowe śledzenia oczu) i nasilenia halucynacji słuchowo-werbalnych[22].

Głód papierosów, funkcje poznawcze i objawy kliniczne oceniano w randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo przez Smitha i in. (2015) z 37 pacjentami ze schizofrenią. Badali wpływ przedczołowego tDCS na objawy psychiatryczne (PANSS), omamy (PSYRATS), głód papierosów i zadania poznawcze (MCCB). Jedynie poprawę funkcji poznawczych można było wykryć po pięciu sesjach tDCS przedczołowego 2 mA (anoda F3, katoda Fp2), podczas gdy objawy psychiatryczne i głód papierosów nie zmieniły się w grupie aktywnej w porównaniu do grupy pozorowanej[23].

Ponadto w dwóch badaniach oceniano wpływ interakcji farmakologicznej i tDCS u pacjentów ze schizofrenią. Wpływ leków przeciwpsychotycznych na skutki tDCS badali Agarwal i in. (2016) w otwartym badaniu z udziałem 36 pacjentów leczonych indywidualnie różnymi lekami przeciwpsychotycznymi. Po 10 sesjach tDCS 2 mA stwierdzili mniejszą poprawę w zakresie halucynacji słuchowych u pacjentek leczonych lekami przeciwpsychotycznymi o wysokim powinowactwie do receptora D2 w porównaniu z lekami przeciwpsychotycznymi o niskim powinowactwie do receptora D2[24].

Wpływ palenia tytoniu na wpływ tDCS na halucynacje słuchowe badali Brunelin i wsp. (2015) w badaniu otwartym. Stwierdzili niższy wpływ tDCS na poprawę halucynacji słuchowych u palaczy niż u niepalących[25]

Niekorzystne efekty terapii tDCS w leczeniu schizofrenii 

Jak dotąd nie zgłoszono żadnych specyficznych, wynikających z leczenia, działań niepożądanych tDCS w leczeniu schizofrenii[26].

[1]Jardri, R., Pouchet, A., Pins, D., & Thomas, P. (2011). Cortical activations during auditory verbal hallucinations in schizophrenia: A coordinate-based meta-analysis. The American Journal of Psychiatry, 168(1), 73–81.

[2]Sanfilipo, M., Lafargue, T., Rusinek, H., Arena, L., Loneragan, C., Lautin, A., Wolkin, A. (2000). Volumetric measure of the frontal and temporal lobe regions in schizophrenia: Relationship to negative symptoms. Archives of General Psychiatry, 57(5), 471–480.

[3]Lawrie, S. M., Buechel, C., Whalley, H. C., Frith, C. D., Friston, K. J., & Johnstone, E. C. (2002). Reduced frontotemporal functional connectivity in schizophrenia associated with auditory hallucinations. Biological Psychiatry, 51(12), 1008–1011.

[4]Schmitt, A., Hasan, A., Gruber, O., & Falkai, P. (2011). Schizophrenia as a disorder of disconnectivity. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 261(Suppl 2), 150–154.

[5]Brunelin, J., Mondino, M., Gassab, L., Haesebaert, F., Gaha, L., Suaud-Chagny, M. F., Poulet, E. (2012). Examining transcranial direct-current stimulation (tDCS) as a treatment for hallucinations in schizophrenia. The American Journal of Psychiatry, 169(7), 719–724.

[6]Mondino, M., Brunelin, J., Palm, U., Brunoni, A. R., Poulet, E., & Fecteau, S. (2015). Transcranial direct current stimulation for the treatment of refractory symptoms of schizophrenia. Current evidence and future directions. Current Pharmaceutical Design, 21(23), 3373–3383.

[7]Gomes, J. S., Shiozawa, P., Dias, A. M., Valverde Ducos, D., Akiba, H., Trevizol, A. P., Cordeiro, Q. (2015). Left dorsolateral prefrontal cortex anodal tDCS effects on negative symptoms in schizophrenia. Brain Stimulation, 8(5), 989–991.

[8]Mondino, M., Brunelin, J., Palm, U., Brunoni, A. R., Poulet, E., & Fecteau, S. (2015), op. cit.

[9]Brunelin, J., Mondino, M., Gassab, L., Haesebaert, F., Gaha, L., Suaud-Chagny, M. F., Poulet, E. (2012), op. cit.

[10]Fitzgerald, P. B., McQueen, S., Daskalakis, Z. J., & Hoy, K. E. (2014). A negative pilot study of daily bimodal transcranial direct current stimulation in schizophrenia. Brain Stimulation, 7(6), 813–816.

[11]Fröhlich, F., Burrello, T. N., Mellin, J. M., Cordle, A. L., Lustenberger, C. M., Gilmore, J. H., & Jarskog, L. F. (2016). Exploratory study of once-daily transcranial direct current stimulation (tDCS) as a treatment for auditory hallucinations in schizophrenia. European Psychiatry, 33, 54–60.

[12]Gomes, J. S., Shiozawa, P., Dias, A. M., Valverde Ducos, D., Akiba, H., Trevizol, A. P., Cordeiro, Q. (2015), op. cit.

[13]Kurimori, M., Shiozawa, P., Bikson, M., Aboseria, M., & Cordeiro, Q. (2015). Targeting negative symptoms in schizophrenia: Results from a proof-of-concept trial assessing prefrontal anodic tDCS protocol. Schizophrenia Research, 166(1–3), 362–363.

[14]Nienow, T. M., MacDonald, A. W., 3rd, & Lim, K. O. (2016). TDCS produces incremental gain when combined with working memory training in patients with schizophrenia: A proof of concept pilot study. Schizophrenia Research, 172, 218–219.

[15]Vercammen, A., Rushby, J. A., Loo, C., Short, B., Weickert, C. S., & Weickert, T. W. (2011). Transcranial direct current stimulation influences probabilistic association learning in schizophrenia. Schizophrenia Research, 131(1–3), 198–205.

[16]Hoy, K. E., Arnold, S. L., Emonson, M. R., Daskalakis, Z. J., & Fitzgerald, P. B. (2014). An investigation into the effects of tDCS dose on cognitive performance over time in patients with schizophrenia. Schizophrenia Research, 155(1–3), 96–100.

[17]Ribolsi, M., Lisi, G., Di Lorenzo, G., Koch, G., Oliveri, M., Magni, V., Siracusano, A. (2013). Perceptual pseudoneglect in schizophrenia: Candidate endophenotype and the role of the right parietal cortex. Schizophrenia Bulletin, 39(3), 601–607.

[18]Göder, R., Baier, P. C., Beith, B., Baecker, C., Seeck-Hirschner, M., Junghanns, K., & Marshall, L. (2013). Effects of transcranial direct current stimulation during sleep on memory performance in patients with schizophrenia. Schizophrenia Research, 144(1–3), 153–154.

[19]Rassovsky, Y., Dunn, W., Wynn, J., Wu, A. D., Iacoboni, M., Hellemann, G., & Green, M. F. (2015). The effect of transcranial direct current stimulation on social cognition in schizophrenia: A preliminary study. Schizophrenia Research, 165(2–3), 171–174.

[20]Bose, A., Sowmya, S., Shenoy, S., Agarwal, S. M., Chhabra, H., Narayanaswamy, J. C., & Venkatasubramanian, G. (2015). Clinical utility of attentional salience in treatment of auditory verbal hallucinations in schizophrenia using transcranial direct current stimulation (tDCS). Schizophrenia Research, 164(1–3), 279–280.

[21]Reinhart, R. M., Zhu, J., Park, S., & Woodman, G. F. (2015). Synchronizing theta oscillations with direct-current stimulation strengthens adaptive control in the human brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(30), 9448–9453.

[22]Subramaniam, A., Agarwal, S. M., Kalmady, S., Shivakumar, V., Chhabra, H., Bose, A.,Venkatasubramanian, G. (2015). Effect of transcranial direct current stimulation on prefrontal inhibition in schizophrenia patients with persistent auditory hallucinations: A study on antisaccade task performance. Indian journal of psychological medicine, 37(4), 419–422.

[23]Smith, R. C., Boules, S., Mattiuz, S., Youssef, M., Tobe, R. H., Sershen, H., Davis, J. M. (2015). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognition, symptoms, and smoking in schizophrenia: A randomized controlled study. Schizophrenia Research, 168(1–2), 260–266.

[24]Agarwal, S. M., Bose, A., Shivakumar, V., Narayanaswamy, J. C., Chhabra, H., Kalmady, S. V., Gangadhar, B. N. (2016). Impact of antipsychotic medication on transcranial direct current stimulation (tDCS) effects in schizophrenia patients. Psychiatry Research, 235, 97–103.

[25]Brunelin, J., Hasan, A., Haesebaert, F., Nitsche, M. A., & Poulet, E. (2015). Nicotine smoking prevents the effects of frontotemporal transcranial direct current stimulation (tDCS) in hallucinating patients with schizophrenia. Brain Stimulation, 8(6), 1225–1227.

[26]Knotkova H., Nitsche M.A., Bikson M., Woods A. J. (2019) Practical Guide to Transcranial Direct Current Stimulation, 448.

Terapia tDCS w leczeniu uzależnień

Zaburzenia związane z uzależnieniami należą do najczęstszych zaburzeń psychicznych i stanowią poważne obciążenie społeczno-ekonomiczne. Dane Światowej Organizacji Zdrowia sugerują, że nadużywanie alkoholu powoduje 3,3 miliona zgonów rocznie, a 15,3 miliona osób ma zaburzenia związane z używaniem narkotyków[1]. Szczególnie początek nadużywania narkotyków w okresie dojrzewania znacznie zwiększa obciążenie chorobami i pogarsza wyniki weczenia[2]. Na przykład zażywanie alkoholu i nielegalnych substancji jest odpowiedzialne za 14% całkowitego obciążenia zdrowotnego młodych mężczyzn w wieku 20–24 lat, z dominującym nadużywaniem alkoholu w Europie Wschodniej i nadużywaniem narkotyków w USA, Kanadzie, Australii i Nowej Zelandii i Europy Zachodniej.

Rezultat skutecznego leczenia zaburzeń uzależnień polega na zmniejszeniu głodu i utrzymaniu abstynencji. Na abstynencję wpływają styl życia i czynniki psychospołeczne i można ją wzmocnić interwencjami psychoterapeutycznymi, zwykle terapią poznawczo-behawioralną, jednak średni efekt terapii poznawczo-behawioralnej jest umiarkowany w przypadku zaburzeń uzależnień[3][4], chociaż zarządzanie kryzysowe, forma terapii behawioralnej, wydaje się być obiecującą interwencją w zaburzeniach uzależnień[5][6]. Leczenie farmakologiczne stosuje się w celu zmniejszenia głodu lub wsparcia abstynencji, np. disulfiram, nalmefen, naltrekson lub akamprozat w przypadku uzależnienia od alkoholu. Od kilku lat wareniklina i bupropion są stosowane w celu zmniejszenia głodu w uzależnieniu od tytoniu. 

Mechanizmy działania terapii tDCS w leczeniu uzależnień 

Chociaż narkotyki modulują szlaki neuronalne na różne sposoby, np. zwiększając transmisję dopaminergiczną (kokaina), serotoninergiczną lub noradrenergiczną (amfetaminy) lub przez odhamowanie GABAergiczne (opiaty, alkohol), mają one zazwyczaj wspólną końcową ścieżkę, która ma wpływ na obwody nagrody w polach brzusznej nakrywki (VTA)- prążkowia brzusznego współistniejącą niedoczynność grzbietowej przedniej kora zakrętu obręczy (dACC) i wyspy[7][8].  Związek między przywróceniem aktywacji dACC a poprawą kontroli abstynencji wskazuje na przyczynową rolę dACC w zaburzeniach uzależnień[9]. Co więcej, aktywność w prążkowiu brzusznym, brzuszno-przyśrodkowej korze przedczołowej i korze oczodołowo-czołowej wydaje się być związana z reaktywnością sygnałową i głodem[10][11][12]. Nieinwazyjne techniki stymulacji mózgu, w tym tDCS, są w stanie modulować aktywność w powierzchownych i bardziej oddalonych obszarach mózgu poprzez modulację sieci, którą można zmierzyć za pomocą obrazowania rezonansu magnetycznego łączności funkcjonalnej (fcMRI)[13][14]

Dowody kliniczne 

Pierwsze badanie wykorzystujące tDCS w uzależnieniu od tytoniu zostało opublikowane w 2008 roku[15]. W tym randomizowanym, kontrolowanym placebo badaniu klinicznym 24 palaczy otrzymało stymulację anodową lub pozorowaną na lewej i prawej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) (rozmiar elektrody 35 cm2) z elektrodą odniesienia (100 cm2) umieszczoną po przeciwnej stronie. Głód z ekspozycją i bez był znacznie zmniejszony u osóbz elektrodą aktywną w porównaniu z grupą pozorowaną.  Badanie replikacji przeprowadzone przez Boggio i wsp. (2009) z 27 palaczami wykazało zmniejszony głód papierosów po stymulacji anodowej lewego DLPFC z elektrodą referencyjną nad prawym DLPFC w porównaniu z brakiem zmian w głodzie po stymulacji pozorowanej. Liczba wypalanych papierosów nieznacznie spadła w grupie aktywnej[16]. Inne badanie przeprowadzone przez Fecteau i wsp. (2014) wykazało znaczną redukcję konsumpcji papierosów po anodowym tDCS prawego DLPFC z katodą nad lewym DLPFC (stymulacja dwustronna) w porównaniu ze stymulacją pozorowaną. Dodatkowo, uczestnicy grupy aktywnej częściej odmawiali palenia papierosów, ale nie chęci wygrania pieniędzy, w doświadczalnej grze ekonomicznej Ultimatum[17].

Xu i in. (2013) przeprowadzili badanie krzyżowe na 24 palaczach pozostających w stanie abstynencji przez noc i wykazali, że negatywny afekt mierzony w profilu stanów nastroju (POMS) został poprawiony przez anodowe tDCS lewej DLPFC z katodą po przeciwnej stronie (stymulacja dwustronna); jednak głód nie różnił się po anodowym i pozorowanym tDCS[18]. Meng i wsp. zbadali alternatywne umiejscowienie elektrod w badaniu krzyżowym z kontrolą pozorowaną w celu sprawdzenia, czy stymulacja katodowa prawej półkul i stymulacja anodą lewej półkuli były odpowiedzialne za zmniejszenie zużycia nikotyny lub czy obupółkulowa stymulacja katodowa z elektrodami referencyjnymi w obu okolicach potylicznych jest lepsza. Dlatego w stymulacji pojedynczej katody umieścili katodę nad prawym obszarem skroniowo-czołowo-ciemieniowym i anodę nad odpowiednim obszarem po lewej stronie, a dla stymulacji podwójnej katodowej umieścili po dwie elektrody katodowe nad prawym i lewym obszarem skroniowo-czołowo-ciemieniowym i dwie anody nad obydwoma płatami potylicznymi. Pod względem ograniczenia konsumpcji papierosów lepsza od pozostałych okazała się aktywna obupółkulowa stymulacja katodowa[19].

Pripfl i in. (2013) przeprowadzili randomizowane badanie kontrolowane placebo z udziałem 17 uczestników z uzależnieniem od tytoniu w układzie krzyżowym z anodową lewą, katodową prawą i pozorowaną stymulacją. Trzy małe elektrody kubkowe zostały umieszczone na obszarach F1, F3 i AF1 odpowiednio na F2, F4 i AF2 w celu zwiększenia ogniskowej stymulacji anodowej. Elektrodę odniesienia o standardowym rozmiarze (35 cm2) umieszczono po przeciwnej stronie i uznano, że jest nieskuteczna. Anodowe tDCS na prawym DLPFC były w stanie zmniejszyć negatywny wpływ, jednak nie modulowały głodu. Stymulacja anodowa lewej strony nie wywołała żadnych efektów[20].

Wreszcie Smith i wsp. (2015) opisali pierwszą randomizowaną kontrolowaną próbę kliniczną badającą skutki tDCS u pacjentów ze schizofrenią ze współistniejącym uzależnieniem od tytoniu. Trzydziestu trzech pacjentów ze schizofrenią przeszło pięć sesji 2 mA tDCS z anodą po lewej stronie DLPFC i katodą na orbicie kontralateralnej. W grupie aktywnej nastąpiła znaczna poprawa funkcji poznawczych; jednakże spożycie papierosów i głód papierosów pozostały niezmienione po aktywnym tDCS w porównaniu z pozorowaną[21].

Leczenie uzależnienia od alkoholu za pomocą tDCS zostało po raz pierwszy zbadane w 2008 roku przez Boggio i wsp. w podwójnie ślepym randomizowanym, kontrolowanym badaniu klinicznym ze stymulacją anodową, katodową i pozorowaną lewego obszaru DLPFC z elektrodą referencyjną po przeciwnej stronie (stymulacja obustronna). Wystąpiła istotna przewaga obu prób aktywnych w porównaniu ze stymulacją pozorowaną w reagowaniu na głód[22]. Nakamura-Palacios i in. (2012) przeprowadzili randomizowane kontrolowane badanie kliniczne u 49 pacjentów uzależnionych od alkoholu i stwierdzili poprawę w teście Frontal Assessment Battery (FAB) oraz zmniejszenie potencjałów związanych ze zdarzeniami słuchowymi (słowa związane z alkoholem) po stymulacji anodowej lewego DLPFC z 1 mA tDCS (odniesienie elektrodą poza głową) przez 10 minut w porównaniu z próbą pozorowaną[23]. W innym randomizowanym, kontrolowanym placebo badaniu klinicznym z udziałem 13 pacjentów uzależnionych od alkoholu, anodowe tDCS lewego DLPFC z 2 mA tDCS (elektroda referencyjna poza głową) doprowadziło do poprawy nastroju i zmniejszenia głodu, a także zmniejszenia potencjałów związanych ze zdarzeniem po specyficznej ekspozycji na sygnał w porównaniu z grupą pozorowaną tDCS[24]. Klauss i in. przeprowadzili randomizowane badanie kontrolowane placebo z obustronną lewą katodową i prawą anodowąe u 35 pacjentów i stwierdzili znacznie niższy wskaźnik nawrotów w grupie aktywnej po 6 miesiącach. W tym badaniu zastosowano inny protokół stymulacji pod względem umieszczenia elektrod ze wzmocnieniem hamującej modulacji korowej przez katodowe tDCS na lewym DLPFC, co prawdopodobnie prowadziło do zablokowania obwodu nagrody w mózgu, a tym samym do zmniejszenia nawrotu spożycia alkoholu, co jest ważnym predyktorem dla skuteczności leczenia. Jednak głód nie różnił się między grupami aktywnymi i pozorowanymi w tym badaniu[25]. Wpływ tDCS na głód został ponadto oceniony w randomizowanym badaniu klinicznym z kontrolą placebo przeprowadzonym przez den Uyl i wsp. (2015) z anodową stymulacją lewego DLPFC, prawego dolnego zakrętu czołowego i pozorowaną stymulacją wraz z elektrodą referencyjną nad prawą orbitą u 41 pacjentów. Anodowe tDCS lewego DLPFC znacznie zmniejszyły głód alkoholu w porównaniu z innymi konfiguracjami[26].

