Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na funkcjonowanie poznawcze chorych po uszkodzeniu...

Neurologia i Neurochirurgia Polska 2010; 44, 6580

Adres do korespondencji: dr Katarzyna Polanowska, II Klinika Neurologiczna, Instytut Psychiatrii i Neurologii, ul. Sobieskiego 9, 02-957 Warszawa, e-mail: [email protected]ê otrzymano: 16.05.2010; przyjêto do druku: 31.08.2010

St reszczenie

Nastêpstwa kliniczne uszkodzeñ mózgu nie s¹ jedynie wyni-kiem samego uszkodzenia, ale te¿ efektem dynamicznychzmian aktywacyjnych zachodz¹cych w naruszonych sieciachneuronalnych, które to zmiany mog¹ byæ ma³o adaptacyjne.Przezczaszkowa stymulacja pr¹dem sta³ym (transcranial directcurrent stimulation – tDCS), dostarczaj¹c do kory mózgowejs³aby polaryzuj¹cy pr¹d sta³y, s³u¿y modulowaniu wzbudze-nia korowego. Charakter zmiany korowej zale¿y od biegu-nowoœci elektrod: stymulacja anodowa zwiêksza wzbudzeniei spontaniczn¹ aktywnoœæ korow¹, a stymulacja katodowaredukuje je. Udowodniono, ¿e modulacji korowej powodo-wanej tDCS towarzysz¹ zmiany wskaŸników poznawczych.W wiêkszoœci analizowanych dot¹d schematów badawczych,wzrost wzbudzenia wywo³any stymulacj¹ anodow¹ korzyst-nie wp³ywa³ na procesy uczenia siê i zapamiêtywania, uwagêi zdolnoœci jêzykowe. W tym kontekœcie tDCS jawi siê jakoobiecuj¹ca metoda usprawniania poznawczego pacjentówz ró¿nymi chorobami neurologicznymi, m.in. z udaremmózgu i schorzeniami neurodegeneracyjnymi. Wystawieniemózgu na dzia³anie pr¹du sta³ego mo¿e pomóc w swoistymi wybiórczym wzmacnianiu adaptacyjnych wzorców aktywa-cji, t³umieniu wzorców nieadaptacyjnych i równowa¿eniumiêdzypó³kulowych interakcji aktywacyjnych.

S³owa kluczowe: przezczaszkowa stymulacja pr¹dem sta³ym,polaryzacja mózgu, funkcje poznawcze.

Wp³yw przezczaszkowej stymulacji pr¹dem sta³ym na funkcjonowanie poznawczechorych po uszkodzeniu mózgu

Influence of transcranial direct current stimulation on cognitive functioning of patients with brain injury

Katarzyna Polanowska, Joanna Seniów

II Klinika Neurologiczna, Instytut Psychiatrii i Neurologii w Warszawie

Neurologia i Neurochirurgia Polska 2010; 44, 6: 580–590

ARTYKU£ POGL¥DOWY/REVIEW PAPER

Abst rac t

Clinical consequences of brain injuries are not simply theresult of the initial insult, but also reflect dynamic changes ofactivity in disrupted neural networks, some of which mightbe maladaptive. Transcranial direct current stimulation(tDCS), which delivers weak polarizing direct currents to thecortex, is used to modulate cortical excitability. The nature ofneuromodulation depends on the stimulation polarity: ano-dal stimulation increases cortical excitability while cathodalstimulation reduces it. It has been demonstrated that tDCS-induced brain modulations are associated with cognitive chan-ges. In most paradigms tested, excitability-enhancing anodaltDCS proved beneficial to learning and memory processes,attention, and linguistic skills. In this context, tDCS appearsto be a promising method to improve cognitive functions inpatients with various neurological disorders, including stro-ke and neurodegenerative diseases. Exposure to brain pola-rization may help in specific and selective enhancement ofadaptive patterns of activity, suppression of non-adaptive acti-vation patterns, and balancing interhemispheric interactions.

Key words: transcranial direct current stimulation, brain polarisation, cognitive functions.

Neurologia i Neurochirurgia Polska 2010; 44, 6 581

Wprowadzenie

Nied³ugo po tym, jak na prze³omie XVIII i XIX w.w³oscy uczeni Luigi Galvani i Alessandro Volta odkrylifizjologiczne skutki dzia³ania bodŸców elektrycznych,pr¹d sta³y, zwany galwanicznym, zaczêto wykorzysty-waæ w leczeniu chorych z zaburzeniami psychicznymi.Pierwsze obserwacje efektów przepuszczania przezludzk¹ czaszkê pr¹du sta³ego by³y zró¿nicowane, m.in.z powodu stosowania odmiennych i niejasno opisanychprocedur elektrostymulacji [1,2]. Du¿ym postêpemw elektrolecznictwie okaza³o siê wprowadzenie w 1938 r.przez Ugo Cerlettiego i Lucio Biniego zabiegów elek-trowstrz¹sowych u chorych na depresjê [3]; bezpieczeñ -stwo tych zabiegów zwiêksza³o siê wraz z rozwojem stosowania pr¹dów zmiennych [4]. Do badañ nad leczniczym dzia³aniem pr¹du sta³ego powrócono dopie-ro w latach 60. XX w. W przeprowadzonych wówczaseksperymentach na zwierzêtach wykazano, ¿e prze-puszczanie przez korê mózgu s³abego, jedynie polary-zuj¹cego tkanki, pr¹du sta³ego (1 lub 2 mA) powodujeumiarkowan¹ (ok. 40-procentow¹) zmianê stopniawzbudzenia kory [5]. Charakter indukowanej zmianykorowej zale¿y od biegunowoœci elektrod, gdy¿ dodat-nia elektrostymulacja anodowa (dzia³anie anody na znaj-duj¹ce siê pod ni¹ tkanki) zwiêksza poziom wzbudze-nia, a stymulacja katodowa (dotyczy tkanek pod katod¹)powoduje depresjê aktywacyjn¹. Oczywiœcie w obwo-dach pr¹du sta³ego przep³yw ³adunku elektrycznegozachodzi pomiêdzy dwiema odmiennie spolaryzowany-mi elektrodami, dlatego oprócz wyró¿nionej elektrody,zwanej aktywn¹ (st¹d pojêcie elektrostymulacji aktyw-nej), jest te¿ elektroda odniesienia: anoda dla katody,a katoda dla anody. W zabiegach przezczaszkowychumieszczenie nad jedn¹ pó³kul¹ mózgu elektrody aktyw-nej, a nad drug¹ elektrody odniesienia powoduje, ¿e sty-mulowane s¹ jednoczeœnie obie pó³kule, ale zamocowa-nie elektrody odniesienia poza obrêbem g³owy (np. naprzedramieniu) ogranicza stymulacjê praktycznie dojednej pó³kuli, gdy¿ pr¹d najsilniej dzia³a pod elektro-dami i w tym rejonie dociera do mózgu [6].

