وقد تمت دراسة فكرة تطبيق الكهرباء على الدماغ البشري لتعديل نشاطها منذ العصور القديمة. في الواقع، تم العثور على كتابات في وقت مبكر من القرن ^ال 11 التي تصف استخدام الأسماك الكهربائية طوربيد في علاج نوبات الصرع ^1. ومع ذلك، فإنه ليس حتى وقت قريب أن تحفيز المخ غير الغازية وتلقى اهتماما واسعا في الأوساط العلمية كما تبين أن آثارا تغييري على الوظيفة المعرفية والاستجابة الحركية ^2. في حين أن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) وقد درس على نطاق واسع منذ مطلع عام 1980 ^3، ازداد الاهتمام مؤخرا في عبر الجمجمة التحفيز الحالية المباشر (tDCS) حيث أنها تعتبر الآن خيار العلاج قابلة للحياة لمجموعة واسعة من neuropathologies، مثل السكتة الدماغية ^4، إدمان الكحول ^{5، 6} والألم المزمن. tDCS لديه العديد من المزايا أكثر من التقنيات تحفيزا عصبيا مثل TMS، على سبيل المثال،لأنها غير مكلفة نسبيا وغير مؤلمة، جيد التحمل من قبل المرضى، والمحمولة، مما يجعل من الممكن لإدارة في السرير ^7. في الواقع، سوى نسبة صغيرة من المرضى تجربة إحساس بوخز خفيف خلال التحفيز ^8. ولكن هذا الإحساس يختفي عادة بعد بضع ثوان ^9. وبالتالي، يسمح tDCS والدراسات التي تسيطر عليها خدعة مزدوجة التعمية قوية منذ أن غالبية المشاركين لا يستطيعون التفريق تحفيز مزيف من التحفيز الحقيقي ^9،10.

tDCS ينطوي على تحريض تيار كهربائي المنخفضة التيار المستمر (1-2 مللي أمبير) تطبيقها على القشرة عن طريق وضع أقطاب كهربائية على سطح فروة الرأس من هذا الموضوع. عادة يتم وضع أقطاب كهربائية في الإسفنج غارقة في المياه المالحة أو مباشرة على فروة الرأس مع معجون من نوع EEG. لإجراء دراسة tDCS، تحتاج إلى رقابة من قبل المجرب أربعة معالم رئيسية هي: 1) مدة التحفيز. 2) شدة التحفيز. 3) حجم القطب. و4) المونتاج القطب. في بروتوكولات القياسية ويتم وضع قطب كهربائي "نشط" على المنطقة من الفائدة في حين عادة ما يوضع القطب المرجع على المنطقة فوق الحجاج. يتدفق التيار من القطب الموجب موجبة الشحنة نحو القطب السالب الشحنة السالبة. يتحدد تأثير tDCS على القشرة الحركية الأولية (M1) بنسبة قطبية حيث يعزز التحفيز التحفيز مصعدي استثارة السكان من الخلايا العصبية وتحفيز المهبطي يقلل ذلك ^11. بخلاف TMS، التيار المستحث غير كاف لإنتاج إمكانات العمل في الخلايا العصبية القشرية. ويعتقد أن التغييرات في استثارة القشرية أن ذلك يعود إلى التشكيل الغشاء عتبة العصبية مما يؤدي إلى فرط الاستقطاب إما من إمكانات غشاء أو تسهيل الاستقطاب من الخلايا العصبية تبعا لاتجاه تدفق التيار ^8،11. يمكن مدة التغييرات استثارة تستمر لمدة تصل إلى 90 دقيقة بعد إزاحةمن التحفيز، وهذا يتوقف على مدة التحفيز ^11،12.

tDCS وموتور التأهيل

وقد استخدمت على نطاق واسع في M1 كهدف من التحفيز منذ استثارة التغييرات التي تسببها tDCS يمكن قياسها كميا من خلال محرك أثار إمكانات (أعضاء البرلمان) الناجم عن نبض واحد TMS ^3. وقد استخدمت الدراسات المبكرة التي تبين إمكانية قياس التغييرات استثارة قطبية محددة يسببها tDCS M1 كهدف من التحفيز ^11،12. منذ ذلك الحين، ظلت M1 واحدة من الأهداف الرئيسية لtDCS في الدراسات السريرية تشمل كلا من السكان ومواضيع صحية لما لها من أهمية في وظيفة الحركة، وتشكيل الذاكرة، وتعزيز المهارات الحركية ^12.