Wpływ tDCS na głód i podejmowanie decyzji u pacjentów zażywających nielegalne leki psychotropowe badano dotychczas w czterech badaniach. Randomizowane badanie kontrolowane placebo przeprowadzone przez Boggio i wsp. (2010) badało wpływ tDCS na ryzykowne zachowania i głód u użytkowników marihuany. 25 uczestników zostało losowo przydzielonych do grupy z lewą anodą / prawą katodą, lewą anodą / prawą anodą i pozorowaną tDCS (stymulacja dwustronna). Zachowania ryzykowne wzrosły w obu aktywnych grupach w porównaniu z grupą pozorowaną, podczas gdy głód zmniejszył się po aktywnej stymulacji w porównaniu ze stymulacją pozorowaną[27]. Modulacja zachowań ryzykownych została również oceniona w innym badaniu przeprowadzonym przez Gorini i wsp. z zadaniem Balloon Analog Risk Task (BART) i zadaniem gry w kości u 18 osób używających kokainy w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Uczestnicy zostali losowo przydzieleni do grupy otrzymującej albo lewą anodę / prawą katodę, lewą anodę / prawą anodę i stymulację pozorowaną (stymulacja dwustronna). Ryzykowne zachowania w zadaniu BART zostały ograniczone po aktywnej stymulacji u osób używających kokainy i osób zdrowych. Użytkownicy kokainy wykazali spadek skłonności do ryzyka podejmowania gry w kości po stymulacji prawym anodem i wzrost po stymulacji lewą anodą. Przeciwnie, zdrowe osoby kontrolne wykazały mniejsze ryzyko podejmowania zachowań po stymulacji lewą anodą, co wskazuje na zaburzenie równowagi międzypółkulowej u osób używających kokainy[28]. W innym badaniu Conti i wsp. zbadali wpływ tDCS na potencjał związany ze zdarzeniami u osób używających cracku. Uczestnicy zostali losowo przydzieleni do otrzymywania albo lewej katody / prawej anody i pozorowanej tDCS (stymulacja dwustronna). Aktywny tDCS ujawnił spadek amplitudy P3 po przedstawieniu wskazówki specyficznej dla kokainy i wzrost amplitudy po prezentacji sygnałów neutralnych. Grupa pozorowana wykazała odwrotne efekty, wskazując na zmiany w przetwarzaniu nieswoistych i specyficznych bodźców przez tDCS[29]. Conti i Nakamura-Palacios (2014) przeprowadzili drugie badanie u osób używających cracku z taką samą dwustronną stymulacją i mogli wykazać, że stymulacja katodowa lewego DLPFC prowadzi do zmniejszonej aktywacji zależnej od ekspozycji w przednim zakręcie obręczy, podczas gdy pozorowane tDCS prowadzi do zwiększenia aktywacji zależnej od ekspozycji w tym obszarze mózgu[30]. Randomizowane badanie kontrolowane placebo przeprowadzone przez Batista i wsp. u 36 osób uzależnionych od kokainy wykazało znaczny spadek głodu alkoholu po 5 sesjach anodowego tDCS 2 mA dla prawego DLPFC i katodowego tDCS dla lewego DLPFC (stymulacja obustronna) w porównaniu ze stymulacją pozorowaną[31]. Shahbabaie i in. (2014) zbadali wpływ tDCS na głód alkoholu u 30 osób używających metamfetaminy po prezentacji bodźca komputerowego w randomizowanym projekcie krzyżowym. Anodowe tDCS prawego DLPFC z elektrodą odniesienia na lewej orbicie znacznie zmniejszyło apetyt po prezentacji określonego sygnału w porównaniu z pozorowanym tDCS[32].

De Almeida Ramos i in. (2016) przeprowadzili otwartą próbę z 11 użytkownikami kokainy (18–59 lat), którzy byli leczeni obustronnym tDCS 2 mA (anoda: lewa DLPFC, katoda: prawa DLPFC, 10 sesji po 20 min). Wykazali znaczące zmniejszenie głodu w kwestionariuszu głodu kokainy (CCQB)[33].

Ogólnie rzecz biorąc, istnieją pewne dowody na to, że stymulacja anodowa prawego DLPFC i stymulacja katodowa lewego DLPFC mogą wydłużyć czas trwania abstynencji i mogą zmniejszyć głód, jednak również badania z anodowym tDCS nad lewym DLPFC wykazały zmniejszenie głodu alkoholu. Szczególna rola terapii tDCS działająca na prawym i lewym obszarze DLPFC i modulująca głód i kontrolę behawioralną, jest nadal niejasna. 

Niekorzystne zdarzenia 

Jak dotąd nie zgłoszono żadnych specyficznych, wynikających z leczenia, działań niepożądanych tDCS w leczeniu uzależnień[34].

[1]     WHO. (2016). Management of substance abuse. Retrieved from http://www.who.int/ substance_abuse/facts/en/

[2]Degenhardt, L., Stockings, E., Patton, G., Hall, W. D., & Lynskey, M. (2016). The increasing global health priority of substance use in young people. Lancet Psychiatry, 3(3), 251–264.

[3]Dutra, L., Stathopoulou, G., Basden, S. L., Leyro, T. M., Powers, M. B., & Otto, M. W. (2008). A meta-analytic review of psychosocial interventions for substance use disorders. The American Journal of Psychiatry, 165(2), 179–187.

[4]Magill, M., & Ray, L. A. (2009). Cognitive-behavioral treatment with adult alcohol and illicit drug users: A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Studies on Alcohol and Drugs, 70(4), 516–527.

[5]Prendergast, M., Podus, D., Finney, J., Greenwell, L., & Roll, J. (2006). Contingency management for treatment of substance use disorders: A meta-analysis. Addiction, 101(11), 1546–1560.

[6]Stitzer, M., & Petry, N. (2006). Contingency management for treatment of substance abuse. Annual Review of Clinical Psychology, 2, 411–434.

[7]Nestler, E. J. (2005). Is there a common molecular pathway for addiction? Nature Neuroscience, 8(11), 1445–1449.

[8]Dunlop, K., Hanlon, C. A., & Downar, J. (2016). Noninvasive brain stimulation treatments for addiction and major depression. Annals of the New York Academy of Sciences.

[9]Moeller, S. J., Tomasi, D., Woicik, P. A., Maloney, T., Alia-Klein, N., Honorio, J., Goldstein, R. Z. (2012). Enhanced midbrain response at 6-month follow-up in cocaine addiction, association with reduced drug-related choice. Addiction Biology, 17(6), 1013–1025.

[10]Kilts, C. D., Gross, R. E., Ely, T. D., & Drexler, K. P. (2004). The neural correlates of cue-induced craving in cocaine-dependent women. The American Journal of Psychiatry, 161(2), 233–241.

[11]Li, Q., Wang, Y., Zhang, Y., Li, W., Yang, W., Zhu, J., Tian, J. (2012). Craving correlates with mesolimbic responses to heroin-related cues in short-term abstinence from heroin: An eventrelated fMRI study. Brain Research, 1469, 63–72.

[12]Risinger, R. C., Salmeron, B. J., Ross, T. J., Amen, S. L., Sanfilipo, M., Hoffmann, R. G., Stein, E. A. (2005). Neural correlates of high and craving during cocaine self-administration using BOLD fMRI. NeuroImage, 26(4), 1097–1108.

[13]Dunlop, K., Hanlon, C. A., & Downar, J. (2016), op. cit.

[14]Keeser, D., Meindl, T., Bor, J., Palm, U., Pogarell, O., Mulert, C., Padberg, F. (2011). Prefrontal transcranial direct current stimulation changes connectivity of resting-state networks during fMRI. The Journal of Neuroscience, 31(43), 15284–15293.

[15]Fregni, F., Liguori, P., Fecteau, S., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., & Boggio, P. S. (2008). Cortical stimulation of the prefrontal cortex with transcranial direct current stimulation reduces cue-provoked smoking craving: A randomized, sham-controlled study. The Journal of Clinical Psychiatry, 69(1), 32–40.

[16]Boggio, P. S., Liguori, P., Sultani, N., Rezende, L., Fecteau, S., & Fregni, F. (2009). Cumulative priming effects of cortical stimulation on smoking cue-induced craving. Neuroscience Letters, 463, 82–86S0304-3940(09)00979-3 [pii].

[17]Fecteau, S., Agosta, S., Hone-Blanchet, A., Fregni, F., Boggio, P., Ciraulo, D., & Pascual-Leone, A. (2014). Modulation of smoking and decision-making behaviors with transcranial direct current stimulation in tobacco smokers: A preliminary study. Drug & Alcohol Dependence, 140, 78–84.

[18]Xu, J., Fregni, F., Brody, A. L., & Rahman, A. S. (2013). Transcranial direct current stimulation reduces negative affect but not cigarette craving in overnight abstinent smokers. Frontiers in Psychiatry, 4, 112.

[19]Meng, Z., Liu, C., Yu, C., & Ma, Y. (2014). Transcranial direct current stimulation of the frontalparietal-temporal area attenuates smoking behavior. Journal of Psychiatric Research, 54, 19–25.

[20]Pripfl, J., Neumann, R., Köhler, U., & Lamm, C. (2013). Effects of transcranial direct current stimulation on risky decision making are mediated by ‘hot’ and ‘cold’ decisions, personality, and hemisphere. The European Journal of Neuroscience, 38(12), 3778–3785.

[21]Smith, R. C., Boules, S., Mattiuz, S., Youssef, M., Tobe, R. H., Sershen, H., Davis, J. M. (2015). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognition, symptoms, and smoking in schizophrenia: A randomized controlled study. Schizophrenia Research, 168(1–2), 260–266.

[22]Boggio, P. S., Sultani, N., Fecteau, S., Merabet, L., Mecca, T., Pascual-Leone, A., Fregni, F. (2008). Prefrontal cortex modulation using transcranial DC stimulation reduces alcohol craving: A double-blind, sham-controlled study. Drug & Alcohol Dependence, 92(1–3), 55–60. S0376-8716(07)00250-5 [pii].

[23]Nakamura-Palacios, E. M., de Almeida Benevides, M. C., da Penha Zago-Gomes, M., de Oliveira, R. W., de Vasconcellos, V. F., de Castro, L. N., Fregni, F. (2012). Auditory event-related potentials (P3) and cognitive changes induced by frontal direct current stimulation in alcoholics according to Lesch alcoholism typology. The International Journal of Neuropsychopharmacology/Official Scientific Journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum, 15(5), 601–616.

[24]da Silva, M. C., Conti, C. L., Klauss, J., Alves, L. G., do Nascimento Cavalcante, H.M., Fregni, F., Nakamura-Palacios, E. M. (2013). Behavioral effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) induced dorsolateral prefrontal cortex plasticity in alcohol dependence. Journal of Physiology, Paris, 107(6), 493–502.

[25]Klauss, J., Penido Pinheiro, L. C., Silva Merlo, B. L., de Almeida Correia Santos, G., Fregni, F., Nitsche, M. A., & Miyuki Nakamura-Palacios, E. (2014). A randomized controlled trial of targeted prefrontal cortex modulation with tDCS in patients with alcohol dependence. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 17(11), 1793–1803.

[26]den Uyl, T. E., Gladwin, T. E., & Wiers, R. W. (2015). Transcranial direct current stimulation, implicit alcohol associations and craving. Biological Psychology, 105, 37–42.

[27]Boggio, P. S., Zaghi, S., Villani, A. B., Fecteau, S., Pascual-Leone, A., & Fregni, F. (2010). Modulation of risk-taking in marijuana users by transcranial direct current stimulation (tDCS) of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). Drug & Alcohol Dependence, 112(3), 220–225. S0376-8716(10)00248-6 [pii].

[28]Gorini, A., Lucchiari, C., Russell-Edu, W., & Pravettoni, G. (2014). Modulation of risky choices in recently abstinent dependent cocaine users: A transcranial direct-current stimulation study. Frontiers in Human Neuroscience, 8, 661.

[29]Conti, C. L., Moscon, J. A., Fregni, F., Nitsche, M. A., & Nakamura-Palacios, E. M. (2014). Cognitive related electrophysiological changes induced by non-invasive cortical electrical stimulation in crack-cocaine addiction. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 17(9), 1465–1475.

[30]Conti, C. L., & Nakamura-Palacios, E. M. (2014). Bilateral transcranial direct current stimulation over dorsolateral prefrontal cortex changes the drug-cued reactivity in the anterior cingulate cortex of crack-cocaine addicts. Brain Stimulation, 7(1), 130–132.

[31]Batista, E. K., Klauss, J., Fregni, F., Nitsche, M. A., & Nakamura-Palacios, E. M. (2015). A randomized placebo-controlled trial of targeted prefrontal cortex modulation with bilateral tDCS in patients with crack-cocaine dependence. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 18, pyv066.

[32]Shahbabaie, A., Golesorkhi, M., Zamanian, B., Ebrahimpoor, M., Keshvari, F., Nejati, V., Ekhtiari, H. (2014). State dependent effect of transcranial direct current stimulation (tDCS) on methamphetamine craving. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 17(10), 1591–1598.

[33]de Almeida Ramos, R., Taiar, I., Trevizol, A. P., Shiozawa, P., & Cordeiro, Q. (2016). Effect of a eten-day prefrontal transcranial direct current stimulation protocol for crack Craving: A proofof-concept trial. The Journal of ECT.

[34]Knotkova H., Nitsche M.A., Bikson M., Woods A. J. (2019) Practical Guide to Transcranial Direct Current Stimulation, 454.

Terapia tDCS a zaburzenia lękowe i zespół stresu pourazowego

Negatywne nastawienie percepcyjne odgrywa kluczową rolę w zaburzeniach depresyjnych i lękowych oraz upośledza percepcję i pamięć, które mogą zostać przywrócone przez leki przeciwlękowe i przeciwdepresyjne u zdrowych ochotników[1] i pacjentów z depresją[2]. Ponadto kontrola uwagi jest modulowana przez lęk[3], natomiast lęk jako cecha negatywnie wpływa na aktywność grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC), co wykazano w badaniach neuroobrazowych, analizujących kontrolę uwagi nad bodźcami emocjonalnymi i nieemocjonalnymi[4][5]. Zatem aktywność DLPFC potencjalnie modyfikuje kontrolę uwagi i wpływa na lęk jako cechę.

Randomizowane badanie krzyżowe z udziałem 60 zdrowych ochotników ze stymulacją anodową i pozorowaną obszaru lewego i prawego DLPFC wykazało, że trening modyfikacji tendencyjności uwagi w celu zmniejszenia uwagi na bodźce zagrażające poprawia się dzięki zastosowaniu anodowego tDCS (1 mA, 17 min)[6]. Inne randomizowane badanie z grupami równoległymi z udziałem 24 pacjentów z depresją wykazało zmniejszenie negatywnej uwagi po anodowym tDCS lewego DLPFC w porównaniu z pozorowanym w zadaniu Emotional Stroop Task[7]. Kelley, Hortensius i Harmon-Jones (2013) stwierdzili wzrost występowania ruminacji (negatywnych myśli) po stymulacji anodowej prawego DLPFC w porównaniu do stymulacji anodowej lewego DLPFC i stymulacji pozorowanej w trójgrupowym układzie równoległym ze 115 zdrowymi ochotnikami. Badania te sugerują, że aktywność frontalna zwiększa raczej hamowanie ekspresji gniewu, a zatem powoduje wzmożone ruminacje. Te trzy badania wskazują na modulującą rolę lewego DLPFC w kontroli uwagi nad lękiem[8].

Leczenie zespołu lęku uogólnionego za pomocą tDCS opisano w opisie pojedynczego przypadku 58-letniej kobiety. Katodę umieszczono na prawym DLPFC, anodę na lewym ramieniu. 15 zabiegów z 2 mA tDCS w ciągu 30 min doprowadziło do obniżenia skali oceny lęku. Skuteczność anksjolityczna po zahamowaniu prawidłowego DLPFC jest prawdopodobnie modulowana przez zmianę aktywności w strukturach sieci korowej i podkorowej, np. przyśrodkowa kora przedczołowa, ciało migdałowate i wyspa[9]

Zespół stresu pourazowego 

Zespół stresu pourazowego (PTSD) obejmuje różne objawy, w tym ciągłe wyrażanie objawów emocjonalnych po uwarunkowane sygnały pojawiające się po ciężkich doświadczeniach traumatycznych. Zbadano kilka metod leczenia, takich jak terapie behawioralne i interwencje farmakologiczne. D-cykloseryna, częściowy agonista receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDA), ułatwiała wygaszanie strachu w badaniach klinicznych, a stosowanie β-blokerów prowadzi do blokady rekonsolidacji pamięci[10]; jednak nadal nie ma standardowej farmakologicznej interwencji dla zapomnienia. Modele gryzoni sugerują, że grzbietowa przednia kora zakrętu obręczy (dACC) jest bardziej zaangażowana w uczenie się strachu, podczas gdy środkowa kora przedczołowa (mPFC) jest bardziej zaangażowana w wygaszanie strachu[11]. Dlatego powierzchowe obszary mózgu, takie jak mPFC, mogą służyć jako cel nieinwazyjnej stymulacji mózgu.