Dalsze badania na zwierzêtach oraz zainspirowanew 1998 r. przez Prioriego [7] badania zdrowych ochot-ników potwierdzi³y wczesne obserwacje co do wp³ywupr¹du sta³ego na mózg [8,9] oraz pokaza³y, ¿e neuro-modulacji towarzysz¹ zmiany parametrów funkcji rucho-wych, percepcyjnych i poznawczych. Co ciekawe, zmia-ny wzbudzeniowe i ich nastêpstwa funkcjonalneujawniaj¹ siê nie tylko podczas trwania zabiegu (efektœródstymulacyjny), lecz tak¿e po jego zakoñczeniu

(postymulacyjny efekt nastêpczy), jeœli stymulacja trwaco najmniej 3 min [1,8]. Zwiêkszenie natê¿enia i czasupodawania pr¹du przed³u¿a nastêpcz¹ neuromodulacjêdo ponad godziny [10]. Odkrycie to spowodowa³o, ¿emetoda przezczaszkowej stymulacji pr¹dem sta³ym(transcranial direct current stimulation – tDCS) okaza³asiê nie tylko u¿yteczna w badaniu procesów mózgowychwarunkuj¹cych ekspresjê ró¿nych funkcji, ale tak¿euznano j¹ za potencjalne narzêdzie do terapii chorychz zaburzeniami czynnoœci oœrodkowego uk³adu nerwo-wego (OUN) [11].

Dlaczego ³agodna polaryzacjamózgu pr¹dem sta³ym przynosiefekty behawioralne?

Czynnoœciowe badania obrazowe uk³adu nerwowe-go potwierdzaj¹, ¿e kliniczne nastêpstwa uszkodzeniamózgu nie s¹ jedynie wynikiem zmian strukturalnych,ale te¿ wspó³istniej¹cych zaburzeñ aktywacyjnych, któ-re ujawniaj¹ siê w obrêbie naruszonych obwodów neu-ronalnych [12]. Obraz odpowiedzi aktywacyjnej OUNna uszkodzenie zmienia siê dynamicznie wraz z prze-biegiem choroby neurologicznej – zdrowieniem b¹dŸ jejpostêpowaniem. Zmiany te, opisywane w kategoriachneuroplastycznoœci kompensacyjnej, s¹ przejawemd¹¿enia systemów mózgowych do utworzenia nowychzale¿noœci wzbudzeniowych pomiêdzy przetrwa³ymiczêœciami sieci [13]. Z³o¿ona kompensacja aktywacyj-na obejmuje zarówno procesy o korzystnym znaczeniudla zachowania i aktywnoœci poznawczej chorego, jaki zjawiska, które nie prowadz¹ do widocznych korzyœci klinicznych, a nawet nasilaj¹ deficyt i pogarszaj¹ wynikterapii – tzw. fa³szywe kompensacje. Zgodnie z za³o -¿eniami teoretycznymi i wynikami dotychczasowychbadañ, poddanie mózgu dzia³aniu pr¹du sta³ego mo¿epomóc w swoistym i wybiórczym wzmacnianiu adapta-cyjnych wzorców aktywacyjnych, t³umieniu wzorcówniekorzystnych i odbudowie równowagi aktywacyjnejpó³kul [12].

Badania nad efektywnoœci¹ tDCS w neurorehabili-tacji s¹ dopiero w pocz¹tkowej fazie. Niniejsza pracazawiera ich przegl¹d w odniesieniu do pacjentów poudarze mózgu i osób z chorobami neurodegeneracyj-nymi. W wiêkszoœci zosta³y one przeprowadzonez zastosowaniem tzw. œlepych prób (uniemo¿liwienieuczestnikom i obserwatorom badania odkrycia typu sty-mulacji), z wykorzystaniem placebo, rozumianego jakopozorowanie efektywnej stymulacji albo oddzia³ywanie

Elektrostymulacja w dysfunkcjach poznawczych


na czêœci kory niezaanga¿owanej w regulacjê analizo-wanych funkcji. Zorientowanie siê w typie stymulacjiutrudnia³ fakt, ¿e nawet krótkotrwa³y przep³yw pr¹dupowoduje podra¿nienie receptorów skórnych i przemi-jaj¹ce uczucie mrowienia. Na tej podstawie zarównobadani z grupy stymulowanej, jak i z grupy placebomogli uznaæ zabieg za terapeutyczny i powiadomiæ o tymobserwatora. Tymczasem dopiero tDCS trwaj¹capowy¿ej kilku minut prowadzi do skutecznej neuromo-dulacji, stosowanej tylko w grupie aktywnie stymulo-wanej [14].

