A ideia de aplicar energia elétrica para o cérebro humano de modular a sua atividade tem sido estudada desde os tempos antigos. Na verdade, os escritos de tão cedo quanto o ^século 11 foram encontrados que descrevem o uso do peixe elétrico torpedo no tratamento de crises epilépticas ^1. No entanto, não é só recentemente que a estimulação cerebral não-invasiva tem recebido grande interesse na comunidade científica, uma vez que foi mostrado para produzir efeitos moduladores na função cognitiva e resposta do motor ^2. Enquanto a estimulação magnética transcraniana (TMS) tem sido extensivamente estudada desde o início da década de 1980, ^3, recente interesse na estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem aumentado, uma vez que agora é considerada uma opção viável de tratamento para uma ampla gama de neuropathologies, tais como acidente vascular cerebral ^4, alcoolismo ^{5, 6} e dor crônica. ETCC tem muitas vantagens sobre as técnicas neurostimulation TMS como, por exemplo,uma vez que é relativamente barato, indolor, bem tolerado pelos pacientes, e portátil, tornando assim possível a administração à cabeceira ^7. Na verdade, apenas uma pequena porcentagem de pacientes experimentam uma sensação de formigamento leve durante a estimulação ^8. No entanto, essa sensação geralmente desaparece após alguns segundos ^9. Consequentemente, ETCC permite, estudos controlados com sham duplo-cegos robustos vez que a maioria dos participantes não conseguem diferenciar a estimulação sham da estimulação verdadeira ^9,10.

ETCC envolve a indução de uma corrente eléctrica de baixa amperagem constante (1-2 mA) aplicada ao córtex através de eléctrodos de superfície posicionado sobre o couro cabeludo do sujeito. Os eletrodos são geralmente colocados em esponjas embebidas com solução salina ou diretamente no couro cabeludo com um tipo de EEG colar. Para se efectuar um estudo ETCC, quatro parâmetros principais precisa ser controlada pelo experimentador: 1) a duração da estimulação; 2) a intensidade de estimulação; 3) o tamanho do eléctrodo; e 4) a montagem do eletrodo. Em protocolos padrão, o eléctrodo "activo" é posicionado ao longo da região de interesse, enquanto o eléctrodo de referência é geralmente colocado ao longo da região supraorbital. A corrente passa do ânodo carregado positivamente em relação ao cátodo carregado negativamente. O efeito de ETCC sobre córtex motor primário (M1) é determinada pela polaridade da estimulação onde a estimulação anódica aumenta a excitabilidade de uma população de neurónios e reduz a estimulação catódica ^11. Ao contrário TMS, a corrente induzida é insuficiente para produzir potenciais de acção nos neurónios corticais. As alterações na excitabilidade cortical se acredita ser devida à modulação do limiar da membrana neuronal que conduz quer à hiperpolarização do potencial da membrana ou de uma facilitação da despolarização dos neurónios, dependendo do sentido do fluxo de corrente de ^8,11. A duração das alterações de excitabilidade pode persistir durante até 90 min após o deslocamentode estimulação, dependendo da duração da estimulação ^11,12.

ETCC e Motor Reabilitação

O M1 tem sido amplamente utilizada como um alvo de estimulação desde alterações de excitabilidade desencadeados pela ETCC pode ser quantificado através de potenciais evocados motores (MPE) induzidas por pulso único TMS ^3. Os primeiros estudos que mostram a possibilidade de medir as mudanças de excitabilidade específica de polaridade induzida por ETCC usaram M1 como um alvo de estimulação ^11,12. Desde então, a M1 tem sido um dos principais alvos dos ETCC em estudos envolvendo populações clínicas e indivíduos saudáveis ​​devido à sua importância na função motora, a formação da memória e consolidação de habilidades motoras ^12.