Oprócz objawów lękowych, zaburzenia pamięci operacyjnej występują, gdy pacjenci są narażeni na stres[12]. Wiadomo, że tDCS w przedczołowych obszarach mózgu poprawia pamięć roboczą[13], dlatego może być również stosowany do redukcji zaburzeń poznawczych związanych ze stresem. Deficyty pamięci roboczej związane ze stresem zostały zmniejszone po anodowym tDCS odpowiedniego w obszarze DLPFC u 120 zdrowych dorosłych, w porównaniu ze stymulacją katodową lub pozorowaną[14]. Wskazuje to na kluczową rolę kory przedczołowej w kontroli lęku, która może być wykorzystywana w zaburzeniach poznawczych wywołanych stresem. Saunders i in. (2015) badali wpływ 5 × 1 mA tDCS (20 min na sesję, anoda na F3, katoda na Fp2) u czterech weteranów wojennych z PTSD (55–65 lat). Stwierdzili wzrost wydajności pamięci roboczej w standaryzowanym teście oceniającym i, do pewnego stopnia, poprawę przetwarzania emocjonalnego. Analizy EEG wykazały wzrost częstotliwości szczytowej alfa zarówno w amplitudzie, jak i częstotliwości po stymulacji[15].

[1]Harmer, C. J., Hill, S. A., Taylor, M. J., Cowen, P. J., & Goodwin, G. M. (2003). Toward a neuropsychological theory of antidepressant drug action: Increase in positive emotional bias after potentiation of norepinephrine activity. The American Journal of Psychiatry, 160(5), 990–992.

[2]Tranter, R., Bell, D., Gutting, P., Harmer, C., Healy, D., & Anderson, I. M. (2009). The effect of serotonergic and noradrenergic antidepressants on face emotion processing in depressed patients. Journal of Affective Disorders, 118(1–3), 87–93.

[3]Bishop, S., Duncan, J., Brett, M., & Lawrence, A. D. (2004). Prefrontal cortical function and anxiety: Controlling attention to threat-related stimuli. Nature Neuroscience, 7(2), 184–188.

[4]Bishop, S. J. (2009). Trait anxiety and impoverished prefrontal control of attention. Nature Neuroscience, 12(1), 92–98.

[5]Bishop, S. J., Jenkins, R., & Lawrence, A. D. (2007). Neural processing of fearful faces: Effects of anxiety are gated by perceptual capacity limitations. Cerebral Cortex, 17(7), 1595–1603.

[6]Clarke, P. J., Browning, M., Hammond, G., Notebaert, L., & MacLeod, C. (2014). The causal role of the dorsolateral prefrontal cortex in the modification of attentional bias: Evidence from transcranial direct current stimulation. Biological Psychiatry, 76(12), 946–952.

[7]Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Bortolomasi, M., Scelzo, E., Boggio, P. S., Fregni, F., Priori, A. (2013). Interactions between transcranial direct current stimulation (tDCS) and pharmacological interventions in the major depressive episode: Findings from a naturalistic study. European Psychiatry, 28(6), 356–361.

[8]Kelley, N. J., Hortensius, R., & Harmon-Jones, E. (2013). When anger leads to rumination: Induction of relative right frontal cortical activity with transcranial direct current stimulation increases anger-related rumination. Psychological Science, 24(4), 475–481.

[9]Shiozawa, P., Leiva, A. P., Castro, C. D., da Silva, M. E., Cordeiro, Q., Fregni, F., & Brunoni, A. R. (2014). Transcranial direct current stimulation for generalized anxiety disorder: A case study. Biological Psychiatry, 75(11), e17–e18.

[10]Ressler, K. J., Rothbaum, B. O., Tannenbaum, L., Anderson, P., Graap, K., Zimand, E., Davis, M. (2004). Cognitive enhancers as adjuncts to psychotherapy: Use of D-cycloserine in phobic individuals to facilitate extinction of fear. Archives of General Psychiatry, 61(11), 1136–1144.

[11]Marin, M. F., Camprodon, J. A., Dougherty, D. D., & Milad, M. R. (2014). Device-based brain stimulation to augment fear extinction: Implications for PTSD treatment and beyond. Depression & Anxiety, 31(4), 269–278.

[12]Honzel, N., Justus, T., & Swick, D. (2014). Posttraumatic stress disorder is associated with limited executive resources in a working memory task. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience, 14(2), 792–804.

[13]Kuo, M. F., & Nitsche, M. A. (2012). Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clinical EEG and Neuroscience, 43(3), 192–199.

[14]Bogdanov, M., & Schwabe, L. (2016). Transcranial stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex prevents stress-induced working memory deficits. The Journal of Neuroscience, 36(4), 1429–1437.

[15]Saunders, N., Downham, R., Turman, B., Kropotov, J., Clark, R., Yumash, R., & Szatmary, A. (2015). Working memory training with tDCS improves behavioral and neurophysiological symptoms in pilot group with post-traumatic stress disorder (PTSD) and with poor working memory. Neurocase, 21(3), 271–278.

TDCS w terapii zaburzenia obsesyjno-kompulsyjnych

 

Zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne (OCD) to zaburzenia neuropsychiatryczne, którego częstość występowania w ciągu życia szacowana jest na 2%[1]. OCD charakteryzuje się obecnością obsesyjnych, nawracających, natrętnych myśli i / lub kompulsji, które są zwykle rytuałami wykonywanymi przez pacjenta w celu kontrolowania obsesyjnego myślenia. Pacjenci z OCD zwykle wykazują również nadmierne zmartwienie, ruminacje i zwiększoną percepcję zagrożenia. Typowe myśli obsesyjne są poświęcone utracie kontroli, krzywdzie, perfekcjonizmowi, niechcianym myślom seksualnym, skrupulatności, podczas gdy powszechne kompulsje to mycie / czyszczenie, sprawdzanie, powtarzanie i kompulsje psychiczne. Inne schorzenia ze spektrum OCD obejmują dysmorfię ciała, hipochondrię, tiki i trichotillomanię. 

Aktualne metody leczenia OCD 

Konwencjonalne interwencje u pacjentów z OCD obejmują leki, zwykle SSRI i / lub terapię poznawczo-behawioralną[2]. Chociaż większość osób z OCD odnosi korzyści z tych terapii, niektórzy pacjenci (około jednej trzeciej) są oporni na konwencjonalne metody leczenia. Wśród terapii niefarmakologicznych intensywnie badano rTMS. Postawiono hipotezę, że hamujące działanie rTMS o niskiej częstotliwości może być przydatne w leczeniu niektórych objawów OCD. Niemniej jednak wyniki dotyczące skuteczności rTMS w OCD są mieszane[3]. Głęboka stymulacja mózgu (DBS) może być interesującą alternatywą dla pacjentów opornych na OCD; jednak inwazyjny charakter tego leczenia sprawia, że jest to ostatnia opcja dostępna tylko w przypadkach opornych[4]

Mechanizmy działania tDCS w leczeniu OCD 

Badania neuroobrazowe sugerują, że zmiany w pętli korowo-prążkowo-wzgórzowej kory mózgowej (CSTC) mają wpływ na patofizjologię OCD[5]. W szczególności OCD obejmuje uszkodzenia w dwóch głównych pętlach hamujących, czołowo-prążkowej i oczodołowo-czołowej, odpowiedzialnych odpowiednio za hamowanie behawioralne i poznawcze[6]. Model ten zainspirował neurochirurgiczne podejścia do OCD, które okazały się skutecznymi metodami leczenia, o czym świadczy zgoda FDA na stosowanie humanitarnej stymulacji głębokiej mózgu (DBS) w przypadkach opornych na leczenie[7]. Grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC) jest kluczowym obszarem kontroli poznawczej i emocjonalnej, a także najczęściej wybieranym obszarem w psychiatrycznych zastosowaniach technik nieinwazyjnej stymulacji mózgu (NIBS). Ponadto, w oparciu o dowody neuroobrazowania nadpobudliwości w korze oczodołowo-czołowej (OFC) pacjentów z OCD, inne badania ukierunkowane były na ten region przy użyciu rTMS o niskiej częstotliwości[8].

Innym odpowiednim obszarem zastosowania tDCS w OCD jest dodatkowe pole przedruchowe (pre-SMA), który okazał się być hiperaktywny u pacjentów z OCD podczas wykonywania zadań poznawczych związanych z aspektami uwagi kontroli działania[9][10]. W rzeczywistości, dowody pochodzące z klinicznej skuteczności hamującego rTMS na tym obszarze oraz z neurofizjologicznych miar zmienionej pobudliwości kory ruchowej w OCD, która normalizuje się na obszarze pre-SMA po 1 Hz rTMS[11], sugerują, że układ przedruchowy / ruchowy jest nieprawidłowo nadpobudliwy w OCD i że istnieje patofizjologiczny związek między taką nadpobudliwością a objawami OCD[12][13]

Dowody kliniczne 

Istnieją cztery oryginalne opisy przypadków, w których badano wpływ kliniczny tDCS u pacjentów z OCD. W jednym studium przypadku 10 codziennych sesji tDCS z katodą umieszczoną nad lewym DLPFC i anodą na szyi (2 mA przez 20 min) poprawiło zarówno wyniki depresji, jak i lęku, ale nie miało wpływu na objawy obsesyjno-kompulsyjne u osoby dorosłej z OCD[14]. Inne badanie wykazało, że 20 sesji tDCS z anodą umieszczoną nad lewym obszarze pre-SMA i katodą  na prawym obszarze nadoczodołowym (2 mA przez 20 min) u osoby dorosłej z OCD prowadzi do znacznego zmniejszenia objawów obsesyjno-kompulsyjnych[15]. W innym opisie przypadku stwierdzono znaczną redukcję objawów po 10 sesjach tDCS (2 sesje dziennie przez 5 dni) z anodą umieszczoną nad prawym obszarem móżdżkowo-potylicznym i katodą na lewej korze oczodołowo-czołowej (2 mA przez 20 min)[16]. Wreszcie D’Urso i in. (2016) opisują pacjenta z opornym na leczenie OCD, który otrzymywał 20 sesji tDCS 2 mA / 20 min dziennie z elektrodą aktywną umieszczoną na obszarze pre-SMA. Pierwsze 10 sesji było anodowych, podczas gdy ostatnich 10 było katodowych. Pod koniec stymulacji anodowej objawy OCD uległy pogorszeniu. Późniejsza stymulacja katodowa wywołała dramatyczną poprawę kliniczną, która doprowadziła do ogólnego 30% zmniejszenia nasilenia objawów wyjściowych[17].

W chwili obecnej dostępne jest tylko jedno otwarte badanie pilotażowe z wykorzystaniem tDCS w leczeniu OCD. Ośmiu pacjentów z opornym na leczenie OCD otrzymało 10 sesji (dwa razy dziennie) 2 mA tDCS z katodą na korze oczodołowo-czołowej  i anodą na prawym obszarze móżdżkowym. U tych pacjentów wystąpiła istotna (26,4%) poprawa objawów, która utrzymywała się w okresie 3-miesięcznej obserwacji[18]

Niekorzystne efekty leczenia 

Jak dotąd nie zgłoszono żadnych specyficznych, wynikających z leczenia, działań niepożądanych tDCS w leczeniu zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych[19].

[1]Ruscio, A. M., Stein, D. J., Chiu, W. T., & Kessler, R. C. (2010). The epidemiology of obsessivecompulsive disorder in the National Comorbidity Survey Replication. Molecular Psychiatry, 15(1), 53–63.

[2]Foa, E. B., Liebowitz, M. R., Kozak, M. J., Davies, S., Campeas, R., Franklin, M. E., Tu, X. (2005). Randomized, placebo-controlled trial of exposure and ritual prevention, clomipramine, and their combination in the treatment of obsessive-compulsive disorder. The American Journal of Psychiatry, 162(1), 151–161.

[3]Berlim, M. T., Neufeld, N. H., & Van den Eynde, F. (2013). Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) for obsessive-compulsive disorder (OCD): An exploratory meta-analysis of randomized and sham-controlled trials. Journal of Psychiatric Research, 47(8), 999–1006.

[4]Alonso, P., Cuadras, D., Gabriels, L., Denys, D., Goodman, W., Greenberg, B. D., Menchon, J. M. (2015). Deep brain stimulation for obsessive-compulsive disorder: A meta-analysis of treatment outcome and predictors of response. PLoS One, 10(7), e0133591.

[5]Maia, T. V., Cooney, R. E., & Peterson, B. S. (2008). The neural bases of obsessive-compulsive disorder in children and adults. Development and Psychopathology, 20(4), 1251–1283.

[6]Goncalves, O. F., Carvalho, S., Leite, J., Pocinho, F., Relvas, J., & Fregni, F. (2011). Obsessive compulsive disorder as a functional interhemispheric imbalance at the thalamic level. Medical Hypotheses, 77(3), 445–447.

[7]Shah, D. B., Pesiridou, A., Baltuch, G. H., Malone, D. A., & O’Reardon, J. P. (2008). Functional neurosurgery in the treatment of severe obsessive compulsive disorder and major depression: Overview of disease circuits and therapeutic targeting for the clinician. Psychiatry, 5(9), 24–33.

[8]Berlim, M. T., Neufeld, N. H., & Van den Eynde, F. (2013), op. cit.

[9]de Wit, S. J., de Vries, F. E., van der Werf, Y. D., Cath, D. C., Heslenfeld, D. J., Veltman, E. M., van den Heuvel, O. A. (2012). Presupplementary motor area hyperactivity during response inhibition: A candidate endophenotype of obsessive-compulsive disorder. The American Journal of Psychiatry, 169(10), 1100–1108.

[10]Yucel, M., Harrison, B. J., Wood, S. J., Fornito, A., Wellard, R. M., Pujol, J., Pantelis, C. (2007). Functional and biochemical alterations of the medial frontal cortex in obsessive-compulsive disorder. Archives of General Psychiatry, 64(8), 946–955.

[11]Mantovani, A., Simpson, H. B., Fallon, B. A., Rossi, S., & Lisanby, S. H. (2010). Randomized sham-controlled trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in treatment-resistant obsessive-compulsive disorder. The International Journal of Neuropsychopharmacology/ Official Scientific Journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum, 13(2), 217–227.

[12]Greenberg, B. D., Murphy, D. L., & Rasmussen, S. A. (2000). Neuroanatomically based approaches to obsessive-compulsive disorder. Neurosurgery and transcranial magnetic stimulation. The Psychiatric Clinics of North America, 23(3), 671–686. xii.

[13]Mantovani, A., Rossi, S., Bassi, B. D., Simpson, H. B., Fallon, B. A., & Lisanby, S. H. (2013). Modulation of motor cortex excitability in obsessive-compulsive disorder: An exploratory study on the relations of neurophysiology measures with clinical outcome. Psychiatry Research.

[14]Volpato, C., Piccione, F., Cavinato, M., Duzzi, D., Schiff, S., Foscolo, L., & Venneri, A. (2013). Modulation of affective symptoms and resting state activity by brain stimulation in a treatmentresistant case of obsessive-compulsive disorder. Neurocase, 19(4), 360–370.

[15]Narayanaswamy, J. C., Jose, D., Chhabra, H., Agarwal, S. M., Shrinivasa, B., Hegde, A., Reddy, Y. C. (2015). Successful application of add-on transcranial direct current stimulation (tDCS) for treatment of SSRI resistant OCD. Brain Stimulation, 8(3), 655–657.

[16]Mondino, M., Brunelin, J., Palm, U., Brunoni, A. R., Poulet, E., & Fecteau, S. (2015). Transcranial direct current stimulation for the treatment of refractory symptoms of schizophrenia. Current evidence and future directions. Current Pharmaceutical Design, 21(23), 3373–3383.

[17]D’Urso, G., Brunoni, A. R., Anastasia, A., Micillo, M., de Bartolomeis, A., & Mantovani, A. (2016). Polarity-dependent effects of transcranial direct current stimulation in obsessive-compulsive disorder. Neurocase, 22(1), 60–64.

[18]Bation, R., Poulet, E., Haesebaert, F., Saoud, M., & Brunelin, J. (2016). Transcranial direct current stimulation in treatment-resistant obsessive-compulsive disorder: An open-label pilot study. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 65, 153–157.

[19]Knotkova H., Nitsche M.A., Bikson M., Woods A. J. (2019) Practical Guide to Transcranial Direct Current Stimulation, 450.

Neurofeedback sterowany QEEG w nawracających migrenowych bólach głowy – streszczenie badania

Wprowadzenie

             Światowa populacja starzeje się. Na przykład oczekuje się, że populacja osób starszych w Stanach Zjednoczonych podwoi się do roku 2050. Wraz z podeszłym wiekiem następuje spadek zarówno funkcji fizycznych, jak i poznawczych, a także częstsze występowanie przewlekłego bólu, chorób współistniejących i depresji. Istnieje znaczne zapotrzebowanie na nowe i ulepszone podejścia do interwencji w celu przeciwdziałania skutkom starzenia się organizmu i mózgu. Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) okazała się obiecująca w leczeniu objawów związanych z wieloma z tych problemów związanych z wiekiem poprzez nieinwazyjną bezpośrednią interwencję w funkcjonowanie mózgu. W tym rozdziale podsumuje się obecny stan tDCS w badaniach nad starzeniem się i zbada potencjalne zastosowanie w starzejących się populacjach. Ponadto w tym rozdziale omówiono kilka szczególnych kwestii dotyczących projektowania badań tDCS w starzejących się populacjach.