Stosowanie przezczaszkowejstymulacji pr¹dem sta³ym u chorychpo udarze mózgu

Du¿e nadzieje wi¹¿e siê ze wspieraniem metod¹tDCS specyficznego treningu poznawczego u chorychpo udarze mózgu [15–17], u których obserwuje siêzró¿nicowane zaburzenia aktywacyjne [12]. Modelezdrowienia w przypadku udaru niedokrwiennego –opracowane na przyk³adzie chorych z afazj¹, ale maj¹cezastosowanie równie¿ w innych zaburzeniach – wska-zuj¹, ¿e po wczesnej fazie rozleg³ej depresji aktywacyj-nej (odpowiadaj¹cej zjawisku diaschizy) dochodzi do stopniowych zmian aktywacyjnych w systemach neu-ronalnych. Podczas nich ustalaj¹ siê nowe relacje aktywacyjne pomiêdzy przetrwa³ymi czêœciami sieci neu-ronalnych [13], oparte na interakcjach typu wzbudza-nie–hamowanie [18]. Najwiêcej korzystnych zmian roz-poczyna siê w podostrej fazie udaru, ok. drugiegotygodnia od zachorowania. W tym czasie rejestruje siêczêsto wzglêdn¹ nadmiern¹ aktywacjê pó³kuli nie -uszkodzonej strukturalnie, powodowan¹ brakiemhamuj¹cych projekcji z pó³kuli uszkodzonej, tj. hipoak-tywnej. Spontanicznie uruchomione procesy samona-prawcze mog¹ doprowadziæ do znacznej korekty nie-prawid³owoœci aktywacyjnych. W przypadku niewielkichognisk udarowych mo¿e dojœæ do samoistnego znorma-lizowania poziomów aktywacji mózgowej, co sprzyjapoprawie funkcjonalnej. Przy du¿ych uszkodzeniachstronnych mózgu bywa, ¿e zak³ócenia aktywacyjneutrwalaj¹ siê we wzorcu hiperaktywacji pó³kuli zdroweji hipoaktywacji pó³kuli uszkodzonej. Zdaniem niektó-rych badaczy, np. Perani i wsp. [19], podwy¿szonaaktywnoœæ pó³kuli nieuszkodzonej w rejonach homolo-gicznych do ogniska dowodzi przynajmniej czêœciowe-go przejmowania przez te okolice mózgu funkcji struk-tur zniszczonych i w tym sensie sprzyja zdrowieniu. Taka

aktywnoœæ mózgowa zwykle nie wystarcza jednak doskompensowania wyraŸnego ubytku funkcjonalnego,a nowa strategia regulacji funkcji mo¿e byæ ma³o adap-tacyjna [17], dlatego inni autorzy uwa¿aj¹ to zjawiskoza negatywne. Wed³ug nich, znaczna dysproporcjawzglêdnych poziomów aktywacji pó³kul dodatkowo roz-regulowuje czynnoœæ uszkodzonych obwodów neuro-nalnych i nasila dysfunkcjê. Co gorsza, przed³u¿aj¹cesiê nadmierne przezspoid³owe hamowanie pó³kuli hipo-aktywnej przez pó³kulê nadmiernie aktywn¹ stabilizujetê pierwsz¹ we wzorcu niedostatecznego wzbudzenia,os³abiaj¹c procesy samonaprawcze w jej obszarze [20].

W celu zmniejszenia tonicznych ró¿nic aktywacyj-nych miêdzy pó³kulami mózgu mo¿na wykorzystaæ sty-mulacjê zwiêkszaj¹c¹ poziom wzbudzenia pó³kuli uszko-dzonej, przyk³adaj¹c ponad ni¹ anodê (stymulacjaanodowa, a-tDCS), i/lub stymulacjê obni¿aj¹c¹ pobu-dliwoœæ pó³kuli zdrowej poprzez przy³o¿enie katody (sty-mulacja katodowa, k-tDCS) [1,12,16,17]. W opubli-kowanych dot¹d kilku pilota¿owych badaniachz udzia³em chorych po udarze mózgu, podostra fazaudaru by³a najwczeœniejszym okresem wprowadzeniatego typu technik [12]. Dostarczy³y one wstêpnychdanych o zwi¹zku polaryzacji mózgu z popraw¹ funk-cji mowy i jêzyka, pamiêci i uwagi.

Hesse i wsp. [21] pierwsi zwrócili uwagê na zmia-ny sprawnoœci poznawczych towarzysz¹ce u¿yciu tDCSu chorych po udarze mózgu. Badacze chcieli sprawdziæna przyk³adzie 10 chorych z niedow³adem po³owiczym,jaka jest tolerancja zabiegu przezczaszkowej elektro -stymulacji. Do 30 sesji treningu ruchowego do³¹czyli 7-minutow¹ a-tDCS o sile 1,5 mA, nacelowan¹ na korêruchow¹ pó³kuli uszkodzonej (anoda ponad C3/C4 wgsystemu elektroencefalograficznego 10/20). Analiza wyni-ków pokaza³a, i¿ u 4 z 5 pacjentów, u których nie-dow³adowi prawostronnemu towarzyszy³a afazja, nie-oczekiwanie zmniejszy³y siê zaburzenia jêzykowe,oceniane za pomoc¹ testu afazji (Aachener Aphasie Test).Zmniejszenie zaburzeñ jêzykowych polega³o na zamia-nie afazji ca³kowitej w czuciow¹, a czuciowej w ano-miczn¹ i ogólnym z³agodzeniu objawów zespo³u. Nale¿yprzy tym dodaæ, ¿e korzystne zmiany dotyczy³y chorychbêd¹cych we wzglêdnie wczesnym okresie zachorowania(miêdzy 4. a 8. tygodniem od udaru), kiedy odnotowu-je siê najwiêkszy wskaŸnik poprawy zwi¹zany ze sponta-nicznym zdrowieniem [22]. Dzia³ania terapeutycznepodjête w tym czasie s³u¿¹ przede wszystkim wspoma-ganiu naturalnych procesów normalizacji aktywacyjneji reorganizacji funkcjonalnej mózgu. Nie mo¿na zatemwykluczyæ, ¿e odnotowana poprawa jêzykowa by³a




w du¿ym stopniu wynikiem samoistnego powrotu funk-cji, tym bardziej ¿e pomiary testowe wykonano po ponad-szeœciotygodniowym okresie zdrowienia. Chorzy z afazj¹zostali te¿ poddani treningowi jêzykowemu, któregowp³ywu równie¿ nie rozwa¿ono.

