Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

Aktivitesini modüle etmek için, insan beyni elektrik tatbik etmek sureti fikri çok eski zamanlardan beri incelenmiştir. Aslında, en erken ^11. yüzyıl kadar yazıları epileptik nöbetler ¹ tedavisinde torpido elektrikli balıkların kullanımını tarif ettiği bulunmuştur. Ancak, yakın bir zamanda kognitif fonksiyon ve motor tepkisi ² düzenleyici etkileri üretmek için görüldüğü gibi non-invaziv beyin stimülasyonu bilimsel topluluk içinde yaygın bir ilgi aldığını kadar değil. Transkranial manyetik stimülasyon (TMS) yaygın erken 1980 ³ yana çalışılmaktadır iken şimdi nöropatolojilerin geniş bir yelpazede için uygun bir tedavi seçeneği olarak kabul edildiği, transkranial doğru akım uyarımı (TEKMER) son faiz, örneğin inme ⁴ gibi, artmıştır alkol bağımlılığı ⁵ ve kronik ağrı ^6. TEKMER Örneğin, TMS gibi nörostimülasyon teknikleri üzerinde birçok avantajı vardır,nispeten ucuz, ağrısız olduğu, iyi ve böylece yatak ⁷ de tatbik edilmesi mümkün kılar, hastalar tarafından iyi tolere edilen ve taşınabilir. Aslında, hastaların sadece küçük bir yüzdesi stimülasyon ⁸ sırasında hafif bir karıncalanma hissi yaşıyorsanız. Ancak, bu hissi genelde bir kaç saniye sonra ⁹ kaybolur. Sonuç olarak, TEKMER gerçek stimülasyon ^9,10 dan sahte uyarımı ayırt edemez katılanların çoğunluğu beri sağlam çift-kör, plasebo-kontrollü çalışmalar sağlar.

TEKMER sabit düşük amper elektrik akımı (1-2 mA) indüksiyon konunun kafa derisi üzerinde konumlandırılmış yüzeysel elektrotlar aracılığıyla korteks uygulanan içerir. Elektrotlar genellikle tuzlu batırılmış sünger ya da doğrudan bir EEG-tipi hamurlu kafa derisi üzerine yerleştirilir. Bir TEKMER çalışma yürütmek için, dört ana parametreleri deneyci tarafından kontrol edilmesi gerekir: stimülasyon 1) süresi; 2) stimülasyon yoğunluğu; 3) elektrot boyutu; ve 4) elektrot montaj. Referans elektrotu genellikle deliğinin üstünde bölge üzerinde yerleştirilir ise, standart protokollere olarak, "aktif" elektrot ilgi bölgesi üzerine yerleştirilir. Mevcut negatif yüklü katot doğru pozitif yüklü anot akar. Anot uyarımı nöron popülasyonunun uyarılabilirliğini artırır ve katodal uyarımı ¹¹ azaltır burada primer motor korteks (M + -1) hakkında TDC'ler etkisi uyarım polaritelerine göre belirlenir. TMS farklı olarak, indüklenen akım kortikal nöronlarda aksiyon potansiyeli üretmek için yetersizdir. Kortikal uyarılmada değişiklikler membran potansiyellerinin hiperpolarizasyonuna veya akım akışının ^8,11 yönüne bağlı nöronların depolarizasyon kolaylaştırılması ya da yol açan membran nöronal eşik modülasyonundan ötürü olduğuna inanılmaktadır. Ofset sonra uyarılma değişikliklerin süresi, en fazla 90 dakika boyunca devam edebilirstimülasyon, stimülasyon süresi ^11,12 bağlı.

TEKMER ve Motor Rehabilitasyon

Motor tek darbe TMS ³ tarafından uyarılan potansiyeller (MEP) uyarılmış içinden TEKMER tarafından ortaya heyecanlanma değişiklikler sayılabilir olabilir çünkü M1 yoğun stimülasyon bir hedef olarak kullanılır olmuştur. TEKMER tarafından uyarılan kutup özgü heyecanlanma değişiklikleri ölçme imkanı gösteren Erken çalışmalar stimülasyon ^11,12 bir hedef olarak M1 kullandık. O zamandan beri, M1 klinik popülasyonları ve çünkü motor fonksiyon, hafıza oluşumunda önemi sağlıklı gönüllü, ve motor becerileri ¹² konsolidasyonu hem de içeren çalışmalarda TEKMER birincil hedeflerinden birini kalmıştır.