            Opracowanie rozpocznie się od przeglądu wpływu tDCS na pobudliwość ruchową u osób starszych. Wiele z tego, co wiadomo na temat skutków tDCS, opiera się na wcześniejszych badaniach neurofizjologii ruchowej. Ta sekcja posłuży do przeglądu podstaw naszej wiedzy na temat efektów tDCS. Następnie zostanie opisane zastosowanie tDCS w kontekście EEG i fMRI u osób starszych, podkreślając techniczne aspekty projektowania badania. Wspomniana sekcja dostarczy czytelnikowi wiedzy na temat skutków tDCS związanych z wiekiem i praktycznych rozważań ważnych dla integracji tDCS z najnowocześniejszymi pomiarami neuronowymi. Następnie rozważymy wpływ tDCS na wyniki czynnościowe u osób starszych i opiszemy szczególne rozważania dotyczące heterogeniczności populacji i różnic indywidualnych. Ten materiał ma na celu uzbrojenie czytelnika w wiedzę ważną dla rozważenia wyboru miernika wyniku funkcjonalnego w badaniach starszych dorosłych. Następnie opiszemy aktualny stan badań nad wpływem tDCS na funkcje poznawcze, przed omówieniem wpływu na funkcje ruchowe i sensoryczne. Sekcje te posłużą do wglądu w potencjalne obszary wpływu tDCS, które zasługują na przyszłe badania jako interwencje ukierunkowane na schorzenia powszechne u osób starszych. Na koniec, w rozdziale omówiono praktyczne aspekty badań tDCS u osób starszych, w tym proces wyrażania zgody, polifarmację i powszechnie stosowane leki u osób starszych, które wpływają na skutki tDCS, oraz jak zmiany w mózgu związane z wiekiem mogą wpływać na przepływ prądu. W sumie, ten rozdział dostarczy krytycznych informacji dla zrozumienia potencjalnego wpływu tDCS na starzejące się populacje, uważnego zaprojektowania badań w tej dziedzinie i krytycznej oceny badań nad tDCS w starzeniu się.           

Pobudliwość kory motorycznej w okresie starzenia się 

            Stosowanie tDCS u osób starszych wymaga szczególnego uwzględnienia związanych z wiekiem zmian w mózgu, które mogą wpływać na optymalne parametry stymulacji i wyniki leczenia. Starzenie się często powoduje istotne zmiany w strukturze i funkcji mózgu, w tym mniejszą objętość mózgu, zmniejszoną grubość kory, zmienioną pobudliwość korową i funkcjonalną lateralizację aktywności kory. Zmiany strukturalne w starzejącym się mózgu (tj. zmniejszona objętość mózgu i grubość kory) zwiększają odległość między korą a skórą głowy, a także wpływają na objętość i dystrybucję płynu mózgowo-rdzeniowego w oponach mózgowych czaszki. Czynniki te mogą mieć głęboki wpływ na przewodzenie prądu elektrycznego, co z kolei może zmienić względny wpływ na tkankę neuronalną, co leży u podstaw działania tDCS . Podobnie jak w innych populacjach, skutki tDCS u osób starszych zależą od stopnia, w jakim można modyfikować pobudliwość kory. Dowody sugerują, że kora ruchowa osób starszych jest zahamowana w porównaniu z kora młodszych dorosłych, prawdopodobnie z powodu hamowania GABA-ergicznego. Jako możliwy wynik tego stanu zahamowania istnieją dowody na to, że starsi dorośli wymagają dłuższych czasów stymulacji, aby wykazywać podobny poziom pobudzenia kory ruchową, jak młodsi dorośli. Niemniej jednak wiele badań wykazało, że tDCS zwiększa pobudliwość korową u osób starszych, na co wskazują większe potencjały wywołane przez motor w przypadku przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Podstawowy stan pobudzenia kory mózgowej przed przeprowadzeniem eksperymentów tDCS może również wpływać na wyniki tDCS. Fujiyama i wsp. zademonstrowali to za pomocą hamującego protokołu kondycjonowania wstępnego, w którym stymulacja katodą umieszczoną nad pierwszorzędową korą ruchową była dostarczana przez krótki czas, aby wywołać podstawowy stan hamowania. Starsi uczestnicy, którzy otrzymali to wstępne przygotowanie przed protokołem treningu wzmacniającego z anodowym tDCS, wykazali większą poprawę dokładności ruchów wykwalifikowanych. Różnice w poziomach wydajności funkcjonalnej mogą również wpływać na reakcję na tDCS. Learmonth i wsp. porównali wpływ tDCS na starszych dorosłych, którzy osiągali lepsze lub gorsze wyniki w wyjściowym zadaniu wzrokowo-ruchowym. Tylko grupa, która osiągnęła gorsze wyniki wyjściowe, wykazywała dalsze pogorszenie wyników, gdy tDCS został dostarczony do tylnej kory ciemieniowej. Nawet w próbkach starszych osób dorosłych o względnie jednorodnej funkcji motorycznej istnieje prawdopodobieństwo znacznej międzyosobniczej zmienności cech strukturalnych i funkcjonalnych mózgu. Co więcej, znaczenie mogą mieć czynniki genetyczne, ponieważ niektóre badania sugerują korzystny wpływ polimorfizmu czynnika wzrostu nerwów BDNF Vall66Met na pobudliwość korowo-rdzeniową, chociaż to odkrycie nie jest uniwersalne. Zsumowawszy, dowody sugerują, że podejście „jeden rozmiar dla wszystkich” w celu określenia optymalnych parametrów tDCS może nie być rozsądne w przypadku osób starszych. Przyszłe badania w tej populacji będą wymagały szczególnej uwagi na zmiany w starzejącym się mózgu, które mogą wpływać na optymalne parametry dawkowania tDCS.           

TDCS, fale mózgowe i łączność funkcjonalna (EEG, fMRI) w starzeniu się 

            Badania neurobiologiczne wykazały, że aktywność mózgu i wzorce połączeń zmieniają się wraz z wiekiem. Zmiany te są najczęściej interpretowane jako zaburzenie sprawności neuronalnej i / lub pojawienie się mechanizmów kompensacyjnych. Szczególnie ze względu na ich dynamiczną strukturę, nawet w krótkich skalach czasowych, te środki aktywności i łączności stały się celem protokołów tDCS w celu odkrycia podstawowych mechanizmów neuronalnych i określenia odpowiednich celów interwencji. Informacje o zmianach aktywności i łączności mogą być następnie przydatne do określania celów w treningu i interwencjach farmakologicznych. W kilku ostatnich badaniach oceniano wpływ tDCS na związaną z zadaniami i niezależne od zadań aktywność wzorców funkcjonalnej łączności u zdrowych starszych dorosłych przy użyciu elektroencefalografii (EEG) i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). 

Badania EEG z tDCS w starzeniu się 

            Tylko jedno badanie obejmowało oceny EEG w grupie osób starszych w celu zbadania wpływu anodowego tDCS na korze ruchowej na czynność kończyny górnej. Autorzy stwierdzili poprawę sprawności funkcjonalnej niezależnie od miejsca stymulacji, ale brak wpływu tDCS na komponenty związane ze zdarzeniem, jak oceniono w EEG po stymulacji. W szczególności analiza warunkowej składowej zmienności ujemnej, wskazująca na poziom gotowości do odpowiedzi na przewidywany cel, nie wykazała różnic między warunkami anodowymi a pozorowanymi tDCS. W tym przypadku autorzy zauważyli, że czas pomiarów EEG mógł być problemem, ponieważ oceniano go 40 minut po zakończeniu stymulacji. Aby przedstawić rozważania metodologiczne, potrzeba więcej badań łączących EEG i tDCS w procesie starzenia. 

Badania fMRI z tDCS w starzeniu się 

            Kilka ostatnich badań obejmowało oceny fMRI u osób starszych w celu zbadania wpływu tDCS na łączność podczas stymulacji w stanie aktywności związanej z zadaniami i w spoczynku. Anodowy tDCS na lewym obszarze przedczołowym doprowadził do wzrostu wydajności w szybszym nazewnictwie obrazów i znacznie zmniejszył sygnału zależny od poziomu utlenowania krwi (BOLD) w trakcie wykonywania zadań w porównaniu z pozorowanym tDCS. Sygnał BOLD był istotnie powiązany z czasem reakcji w zadaniu. Ta obserwowana korelacja efektów behawioralnych i neuronalnych dodatkowo wspierała zwiększający wydajność efekt tDCS. Podobnie Meinzer i wsp. (2013) porównali wpływ anodowego tDCS na lewą korę przedczołową podczas semantycznego generowania słów z wydajnością młodych osób kontrolnych, wykazując zwiększoną (kompensacyjną) obustronną aktywność przedczołową u osób starszych, która była związana ze zmniejszoną wydajnością w przypadku pozorowanego tDCS. Anodowy tDCS poprawił wydajność do poziomu młodych dorosłych z grupy kontrolnej, a także doprowadził do zmniejszenia aktywności związanej z zadaniami w obustronnych obszarach przedczołowych, przednim zakręcie obręczy i przedklinku u osób starszych. Ponadto fMRI w stanie spoczynku ujawniło rozległe zmiany w łączności u osób starszych, charakteryzujące się zwiększoną łącznością czołowo-skroniową i zmniejszoną łącznością tylną, przy użyciu metody analizy opartej na grafach bez hipotez. Anodowy tDCS powodowały zarówno wzrost, jak i spadek łączności podczas stymulacji, zmieniając ogólny wzorzec w kierunku wzorca typowego dla młodych dorosłych z grupy kontrolnej. Lindenberg i in. wsparli tę wywołaną przez tDCS reorganizację sieci mózgowych u osób starszych, obserwując modulację interakcji między półkulami. Autorzy zaobserwowali kilka spadków łączności przeciwległej do anody, takich jak prawy hipokamp i kora ruchowa, oraz wzrost łączności po tej samej stronie anody, jak obszary przedczołowe i kora ruchowa. Zarówno anodowy, jak i podwójny tDCS przeciwdziałał zmianom łączności związanym z wiekiem w tym badaniu, a dokładniej, doprowadziy do zmniejszenia łączności w prawej korze ruchowej w porównaniu z grupą pozorowaną, wskazując na funkcjonalne oddzielenie tych obszarów.

            Wzorzec, który wyłania się z dotychczasowych badań sugeruje, że anodowy tDCS u starszych osób dorosłych może zmniejszać aktywność mózgu związaną z zadaniami (w większości przypadków występuje „nadpobudliwość”, w przeciwieństwie do młodych dorosłych) i zmieniać łączność w stanie spoczynku w kierunku wzorców występujących u młodszych osób ; obu procesom towarzyszył wzrost wydajności. Z pewnością potrzeba więcej badań, aby wyjaśnić mechanizmy neuronalne leżące u podstaw tDCS u osób starszych, zwłaszcza że skutki mogą być inne niż u młodych dorosłych.

            Podsumowując, badania łączące wyniki behawioralne z badaniami neurofizjologii mózgu i metabolizmu mogą ujawnić mechanizmy neuronalne leżące u podstaw skutków tDCS w procesie starzenia. Nieliczne dotychczasowe badania sugerują, że modulacje wywołane tDCS w starszym mózgu są złożone i obejmują zarówno wzrost, jak i spadek regionalnego sygnału BOLD oraz jego korelacje międzyregionalne, co wskazuje na złożony wpływ na sieci mózgowe. Tak więc pomimo ogólnego założenia, że skutki behawioralne wywołane tDCS odzwierciedlają funkcję celów, dowody sugerują, że tDCS powoduje rozległe zmiany na poziomie sieci. 

Uwagi techniczne 

Z tego, co wiadomo do tej pory, badając aktywność mózgu i zmiany połączeń związane z tDCS u osób starszych, korzystne może być:

  • Porównanie aktywności mózgu i wzorców łączności z tymi u młodych kontrolnych, aby uzyskać „normalne” poziomy i zinterpretować kierunek (tj. wzrost kontra spadek) efektów terapii tDCS
  • Ocena zmiany w wielu obszarach mózgu lub na poziomie sieci neuronowych: ponieważ starzeniu się towarzyszy szereg zmian w aktywności i łączności w obu kierunkach (tj. wzrost i spadek w porównaniu z młodym dorosłymi), skutki tDCS mogą pojawić się w obszarach mózgu znanych z tego, że odzyskują aktywność na przykład w wyniku procesów kompensacyjnych lub związanego z wiekiem odhamowania, a także w obszarach mózgu, które nie są bezpośrednio objęte stymulacją.

Wpływ TDCS na wyniki funkcjonalne zdrowego starzenia się 

            Znaczna liczba badań wykazała, że tDCS ma zdolność przeciwdziałania związanemu z wiekiem spadkowi w różnych domenach funkcjonalnych. 

Zróżnicowane skutki tDCS w grupach wiekowych 

            Stymulacja za pomocą tDCS określonych regionów docelowych może mieć różne skutki u młodych w porównaniu z osobami starszymi ze względu na zmiany w mechanizmach neuronalnych, które pośredniczą w funkcjach poznawczych w trakcie starzenia. Możliwe jest, że tDCS w identycznych regionach prowadzi do różnych efektów funkcjonalnych, a także, że tDCS w różnych regionach prowadzi do identycznych skutków, na przykład, gdy stosuje się je w grupie młodych w porównaniu z grupą starszych dorosłych.

            Pierwsze dowody na takie zróżnicowane efekty u młodych i starszych dorosłych zostały wykazane zarówno w języku, jak i w dziedzinie pamięci. Ross i in. zaobserwowali, że podczas zadania nazywania twarzy anodowe tDCS nad dominującą (prawą) półkulą poprawiały rozpoznawanie imienia u młodych, tDCS nad lewą półkulą dawały wyraźniejsze efekty polepszające wydajność u osób starszych. W tym badaniu tDCS nad lewym i prawym przednim płatem skroniowym doprowadził do poprawy rozpoznawania nazw własnych w obu grupach wiekowych, ale w różnym stopniu w zależności od stymulowanej półkuli. Ponadto tDCS prawej półkuli poprawił przywoływanie nazw miejsc tylko u osób starszych, co sugeruje, że wpływ anodowego tDCS na wyniki czynnościowe może być szerszy w grupie osób w wieku zdrowym. Badanie Fertonani i wsp. ujawniło, że chociaż efekty tDCS zarówno online, jak i offline były obecne u młodych dorosłych, osoby starsze korzystały tylko z tDCS online podczas wykonywania zadania z nazywaniem. Manenti i in. argumentowali, że tDCS nad obszarami stymulacji efektywnymi u młodych dorosłych nie występowały w próbie ze starszymi dorosłymi. W tym przypadku wpływ tDCS na wydajność pobierania pamięci obserwowano niezależnie od lokalizacji (przedczołowa kontra ciemieniowa) lub półkuli u młodych, ale tylko podczas tDCS lewej półkuli w grupie zdrowych ludzi starszych. W badaniach tych bezpośrednio porównano wyniki funkcjonalne między grupami wiekowymi, sugerując występowanie interakcji między grupą wiekową a miejscem stymulacji. Zatem zakres efektów polepszających wydajność wywołanych terapią tDCS może zależeć od wzajemnego oddziaływania różnych czynników, takich jak wiek, miejsce stymulacji, ale także badana domena funkcjonalna, jak również czynniki międzyosobnicze. Wszystkie te zmienne mogą przyczyniać się do tDCS i determinować jego skuteczność.           

Międzyosobnicze różnice w reagowaniu na tDCS 

            Niektóre nowe badania skupiały się na badaniu różnic międzyosobniczych w odpowiedzi na tDCS, które mogą odpowiadać za zróżnicowany wpływ na wyniki funkcjonalne. Na przykład niedawne badanie wykazało, że tDCS u osób starszych wytwarza pola elektryczne, które są o około 30% słabsze w porównaniu z młodymi dorosłymi, podkreślając, że wiek może również wpływać na parametry techniczne. Co więcej, ostatnie badania wykazały zmienione poziomy pobudliwości neuronów, zmiany w równowadze między neuroprzekaźnikami, jak również w wyjściowych aktywacjach neuronalnych podczas starzenia. Zmiany te prowadzą do międzyosobniczych różnych stopni reorganizacji sieci neuronowej związanej z wiekiem, która może pośredniczyć w odpowiedzi na protokoły tDCS. W związku z tym oczekuje się jakościowo różnych wyników funkcjonalnych, gdy tDCS zostanie zastosowany na „nienaruszonych” młodych sieciach neuronowych, w porównaniu z „odchylonymi” (porównując ze wzorcem młodych).

            Learmonth i in. nie stwierdzili wpływu tDCS stymulacji ciemieniowej na wydajność uwagi przestrzennej ani u młodych, ani starszych dorosłych. Jednak kiedy autorzy rozważali w swojej analizie wyjściową wydajność w zadaniach, odkryli, że chociaż tDCS nie miało wpływu na dobre wyniki, miało nawet negatywny wpływ, gdy wydajność była już niska. Badanie to sugeruje możliwość zależnych od stanu skutków tDCS i podkreśla znaczenie dokładniejszego przyjrzenia się początkowym poziomom wydajności. Podobnie Berryhill i Jones nie zaobserwowali żadnego wpływu tDCS stymulacji czołowej ani na wzrokową, ani werbalną pamięć roboczą. Jednak gdy autorzy rozważali poziomy wykształcenia, stwierdzili poprawę wywołaną tDCS u osób z wyższym wykształceniem. U osób z niższym wykształceniem stan tDCS nie ujawnił żadnych korzystnych ani nawet szkodliwych skutków.