Inny charakter mia³o badanie przeprowadzone przezMonti i wsp. [23] w grupie 8 chorych z wieloletni¹ (2–8 lat po udarze) afazj¹ „niep³ynn¹” (afazja ruchowai ca³kowita). W ocenie funkcji jêzykowych wykorzystanoskrócon¹ wersjê Testu ¯etonów (Token Test), mierz¹cegorozumienie, oraz zestaw zadañ do oceny zdolnoœci eks-presji jêzykowej, rozumienia, pisania i czytania. Bada-nie skutków polaryzacji lewej okolicy czo³owo-skro -niowej zaprojektowano tak, ¿e 6 pacjentów poddanow losowej kolejnoœci pojedynczym zabiegom a-tDCSi pozorowanej tDCS, a 6 innych – k-tDCS i stymulacjipozorowanej. Faktyczna stymulacja o intensywnoœci 2 mA trwa³a 10 min. W jej trakcie elektroda aktywna(anoda lub katoda zale¿nie od podgrupy) znajdowa³asiê nad okolic¹ Broki (miejsce przeciêcia linii wyprowa-dzonych z punktów T3-Fz i F7-Cz zgodnie z systememEEG 10/20), a elektroda odniesienia – na prawymramieniu. Jako placebo wykorzystano nieefektywn¹,tj. zbyt krótk¹ (10 s), elektrostymulacjê oraz stymulacjêkatodow¹ kory potylicznej, nienale¿¹cej do neuronalne-go systemu jêzykowego. Stwierdzono, ¿e zarówno sty-mulacja pozorowana, jak i wariant polaryzacji anodowejpola Broki i k-tDCS kory potylicznej nie spowodowa³ypoprawy aktualizacji nazw, natomiast stymulacja kato-dowa okolicy Broki doprowadzi³a do wzrostu popraw-noœci nazywania o 34%. W przeciwieñstwie do poprzed-niego badania, w tym przypadku trudno poprawêjêzykow¹ wi¹zaæ z samoistnym zdrowieniem, jako ¿eu badanych uszkodzenie mózgu nast¹pi³o dawno,a w fazie chronicznej biologiczne procesy samonapraw-cze s¹ zminimalizowane.

Poza afazj¹ poudarow¹, która nierzadko jest przed-miotem badañ z powodu czêstego wystêpowania i dra-matycznych konsekwencji funkcjonalnych, uwaga bada-czy skupi³a siê tak¿e na wspomaganiu za pomoc¹ tDCSprocesów pamiêciowych. Procesy te le¿¹ u podstaw ucze-nia siê oraz nabywania nowych umiejêtnoœci i maj¹zasadnicze znaczenie dla odbudowy zró¿nicowanychsprawnoœci oraz adaptacji do ¿ycia z nabytym deficytem.Funkcje pamiêciowe regulowane s¹ przez szereg syste-mów mózgowych, spoœród których kluczowe strukturylimbiczne (m.in. hipokamp, cia³a suteczkowate, cia³omigda³owate) s¹ na tyle g³êboko zlokalizowane, ¿e ³agod-ne formy stymulacji powierzchniowych warstw korymaj¹ dla nich ma³e znaczenie aktywacyjne. Dlatego te¿

poszukuje siê zale¿noœci miêdzy stymulacj¹ pr¹dem sta -³ym a czynnoœciami mnestycznymi regulowanymi w do -minuj¹cy sposób przez korowe sieci czo³owo-ciemie-niowe, takimi jak: pamiêæ operacyjna (working memory),selektywnoœæ w zapamiêtywaniu informacji oraz ela-styczne korzystanie z zasobów pamiêciowych [24].

Pamiêæ operacyjna to – w uproszczeniu – zdolnoœædo krótkotrwa³ego utrzymywania i œwiadomego prze-twarzania informacji potrzebnych, by wykonaæ okreœ -lone zadanie. Korzystny wp³yw polaryzacji mózgu nawskaŸniki pamiêci operacyjnej u chorych po udarzewykazali Jo i wsp. [25]. W badaniu naprzemiennymprowadzonym w warunkach œlepej próby i z grup¹ kontroln¹, w której pozorowano stymulacjê, wziê³oudzia³ 10 chorych po udarze prawej pó³kuli mózgu,uczestnicz¹cych we wczesnej (1–4 miesi¹ce od udaru)terapii zaburzeñ poznawczych. Pacjentów poddanow losowej kolejnoœci pojedynczym zabiegom stymulacjianodowej (2 mA przez 30 min) i pozorowanej (2 mAprzez 10 s) rejonu grzbietowo-bocznej kory przed-czo³owej lewej pó³kuli mózgu (F3 wg EEG 10/20),z umieszczeniem elektrody odniesienia nad praw¹ okolic¹ nadoczodo³ow¹. Bezpoœrednio przed zabie-giem oraz po zabiegu stymulacji badani wykonywali test werbalnej pamiêci operacyjnej przygotowany wg popularnego schematu eksperymentalnego, zwane-go „n-wstecz” (n-back), polegaj¹cy na zapamiêtywaniukolejno prezentowanych liter i ocenie ich zgodnoœciz liter¹ prezentowan¹ dwa bodŸce wczeœniej (wariant „2-wstecz”). Wyniki badania potwierdzi³y zak³adanyzwi¹zek a-tDCS lewej kory przedczo³owej ze wzrostemzapamiêtywania i przetwarzania danych werbalnych,w zwi¹zku z lewopó³kulow¹ dominacj¹ dla funkcji jêzy-kowych [25].