O cérebro depende de uma complexa interação entre as regiões motoras de ambos os hemisférios para realizar um movimento ^14. Quando uma área é danificada, depois de sofrer um acidente vascular cerebral, por exemplo, inter-interações hemisféricas são alterados. Estudos sobre a plasticidade do cérebro mostraram que as áreas motoras do cérebro se adaptar a esta modificação, em diferentes formas ^15. Em primeiro lugar, as regiões intactas, em torno da área danificada pode se tornar overactived, levando à inibição da área danificada – um processo chamado de inibição intra-hemisférica. Em segundo lugar, a região homóloga da área danificada pode se tornar superativado e exercer inibição no hemisfério lesionado – um processo chamado de inibição inter-hemisférica. O M1 afetada pode, portanto, ser penalizado duas vezes: primeiro por lesão eo segundo pela inibição vindo tanto do M1 não afetado e da região envolvente da afetados M1 ^16. Um estudo recente mostrou que o aumento da excitabilidade no hemisfério não afetado está ligada à reabilitação mais lento ^17, que tem sido descrito como má adaptação competição inter-hemisférica ^18.

Compreender a plasticidade que ocorre apósum acidente vascular cerebral pode levar ao desenvolvimento de protocolos de neuromodulação que pode restaurar interacções interhemisféricas ^19. Três tratamentos principais ETCC têm sido propostas em pacientes com déficits motores seguintes AVC ^20,21. O primeiro tratamento tem por objetivo reativar o córtex motor ferido por estimulação anodal unilateral (a-ETCC). Neste caso, a estimulação tem como objectivo aumentar directamente a actividade nas áreas perilesional, que se crê serem essenciais para a recuperação. De fato, estudos têm mostrado melhora do membro superior ou inferior parético após este tratamento ^22-26. O segundo tratamento foi desenvolvido com o objetivo de reduzir a ativação do hemisfério sobre contralesional aplicando unilaterais ETCC catódica (c-ETCC) sobre o M1 intacta. Aqui, a estimulação visa aumentar indiretamente a atividade em áreas perilesionais através de interações interhemispehric. Os resultados destes estudos têm mostrado melhora da functi do motordepois c-ETCC ^4,27-29. Finalmente, o terceiro tratamento visa combinando os efeitos excitatórios de um-ETCC através da M1 lesionada com os efeitos inibidores de c-ETCC sobre o M1 afectada usando ETCC bilaterais. Os resultados mostraram melhoras na função motora após ETCC bilaterais ^27,30,31. Além disso, um estudo demonstrou melhorias maiores seguintes ETCC bilaterais em relação a ambos os métodos unilaterais ^32.

Fisiológicas Mecanismos de ETCC

Apesar do aumento do uso de ETCC no tratamento de acidente vascular cerebral, o mecanismo fisiológico subjacente seus efeitos permanece desconhecida ^33. Uma melhor compreensão dos efeitos fisiológicos poderia ajudar a desenvolver melhores opções de tratamento e pode levar a protocolos padronizados. Como mencionado anteriormente, os efeitos de ETCC pode durar até 90 minutos após a compensação de estimulação ^11,12. Por isso, a hiperpolarização / despolarizaçãoprocessos não podem explicar completamente os efeitos de longa duração ^33,34. Diferentes hipóteses foram aventadas sobre o mecanismo fisiológico subjacente ETCC pós-efeitos sobre M1 incluindo mudanças na liberação de neurotransmissores, a síntese de proteínas, a função de canal iônico, ou a atividade do receptor ^34,35. Insights sobre este assunto foram adquiridos através de estudos farmacológicos primeiro mostrando uma supressão de os efeitos depois de anodal e estimulação catódica em M1 excitabilidade pelo dextrometorfano aspartato N-metil-D-antagonista glutamatérgico (NMDA) ^36,37 enquanto que o efeito oposto foi mostrado utilizando um agonista do receptor de NMDA ^38. Os receptores NMDA são pensados ​​para ser envolvido na função de aprendizagem e de memória através de potenciação de longo prazo (LTP) e depressão a longo prazo (LTD), tanto mediada por glutamatérgicos e neurónios GABAérgicos ^39,40. Os estudos em animais estão em linha com esta hipótese como eles têm mostrado que a-ETCC induz LTP ^13.