            Zmienność międzyosobnicza w odpowiedzi na tDCS zależna od wyjściowej wydajności, która jest obserwowana we wszystkich przedziałach wiekowych, może być szczególnie istotna w przebiegu starzenia się, ponieważ zadania behawioralne mogą być tutaj ogólnie trudniejsze. Niższy poziom wykonywania zadań u osób starszych w porównaniu z młodymi dorosłymi może oznaczać większe zyski dzięki stymulacji, więc tDCS może być jeszcze skuteczniejszy w starszych populacjach. Można spekulować, że różnice w reagowaniu na tDCS mogą wynikać ze zmienności międzyosobniczej, takiej jak wyjściowe poziomy wydajności, a nie z wieku jako takiego. W takim przypadku starsze osoby sprawne i młode osoby mniej sprawne powinny reagować podobnie na interwencję tDCS – ale jest to kwestia, którą należy przeanalizować w przyszłych badaniach.

            Podsumowując, różne efekty tDCS mogą pojawić się nie tylko ze względu na wiek, ale także z powodu indywidualnych poziomów wydajności lub podstawowych stanów aktywacji. Warto zauważyć, że wszystkie dotychczasowe badania, w których badano tDCS w starzeniu się, obejmowały grupy osób starszych (najczęściej powyżej 65 roku życia), przy czym niektóre, ale nie wszystkie, porównują skutki wywołane tDCS z grupą młodych dorosłych. Jakie skutki pojawiają się między tymi skrajnościami spektrum wiekowego, nie jest jeszcze znane. Aby jednak wywnioskować, czy tDCS wywiera mniej lub bardziej korzystny wpływ na wyniki funkcjonalne w populacjach starzejących się, i ujawnić czynniki leżące u podstaw tych możliwych różnic, potrzebne jest podejście integracyjne, które obejmuje zarówno osoby dorosłe o wysokich, jak i słabszych wynikach bazowych w różnym wieku. 

Uwagi techniczne 

Z tego, co wiadomo do tej pory, jeśli chodzi o wybór wyników funkcjonalnych w badaniach interwencyjnych tDCS z udziałem osób starszych, korzystne może być:

  • Uważnie zastanowienie się, jak wymagające jest interesujące zadanie dla badanej grupy wiekowej
  • Wyjaśnienie, czy oczekiwany jest spadek wydajności w zadaniach związany z wiekiem i rozważenie mechanizmów leżących u podstaw (spowolnienie szybkości przetwarzania w porównaniu z osłabieniem funkcji poznawczych; kompensacyjna lub szkodliwe angażowanie dodatkowych obszarów mózgu itp.).
  • Rozważenie wyjściowych poziomów wydajności jako dodatkowej zmiennej towarzyszącej lub grupującej.

Funkcje poznawcze 

            Przy przeglądaniu literatury dotyczącej tDCS należy wziąć pod uwagę metodologię, ponieważ takie czynniki, jak rozmiar elektrody, montaż, intensywność i czas trwania stymulacji mogą wpływać na wynik. Podobnie, zdolności poznawcze są niejednorodnym konstruktem, który należy przeanalizować, rozważając skuteczność tDCS. Dlatego poniższe sekcje są zorganizowane według domeny poznawczej, a na początku każdej sekcji przedstawiono tabele podsumowujące kluczowe zmienne metodologiczne. 

Uwaga i pamięć robocza 

            Nilsson i in. (2015) przeprowadzili eksperyment z pojedynczą ślepą próbą, skrzyżowany i kontrolowany próbą pozorowaną, w którym ocenili wpływ terapii tDCS na przestrzenną pamięć roboczą (Tabela 1). Każdy z uczestników ukończył trzy sesje, dwie aktywne (jedna przy 1 mA, druga przy 2 mA) i jedną pozorowaną, a których kolejność była losowa i równoważona. Podczas każdej sesji anodę umieszczano nad lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową. Pomimo tego montażu elektrody, autorzy zastosowali potrójne zadanie wydajnościowe (n-back task) z bodźcami wzrokowo-przestrzennymi, które teoretycznie byłyby zależne od prawej półkuli mózgowej (przy założeniu typowej lateralizacji językowej w lewej półkuli). Czas trwania zadania wynosił 5 min, a wyniki oceniano przed terapią tDCS, w trakcie tDCS (po 0–5, 10–15, 20–25 min) i po tDCS (po 5–10 i 30–35 min). W żadnym momencie nie było widać znaczących efektów stymulacji. Jednak interpretacja tych wyników jest trudna, biorąc pod uwagę niedopasowanie między montażem, który był ukierunkowany na lewą korę przedczołową, a zadaniem poznawczym, które było potencjalnie bardziej zależne od prawej kory przedczołowej.

            Badanie przeprowadzone przez Learmonth i wsp. (2015) wykorzystało lateralizowane zadanie odszukiwania wizualnego, które jest miarą uwagi wzrokowej, do oceny wpływu tDCS na tylną korę ciemieniową (PPC). Zespół odkrył niewielkie efekty, takie że osoby z „dobrymi” wyjściowymi wynikami wykazywały względną poprawę przy prawym anodowym tDCS, podczas gdy osoby ze „słabymi” wyjściowymi wynikami wykazywały spadek po lewym anodowym tDCS. Te subtelne efekty były widoczne niezależnie od wieku i sugerują, że zmienność międzyosobnicza następująca po pojedynczej sesji tDCS wynika z wrodzonej integralności w docelowym obszarze(ach) mózgu.

           W innym badaniu krzyżowym oceniano wpływ stymulacji anodowej na lewą i prawą korę przedczołową, w porównaniu z symulacją pozorowaną, gdy uczestnicy wykonywali zadania werbalne i wzrokowo-przestrzenne (Tabela 2). Uczestnicy wykonywali zadanie podczas stymulacji, ale wynik oceniano po zdjęciu elektrod. Nie było ogólnego efektu stymulacji. Jednak istotne różnice pojawiły się, gdy grupa została podzielona na podstawie mediany wykształcenia (16,9 vs 13,5 lat), gdzie grupa z wyższym wykształceniem odpowiedziała na tDCS, ale grupa z niskim wykształceniem nie. Ten korzystny efekt był widoczny niezależnie od montażu lub zadania. Dla kontrastu, grupa z niższym wykształceniem wykazywała zmniejszoną wydajność wzrokowo-przestrzennej pamięci roboczej, gdy anoda znajdowała się nad prawą korą przedczołową; odkrycie, które jest raczej sprzeczne z intuicją. Podobnie jak Learmonth et al. (2015), odkrycia te wskazują na możliwość, że rezerwa poznawcza i nerwowa mogą wpływać na wyniki stymulacji.

            Korzystając z projektu grup równoległych, Jeon and Han (2012) zastosowali anodowy tDCS nad lewą korą przedczołową, który zwiększył dokładność w zadaniu werbalnej pamięci roboczej w porównaniu z pozorowanym tDCS u osób starszych. Co ważne, nie było różnic między grupami w zadaniu wzrokowo-przestrzennej pamięci roboczej, które teoretycznie byłoby zależne od prawej kory przedczołowej. Zatem odkrycia podkreślają potencjalną słabość projektu Nilssona, wspomnianego wyżej, oraz wzmacniają potrzebę wyboru zadań, w których pośredniczy docelowy obszar(y) mózgu. 

Tabela 1: Uwaga i pamięć robocza: efekty online

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Nilsson i in. (2015)

69

30

F3 (35cm2)

Kontrateralny nadoczodołowy (100cm2)

1 mA, 2 mA, pozorowana

25

Learmonth i in. (2015)

66,6

20

P3 lub P4 (35cm2)

Kontrateralny nadoczodołowy (35cm2)

1 mA

15

 

 Tabela 2: Uwaga i pamięć robocza: efekty offline

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Berryhill and Jones (2012)

63,7

25

F3 lub F4 (35 cm2)

Kontratelarny policzek (35cm2)

1,5 mA

10

Seo i in. (2011)

70

24

F3 (25 cm2)

Lewe ramię (25cm2)

2 mA

30

 Zadania podwójnej kontroli ruchowej 

            Upadki są częstym problemem ludz w starszym wieku i mogą wiązać się z obniżoną kontrolą poznawczą (Tabela 3). W ten sposób stymulacja może poprawić kontrolę poznawczą i motoryczną, zmniejszając tym samym ryzyko upadku. W dwóch badaniach oceniano wpływ tDCS na wykonywanie podwójnych zadań. Manor i wsp. (2016) zastosowali projekt krzyżowy, aby ocenić tDCS aktywny i pozorowany na lewej korze przedczołowej w wykonywaniu jednego i dwóch zadań. W przypadku pojedynczego zadania uczestnicy chodzili, stali lub ustnie dokonywali kolejnych odejmowań (siedząc). Warunek podwójnego zadania wymagał od nich wykonywania kolejnych odejmowań podczas chodzenia lub stania. Nie było wpływu stymulacji na wykonanie pojedynczego zadania, co jest zgodne z łatwym charakterem zadań. Jednak aktywny tDCS zmniejszył koszty podwójnych zadań w porównaniu z próbą pozorowaną. Podobnie Zhou i in. (2015) podali, że aktywny tDCS zwiększył zdolność systemu kontroli postawy do przystosowania się do stresorów i zmniejszył koszt wykonania podwójnego zadania. Wydaje się, że efekty stymulacji są największe u osób z najsłabszą wyjściową kontrolą postawy.

            Trening poznawczy to ogólna klasa interwencji, które mają na celu poprawę ukierunkowanych zdolności poznawczych poprzez ćwiczenia oparte na próbach (Tabela 4). Pamięć operacyjna jest względnie podstawową zdolnością poznawczą, na której opierają się inne domeny poznawcze, ale wiadomo, że zmniejsza się ona podczas „normalnego” starzenia się. W związku z tym coraz więcej badań dotyczyło zdolności treningu poznawczego do łagodzenia osłabienia związanego z wiekiem. Park i in. (2014) rozszerzyli to pytanie, oceniając synergistyczne efekty jednoczesnego tDCS i treningu poznawczego. Ogółem 40 zdrowych starszych osób dorosłych zostało losowo przydzielonych do aktywnego lub pozorowanego tDCS na obustronną korę przedczołową (PFC) (należy zauważyć, że do wykonania dwustronnej stymulacji zastosowano dwie jednostki odrebne tDCS). Wszyscy uczestnicy przeszli 10 treningów poznawczych (5 dni w tygodniu przez 2 tygodnie). Oceny neuropsychologiczne przeprowadzono na początku badania i powtórzono w dniu 10, a także 7 i 28 dni po ostatniej sesji. Aktywna stymulacja skutkowała trwałą poprawą we wszystkich punktach czasowych w podwójnym paradygmacie werbalnej pamięci roboczej. Stymulacja wydawała się zwiększać wydajność w ćwiczonym zadaniu, ponieważ nie wykryto znaczących usprawnień w grupie pozorowanej.

            Jones i in. (2015) również zbadali kombinację treningu poznawczego i tDCS, ale skupili się na tym wpływie na wzrokowo-przestrzenną pamięć roboczą (Tabela 5). Uczestnicy zostali losowo przydzieleni do otrzymywania aktywnego tDCS nad obszarem prawym przedczołowym, tylnym ciemieniowym lub w obu lokalizacjach (miejsce zmieniane codziennie) lub do tDCS pozorowanego. Wszyscy uczestnicy ukończyli 10 dni terapii (5 dni w tygodniu przez 2 tygodnie). Podczas każdej sesji uczestnicy ćwiczyli każdy z 4 paradygmatów wzrokowo-przestrzennych podczas otrzymywania stymulacji (lub pozorowanej), a następnie wykonali zadania w okresie późniejszym. Wskaźniki złożone zostały obliczone dla wykonywanych zadań, a także teoretycznie powiązanych zadań transferowych, z których wszystkie zostały ocenione na początku badania, w 10 dniu i po 1 miesiącu obserwacji. Nie było efektów stymulacji w dniu 10; jednakże znaczące efekty były widoczne zarówno dla wskaźników wytrenowania i transferu, w punkcie czasowym po 1 miesiącu, niezależnie od miejsca stymulacji. Tak więc wydaje się, że aktywny tDCS ułatwia długoterminowe korzyści, co jest interesujące w świetle wpływu na pamięć, który opisano poniżej. Obecnie trwają badania kliniczne III fazy dotyczące tDCS połączonego z treningiem poznawczym. 

Tabela 3: Zadania podwójnej kontroli ruchowej: efekty offline

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Manor i in. (2016)

61

37

F3 (35 cm2)

Prawy nadoczodołowy (35 cm2)

1,5 mA

20

Zhou i in. (2015)

63

20

F3 (25 cm2)

Fp2 (35 cm2)

Średnio 1,4 mA

20

 

Tabela 4: Trening funkcji poznawczych: efekty online

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Park i in. (2014)

69,7

40

F3 i F4 (25 cm2)

„Niedominujące” ramię (25 cm2)

2 mA

30

  

Tabela 5: Połączone efekty online i offline

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Jones i in.(2015)

64,4

72

F4 lub P4 (35 cm2)

Kontratelarny policzek (35 cm2)

1,5 mA

10

 Język 

            Ross i in. (2011) podawali anodowy tDCS nad jednym z bocznych płatów skroniowych u zdrowych starszych osób dorosłych podczas 2 oddzielnych sesji (Tabela 6). Uczestnicy zostali poproszeni o nazwanie znanych twarzy i punktów orientacyjnych, zaczynając 2 minuty po rozpoczęciu stymulacji. Nie było żadnego efektu stymulacji, gdy uwzględniono wszystkie próby. Wystąpił jednak istotny wpływ stymulacji na próby, które autorzy retrospektywnie określili jako „trudne” (tj. czas reakcji> 5 sek.). W szczególności wystąpiła podwójna dysocjacja, w której lewa stymulacja wzmacniała rozpoznawanie twarzy, ale nie punktu orientacyjnego, podczas gdy prawa stymulacja wzmacniała przypominanie punktu orientacyjnego, ale nie przypominanie twarzy. Odkrycia potwierdzają potrzebę ukierunkowania na konkretne zadania i nasuwają intrygujące pytanie, czy trudność zadania jest krytycznym czynnikiem pośredniczącym. Fertonani i in. (2014) podali, że tDCS poprawia zdolność nazewnictwa u młodych uczestników, niezależnie od tego, czy wyniki były mierzone online, czy offline. Z drugiej strony efekt ten był widoczny tylko podczas stymulacji online u osób starszych. Dlatego montaż i czas stymulacji wydają się krytyczne do rozważenia u osób starszych. 

 

Tabela 6: Język: efekty online podczas zadania z nazewnictwem

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Ross i in. (2011)

65

14

T3 lub T4 (35 cm2)

Kontralateralny policzek (35 cm2)

1,5 mA

15

Fertonani i in. (2014)

66,5

20

Lewa przeczołowa: 8 cm w przód i 6 cm w bok od CZ(25 cm2)

Lewy bark (35 cm2)

2 mA

6-10 (w zależności od badania)

 

Uczenie się i pamięć 

            Powszechnie wiadomo, że pamięć pogarsza się wraz z „normalnym” starzeniem się, przynajmniej częściowo z powodu pogorszenia się kluczowych obszarów przyśrodkowego płata skroniowego. Jednak taka trudność może powstać w przypadku niepowodzenia podczas dowolnej (lub wszystkich) z zaangażowanych w przechowywanie pamięci faz, w tym kodowania, konsolidacji i odzyskiwania. Kora nowa odgrywa ważną rolę w początkowym przetwarzaniu i późniejszym przetwarzaniu (lub ponownym doświadczaniu) informacji sensorycznych związanych ze wspomnieniami. Ponadto boczna, czołowo-ciemieniowa sieć kontroli poznawczej wydaje się szczególnie ważna w tworzeniu pamięci intencjonalnej. W związku z tym mogą istnieć istotne różnice w skutkach tDCS w zależności od fazy pamięci, a także docelowego regionu mózgu. Dlatego też poniżej wyodrębniono istniejące badania w tym obszarze na podstawie czasu wykonania tDCS i włączono docelowe regiony do tabel zawartych w każdej sekcji.

            Zapamiętywanie położenia przedmiotów ma kluczowe znaczenie w życiu codziennym i staje się trudniejsze wraz z wiekiem. Flöel i współpracownicy (2012) zastosowali paradygmat lokalizacji obiektu, w którym starsi uczestnicy zostali poinstruowani, aby zapamiętać położenie budynków na mapie ulic (Tabela 7). Każdy uczestnik ukończył 2 sesje w odstępie 1 tygodnia, używając przemiennych wersji testu. Kolejność stymulacji została wybrana losowo, tak aby połowa uczestników otrzymywała aktywny tDCS, a następnie pozorowany tDCS, a druga połowa otrzymywała odwrotną kolejność. Uczestnicy otrzymali 5 bloków do nauki z bodźcem lokalizacji obiektu, których wykonanie trwało około 45 minut. Stymulacja była prowadzona równolegle przez pierwsze 20 minut zadania. Następnie uczestnicy wykonali zadanie pamięciowe natychmiast po zakończeniu próby z uczeniem się (około 25 minut po stymulacji), natomiast w tym momencie nie odnotowano żadnych znaczących różnic między grupami aktywną a pozorowaną. Jednak pamięć była ponownie oceniana tydzień po każdej sesji, a bodźce nauczone podczas aktywnej stymulacji były zapamiętywane znacznie lepiej niż te, których badani nauczyli się podczas stymulacji pozorowanej.