W ostatnich latach opublikowano wyniki dwóchbadañ dokumentuj¹cych pozytywny wp³yw polaryzacjimózgu na sprawnoœæ uwagi dowolnej. Funkcje uwagi s¹bezpoœrednio powi¹zane z procesami aktywacji mózgu:elementarne stany uwagi determinowane s¹ poziomemwzbudzenia regulowanym przez uk³ad siatkowaty pnia,wzgórze i przyœrodkowe struktury przedczo³owe; ukie-runkowanie uwagi w przestrzeni dokonuje siê g³ówniedziêki aktywnoœci okolic ciemieniowych, a œwiadomai selektywna kontrola uwagowa zachowania zwi¹zanajest z okolicami przedczo³owymi. W pierwszym z badañ,Harza i wsp. [26] ocenili wp³yw tDCS na funkcjono-wanie chorego po udarze prawopó³kulowym, które touszkodzenie doprowadzi³o do lewostronnego zaniedbywania wzrokowo-przestrzennego. Zespó³ ten prze-jawia siê s³abym reagowaniem na bodŸce wzrokowe


pochodz¹ce z lewej czêœci przestrzeni i nadmiern¹sk³onnoœci¹ do patrzenia w prawo. Wskutek tego pod-dany badaniu chory w prostym zadaniu dzielenia pozio-mych linii na pó³ b³êdnie wskazywa³ punkty œrodkowelinii jako zlokalizowane po prawej stronie od rzeczywi-stych œrodków. Aby sprawdziæ, czy uda siê poprawiæsymetriê rozk³adu uwagi, u chorego przeprowadzonoelektrostymulacjê anodow¹, katodow¹ (po 10 min)i pozorowan¹ okolic styku skroniowo-ciemieniowo--potylicznego obu pó³kul mózgu. Po anodowym wzbu-dzaniu rejonu styku pó³kuli prawej (uszkodzonej) z jed-noczesnym katodowym hamowaniem homologicznejokolicy pó³kuli lewej chory celniej wskazywa³ œrodki liniiw testowaniu bezpoœrednim i odroczonym o 10 min,choæ w póŸniejszych pomiarach ju¿ nie notowano popra-wy. W przeciwieñstwie do tych obserwacji, katodowai pozorowana stymulacja pó³kuli uszkodzonej nie mia³aznaczenia dla uwagi przestrzennej.

W drugim badaniu funkcji uwagi, przeprowadzonymprzez Kanga i wsp. [27], wziê³o udzia³ 10 chorych po udarze mózgu i grupa kontrolna osób zdrowych.Badanie mia³o uk³ad naprzemienny, z podwójnie œlep¹prób¹ i pozorowaniem stymulacji. Chorzy byli znaczniezró¿nicowani pod wzglêdem cech uszkodzenia mózgu(ogniska korowe i/lub podkorowe pó³kuli lewej b¹dŸ prawej) oraz czasu, jaki up³yn¹³ od zachorowania (od 23 dni do ponad 10 lat od udaru). Losowo poddano ichzabiegom stymulacji anodowej (2 mA przez 20 min)i pozorowanej (2 mA przez 1 min) nacelowanej na grzbie-towo-boczn¹ korê przedczo³ow¹ lewej pó³kuli mózgu,z przy³o¿eniem elektrody odniesienia nad praw¹ okolic¹nadoczodo³ow¹. Funkcje uwagi badano za pomoc¹ testu„dzia³aj-stop” (Go/No-Go), który mierzy podtrzymywa-nie uwagi i zdolnoœæ hamowania impulsywnych zacho-wañ. Jego formu³a sprowadza siê do wywo³ania okreœlo-nej reakcji w odpowiedzi na wyznaczony bodzieci powstrzymywania siê od aktywnoœci przy pojawieniu siê bodŸca alternatywnego (w eksperymencie by³o to naciœniêcie przycisku po wyœwietleniu cyfry „1” i nie- reagowanie na cyfrê „2”). Porównanie wyników zebra-nych w ró¿nych warunkach stymulacyjnych pokaza³o brak istotnych zale¿noœci miêdzy wskaŸnikami uwagia typem stymulacji u osób zdrowych, a w grupie chorych– wzrost dok³adnoœci reagowania po faktycznej stymula-cji. Korzystny wp³yw a-tDCS na jakoœæ wykonania zada-nia uwagowego odnotowano nie tylko bezpoœrednio poelektrostymulacji, lecz tak¿e w pomiarach kontrolnychprzeprowadzonych 1 i 3 godziny po zabiegu.

Skrócony opis przedstawionych badañ zawarto w tab. 1.

Stosowanie przezczaszkowejstymulacji pr¹dem sta³ym u osóbz chorobami zwyrodnieniowymimózgu

U¿ytecznoœci metody tDCS poszukuje siê te¿ w tera-pii chorych ze zwyrodnieniowymi schorzeniami mózguprzebiegaj¹cymi z zaburzeniami poznawczymi i emocjo-nalno-osobowoœciowymi. Ocena efektywnoœci leczniczejzabiegów elektrycznych w tej grupie chorych jest kompli-kowana du¿ym indywidualnym zró¿nicowaniem objawówi ich postêpuj¹cym charakterem oraz czêstym jedno-czesnym stosowaniem farmakoterapii, wp³ywaj¹cej na zja-wiska neurofizjologiczne zale¿ne od dzia³ania pr¹du [12].

Najwczeœniej zainteresowano siê efektywnoœci¹ tDCSw usprawnianiu funkcji poznawczych u osób z chorob¹Parkinsona. W schorzeniu tym do zaburzeñ ruchowychdo³¹cza siê czêsto deficyt poznawczy spowodowany dys-funkcj¹ sieci korowo-wzgórzowo-podstawnych i zak³óce-niem wewn¹trzpó³kulowych interakcji hamuj¹cychw obrêbie p³atów czo³owych. Dlatego w obrazie klinicz-nym wystêpuj¹ zaburzenia planowania i organizowaniaz³o¿onej aktywnoœci, czyli tzw. dysfunkcje wykonawcze,w tym upoœledzenie pamiêci operacyjnej. Zmiana czyn-noœci sieci korowo-podkorowych poprzez modulacjê kory mózgowej mog³aby zatem okazaæ siê korzystna.Problem ten podjêli Boggio i wsp. [28], którzy poddalipolaryzacji mózgu 18 osób z chorob¹ Parkinsona.U badanych 12 godz. przed elektrostymulacj¹ odsta-wiano leki przeciwparkinsonowskie w zwi¹zku z corazliczniejszymi doniesieniami o pozytywnym wp³ywie dopa-miny na aktywacjê kory przedczo³owej i przebieg procesów pamiêciowych. Ca³¹ grupê poddano 20-minu-towej stymulacji anodowej grzbietowo-bocznej koryprzedczo³owej lewej pó³kuli mózgu, z przy³o¿eniem elek-trody odniesienia nad praw¹ koœci¹ czo³ow¹, z tym, ¿eu po³owy pacjentów zastosowano pr¹d o natê¿eniu 1 mA,a u pozosta³ych 2 mA. Aby oceniæ swoistoœæ efektów anodowych, porównano je z rezultatami a-tDCS lewegopola ruchowego dla rêki i 30-se kundow¹ pozorowan¹ a-tDCS. WskaŸnikiem werbalnej pamiêci operacyjnej by³ wynik zadania „3-wstecz” (zapamiêtywanie kolejnychliter i ich sukcesywne porównywanie z literami prezen-towanymi trzy bodŸce wczeœniej) wykonywanego w ci¹guostatnich 5 min ka¿dego z zabiegów. Wyniki ekspery-mentu potwierdzi³y wp³yw wzmacniania aktywnoœcikory przedczo³owej na po prawê pamiêci operacyjnej, ale tylko w przypadku pr¹du o natê¿eniu 2 mA. Pr¹do mniejszym natê¿eniu (1 mA), a tak¿e pozorowanei lokalizacyjnie nieswoiste dla pamiêci werbalnej stymu-