Beyin hareketi ¹⁴ gerçekleştirmek için her iki yarımkürede motor bölgeleri arasındaki karmaşık bir etkileşim dayanır. Bir alan hasar gördüğünde, örneğin inme sonrasında, interhemisferik etkileşimleri değişmiş. Beynin esnekliği ile ilgili çalışmalar, beyin motor alanlar farklı şekillerde ¹⁵ bu versiyonda, uyum göstermiştir. Içi hemisferik inhibisyonu olarak anılan bir işlemde – İlk olarak, zarar gören alanın, sağlam, çevre bölgeler hasarlı alanın inhibisyonuna yol overactived olabilir. İkincisi, hasarlı alanın homolog bölgesi aşırı aktive olur ve yaralı yarımkürede inhibisyonu uygulamayın – interhemisferik inhibisyon denilen bir süreç. Etkilenen M1 nedenle iki kez cezalandırılmış olabilir: İlk lezyon tarafından ve ikinci etkilenmemiş M1 ve etkilenen M1 ¹⁶ çevreleyen bölgede hem gelen inhibe ederek. Yeni yapılan bir çalışmada uyumsuz interhemisferik yarışma ¹⁸ olarak tarif edilmiştir yavaş rehabilitasyon, ¹⁷ bağlantılı etkilenmemiş yarımkürede heyecanlanma arttığını göstermiştir.

Sonra meydana plastikliğini AnlamakBir inme hemisferlerarası etkileşimleri ¹⁹ geri yükleyebilirsiniz nöromodülasyonu protokollerin gelişmesine neden olabilir. Üç ana TEKMER tedavi inme ^20,21 aşağıdaki motor açıkları olan hastalarda önerilmiştir. İlk tedavi tek taraflı anot uyarımı (a-TEKMER) tarafından yaralanan, motor korteksi etkinleştirmek amaçlamaktadır. Bu durumda, uyarım doğrudan geri kazanım için gerekli olduğuna inanılmaktadır lezyon çevresindeki alanda, aktiviteyi arttırmayı amaçlamaktadır. Aslında, çalışmalar bu tedavinin ^22-26 aşağıdaki parestetik üst veya alt ekstremite iyileşme göstermiştir. İkinci tedavi sağlam M1 üzerinde tek taraflı bir katot TDC'ler (Cı-TDC'ler) kullanılarak contralesional yarıkürenin aşırı aktivasyonu azaltmak amacı ile geliştirilmiştir. Burada, stimülasyon dolaylı interhemispehric etkileşim yoluyla Perilezyonel alanlarında faaliyet artırmayı hedeflemektedir. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar, motor functi iyileşme göstermiştirc-TEKMER ^4,27-29 sonra. Son olarak, üçüncü tedavi ikili TEKMER kullanarak etkilenmemiş M1 üzerinde c-TEKMER engelleyici etkileri ile yaralı M1 üzerinde-TEKMER uyarıcı etkilerini birleştirerek amaçlamaktadır. Sonuçlar ikili TEKMER ^27,30,31 sonra, motor fonksiyonda iyileşme göstermiştir. Ayrıca, bir çalışma hem tek taraflı yöntemlere ³² oranla ikili TEKMER aşağıdaki büyük iyileşmeler gösterdi.

TEKMER fizyolojik mekanizmaları

Inme tedavisinde TDC'ler artan kullanılmasına rağmen, bunun etkisi altında yatan fizyolojik mekanizması bilinmemektedir ³³ kalır. Fizyolojik etkilerinin daha iyi anlaşılması daha iyi tedavi seçenekleri geliştirmelerine yardımcı olabilecek ve standart protokollerin yol açabilir. Daha önce belirtildiği gibi uyarılmasına ^11,12 ofset sonra TDC'ler etkileri en çok 90 dakika sürebilir. Bu nedenle, hiperpolarizasyon / depolarizasyonsüreçleri tamamen uzun ömürlü etkilerini ^33,34 izah edemez. Hipotezler sonrası etkileri M1 nöro-ileticinin salıverilmesine, protein sentezi, iyon kanal fonksiyonunda ya da alıcı aktivitesinin ^34,35 değişiklikler de dahil olmak üzere ilgili TDC'ler altında yatan fizyolojik mekanizma ile ilgili olarak önerilmiştir. Tam tersi bir etki göstermiştir, oysa bu konuda Kavrama içine ilk glutamaterjik N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptör antagonisti dekstrometorfan ^36,37 M1 uyarılabilirliği üzerine anodal ve katodal uyarma etkileri sonra bir bastırılmasını gösteren farmakolojik çalışmalar ile elde edildi NMDA reseptör agonisti ³⁸ kullanılmıştır. NMDA reseptörleri uzun süreli güçlenme (LTP) ve uzun vadeli depresyon (LTD), glutamaterjik gabaerjik nöronlar ^39,40 aracılık hem aracılığıyla öğrenme ve hafıza fonksiyonu dahil olmak üzere düşünülmektedir. Onlar-TEKMER LTP ¹³ uyardığını göstermiştir gibi hayvan çalışmaları bu hipotezi ile uyumludur.