            Sandrini i in. (2016) podali podobny wpływ na wydajność długoterminową. Ta grupa badaczy przeprowadziła randomizowany, podwójnie ślepy, kontrolowany placebo eksperyment przy użyciu listy słów. Pierwszego dnia uczestnicy powtarzali listę zawierającą 20 słów, aż osiągnęli wydajność 85% lub lepszą lub dopóki nie przeszli maksymalnie 5 prób . Uczestnicy otrzymali aktywny lub pozorowany tDCS równolegle z tymi próbami uczenia się. Pamięć oceniano po 48 godzinach i ponownie 1 miesiąc później. Aktywny tDCS znacząco poprawił wydajność po 48 godzinach i podobną tendencję wykazano po 1 miesiącu,  w porównaniu z brakiem efektów w tDCS pozorowanym. Wszystkie te badania sugerują, że tDCS zastosowany podczas kodowania wzmacnia konsolidację nowych informacji i sprawia, że wspomnienia są bardziej odporne na rozpad związany z upływem czasu.

            We wcześniejszym badaniu Sandrini i wsp. (2014) ocenili wpływ tDCS stosowanego w fazie konsolidacji pamięci (tj. po kodowaniu, ale przed testem/odzyskiwaniem pamięci) (Tabela 8). W tym przypadku osoby starsze losowo przydzielano do jednej z trzech grup: anodowy tDCS plus percepcyjna wskazówka, anodowy tDCS bez percepcyjnej wskazówki i pozorowany tDCS ze wskazówką percepcyjną. Badanie zostało przeprowadzone w 4 sesjach, pierwsze 3 w kolejnych dniach, a ostatnia była po miesięcznej obserwacji. Pierwszego dnia uczestnicy wykonali zadanie polegające na nauce listy słów (używając tego samych warunków co wyżej – 85% poprawnych lub maksymalnie 5 prób). Podczas tej sesji zapisane słowa zostały wyciągnięte z białej torby, wyrecytowane przez uczestnika i umieszczone w niebieskiej torbie – posłużyło to jako wskazówka percepcyjna. Stymulację przeprowadzono w dniu 2, kiedy osobom z grupy ze wskazówką percepcyjną pokazano niebieską torbę, ale uniemożliwiono recytowanie słów. Grupa bez wskazówek miała nowego egzaminatora w innym środowisku i zastosowano u niej tDCS bez prezentowania worków. Co ważne, nie było między grupami różnic w zgłaszanych skutkach ubocznych, a grupy nie mogły rozróżnić, czy otrzymały aktywny, czy pozorowany tDCS. Uczestnicy ukończyli test pamięci w 3 dniu i ponownie po miesięcznej obserwacji. Grupy z aktywną stymulacją osiągały znacznie lepsze wyniki (tj. zwiększoną konsolidację) niż grupy z pozorowaną, zarówno w dniu 3, jak i po 1 miesiącu, chociaż nie odnotowano żadnego efektu wskazówki percepcyjnej.

            Istnieją zatem dowody na to, że stosowanie tDCS podczas kodowania lub konsolidacji zwiększa długoterminowe zatrzymywanie (retencję) informacji. Ostatnim pytaniem jest, czy takie korzystne efekty są widoczne, jeśli stymulacja jest stosowana podczas fazy odzyskiwania.

            Manenti i in. (2013) porównali wpływ tDCS na korę ciemieniową lub przedczołową u zdrowych młodych i starszych dorosłych podczas odzyskiwania pamięci (Tabela 9). Uczestnicy zostali losowo przydzieleni do docelowego regionu mózgu (tj. przedczołowego lub ciemieniowego) i przeszli dwie sesje, podczas których anodę umieszczono na lewej lub prawej półkuli. Połowa uczestników w każdej grupie otrzymała stymulację pozorowaną na jednej lub drugiej półkuli. Uczestnicy wykonali zadanie z listą słów, w którym kodowali 48 abstrakcyjnych i 48 konkretnych słów. W teście pamięci zastosowano format rozpoznawania, w którym uczestnicy musieli zidentyfikować bodźce docelowe z równej liczby rozpraszaczy (dystraktorów). Pomiędzy fazami kodowania i „pobierania” wystąpiło 5-minutowe opóźnienie (uwaga: chociaż autorzy twierdzą, że zadanie polega na ocenie pobierania informacji, jego projekt jest standardowym formatem testu rozpoznawania, który można było rozwiązać za pomocą znajomości lub przypomnienia). Stymulacja rozpoczęła się 2 minuty przed rozpoczęciem testu pamięci i trwała przez cały czas; pomostując w ten sposób fazy konsolidacji i „odzyskiwania”. Młodzi dorośli byli szybsi podczas stymulacji aktywnej niż pozorowanej, niezależnie od stymulowanej półkuli. W przeciwieństwie do tego, aktywny tDCS na lewej półkuli zwiększały wydajność, mierzoną czasem reakcji, u starszych osób dorosłych, w porównaniu z pozorowaną stymulacją lub stymulacją na prawej półkuli. Efekty te były widoczne niezależnie od lokalizacji przedczołowej lub ciemieniowej. Późniejsza ponowna analiza tych danych sugerowała, że osoby starsze z „niskimi” zdolnościami pamięciowymi były przyczyną tych efektów, podczas gdy osoby z „wysokimi” zdolnościami pamięciowymi wykazywały takie same korzyści z terapii na obu półkulach, jak młodsi dorośli.

            Ogólnie rzecz biorąc, dowody sugerują, że aktywny tDCS może zwiększyć wydajność we wszystkich trzech fazach pamięci: kodowaniu, konsolidacji i odzyskiwaniu. Wydaje się jednak, że najsilniejsze dowody dotyczą fazy konsolidacji, biorąc pod uwagę długoterminowe (od godzin do dni) korzyści w zakresie wydajności w testach pamięci. Różnice metodologiczne między badaniami (montaż, intensywność, czas trwania) utrudniają określenie optymalnych parametrów. 

Tabela 7: Uczenie się i pamięć: efekty online podczas kodowania

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Floel i in. (2012)

62,1

20

~T6 (35 cm2)

Nadoczodołowy kontralateralny (100 cm2)

1 mA

20

Sandrini i in. (2016)

68,9

28

F3 (35 cm2)

FP2 (35 cm2)

1,5 mA

15

  

Tabela 8: Uczenie się i pamięć: efekty online podczas konsolidacji

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Sandrini i in.(2014)

67,17

36

F3 (35 cm2)

FP2 (35 cm2)

1,5 mA

15

 

Tabela 9: Uczenie się i pamięć: efekty online podczas odzyskiwania

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Manenti i in.(2013)

67,9

Łącznie 64  (w tym 32 zdrowych młodych)

Ciemieniowa: 5 cm boczna i 8 cm tylna do wierzchołka głowy, przedczołowa: 8 cm czołowa i 6 cm boczna do wierzchołka głowy (35 cm2)

Kontratelarny nadoczodołowy (35 cm2)

1,5 mA

15

  

Funkcjonowanie wykonawcze 

            W serii badań z udziałem osób starszych Harty i wsp. (2014) systematycznie badali rolę prawej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) w monitorowaniu błędów (Tabela 10). Uczestnicy każdego z czterech badań ukończyli jedną aktywną i jedną pozorowaną sesję, w której tDCS był wykonywany równolegle z zadaniem „ idź / nie idź ”, które wymagało od uczestników odpowiedzi na powtarzające się bodźce, a także gdy wystąpiła niezgodność między znaczeniem słowa a kolorowym atramentem (tj. klasyczne zadanie Stroopa). Uczestnicy zostali również poinstruowani, aby wskazać, kiedy popełnili błąd w którymkolwiek z warunków. Ogólnie rzecz biorąc, tylko stymulacja anodowa w prawej DLPFC wzmocniła wykrywanie błędów podczas powtarzanych prób. Dla pewności, badania te zostały powtórzone (eksperymenty 1 i 4) i nie wykryto widocznych wpływów przy stymulacji lewego DLPFC (eksperyment 2) lub gdy katoda została umieszczona nad prawym DLPFC (eksperyment 3). Ta seria badań poszerzyła ogólną wiedzę na temat funkcji, w których pośredniczy prawa grzbietowo-boczna kora przedczołowa i ujawniła skutki polaryzacji przez tDCS tego obszaru kory mózgowej.

            Boggio i in. (2010) ocenili wpływ tDCS na podejmowanie decyzji u osób starszych (Tabela 11). W tym podwójnie ślepym badaniu uczestnicy zostali losowo przydzieleni do jednej z trzech grup: anodowa lewa-katodowa prawa, katodowa lewa-anodowa prawa, lub pozorowany tDCS. Uczestnicy wykonali zadanie hazardowe, które rozpoczęło się 5 minut po rozpoczęciu stymulacji i przebiegało jednocześnie z czasem trwania zadania. Grupa stymulacji lewej anody wykazała znaczny wzrost w podejmowaniu decyzji wysokiego ryzyka w stosunku do innych grup. Wystąpił niewielki wzrost ryzykownych decyzji w grupie osób z prawą anodą, w porównaniu z grupą pozorowaną i, co ciekawe, grupa pozorowana uzyskała najgorsze ogólne wyniki w zadaniu. Odkrycia te zaprzeczają wcześniejszym ustaleniom dotyczącym grupy zdrowych młodych uczestników i wskazują na możliwość zmiany efektów tDCS w zależności od wieku.

 Tabela 10: Funkcjonowanie wykonawcze: efekty online w monitorowaniu błędów

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Harty i in. (2014)

 

 

(wszystkie 35 cm2)

(wszystkie 35 cm2)

Wszystkie 1 mA

 

Brak danych

Eksperyment 1

72,1

24

F4

Cz

Eksperyment 2

69,4

24

F3

Cz

Eksperyment 3

69,7

24

Cz

F4

Eksperyment 4

72,1

24

F4

Cz

 

Tabela 11: Funkcjonowanie wykonawcze: efekty online w podejmowaniu decyzji

Autor badania

Średni wiek uczestników

Liczba uczestników

Lokalizacja anody (rozmiar)

Lokalizacja katody (rozmiar)

Natężenie

Czas trwania (min)

Boggio i in. (2010)

50-85 (średnia grupy 67-69)

28

F3 lub F4 (35 cm2)

F3 lub F4 (35 cm2)

2 mA

15

 

Funkcje ruchowe i sensoryczne 

            TDCS może zwiększyć aktywność w korowych sieciach czuciowo-ruchowych i indukować neuroplastyczne przywracanie funkcji fizycznych w upośledzonych populacjach. Obecnie większość badań przeprowadzonych z udziałem osób starszych wykorzystuje projekty badań przekrojowych, w których sprawność motoryczna kończyn górnych jest mierzona przed i po (lub w trakcie) pojedynczej sesji tDCS dostarczonej anodą nad pierwszorzędową korą ruchową. Najpierw podsumowujemy wyniki tych badań. Hummel i in. (2010) wykazali, że 20 minut aktywnego tDCS jest lepsze od pozorowanego tDCS w poprawie funkcji rąk, jak zmierzono w teście funkcji dłoni Jebsena-Taylora. Goodwill i współpracownicy porównali jednostronny, obustronny i pozorowany tDCS w połączeniu ze śledzeniem wzrokowo-ruchowym i ocenili sprawność motoryczną niedominującej kończyny górnej, bezpośrednio po i 30 minut po stymulacji. Zarówno jednostronny, jak i obustronny tDCS zmniejszył błąd śledzenia w obu punktach czasowych w większym stopniu niż stymulacja pozorowana. Późniejsze badanie przeprowadzone przez tę samą grupę wykazało również, że tDCS przyczynia się do krzyżowego przenoszenia jednostronnych efektów treningowych na ramię przeciwległe. Podobnie, Hoff i współpracownicy odkryli, że zadanie treningu wzrokowo-ruchowego oraz tDCS z anodą nad prawą pierwszorzędową korą ruchową zwiększają zręczność manualną dłoni przeciwnej. Poprawa była mniejsza w przypadku stymulacji pozorowanej i nieobecna, gdy stymulacja aktywna była dostarczana bez treningu wzrokowo-ruchowego, co wskazuje na potencjalne znaczenie skojarzenia stymulacji z ćwiczeniami dla uzyskania optymalnych korzyści. Parikh i Cole ocenili, czy tDCS poprawia wydajność u osób starszych w testach funkcjonalnych chwytania i manipulacji kończynami górnymi (test rowkowanej tablicy i zadanie z kluczem). W porównaniu z pozorowanym, aktywny tDCS doprowadził do utrzymania wzrostu wydajności wywołanego praktyką po ponownym przetestowaniu 35 minut później . Zmienność siły chwytu podczas izometrycznego precyzyjnego chwytu wykonywanego z wizualnym sprzężeniem zwrotnym również wzrosła przy aktywnym tDCS, ale nie po pozorowanym tDCS. Powiązane badanie przeprowadzone przez tych samych naukowców testowało wydajność w teście zręczności manualnej, gdy uczestnicy zostali poinstruowani, aby chwycić i podnieść przedmiot, którego powierzchnia była nieoczekiwanie mniej lub bardziej śliska. Wyniki pokazały, że tDCS spowodowało zmniejszenie siły chwytu. Odkrycia te mogą wskazywać na lepsze przetwarzanie informacji sensorycznych specyficznych dla obiektu i ich integrację z poleceniami ruchowymi w celu wytworzenia odpowiednich sił manipulacyjnych. Zimerman i in. (2013) przetestowali, czy wydajność w złożonym zadaniu stukania palcem może być poprawiona u starszych pacjentów przez tDCS pierwszorzędowej kory ruchowej. Wyniki badania wykazały, że starsi uczestnicy doświadczyli znacznej poprawy, gdy trening był stosowany równolegle z tDCS, a efekty trwały co najmniej 24 godziny.

            Potencjalne korzyści tDCS w uczeniu się motorycznym badano poprzez umieszczenie anody nad móżdżkiem. Hardwick i współpracownicy sprawdzili, czy stymulacja pobudzająca może poprawić adaptację sprawności ruchowej podczas zadania z nagłą zmianą wizualnego sprzężenia zwrotnego w trajektorii ruchu. Starsi uczestnicy otrzymujący pozorowany tDCS adaptowali się wolniej niż młodsi uczestnicy, ale starsi uczestnicy, którzy otrzymali anodowy tDCS, adaptowali się w podobnym tempie jak młodsi dorośli. Z kolei badanie Panouillères i wsp. (2015) u młodych i starszych dorosłych nie stwierdziło korzyści z tDCS móżdżku w zadaniu związanym z adaptacją motoryczną, obejmującym sterowanie za pomocą joysticka szybkimi ukierunkowanymi ruchami kursora na ekranie komputera. Stwierdzili jednak, że tDCS nad pierwszorzedową korą ruchową poprawiło początkową adaptację w obu grupach wiekowych w porównaniu z tDCS pozorowanym, a ta poprawa utrzymywała się do 40 minut po zakończeniu stymulacji. Craig i współpracownicy zastosowali anodowy tDCS na pierwszorzedowej korze ruchowej i móżdżku (w oddzielnych sesjach), ale znaleźli tylko małą i mieszaną poprawę wyników zarówno w grupach młodych, jak i starszych dorosłych. U osób starszych obserwowano wzrost amplitudy kołysania podczas stymulacji pozorowanej, ale wzrost ten był zahamowany podczas stymulacji pierwszorzędowej kory ruchowej lub móżdżku. Względnie skromne skutki tDCS w tym badaniu można częściowo wyjaśnić brakiem wzrostu pobudzenia korowego po tDCS, mierzonego za pomocą ruchowych potencjałów wywołanych z przezczaszkową stymulacją magnetyczną.

            Niewielka liczba badań dotyczyła tDCS kory przedczołowej i wpływu na wyniki motoryczne. Zhou i in. (2015) porównali fluktuacje ciśnienia (COP) w warunkach pojedynczego zadania (spokojne stanie) i podwójnego zadania (stanie podczas wykonywania odejmowania seryjnego), przed i po rzeczywistym lub pozorowanym tDCS. Ani rzeczywiste, ani pozorowane warunki nie zmieniły złożoności wahań współczynnika COP w warunkach pojedynczego zadania. Jednak aktywny tDCS zwiększył złożoność fluktuacji współczynnika COP dla stanu podwójnego zadania, a także wywołał trend w kierunku poprawy wydajności w odejmowaniu seryjnym. Uważa się, że zwiększona złożoność COP jest wskaźnikiem bardziej elastycznego i solidnego systemu kontroli postawy. Podobne badanie przeprowadzone przez Manor i wsp. oceniało dwuzadaniowość przed i po 20 minutach aktywnego lub pozorowanego tDCS skierowanego na lewą korę przedczołową u osób starszych. Zrealizowano próby stania, chodzenia i werbalizowanego odejmowania seryjnego, a także próby dwuzadaniowe polegające na staniu lub chodzeniu podczas wykonywania odejmowań seryjnych. Koszty podwójnych zadań zostały zmniejszone po rzeczywistym tDCS w porównaniu z pozorowanym tDCS, a także w porównaniu z którymkolwiek stanem przed tDCS.           

Praktyczne aspekty badań tDCS z udziałem osób starzejących się i chorujących przewlekle 

            Wiek jest czynnikiem ryzyka chorób przewlekłych. Częstość występowania chorób przewlekłych u osób starszych na całym świecie jest bardzo wysoka, a powszechne jest występowanie wielu chorób jednocześnie i stosowanie polifarmacji. W Stanach Zjednoczonych ponad 80% beneficjentów Medicare (program ubezpieczeń społecznych w USA) ma ≥ 1 przewlekłą chorobę, ponad 80% przyjmuje > 1 lek na receptę, a 29% przyjmuje co najmniej 5 przepisanych leków, często w tym opioidy.

            Zatem badania tDCS obejmujące starzejące się populacje mogą obejmować osoby z wieloma chorobami przewlekłymi i bardzo złożonymi schematami leczenia. Może to znacząco wpłynąć na stan funkcjonalny osoby i może wymagać specjalnych ustaleń w celu pomyślnego włączenia do badań tDCS. Kluczowe kwestie omówiono poniżej. 