Aut

orzy

Uk³

ad

Rodz

aj a

ktyw

nej s

tym

ulac

ji Pa

ram

etry

Li

czba

Cec

hy u

szko

dzen

iaFu

nkcj

a po

znaw

cza

Efek

ty s

tym

ulac

jiba

dani

a(lo

kaliz

acja

ele

ktro

d w

g EE

G)

tDC

Suc

zest

nikó

wm

ózgu

(nar

zêdz

ie p

omia

ru)

i rod

zaj p

lace

boba

dani

a (w

iek)

Tera

pia

chor

ych

po u

darz

e m

ózgu

Hes

se

obse

rwac

yjny

a-tD

CS

lew

ej k

ory

ruch

owej

1,5

mA

5

udar

lew

opó³

kulo

wy,

funk

cje

jêzy

kow

e zm

niej

szen

ie a

fazj

iiw

sp.,

2007

(ano

da: C

3; o

dnie

sieni

e:

35 c

m2

(32–

76)

ogni

sko

nied

okrw

ienn

e(t

est a

fazj

i)u

4 z

5 ch

oryc

h[2

1]pr

awa

koœæ

czo

³ow

a)7

min

× 3

0 ko

row

e lu

b po

dkor

owe,

< 8

tygo

dni o

d za

chor

owan

ia

Har

za

napr

zem

ienn

y,a-

tDC

S lu

b k-

tDC

S–

1ud

aruw

aga

popr

awa

wzr

okow

ego

iwsp

., 20

07z

wyk

orzy

-ok

olic

skro

niow

o-10

min

praw

opó³

kulo

wy

wzr

okow

o-pr

zesz

ukiw

ania

prz

estr

zeni

[26]

stan

iem

-c

iem

ieni

owo-

poty

liczn

ych

-prz

estr

zenn

apo

a-t

DC

S pó

³kul

i pra

wej

plac

ebo

obu

pó³k

ul;

ik-t

DC

S pó

³kul

i lew

ejpo

zoro

wan

ie tD

CS

Mon

ti iw

sp.,

rów

nole

g³o-

a-tD

CS

lub

k-tD

CS

okol

icy

2 m

A8

udar

lew

opó³

kulo

wy

funk

cje

jêzy

kow

e po

praw

a na

zyw

ania

2008

-nap

rzem

ienn

y,B

roki

(an

oda

lub

kato

da:

35 c

m2

nied

okrw

ienn

y lu

b (T

est ¯

eton

ów,

po k

-tD

CS

[23]

podw

ójna

T

3-F

z iF

7-C

z; o

dnie

sieni

e:10

min

krw

otoc

zny,

ogni

sko

zada

nia

klin

iczn

e)ko

ntro

la p

lace

bopr

awe

ram

iê);

koro

we

i/lub

pod

koro

we,

(sty

mul

acja

pozo

row

anie

tDC

S ik

-tD

CS

2–8

lat o

d ud

aru

niee

fekt

ywna

,ko

ry p

otyl

iczn

ejst

ymul

acja

ni

espe

cyfic

zna

dla

bada

nej

funk

cji)

Jo i

wsp

., 20

09na

prze

mie

nny,

a-tD

CS

lew

ej g

rzbi

etow

o-2

mA

10

udar

pra

wop

ó³ku

low

y pa

miê

æ op

erac

yjna

popr

awa

rozp

ozna

wan

ia[2

5]œle

pa p

róba

,-b

oczn

ej k

ory

prze

dczo

³ow

ej25

cm

2(2

8–54

);ni

edok

rwie

nny

lub

(zad

anie

„2-

wst

ecz”

)pa

miê

ciow

ego

zw

ykor

zyst

anie

m (

anod

a: F

3; o

dnie

sieni

e:30

min

grup

a ko

ntro

lna

krw

otoc

zny,

ogni

sko

plac

ebo

praw

a ko

œæ c

zo³o

wa)

;zd

row

ych

osób

koro

we

i/lub

pod

koro

we,

pozo

row

anie

tDC

Sdo

bran

ych

pod

1–4

mie

siêcy

od

udar

uw

zglê

dem

wie

ku

Tabe

la 1.