يعتمد الدماغ على تفاعل معقد بين المناطق الحركية لنصفي الكرة الأرضية لإجراء حركة ^14. عند تلف منطقة واحدة، بعد اصابته بجلطة على سبيل المثال، بين الوكالاتيتم تغيير التفاعلات نصف الكرة الغربي. وقد أظهرت الدراسات على اللدونة الدماغ أن المناطق الحركية في الدماغ على التكيف مع هذا التعديل بطرق مختلفة ^15. أولا، يمكن أن تمس، والمناطق المحيطة بها من المنطقة المتضررة تصبح overactived، مما يؤدي إلى تثبيط المنطقة المتضررة – عملية تسمى تثبيط داخل نصف الكرة الغربي. الثانية، المنطقة المتجانسة للمنطقة المتضررة يمكن أن يصبح مفرط النشاط وممارسة تثبيط على نصف الكرة المصابة – عملية تسمى تثبيط بين نصف الكرة الغربي. وبالتالي، يمكن للM1 المتضررين يعاقب مرتين: الأولى من قبل الآفة والثانية عن طريق تثبيط القادمة من كل من M1 يتأثر والمنطقة المحيطة بها من المتضررين M1 ^16. وقد أظهرت دراسة حديثة أن زيادة استثارة في نصف الكرة الأرضية لم تتأثر يرتبط أبطأ تأهيل ^17، والتي وصفت بأنها غير القادرة على التأقلم المنافسة بين نصف الكرة الغربي ^(18).

فهم اللدونة وقع بعدقد يؤدي لسكتة دماغية في تطوير بروتوكولات تعديل العمليات العصبية التي يمكن استعادة التفاعلات نصفي ^19. لقد تم اقتراح ثلاثة علاجات tDCS الرئيسية في المرضى الذين يعانون من العجز الحركي التالية السكتة الدماغية ^20،21. وتهدف المعالجة الأولى لإعادة تنشيط القشرة الحركية أصيب التحفيز مصعدي من جانب واحد (أ-tDCS). في هذه الحالة، يهدف إلى زيادة التحفيز مباشرة النشاط في مناطق محيط بالآفة، والتي يعتقد أنها ضرورية للانتعاش. في الواقع، أظهرت الدراسات تحسنا في الطرف العلوي أو السفلي الخزلي بعد هذا العلاج ^22-26. تم تطوير العلاج الثاني بهدف الحد من الإفراط في تفعيل نصف الكرة contralesional من خلال تطبيق tDCS المهبطي الأحادية (ج-tDCS) على M1 سليمة. هنا، ويهدف إلى زيادة تحفيز النشاط غير مباشر في مناطق محيط بالآفة من خلال التفاعلات interhemispehric. وقد أظهرت نتائج هذه الدراسات تحسين functi السياراتعلى بعد ج-tDCS ^4،27-29. أخيرا، تهدف المعالجة الثالثة في الجمع بين الآثار مثير لل-tDCS على M1 المصاب مع الآثار المثبطة للج-tDCS M1 على مدى تتأثر باستخدام tDCS الثنائية. وقد أظهرت النتائج تحسن في وظيفة الحركة بعد tDCS الثنائية ^27،30،31. وعلاوة على ذلك، أظهرت دراسة واحدة تحسينات أكبر tDCS الثنائية التالية مقارنة كلتا الطريقتين من جانب واحد ^32.

الفسيولوجية آليات tDCS

على الرغم من الاستخدام المتزايد للtDCS في علاج السكتة الدماغية، والآلية الفسيولوجية الكامنة آثاره ما زال مجهولا ^33. فهم أفضل للتأثيرات فسيولوجية يمكن أن تساعد في تطوير خيارات العلاج أفضل ويمكن أن يؤدي إلى بروتوكولات موحدة. كما ذكر آنفا، يمكن أن آثار tDCS تستمر لمدة تصل إلى 90 دقيقة بعد إزاحة التحفيز ^11،12. لذا، فرط الاستقطاب / الاستقطابعمليات لا يمكن أن يفسر تماما الآثار طويلة الأمد ^33،34. وقد اقترح فرضيات مختلفة حول الآلية الفسيولوجية الكامنة tDCS بعد التأثيرات على M1 بما في ذلك التغيرات في الافراج عن الناقلات العصبيه، تخليق البروتين، وظيفة القناة الايونية، أو نشاط مستقبلات ^34،35. وقد اكتسبت نظرة ثاقبة هذه المسألة أولا من خلال الدراسات الدوائية تظهر بعد قمع آثار مصعدي والتحفيز المهبطي على M1 استثارة قبل دإكسترومثورفن glutamatergic N-ميثيل مد اسبارتاتي (NMDA) مستقبلات ^36،37 في حين تبين تأثير معاكس باستخدام مستقبلات ناهض NMDA ^38. ويعتقد أن مستقبلات NMDA أن تشارك في التعلم والذاكرة وظيفة من خلال التقوية الطويلة الأمد (LTP) والطويل والاكتئاب (LTD)، وكلاهما بوساطة glutamatergic والخلايا العصبية GABAergic ^39،40. الدراسات على الحيوانات تتماشى مع هذه الفرضية لأنها أظهرت أن يدفع LTP-tDCS ^13.