Współuczestnictwo nieformalnych opiekunów w badaniach 

            Osoby starsze przewlekle chore często korzystają z pomocy opiekunów z rodziny w wykonywaniu codziennych czynności. Dlatego też korzystne, a nawet konieczne może być uwzględnienie nieformalnych opiekunów jako współuczestników w badaniach, tak aby mogli pomóc osobom starszym w śledzeniu wizyt badawczych, towarzyszeniu osobom starszym w placówce badawczej, ułatwianiu gromadzenia danych i ocenie wyniku lub dostarczeniu wspólnych informacji istotnych dla oceny wyników i monitorowania zdarzeń niepożądanych. W zależności od rodzaju i celu badania tDCS, włączenie nieformalnych opiekunów może być obowiązkowe lub opcjonalne. W obu przypadkach kryteria włączenia / wyłączenia z badania dla opiekuna (takie jak wiek ≥ 18 lat, zdolność do przestrzegania instrukcji personelu badawczego; i inne podstawowe wymagania) muszą być zdefiniowane w protokole, a świadomą zgodę należy uzyskać oddzielnie od osoby starszej i opiekuna. 

Uzyskanie świadomej zgody na udział w badaniach 

            Badania tDCS, które dotyczą przewlekle chorych osób starszych, mogą być trudne również ze względu na procedurę wyrażania zgody. Ogólnie rzecz biorąc, osoby starsze są uważane za potencjalnie wrażliwą populację i przynajmniej organy regulacyjne w USA, takie jak Institutional Review Board (odpowiednik polskiej Komisji Bioetycznej), mogą wymagać jasnego opisu działań w okresie poprzedzającym zgodę, które złagodzą potencjalny przymus. Można temu zaradzić, dając więcej czasu na przegląd informacji z badania, dostarczając informacje krok po kroku, w bardzo prostym, łatwym do zrozumienia, laickim języku lub dostarczając dodatkowe ulotki podsumowujące kluczowe informacje o badaniu.

            Innym wyzwaniem związanym z procesem wyrażania zgody u osób starszych jest to, że wiele osób w podeszłym wieku ma znaczne deficyty sensoryczne, takie jak zaburzenia słuchu lub wzroku, lub deficyty poznawcze. W Stanach Zjednoczonych IRB udziela wskazówek dotyczących poszczególnych przypadków i mogą być potrzebni dodatkowi świadkowie procesu uzyskiwania zgody. 

Ocena i zgłaszanie zdarzeń niepożądanych 

            Powszechnie wiadomo, że wiarygodność pamięci i samooceny u chorych w podeszłym wieku jest zmienna. Może to stanowić problem nie tylko przy zbieraniu danych o wynikach, ale także przy wykrywaniu i ocenie zdarzeń niepożądanych. Dlatego korzystne jest, aby monitorowanie zdarzeń niepożądanych opierało się na jak największej liczbie źródeł informacji; może łączyć raport własny pacjenta z obserwacjami personelu badawczego, dodatkowymi raportami od nieformalnych opiekunów lub powiadomieniami lekarzy zapewniających regularną opiekę medyczną. Jednak ważne jest, aby informacje z wielu źródeł zostały połączone i zapisane w aktach uczestnika, tak aby mogły zostać ocenione przez lekarza prowadzącego badanie lub inny wyznaczony personel badawczy upoważniony do oceny i przetwarzania zdarzeń niepożądanych.

            Kolejna kwestia związana z oceną zdarzeń niepożądanych u chorych w podeszłym wieku dotyczy odpowiedzialnego określenia związku zdarzenia niepożądanego z procedurą badania tDCS. Trudność, szczególnie u chorych w podeszłym wieku, wynika z faktu, że wiele chorób lub schorzeń współistniejących jest częstych i może być trudno odróżnić niekorzystne zmiany spowodowane fluktuacją przebiegu klinicznego choroby od działań niepożądanych związanych z procedurą badania. Przynajmniej częściowym rozwiązaniem tego problemu może być rozszerzona baza początkowa, która może zapewnić wgląd w wahania statusu uczestnika oraz charakter i częstotliwość zgłaszanych przez siebie problemów zdrowotnych przed wdrożeniem procedury badawczej. Rozszerzona baza początkowa może również ujawnić regularnie doświadczane skutki uboczne związane ze schematem leczenia. Aby to zilustrować, korzystna jest możliwość udokumentowania podstawowych raportów dotyczących zawrotów głowy, duszności lub nudności związanych na przykład z przyjmowaniem leków opioidowych lub możliwość porównania częstotliwości bólów głowy lub częstotliwości wizyt na izbie przyjęć w okresie odniesienia do jednego okresu interwencyjnego. Ten rodzaj informacji z rozszerzonej bazy początkowej jest niezwykle cenny i w razie potrzeby można go również wykorzystać w raportach dla organów regulacyjnych. 

Polifarmacja 

            Praktyka kliniczna wykazała, że starzejące się przewlekle chore osoby często otrzymują schematy wielolekowe w celu modyfikacji leczenia i / lub leczenia objawów. Niedawna ankieta wskazuje, że ponad 80% beneficjentów Medicare przyjmuje> 1 lek na receptę, a 29% przyjmuje co najmniej 5 leków na receptę. Radzenie sobie z chorobami przewlekłymi u osób starszych jest wyzwaniem, dlatego naleganie na zaprzestanie przyjmowania leków przed udziałem w badaniu może być trudne lub niemożliwe. Może to stanowić problem w badaniach tDCS, ponieważ leki działające ośrodkowo mogą zmieniać wyniki tDCS, a zwłaszcza niektóre grupy leków, takie jak blokery NMDA, mogą modyfikować lub zapobiegać następstwom tDCS. Dlatego kwestia ta wymaga starannej oceny na etapie planowania studium. Realną opcją jest zidentyfikowanie leków / grup leków, o których wiadomo, że znacząco zmieniają działanie tDCS i przygotowanie – zgodnie z zaleceniami lekarza – planu zamiany wybranych leków. Ponieważ w przypadku niektórych leków konieczne jest stopniowe zwiększanie dawki, plan substytucji określałby również czas potrzebny na przyjęcie nowego leku, aby osiągnąć stabilną dawkę. 

Inne problemy 

            Oprócz rozważań praktycznych omówionych powyżej, ważne jest, aby pamiętać, że zdolność osób starszych do radzenia sobie z nadmiernym dodatkowym obciążeniem procedurami badawczymi lub wizytami studyjnymi jest ograniczona. Życie z chorobą przewlekłą jest stresujące dla pacjenta i rodziny. W związku z tym procedury badawcze należy ograniczyć do niezbędnego minimum, a gromadzenie danych o wynikach należy starannie zaplanować. Możliwym rozwiązaniem, jak zminimalizować obciążenie związane z wielokrotnymi wizytami w placówce badawczej w celu zastosowania tDCS, jest wybór podejścia domowego, co szczegółowo omówiono w rozdz. 13. 

Inne szczególne uwagi dotyczące badań tDCS w starzejących się populacjach 

Różnice w przepływie prądu związane z atrofią 

            Zanik istoty białej i szarej jest częstą konsekwencją starzenia się. Związane z wiekiem zmiany w tkance mózgowej mają duży potencjał zmiany schematu przepływu prądu u osób starszych w porównaniu z młodszymi dorosłymi. Niedawne badania modelowania komputerowego sugerują, że podczas gdy zwiększona atrofia wraz z wiekiem zwykle prowadzi do zmniejszenia ilości prądu wpływającego do mózgu w sposób stosunkowo liniowy, większa atrofia u osób w wieku powyżej 70 lat może prowadzić do nieliniowych zmian w przepływie prądu z powodu poszerzających się komór. Praca ta sugeruje, że przewidywany przepływ prądu oparty na przykładowych modelach młodszych osób dorosłych może nie zapewniać jasnego wglądu w schemat przepływu prądu u osób starszych. Zatem indywidualne modelowanie lub modele oparte na przykładach w ciągu danej dekady życia mogą być bardziej odpowiednie do zrozumienia, gdzie w mózgu płynie prąd i z jakim natężeniem u starszych dorosłych uczestników. 

Wpływ zmian połączeń strukturalnych na przepływ prądu           

            Łączność istoty białej zmienia się wraz z wiekiem. Jak wspomniano powyżej, związane z wiekiem zmiany w łączności funkcjonalnej mogą znacząco zmienić obszary mózgu dotknięte tDCS. Może to częściowo wynikać z leżących u podstaw zmian strukturalnych połączeń istoty białej. Ponieważ przepływ prądu z tDCS i wynikające z niego skutki behawioralne odnoszą się nie tylko do bezpośredniej stymulacji tkanki, ale także do odległych skutków połączeń tkankowych, zrozumienie wpływu zmian strukturalnych połączeń związanych z wiekiem na przepływ prądu będzie ważne dla lepszego zrozumienia mechanizmów wpływu tDCS u osób starszych w chorobach związanych z wiekiem. 

Wpływ powszechnie stosowanych leków u starszych osób dorosłych na skutki tDCS 

            Pojawiła się obszerna literatura dotycząca wpływu niektórych leków na odpowiedź neurofizjologiczną wytwarzaną przez tDCS. Na przykład wcześniej wykazano, że blokery kanału sodowego blokują wytwarzanie efektów pobudzających pod elektrodą anodową, podczas gdy blokery kanału wapniowego osłabiają efekty pobudzające. Niektóre blokery kanału sodowego są powszechne w leczeniu arytmii i innych chorób serca, podczas gdy niektóre blokery kanału wapniowego są powszechnie stosowane w leczeniu bólu w klatce piersiowej i nadciśnienia. Ponadto wykazano również, że leki glutaminergiczne i gabergiczne zmieniają reakcję tkanki mózgowej na tDCS. Chociaż leki te są prawdopodobnie rzadziej przepisywane zdrowym osobom w podeszłym wieku, leki gabaergiczne mogą być stosowane w stanach lękowych i innych dolegliwościach występujących u osób starszych. Co więcej, różne leki znacząco modulują neurofizjologiczną odpowiedź tkanki mózgowej na tDCS, takie jak leki działające na serotoninę (np. SSRI), acetylocholinę, dopaminę i noradrenalinę. Na przykład, wcześniejsze badania sugerują, że SSRI podawane razem z 1 mA tDCS mogą powodować efekty stymulacji pod katodą raczej pobudzające niż hamujące. Zatem wydaje się, że wzbudzenie sieciowe uzyskuje się pod obiema elektrodami. SSRI są powszechnie przepisywane osobom starszym, szczególnie w przypadku depresji późnego wieku. Dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na leki obecne u starszych dorosłych uczestników, ponieważ mogą one wchodzić w interakcje z tDCS, zmieniając ogólną odpowiedź neurofizjologiczną tkanki mózgowej na stymulację i znacząco wpływać na wyniki. 

Wnioski 

            Starzenie się i stany związane z wiekiem to coraz większy obszar badań w dziedzinie tDCS. Niedawne badania wykazujące obiecujący wpływ tDCS na funkcje poznawcze, funkcje fizyczne, przewlekły ból i inne stany związane z wiekiem sugerują, że badania w tej dziedzinie mogą być bardzo obiecujące w leczeniu schorzeń związanych z wiekiem. Badania łączące nowoczesne metody oceny funkcji mózgu i skutków tDCS będą szczególnie ważne dla zrozumienia i optymalizacji wpływu tDCS na stany związane z wiekiem. Obecnie trwają wysiłki w celu oceny w badaniach klinicznych fazy III skuteczności tDCS w ułatwianiu wyników treningu poznawczego u osób starszych i spowolnieniu początku demencji (badanie ACT, ClinicalTrials.gov NCT02851511). Praca ta jest bardzo obiecująca w ocenie i wdrażaniu interwencji opartych na tDCS u osób starszych. Przyszłe badania będą również ważne dla oceny skuteczności tDCS w innych dziedzinach badań nad starzeniem się. Niezależnie od tego wstępne ustalenia opisane w tym opracowaniu służą do podkreślenia obiecującej roli terapii tDCS w różnych dziedzinach związanych z wiekiem. W połączeniu ze starannym planowaniem i rozważaniami projektowymi, istnieje wiele powodów do ekscytacji w dziedzinie tDCS i oraz starzenia się. 

Opracowano na podstawie: Woods A. J., Antonenko D., Flöel A., Hampstead B. M., Clark D., Knotkova H. „Transcranial Direct Current Stimulation in Aging Research”.

 

Bibliografia:

Abernethy, A. P., & Currow, D. C. (2011). Patient self-reporting in palliative care using information technology: Yes, there is hope! Palliative Medicine, 25, 673–674.

Ahn, H., Woods, A. J., Kunik, M. E., Bhattacharjee, A., Chen, Z., Choi, E., & Fillingim, R. B. (2017). Efficacy of transcranial direct current stimulation over primary motor cortex (anode) and contralateral supraorbital area (cathode) on clinical pain severity and mobility performance in persons with knee osteoarthritis: An experimenter- and participant-bl. Brain Stimulation, 10, 902–909.

Andrews, S. C. (2001). Caregiver burden and symptom distress in people with cancer receiving hospice care. Oncology Nursing Forum, 28, 1469–1474.

Anton, S. D., Woods, A. J., Ashizawa, T., Barb, D., Buford, T. W., Carter, C. S., Pahor, M. (2015). Successful aging: Advancing the science of physical independence in older adults. Ageing Research Reviews, 24, 304–327.

Antonenko, D., & Flöel, A. (2013). Healthy aging by staying selectively connected: A mini-review. Gerontology, 60, 3–9.

Antonenko, D., Schubert, F., Bohm, F., Ittermann, B., Aydin, S., Hayek, D., Flöel, A. (2017). tDCS-induced modulation of GABA levels and resting-state functional connectivity in older adults. The Journal of Neuroscience, 37, 79–17.

Berryhill, M. E., & Jones, K. T. (2012). tDCS selectively improves working memory in older adults with more education. Neuroscience Letters, 521, 148–151.

Bikson, M., Rahman, A., Datta, A., Fregni, F., & Merabet, L. (2012). High-resolution modeling assisted design of customized and individualized transcranial direct current stimulation protocols. Neuromodulation, 15, 306–314.

Bishop, N.  A., Lu, T., & Yankner, B.  A. (2010). Neural mechanisms of ageing and cognitive decline. Nature, 464, 529–535.

Boggio, P. S., Campanhã, C., Valasek, C. A., Fecteau, S., Pascual-Leone, A., & Fregni, F. (2010). Modulation of decision-making in a gambling task in older adults with transcranial direct current stimulation. The European Journal of Neuroscience, 31, 593–597.

Borsheski, R., & Johnson, Q. L. (2014). Pain management in the geriatric population. Missouri Medicine, 111, 508–511.

Brambilla, M., Manenti, R., Ferrari, C., & Cotelli, M. (2015). Better together: Left and right hemisphere engagement to reduce age-related memory loss. Behavioural Brain Research, 293, 125–133.

Brault, M. W. (2012). Americans with disabilities: 2010 – Household economic studies. In: Current population reports (pp. 70–131). Washington, DC: U.S. Census Bureau – U.S. Department of Commerce – Economics and Statistics Administration.

Brunoni, A. R., Amadera, J., Berbel, B., Volz, M. S., Rizzerio, B. G., & Fregni, F. (2011). A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. The International Journal of Neuropsychopharmacology, 14, 1133–1145. Bureau, U. S. C. (2009). An aging world: 2008. Washington DC: U.S. Census Bureau – U.S. Department of Commerce –Economics and Statistics Administration. P95/09–1

Centers for Medicare and Medicaid Services. (2012). Chronic conditions among medicare beneficiaries, chartbook. Baltimore, MD: Centers for Medicare and Medicaid Services.

Charvet, L. E., Kasschau, M., Datta, A., Knotkova, H., Stevens, M. C., Alonzo, A., Bikson, M. (2015). Remotely-supervised transcranial direct current stimulation (tDCS) for clinical trials: Guidelines for technology and protocols. Frontiers in Systems Neuroscience, 9, 26.

Coppi, E., Houdayer, E., Chieffo, R., Spagnolo, F., Inuggi, A., Straffi, L., Leocani, L. (2014). Age-related changes in motor cortical representation and interhemispheric interactions: A transcranial magnetic stimulation study. Frontiers in Aging Neuroscience, 6.

Costa-Requena, G., Espinosa Val, M. C., & Cristofol, R. (2015). Caregiver burden in end-oflife care: Advanced cancer and final stage of dementia. Palliative & Supportive Care, 13, 583–589. Craig, C. E., & Doumas, M. (2017). Anodal transcranial direct current stimulation shows minimal, measure-specific effects on dynamic postural control in young and older adults: A double blind, sham-controlled study. PLoS One, 12, e0170331.

Damoiseaux, J. S., & Greicius, M. D. (2009). Greater than the sum of its parts: A review of studies combining structural connectivity and resting-state functional connectivity. Brain Structure & Function, 213, 525–533.

Fertonani, A., Brambilla, M., Cotelli, M., & Miniussi, C. (2014). The timing of cognitive plasticity in physiological aging: A tDCS study of naming. Frontiers in Aging Neuroscience, 6.

Fischl, B., Salat, D. H., Busa, E., Albert, M., Dieterich, M., Haselgrove, C., Dale, A. M. (2002). Whole brain segmentation. Neuron, 33, 341–355.

Flöel, A., Suttorp, W., Kohl, O., Kürten, J., Lohmann, H., Breitenstein, C., & Knecht, S. (2012). Non-invasive brain stimulation improves object-location learning in the elderly. Neurobiology of Aging, 33, 1682–1689.

Fujiyama, H., Hinder, M. R., Barzideh, A., Van de Vijver, C., Badache, A. C., Manrique-C, M. N., Swinnen, S. P. (2017). Preconditioning tDCS facilitates subsequent tDCS effect on skill acquisition in older adults. Neurobiology of Aging, 51, 31–42.