Przeg

l¹d ba

dañ d

otycz¹

cych w

p³ywu

prze

zczas

zkow

ej sty

mulac

ji pr¹d

em st

a³ym

(tDCS

) na p

opraw

ê fun

kcji p

ozna

wczyc

h u ch

orych

po ud

arze m

ózgu

oraz

z ch

oroba

mi ne

urode

gene

racyjn

ymi

Table

1. Re

view

of stu

dies o

n the

effec

ts of

trans

crania

l dire

ct cu

rrent

stimu

lation

(tDC

S) on

impro

ving c

ognit

ive fu

nctio

ns in

patie

nts w

ith st

roke a

nd ne

urode

gene

rative

disea

ses



Aut

orzy

Uk³

ad

Rodz

aj a

ktyw

nej s

tym

ulac

ji Pa

ram

etry

Li

czba

Cec

hy u

szko

dzen

iaFu

nkcj

a po

znaw

cza

Efek

ty s

tym

ulac

jiba

dani

a(lo

kaliz

acja

ele

ktro

d w

g EE

G)

tDC

Suc

zest

nikó

wm

ózgu

(nar

zêdz

ie p

omia

ru)

i rod

zaj p

lace

boba

dani

a (w

iek)

Kan

g iw

sp.,

napr

zem

ienn

y,a-

tDC

S le

wej

grz

biet

owo-

bocz

nej

2 m

A

10ud

ar le

wo-

lub

praw

o-uw

aga

wzr

ost p

opra

wno

œci r

eago

-20

09po

dwój

nie

œlepa

ko

ry p

rzed

czo³

owej

(ano

da: F

3;25

cm

2(4

8–84

)pó

³kul

owy,

ogni

sko

(„dz

ia³a

j-st

op”)

wan

ia (p

omia

r bez

poœr

edni

[27]

prób

a,od

nies

ieni

e: p

raw

a ko

œæ c

zo³o

wa)

20 m

inko

row

e i/l

ub

po tD

CS

oraz

po

1 i3

z

wyk

orzy

stan

iem

po

dkor

owe,

mie

si¹c

go

dzin

ach)

plac

ebo,

do

pon

ad 1

0 la

t gr

upa

kont

roln

a od

zac

horo

wan

iaos

ób z

drow

ych

Tera

pia

pacj

entó

w z

chor

obam

i neu

rode

gene

racy

jnym

i

Bog

gio

napr

zem

ienn

y,a-

tDC

S le

wej

grz

biet

owo-

bocz

nej

1 lu

b 2

mA

18ch

orob

a Pa

rkin

sona

pam

iêæ

oper

acyj

na

popr

awa

pam

iêci

ope

racy

jnej

iw

sp.,

2006

œlepa

pró

ba,

kory

prz

edcz

o³ow

ej (a

noda

: F3;

35

cm

2(4

5–71

)(z

adan

ie „

3-w

stec

z”)

przy

stym

ulac

ji o

inte

n-[2

8]po

dwój

na

odni

esie

nie:

pra

wa

koœæ

czo

³ow

a);

20 m

insy

wno

œci 2

mA

kont

rola

po

zoro

wan

ie a

-tD

CS

ia-t

DC

S pl

aceb

ole

weg

o po

la r

ucho

weg

o M

1 (C

3)

Ferr

ucci

na

prze

mie

nny,

a-tD

CS

ik-t

DC

S pó

³kul

i lew

ej

1,5

mA

10

chor

oba

Alz

heim

era

uwag

a ip

amiê

æ op

erac

yjna

popr

awa

rozp

ozna

wan

ia

iwsp

., 20

08po

dwój

nie

œlepa

ipra

wej

(ano

da/k

atod

a:25

cm

2(o

droc

zone

rozp

ozna

wan

iepa

miê

ciow

ego

po a

-tD

CS,

[29]

prób

a,P

3-T

5/P

6-T

4; o

dnie

sieni

e:15

min

wcz

eœni

ej p

reze

ntow

aneg

oa

pogo

rsze

nie

po k

-tD

CS;

zw

ykor

zyst

anie

m

praw

e ra

miê

)m

ater

ia³u

) br

ak w

p³yw

u na

uw

agê

plac

ebo

Bog

gio

napr

zem

ienn

y,a-

tDC

S le

wej

grz

biet

owo-

bocz

nej

2 m

A10

(70–

92)

chor

oba

Alz

heim

era

pam

iêæ

oper

acyj

na (P

owta

-po

praw

a ro

zpoz

naw

ania

po

iwsp

., 20

09z

wyk

orzy

stan

iem

kory

prz

edcz

o³ow

ej i

kory

skro

-35

cm

2rz

anie

Cyf

r ze

Skal

i a-

tDC

S ko

ry p

rzed

czo³

owej

[30]

plac

ebo

niow

ej (a

noda

: F3

iF7;

odn

ie-

30 m

inW

echs

lera

), ro

zpoz

naw

anie

ikor

y sk

roni

owej

;sie

nie:

pra

wa

koœæ

czo

³ow

a)pa

miê

ciow

e (o

droc

zone

brak

wp³

ywu

na u

wag

êro

zpoz

naw

anie

wcz

eœni

ej

prez

ento

wan

ego

mat

eria

³u)

iuw

aga

sele

ktyw

na

(Tes

t Str

oopa

)

Tabe

la 1.

Cd.

Table

1. C

ont.

a-tD

CS

– an

odow

a tD

CS;

k-t

DC

S –

kato

dow

a tD

CS



lowanie struktur czo³owych (kora ruchowa) nie spo-wodowa³y istotnej zmiany funkcji pamiêciowych.Obserwacje te przyczyni³y siê do w³¹czenia si³y elek-trostymulacji do grupy wa¿nych zmiennych neuromo-dulacyjnych.