<eylem TEKMER etkileri, farmakolojik protokolleri mevcut önemli sınırlamalar altta yatan mekanizmaların anlaşılması yapılan önemli ilerlemelere rağmen p class = "jove_content">. Gerçekten de, ilaç etkileri, özellikle insan deneyleri bağlamında, TDC'ler gibi uzaysal olarak belirli olamaz, ve bunların etkilerinin etki mekanizması post-sinaptik reseptörlerine ³⁴ çoğunlukla kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, daha doğrudan insan beyni üzerindeki TEKMER etkilerini araştırmak için bir ihtiyaç vardır. Bu ilgi, belirli bir bölgede nörotransmiter konsantrasyonlarda in vivo tespiti non-invaziv verir proton manyetik rezonans spektroskopi ^(1H-MRS) iyi bir aday. Bu yöntem, beyin, her bir proton ihtiva eden nörokimyasal özel bir moleküler yapıya sahiptir ve buna bağlı olarak, ^1, H-MRS ⁴¹ ile tespit edilebilen, kimyasal olarak belirli bir ses nitelikleri olduğu prensibine dayanmaktadır. Içinde beynin hacmi edinilen sinyalmenfaati arasında fark 1 ile 5 ppm arasında çınlamasına her protonlardan oluşturulur. Edinilen nörokimyasallar bir yelpaze üzerinde temsil ve bazı açıkça ayırt zirveleri ile kimyasal kayma bir fonksiyonu olarak çizilmiştir, ancak farklı nörokimyasalların birçok rezonanslarıdır örtüştüğü yerde vardır. Her bir tepe noktasının sinyal yoğunluğu neurometabolite ⁴¹ konsantrasyonu ile orantılıdır. Tayin edilebilir nörokimyasalların miktarı manyetik alan ^42,43 gücüne bağlıdır. Ancak, çok güçlü rezonanslarının gizliyor düşük konsantrasyon metabolitleri, 3 T. böyle üst üste sinyalleri hakkında bilgi elde etmenin bir yolu spektral düzenleme ile güçlü rezonanslarını kaldırmaktır gibi düşük alan gücünde ölçmek zordur. Bu gibi tekniklerin bir γ-aminobütirik asit (GABA) sinyallerine ^44,45 saptanmasını sağlayan bir MEGA presleme dizisidir.

Sadece birkaç çalışma üzerinde TEKMER etkisi incelenmiştirMotor ^34,46 ve motor olmayan bölgelerde ^1H-MRS kullanarak beyin metabolizması ^47. Stagg ve işbirlikçileri ^34-TEKMER, c-TEKMER, ve M1 metabolizması üzerinde sahte stimülasyon etkileri değerlendirildi. Bir-TDC'ler aşağıdaki GABA konsantrasyonunun önemli bir azalma ve c-TDC'ler sonra glutamat + glutamin (G! X) ve bir GABA önemli azalma bulmuşlardır. Başka bir çalışmada, M1 üzerinde-TEKMER tarafından uyarılan GABA konsantrasyonunun değişim miktarı, motor öğrenme ⁴⁶ ile ilişkili olduğu bildirilmiştir.

Bu çalışmalar motor fonksiyonunu TEKMER etkisi altında yatan fizyolojik mekanizma anlayışımızı artırmak için TEKMER ile ^1H-MRS birleştirerek potansiyelini vurgulamak. Davranışsal etkileri iyi çalışılmış ve doğrudan fizyolojik sonuçlarına ilgili olabilir, çünkü ek olarak, M1 üzerinde-TEKMER ve c-TEKMER gibi klinik protokollerin kullanılması yararlıdır. Bu nedenle, bilateral TDC birleştirmek için standart bir protokolS ve ^1H-MRS 3 T MR sistemi kullanılarak sağlıklı katılımcıların gösterilmiştir. Bihemispheric TEKMER tek taraflı katot ya da tek taraflı anot TEKMER motor korteks üzerinde ³⁴ uygulanmıştır önceki MRS çalışma ile veri kontrast sunulmaktadır. Protokol MEGA-PRESS ^1H-MRS yapan bir Siemens 3 T tarayıcı bir NeuroConn uyarıcı ile uyarılması için spesifik olarak tarif edilmiştir.