Fujiyama, H., Hyde, J., Hinder, M. R., Kim, S. J., McCormack, G. H., Vickers, J. C., & Summers, J.  J. (2014). Delayed plastic responses to anodal tDCS in older adults. Frontiers in Aging Neuroscience, 6.

Ge, Y., Grossman, R. I., Babb, J. S., Rabin, M. L., Mannon, L. J., & Kolson, D. L. (2002). Agerelated total gray matter and white matter changes in normal adult brain. Part I: Volumetric MR imaging analysis. AJNR. American Journal of Neuroradiology, 23, 1327–1333.

Goh, J. O. S. (2011). Functional dedifferentiation and altered connectivity in older adults: Neural accounts of cognitive aging. Aging and Disease, 2, 30–48.

Goodwill, A. M., Daly, R. M., & Kidgell, D. J. (2015). The effects of anodal-tDCS on cross-limb transfer in older adults. Clinical Neurophysiology, 126, 2189–2197.

Goodwill, A. M., Reynolds, J., Daly, R. M., & Kidgell, D. J. (2013). Formation of cortical plasticity in older adults following tDCS and motor training. Frontiers in Aging Neuroscience, 5.

Grady, C. (2012). The cognitive neuroscience of ageing. Nature Reviews. Neuroscience, 13, 491–505.

Gunning-Dixon, F. M., Brickman, A. M., Cheng, J. C., & Alexopoulos, G. S. (2009). Aging of cerebral white matter: A review of MRI findings. International Journal of Geriatric Psychiatry, 24, 109–117.

Gutchess, A. (2014). Plasticity of the aging brain: New directions in cognitive neuroscience. Science (80- ), 346, 579–582.

Hampstead, B. M., Khoshnoodi, M., Yan, W., Deshpande, G., & Sathian, K. (2016). Patterns of effective connectivity during memory encoding and retrieval differ between patients with mild cognitive impairment and healthy older adults. NeuroImage, 124, 997–1008.

Hardwick, R. M., & Celnik, P. A. (2014). Cerebellar direct current stimulation enhances motor learning in older adults. Neurobiology of Aging, 35, 2217–2221.

Harty, S., Robertson, I. H., Miniussi, C., Sheehy, O. C., Devine, C. A., McCreery, S., & O’Connell, R. G. (2014). Transcranial direct current stimulation over right dorsolateral prefrontal cortex enhances error awareness in older age. The Journal of Neuroscience, 34, 3646–3652.

Hasselman, D. (2012). Super-utilizer summit common themes from innovation complex care management programs center for health care strategies. https://www.chcs.org/media/FINAL_ Super-Utilizer_Report.pdf. Access on 17 July18.

Heise, K.-F., Niehoff, M., Feldheim, J.-F., Liuzzi, G., Gerloff, C., & Hummel, F.  C. (2014). Differential behavioral and physiological effects of anodal transcranial direct current stimulation in healthy adults of younger and older age. Frontiers in Aging Neuroscience, 6, 146.

Hoff, M., Kaminski, E., Rjosk, V., Sehm, B., Steele, C. J., Villringer, A., & Ragert, P. (2015). Augmenting mirror visual feedback-induced performance improvements in older adults. The European Journal of Neuroscience, 41, 1475–1483.

Holland, R., Leff, A. P., Josephs, O., Galea, J. M., Desikan, M., Price, C. J., Crinion, J. (2011). Speech facilitation by left inferior frontal cortex stimulation. Current Biology, 21, 1403–1407.

Hsu, W.-Y., Ku, Y., Zanto, T. P., & Gazzaley, A. (2015). Effects of noninvasive brain stimulation on cognitive function in healthy aging and Alzheimer’s disease: A systematic review and metaanalysis. Neurobiology of Aging, 36, 2348–2359.

Hummel, F. C., Heise, K., Celnik, P., Floel, A., Gerloff, C., & Cohen, L. G. (2010). Facilitating skilled right hand motor function in older subjects by anodal polarization over the left primary motor cortex. Neurobiology of Aging, 31, 2160–2168.

Jeon, S. Y., & Han, S. J. (2012). Improvement of the working memory and naming by transcranial direct current stimulation. Annals of Rehabilitation Medicine, 36, 585–595.

Jones, K.  T., Stephens, J.  A., Alam, M., Bikson, M., & Berryhill, M.  E. (2015). Longitudinal neurostimulation in older adults improves working memory. PLoS One, 10, e0121904.

Krause, B., & Cohen Kadosh, R. (2014). Not all brains are created equal: The relevance of individual differences in responsiveness to transcranial electrical stimulation. Frontiers in Systems Neuroscience, 8, 25.

Kuo, M.-F., & Nitsche, M. A. (2012). Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clinical EEG and Neuroscience, 43, 192–199.

Laakso, I., Tanaka, S., Koyama, S., De Santis, V., & Hirata, A. (2015). Inter-subject variability in electric fields of motor cortical tDCS. Brain Stimulation, 8(5), 906–913.

Learmonth, G., Thut, G., Benwell, C.  S. Y., & Harvey, M. (2015). The implications of statedependent tDCS effects in aging: Behavioural response is determined by baseline performance. Neuropsychologia, 74, 108–119.

Lindenberg, R., Nachtigall, L., Meinzer, M., Sieg, M. M., & Flöel, A. (2013). Differential effects of dual and unihemispheric motor cortex stimulation in older adults. The Journal of Neuroscience, 33, 9176–9183.

Lohmann, G., Margulies, D.  S., Horstmann, A., Pleger, B., Lepsien, J., Goldhahn, D., Turner, R. (2010). Eigenvector centrality mapping for analyzing connectivity patterns in fMRI data of the human brain. PLoS One, 5, e10232.

Luft, C. D. B., Pereda, E., Banissy, M. J., & Bhattacharya, J. (2014). Best of both worlds: Promise of combining brain stimulation and brain connectome. Frontiers in Systems Neuroscience, 8, 132. Makris, U. E., Abrams, R. C., Gurland, B., & Reid, M. C. (2014). Management of persistent pain in the older patient: A clinical review. JAMA, 312, 825–836.

Manenti, R., Brambilla, M., Petesi, M., Ferrari, C., & Cotelli, M. (2013). Enhancing verbal episodic memory in older and young subjects after non-invasive brain stimulation. Frontiers in Aging Neuroscience, 5.

Manor, B., Zhou, J., Jor’dan, A., Zhang, J., Fang, J., & Pascual-Leone, A. (2016). Reduction of dual-task costs by noninvasive modulation of prefrontal activity in healthy elders. Journal of Cognitive Neuroscience, 28(2), 275–281.

Marquez, J., Conley, A., Karayanidis, F., Lagopoulos, J., & Parsons, M. (2015). Anodal direct current stimulation in the healthy aged: Effects determined by the hemisphere stimulated. Restorative Neurology and Neuroscience, 33, 509–519.

Martin, A., Meinzer, M., Lindenberg, R., Sieg, M. M., Nachtigall, L., & Flöel, A. (2017). Effects of transcranial direct current stimulation on neural network structure in young and older adults. Journal of Cognitive Neuroscience, 29, 1–12.

McGinley, M., Hoffman, R. L., Russ, D. W., Thomas, J. S., & Clark, B. C. (2010). Older adults exhibit more intracortical inhibition and less intracortical facilitation than young adults. Experimental Gerontology, 45, 671–678.

McLaren, M. E., Nissim, N. R., & Woods, A. J. (2018). The effects of medication use in transcranial direct current stimulation: A brief review. Brain Stimulation, 11(1), 52–58.

Meinzer, M., Lindenberg, R., Antonenko, D., Flaisch, T., & Flöel, A. (2013). Anodal transcranial direct current stimulation temporarily reverses age-associated cognitive decline and functional brain activity changes. The Journal of Neuroscience, 33, 12470–12478.

Meinzer, M., Lindenberg, R., Phan, M. T., Ulm, L., Volk, C., & Flöel, A. (2014). Transcranial direct current stimulation in mild cognitive impairment: Behavioral effects and neural mechanisms. Alzheimer’s & Dementia, 11, 1032–1040.

Nilsson, J., Lebedev, A. V., & Lövdén, M. (2015). No significant effect of prefrontal tDCS on working memory performance in older adults. Frontiers in Aging Neuroscience, 7, Article 230. Nilsson, J., Lebedev, A. V., Rydström, A., & Lövdén, M. (2017). Direct-current stimulation does little to improve the outcome of working memory training in older adults. Psychological Science, 28, 907–920.

Nissim, N. R., O’Shea, A. M., Bryant, V., Porges, E. C., Cohen, R., & Woods, A. J. (2017). Frontal structural neural correlates of working memory performance in older adults. Frontiers in Aging Neuroscience, 08.

Nitsche, M., Fricke, K., Henschke, U., Schlitterlau, A., Liebetanz, D., Lang, N., Paulus, W. (2003). Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. The Journal of Physiology, 553, 293–301.

Nitsche, M.  A., Grundey, J., Liebetanz, D., Lang, N., Tergau, F., & Paulus, W. (2004a). Catecholaminergic consolidation of motor cortical neuroplasticity in humans. Cerebral Cortex, 14, 1240–1245.

Nitsche, M. A., Jaussi, W., Liebetanz, D., Lang, N., Tergau, F., & Paulus, W. (2004b). Consolidation of human motor cortical neuroplasticity by D-cycloserine. Neuropsychopharmacology, 29, 1573–1578.

Nitsche, M.  A., Kuo, M.  F., Karrasch, R., Wächter, B., Liebetanz, D., & Paulus, W. (2009). Serotonin affects transcranial direct current-induced neuroplasticity in humans. Biological Psychiatry, 66, 503–508.

Nitsche, M. A., Lampe, C., Antal, A., Liebetanz, D., Lang, N., Tergau, F., & Paulus, W. (2006). Dopaminergic modulation of long-lasting direct current-induced cortical excitability changes in the human motor cortex. The European Journal of Neuroscience, 23, 1651–1657.

Nitsche, M. A., Liebetanz, D., Schlitterlau, A., Henschke, U., Fricke, K., Frommann, K., Tergau, F. (2004c). GABAergic modulation of DC stimulation-induced motor cortex excitability shifts in humans. The European Journal of Neuroscience, 19, 2720–2726.

Nitsche, M. A., Müller-Dahlhaus, F., Paulus, W., & Ziemann, U. (2012). The pharmacology of neuroplasticity induced by non-invasive brain stimulation: Building models for the clinical use of CNS active drugs. The Journal of Physiology, 590, 4641–4662.

Ortman, J. M., Velkoff, V. A., & Hogan, H. (2014). An aging nation: The older population in the United States. Economics and Statistics Administration U.S. Department of Commerce, 1964, 1–28. Panouillères, M. T. N., Joundi, R. A., Brittain, J.-S., & Jenkinson, N. (2015). Reversing motor adaptation deficits in the ageing brain using non-invasive stimulation. The Journal of Physiology, 593(16), 3645–3655.

Parikh, P. J., & Cole, K. J. (2014). Effects of transcranial direct current stimulation in combination with motor practice on dexterous grasping and manipulation in healthy older adults. Physiological Reports, 2, e00255.

Parikh, P. J., & Cole, K. J. (2015). Effects of transcranial direct current stimulation on the control of finger force during dexterous manipulation in healthy older adults. PLoS One, 10, e0124137.

Park, S. H., Seo, J. H., Kim, Y. H., & Ko, M.-H. (2014). Long-term effects of transcranial direct current stimulation combined with computer-assisted cognitive training in healthy older adults. Neuroreport, 25, 122–126.

Perceval, G., Flöel, A., & Meinzer, M. (2016). Can transcranial direct current stimulation counteract age-associated functional impairment? Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 65, 157–172.

Prehn, K., & Flöel, A. (2015). Potentials and limits to enhance cognitive functions in healthy and pathological aging by tDCS. Frontiers in Cellular Neuroscience, 9, 355.

Puri, R., & Hinder, M. (2016). Response: “Commentary: Duration-dependent effects of the BDNF Val66Met polymorphism on anodal tDCS induced motor cortex plasticity in older adults: A group and individual perspective.”. Frontiers in Aging Neuroscience, 8, 28.

Puri, R., Hinder, M.  R., Fujiyama, H., Gomez, R., Carson, R.  G., & Summers, J.  J. (2015). Duration-dependent effects of the BDNF Val66Met polymorphism on anodal tDCS induced motor cortex plasticity in older adults: A group and individual perspective. Frontiers in Aging Neuroscience, 7.

Reid, M. C., Eccleston, C., & Pillemer, K. (2015). Management of chronic pain in older adults. BMJ, 350, h532.

Resnick, S. M., Davatzikos, C., Kraut, M. A., & Zonderman, A. B. (2000). Longitudinal brain changes in older adults. Neurobiology of Aging, 21, 40.

Ross, L. A., McCoy, D., Coslett, H. B., Olson, I. R., & Wolk, D. A. (2011). Improved proper name recall in aging after electrical stimulation of the anterior temporal lobes. Frontiers in Aging Neuroscience, 3, 1–8.

Sala-Llonch, R., Bartrés-Faz, D., & Junqué, C. (2015). Reorganization of brain networks in aging: A review of functional connectivity studies. Frontiers in Psychology, 6, 663.

Salat, D. H., Buckner, R. L., Snyder, A. Z., Greve, D. N., Desikan, R. S., Busa, E., Fischl, B. (2004). Thinning of the cerebral cortex in aging. Cerebral Cortex, 14, 721–730.

Salat, D. H., Kaye, J. A., & Janowsky, J. S. (1999). Prefrontal gray and white matter volumes in healthy aging and Alzheimer disease. Archives of Neurology, 56, 338–344.

Sandrini, M., Brambilla, M., Manenti, R., Rosini, S., Cohen, L.  G., & Cotelli, M. (2014). Noninvasive stimulation of prefrontal cortex strengthens existing episodic memories and reduces forgetting in the elderly. Frontiers in Aging Neuroscience, 6.

Sandrini, M., Manenti, R., Brambilla, M., Cobelli, C., Cohen, L. G., & Cotelli, M. (2016). Older adults get episodic memory boosting from noninvasive stimulation of prefrontal cortex during learning. Neurobiology of Aging, 39, 210–216.

Seo, M. H., Park, S. H., Seo, J. H., Kim, Y. H., & Ko, M. H. (2011). Improvement of the working memory by transcranial direct current stimultion in healthy older adults. Journal of Korean Academy of Rehabilitation Medicine, 35, 201–206.

Sawyer, P., Bodner, E. V., Ritchie, C. S., & Allman, R. M. (2006). Pain and pain medication use in community-dwelling older adults. The American Journal of Geriatric Pharmacotherapy, 4, 316–324. Shpektor, A. (2015). Commentary: Duration-dependent effects of the BDNF Val66Met polymorphism on anodal tDCS induced motor cortex plasticity in older adults: A group and individual perspective. Frontiers in Aging Neuroscience, 7, 183.

Small, S.  A., Schobel, S.  A., Buxton, R.  B., Witter, M.  P., & Barnes, C.  A. (2011). A pathophysiological framework of hippocampal dysfunction in ageing and disease. Nature Reviews. Neuroscience, 12, 585–601.

Spaniol, J., Davidson, P. S. R., Kim, A. S. N., Han, H., Moscovitch, M., & Grady, C. L. (2009). Event-related fMRI studies of episodic encoding and retrieval: Meta-analyses using activation likelihood estimation. Neuropsychologia, 47, 1765–1779.

Summers, J. J., Kang, N., & Cauraugh, J. H. (2015). Does transcranial direct current stimulation enhance cognitive and motor functions in the ageing brain? A systematic review and metaanalysis. Ageing Research Reviews, 25(2016), 42–54.

Sundaram, A., Stock, V., Cruciani, R. A., & Knotkova, H. (2009). Safety of transcranial direct current stimulation (tDCS) in protocols involving human subjects. Journal of Pain Management, 2, 285–293.

Thomas, C., Datta, A., & Woods, A. (2017). Effect of aging on current flow due to transcranial direct current stimulation. Brain Stimulation, 10, 469.

Woods, A. J., Cohen, R., Marsiske, M., Alexander, G. E., Czaja, S. J., & Wu, S. (2018). Augmenting cognitive training in older adults (The ACT Study): Design and Methods of a Phase III tDCS and cognitive training trial. Contemporary Clinical Trials, 65, 19–32.

Woods, A. J., Antal, A., Bikson, M., Boggio, P. S., Brunoni, A. R., Celnik, P., Nitsche, M. A. (2016). A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology, 127, 1031–1048.

Woods, A. J., Cohen, R. A., & Pahor, M. (2013). Cognitive frailty: Frontiers and challenges. The Journal of Nutrition, Health & Aging, 17, 741–743.

Woods, A. J., Mark, V. W., Pitts, A. C., & Mennemeier, M. (2011). Pervasive cognitive impairment in acute rehabilitation inpatients without brain injury. PM R, 3, 426–432.; quiz 432.

Zheng, X., Alsop, D. C., & Schlaug, G. (2011). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow. NeuroImage, 58, 26–33.

Zhou, D., Zhou, J., Chen, H., Manor, B., Lin, J., & Zhang, J. (2015). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on multiscale complexity of dual-task postural control in older adults. Experimental Brain Research, 233, 2401–2409.

Zimerman, M., Nitsch, M., Giraux, P., Gerloff, C., Cohen, L.  G., & Hummel, F.  C. (2013). Neuroenhancement of the aging brain: Restoring skill acquisition in old subjects. Annals of Neurology, 73, 10–15.

Aby umówić się na wizytę diagnostyczną i wstępną sesję terapeutyczną, prosimy o kontakt telefoniczny lub mailowy.

+48 503 526 907

centrumneuroterapii@gmail.com

Zachodniopomorskie Centrum Neuroterapii

ul. 3 Maja 25-27, piętro II, gabinet 311.
70-215 Szczecin
NIP: 8522666280