Интенсивность транс-спинальной стимуляции постоянным током влияет на возбудимость кортикоспинальной системы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Транс-спинальная стимуляция постоянным током (tsDCS) воздействует на кортикоспинальную систему, которая является одной из основных систем человека, связанных с контролем точных произвольных движений. Известно, что разные параметры и монтажи одной и той же стимуляционной процедуры могут существенно влиять на результаты, так как вовлекают разные нейрональные механизмы.

Цель — изучить параметры анодной tsDCS, применяемой на уровне шейного утолщения спинного мозга (сегменты С7–Th1), влияющей на возбудимость кортикоспинальной системы и коррекцию двигательных навыков у здоровых людей.

Материал и методы. В исследовании принял участие 81 здоровый взрослый человек в возрасте 21,19±3,20 года. Эффект tsDCS оценивали с помощью вызванных моторных ответов от первой дорсальной межкостной (FDI) мышцы путём транскраниальной магнитной стимуляции в первичной моторной коре в трёх временн΄ых периодах: до стимуляции, сразу после стимуляции и через 15 мин после стимуляции.

Результаты. Применение 11-минутной анодной tsDCS на уровне шейного отдела позвоночника C7–Th1 с силой тока 1,5 мА воздействует на мышцу FDI, первоначально снижая амплитуду индуцированных транскраниальной магнитной стимуляцией вызванных моторных ответов сразу после стимуляции. Амплитуда вызванных моторных ответов увеличивается после 15 мин стимуляции. tsDCS током силой 2,5 мА не влияет на изменение амплитуды вызванных моторных ответов. Кроме того, мы не обнаружили различий в эффекте стимуляции 1,5 мА на коррекцию двигательных навыков у здоровых взрослых людей при выполнении теста с девятью отверстиями (9-HPT) и задания на время последовательной реакции (SRT), как и при силе тока 2,5 мА.

Заключение. Получена дополнительная информация об оптимально подходящей интенсивности тока стимуляции для индукции возбудимости кортикоспинальной системы и о способности tsDCS влиять на двигательные навыки у здоровых взрослых.

Об авторах

Алена Владимировна Попыванова

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Автор, ответственный за переписку.
Email: popyvanova.al@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4413-9421
Россия, Москва

Екатерина Дмитриевна Помелова

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: epomelova@hse.ru
ORCID iD: 0000-0003-0420-0221
Россия, Москва

Дмитрий Олегович Бредихин

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: dbredihin@hse.ru
ORCID iD: 0000-0002-8291-6180
SPIN-код: 1977-3198

аспирант

Россия, Москва

Мария Михайловна Корякина

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: mkoriakina@hse.ru
ORCID iD: 0000-0001-6737-550X

аспирант

Россия, Москва

Анна Николаевна Шестакова

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: a.shestakova@hse.ru
ORCID iD: 0000-0001-9374-9878
SPIN-код: 6010-6538

к.б.н.

Россия, Москва

Евгений Дмитриевич Благовещенский

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: eblagovechensky@hse.ru
ORCID iD: 0000-0002-0955-6633
SPIN-код: 2811-5723