<p class = "jove_content"> Apesar dos importantes progressos registados na nossa compreensão dos mecanismos de ação subjacente efeitos ETCC, protocolos farmacológicos apresentam limitações importantes. Com efeito, a acção da droga não pode ser tão específico como ETCC espacialmente, especialmente no contexto de experiências com seres humanos, e o mecanismo de acção dos seus efeitos é principalmente devido aos receptores pós-sinápticos ^34. Portanto, há uma necessidade de investigar mais directamente os efeitos da ETCC no cérebro humano. Espectroscopia de ressonância magnética de protão ^(1H-MRS) é um bom candidato, uma vez que permite não-invasivo na detecção in vivo de concentrações de neurotransmissores de uma região específica de interesse. Este método baseia-se no princípio de que cada neuroquímica contendo protões no cérebro tem uma estrutura molecular específica e, consequentemente, produz ressonâncias quimicamente específicas que podem ser detectadas por ^{1H-MRS 41.} O sinal adquirido a partir do volume do cérebro de emteresse é gerado a partir de todos os protões que ressoem entre 1 e 5 ppm. Os neurotransmissores são adquiridos representada num espectro e representada graficamente como uma função do seu desvio químico com alguns picos claramente distinguíveis, mas onde muitas ressonâncias dos diferentes neuroquímicos se sobrepõem. A intensidade de sinal de cada pico é proporcional à concentração do neurometabolite ^41. A quantidade de neurotransmissores que podem ser quantificados depende da força do campo magnético ^42,43. No entanto, metabólitos de baixa concentração, que são obscurecidas por ressonâncias muito fortes, são difíceis de quantificar a intensidade do campo inferior, tal como 3 T. Uma maneira de obter informações sobre esses sinais sobrepostos é remover as ressonâncias fortes via edição espectral. Uma dessas técnicas é uma sequência de MEGA-PRESS, o que permite a detecção de ácido γ-aminobutírico (GABA) sinais ^44,45.

Apenas alguns poucos estudos investigaram o efeito da ETCC nometabolismo cerebral usando ^um H-MRS em motores ^34,46 e não-motorizado regiões ^47. Stagg e colaboradores ³⁴ avaliaram os efeitos de um-ETCC, c-ETCC, e estimulação sham no metabolismo M1. Eles descobriram uma redução significativa na concentração de GABA na sequência de um-ETCC, e uma redução significativa de glutamato + glutamina (Glx) e GABA a seguir à c-ETCC. Em outro estudo, foi relatado que a quantidade de mudanças na concentração de GABA induzida por a-ETCC sobre M1 estava relacionado com a aprendizagem motora ^46.

Estes estudos destacam o potencial da combinação de ^um H-MRS com ETCC para aumentar a nossa compreensão do mecanismo fisiológico subjacente ao efeito da ETCC na função motora. Além disso, o uso de protocolos clínicos, tais como a-ETCC e c-ETCC sobre o M1 é útil, porque os seus efeitos comportamentais são bem estudada e pode ser directamente relacionada com resultados fisiológicos. Por conseguinte, um protocolo padrão para combinar tDC bilateralS e ^1H-MRS é demonstrada em indivíduos saudáveis ​​utilizando um sistema de 3 T RM. Bihemispheric ETCC é apresentado aos dados contrastam com um estudo anterior, onde MRS cathodal unilateral ou ETCC anódica unilaterais foram aplicados ao longo do córtex motor ^34. O protocolo é descrito especificamente para a estimulação com um estimulador NeuroConn em um scanner T Siemens 3 realizando MEGA-PRESS ^1H-MRS.