<ف الطبقة = "jove_content"> وعلى الرغم من التقدم المهم المحرز في فهمنا لآليات العمل الكامنة آثار tDCS والبروتوكولات الدوائية القيود المهمة الحالية. في الواقع، يمكن إجراء المخدرات لا تكون محددة مكانيا كما tDCS، وخاصة في سياق التجارب على البشر، و هو آلية عمل آثارها يرجع في معظمه إلى مستقبلات بعد متشابك ^34. وبالتالي، هناك حاجة للتحقيق أكثر مباشرة آثار tDCS على الدماغ البشري. بروتون الرنين المغناطيسي الطيفي ⁽¹ H-MRS) هو مرشح جيد لأنه يسمح غير الغازية في الكشف فيفو تركيزات الناقلات العصبية في منطقة محددة من الفائدة. ويستند هذا الأسلوب على مبدأ أن كل الكيميائية العصبية التي تحتوي على بروتون في الدماغ لديه التركيب الجزيئي محددة وبالتالي تنتج الرنين محددة كيميائيا التي يمكن الكشف عنها بواسطة ^H-1 MRS ^41. إشارة المكتسبة من حجم الدماغ لفييتم إنشاء المترتبة عليك من جميع البروتونات التي يتردد صداها بين 1 و 5 جزء في المليون. ويمثل نوروشيميكالس حصلت على الطيف وتآمر بوصفها وظيفة من التحول الكيميائي مع بعض قمم تمييزها بوضوح، ولكن حيث تتداخل العديد من الأصداء من نوروشيميكالس مختلفة. قوة إشارة كل ذروة يتناسب مع تركيز neurometabolite ^41. كمية نوروشيميكالس التي يمكن قياسها كميا يعتمد على قوة المجال المغناطيسي ^42،43. ومع ذلك، الأيض المنخفض التركيز، والتي تحجب الأصداء قوية جدا، من الصعب قياس في أقل قوة المجال مثل 3 T. طريقة واحدة للحصول على معلومات حول هذه الإشارات المتداخلة هو لإزالة الأصداء القوية عبر التحرير الطيفي. واحدة من هذه التقنيات هو سلسلة MEGA-PRESS، والذي يسمح الكشف عن حمض الغاما γ (GABA) إشارات ^44،45.

فقط حققت بعض الدراسات تأثير tDCS علىالأيض في المخ باستخدام ¹ H-MRS في المناطق الحركية ^34،46 وغير الحركية ^47. ستاغ والمتعاونين ³⁴ تقييم آثار-tDCS، ج-tDCS، وتحفيز مزيف على M1 الأيض. وجدوا انخفاضا كبيرا في تركيز GABA بعد-tDCS، وانخفاض كبير في الغلوتامات + الجلوتامين (GLX) وGABA التالية ج-tDCS. في دراسة أخرى، أفيد أن كمية التغيرات في تركيز GABA التي تحدثها على tDCS-M1 على مدى له علاقة التعلم الحركي ^46.

هذه الدراسات تسلط الضوء على إمكانية الجمع بين ¹ H-MRS مع tDCS لزيادة فهمنا للآلية الفسيولوجية الكامنة وراء تأثير tDCS على وظيفة الحركة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام البروتوكولات السريرية مثل tDCS و-ج-tDCS خلال M1 هو مفيد لآثارها السلوكية هي مدروسة ويمكن أن يعزى مباشرة إلى النتائج الفسيولوجية. لذا، بروتوكول قياسي للجمع بين TDC الثنائيويتجلى S و ¹ H-MRS في المشاركين الأصحاء باستخدام نظام T 3 MRI. وتقدم Bihemispheric tDCS على النقيض البيانات مع دراسة MRS السابقة حيث طبقت المهبطي من جانب واحد أو tDCS مصعدي الأحادية فوق القشرة الحركية ^34. يوصف بروتوكول خصيصا لحفز مع مشجعا NeuroConn في سيمنز 3 T الماسح الضوئي أداء MEGA-PRESS ¹ H-MRS.