к.б.н.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Bocci T., Marceglia S., Vergari M., et al. Transcutaneous spinal direct current stimulation modulates human corticospinal system excitability // J Neurophysiol. 2015. Vol. 114, N 1. P. 440–446, doi: 10.1152/jn.00490.2014
  2. Cogiamanian F., Ardolino G., Vergari M., et al. Transcutaneous spinal direct current stimulation // Front Psychiatry. 2012. Vol. 3, P. 63. doi: 10.3389/fpsyt.2012.00063
  3. Jack A.S., Hurd C., Martin J., Fouad K. Electrical stimulation as a tool to promote plasticity of the injured spinal cord // J Neurotrauma. 2020. Vol. 37, N 18. P. 1933–1953. doi: 10.1089/neu.2020.7033
  4. Jamil A., Batsikadze G., Kuo H.I., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation // J Physiol. 2017. Vol. 595, N 4. P. 1273–1288. doi: 10.1113/JP272738
  5. Batsikadze G., Moliadze V., Paulus W., et al. Partially non-linear stimulation intensity-dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans // J Physiol. 2013. Vol. 591, N 7. P. 1987–2000. doi: 10.1113/jphysiol.2012.249730
  6. Esmaeilpour Z., Marangolo P., Hampstead B.M., et al. Incomplete evidence that increasing current intensity of tDCS boosts outcomes // Brain Stimul. 2018. Vol. 11, N 2. P. 310–321. doi: 10.1016/j.brs.2017.12.002
  7. Monte-Silva K., Kuo M.F., Hessenthaler S., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation // Brain Stimul. 2013. Vol. 6, N 3. P. 424–432. doi: 10.1016/j.brs.2012.04.011
  8. Lim C.Y., Shin H.I. Noninvasive DC stimulation on neck changes MEP // Neuroreport. 2011. Vol. 22, N 16. P. 819–823. doi: 10.1097/WNR.0b013e32834b939d
  9. Dongés S.C., D’Amico J.M., Butler J.E., Taylor J.L. The effects of cervical transcutaneous spinal direct current stimulation on motor pathways supplying the upper limb in humans // PLoS One. 2017. Vol. 12, N 2. P. e0172333. doi: 10.1371/journal.pone.0172333
  10. Fernandes S.R., Pereira M., Salvador R., et al. Cervical trans-spinal direct current stimulation: a modelling-experimental approach // J Neuroeng Rehabil. 2019. Vol. 16, N 1. P. 123. doi: 10.1186/s12984-019-0589-6
  11. Luke S.G. Evaluating significance in linear mixed-effects models in R // Behav Res Methods. 2017. Vol. 49, N 4. P. 1494–1502. doi: 10.3758/s13428-016-0809-y
  12. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing // Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological). 1995. Vol. 57, N 1. P. 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
  13. Lerner O., Friedman J., Frenkel-Toledo S. The effect of high-definition transcranial direct current stimulation intensity on motor performance in healthy adults: a randomized controlled trial // J Neuroeng Rehabil. 2021. Vol. 18, N 1. P. 103. doi: 10.1186/s12984-021-00899-z
  14. Agboada D., Mosayebi Samani M., Jamil A., et al. Expanding the parameter space of anodal transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex // Sci Rep. 2019. Vol. 9, N 1. P. 18185. doi: 10.1038/s41598-019-54621-0
  15. Hassanzahraee M., Nitsche M.A., Zoghi M., et al. Determination of anodal tDCS intensity threshold for reversal of corticospinal excitability: an investigation for induction of counter-regulatory mechanisms // Brain Stimul. 2020. Vol. 13, N 3. P. 832–839. doi: 10.1016/j.brs.2020.02.027
  16. Pereira M., Fernandes S.R., Miranda P.C., Carvalho M. Neuromodulation of lower limb motor responses with transcutaneous lumbar spinal cord direct current stimulation // Clin Neurophysiol. 2018. Vol. 129, N 9. P. 1999–2009. doi: 10.1016/j.clinph.2018.07.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение электродов. Общая схема стимулирующих систем транскраниальной магнитной стимуляции и tsDCS (a). Расположение электродов: анодный электрод располагался над сегментом C7–Th1 (красный), катодный электрод — на ключице (чёрный) (b).

Скачать (231KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Амплитуды вызванных моторных ответов нормализованы по значениям до стимуляции (Tbefore) для групп, получавших стимуляцию tsDSC (синий), и плацебо (серый). Вызванные моторные ответы регистрируются сразу после стимуляции (Т0) и с 15-минутной задержкой (Т15). Маркёры над столбцами указывают статистическую значимость предполагаемой предельной средней разницы между соответствующими амплитудами вызванных моторных ответов после и до сеанса tsDCS/плацебо; * p <0,05; ns: p >0,05. Столбики ошибок представляют собой 95% доверительный интервал оценок. Звёздочка (*) показывает статистически значимую разницу между амплитудой вызванных моторных ответов, ns обозначает отсутствие статистической значимости.

Скачать (290KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сроки выполнения участников, получавших анодную tsDSC силой 1,5 мА (жёлтый), анодную tsDCS силой 2,5 мА (синий) и плацебо-стимуляцию (серый), оцениваемые отдельно для теста на привязку с девятью лунками (9-HPT) и задачи последовательного времени реакции (SRT). Никакой значимости не наблюдалось для группового фактора, обозначенного специальными символами между столбцами (ns: p >0,05). Специальные символы между группами столбцов указывают значимость фактора Дэя в каждой из двух моделей ANOVA; *** p <0,001. Звездочки (***) показывают статистически значимую разницу; ns обозначает отсутствие статистической значимости.

Скачать (330KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».