Badania prowadzono tak¿e wœród osób z prawdo-podobn¹ chorob¹ Alzheimera. U osób starszych otêpie-nie typu alzheimerowskiego jest najczêstsz¹ przyczyn¹upoœledzenia zdolnoœci uczenia siê i przypominaniawczeœniej przyswojonych informacji, a stopniowo te¿ niezdolnoœci do rozpoznawania pamiêciowego oraznarastania deficytów uwagi i innych dysfunkcji poznaw-czych. Przyczyn¹ zaburzeñ jest postêpuj¹cy od okolicskroniowo-ciemieniowych zanik mózgu, wyra¿aj¹cysiê m.in. obni¿eniem poziomu ich wzbudzenia. Bysprawdziæ, czy neuromodulacja hipoaktywnych okolicdoprowadzi do zmiany wskaŸników pamiêciowychi uwagowych, Ferrucci i wsp. [29] poddali grupê 10 pacjentów stymulacji anodowej, katodowej (1,5 mA;15 min) i pozorowanej (1,5 mA; 10 s) zarówno lewej(P3-T5 wg EEG 10/20), jak i prawej (P6-T4) pó³kulimózgu. Przep³yw pr¹du zapewnia³a elektroda odniesie-nia przymocowana nad prawym miêœniem naramien-nym. W sumie wykonano 6 zabiegów w co najmniejtygodniowych odstê pach. Bezpoœrednio przed ka¿dymzabiegiem i pó³ godziny po nim chorzy wykonywalizadanie rozpoznawania s³ów (g³oœne czytanie pojedyn-czo prezentowanych s³ów i ich odroczone rozpoznawa-nie w zestawie z innymi s³owami) oraz test uwagi wzro-kowej (reagowanie na bodŸce prezentowane stronniew polu widzenia, poprzedzane sygna³em zgodnym lubniezgodnym z miejscem prezentacji bodŸca docelowe-go). Podobnie jak w badaniach chorych po udarzemózgu, efekty stymulacji okaza³y siê zale¿eæ od biegu-nowoœci elektrod, tzn. a-tDCS spowodowa³a poprawêzdolnoœci rozpoznawania, a k-tDCS jej pogorszenie,w porównaniu z placebo. Niestety, autorzy nie przeana-lizowali oddzielnie efektów neuromodulacji lewej i pra-wej pó³kuli mózgu, co by³oby ciekawe w zwi¹zku z lewo-pó³kulow¹ specjalizacj¹ dla przetwarzania materia³us³ownego. Uwaga wzrokowa, oceniana na podstawie czasu reakcji na bodŸce stronne, nie zmieni³a siê podwp³ywem pr¹du sta³ego.

Wyniki powy¿szego eksperymentu zainspirowa³yBoggia i wsp. [30] do dok³adniejszego zbadania zale¿ -noœci miêdzy a-tDCS a pamiêci¹ i uwag¹ dowoln¹.Badacze poddali 10 pacjentów z chorob¹ Alzheimeraniezale¿nym sesjom stymulacji anodowej lewej pó³kulimózgu (2 mA; 30 min) z przy³o¿eniem elektrody aktyw-nej nad grzbietowo-boczn¹ kor¹ przedczo³ow¹ i kor¹

skroniow¹, a tak¿e zabiegowi pozorowanemu (2 mA; 30 s); elektrodê odniesienia mocowano nad praw¹ oko-lic¹ nadoczodo³ow¹. Wybór kory przedczo³owej by³podyktowany jej znaczeniem dla pamiêci operacyjneji uwagi selektywnej, a kory skroniowej (m.in. przy-œrodkowe okolice skroniowe, hipokamp) – zwi¹zkiemz d³ugoterminow¹ pamiêci¹ deklaratywn¹. Do pomiaruuwagi selektywnej wykorzystano Test Stroopa (StroopTest). Pamiêæ operacyjn¹ oceniono za pomoc¹ podtestuPowtarzania Cyfr ze Skali Inteligencji Wechslera, a dopomiaru rozpoznawania pamiêciowego u¿yto zadaniawzrokowego, polegaj¹cego na 10-sekundowej prezen-tacji obrazków i ich rozpoznawaniu w szerszym zesta-wie bodŸców. Analiza danych ponownie potwierdzi³apozytywny wp³yw a-tDCS (zarówno kory przedczo³owej,jak i skroniowej) na poprawê zdolnoœci rozpoznawaniai brak jej wp³ywu na uwagê. W przeciwieñstwie jednakdo wczeœniejszych doniesieñ [25,28] nie odnotowanozwi¹zku polaryzacji anodowej z pamiêci¹ operacyjn¹,mierzon¹ jednak¿e innym testem ni¿ wczeœniej (powta-rzanie cyfr w porównaniu z zadaniami „n-wstecz”).

Opisane badania przedstawiono w tab. 1.

Mechanizmy i uwarunkowaniapostymulacyjnych zmianpoznawczych

W wiêkszoœci przedstawionych schematów ekspery-mentalnych wykazano wp³yw elektrostymulacji anodo-wej wybranych okolic uszkodzonego mózgu na popra-wê funkcji jêzykowych, pamiêciowych i niektórychaspektów uwagi. Lepsze wykonanie zadañ poznawczychpo a-tDCS przypisywane jest zwykle wzrostowi pozio-mu wzbudzenia mózgowego i neuronalnej aktywnoœci,zapewniaj¹cym korzystniejsze warunki neurofizjolo-giczne dla przebiegu procesów samonaprawczych i reor-ganizacji funkcjonalnej. Najliczniejsze dot¹d badanianad wp³ywem a-tDCS na korê ruchow¹ dowodz¹, ¿e pouszkodzeniach stronnych mózgu (np. wskutek udarumózgu) wczesna reaktywacja lub nawet nadmierna akty-wacja rejonów okalaj¹cych ognisko martwicy silniej kore-luje z dobrym zdrowieniem ni¿ nadmierna aktywnoœæhomologicznych rejonów pó³kuli nieuszkodzonej [16],niewyspecjalizowanej lub niedominuj¹cej w regulacjiokreœlonej funkcji.

Pogl¹dy naukowców na temat wp³ywu zmian wzbu-dzenia i aktywacji mózgu na aktywnoœæ poznawcz¹ oscy-luj¹ wokó³ dwóch koncepcji interpretacyjnych. Z jednejstrony uwa¿a siê, ¿e przejawy neuroplastycznoœci modu-lowane przez tDCS maj¹ charakter swoisty. Oznacza to,



¿e polaryzacja wybranych czêœci mózgu, wa¿nych dlaregulacji okreœlonych funkcji, powinna doprowadziæ dowzglêdnie selektywnej poprawy tych funkcji. W tymkontekœcie najczêœciej podkreœla siê mo¿liwoœæ uspraw-nienia pamiêci i zdolnoœci uczenia siê, które zapewniaj¹sprawniejsze korzystanie z zasobów w³asnej wiedzy,nabywanie nowych wiadomoœci i umiejêtnoœci oraz adap-tacjê do ¿ycia w zmieniaj¹cych siê warunkach. Z dru-giej jednak strony pojawiaj¹ siê g³osy, ¿e poprawapoznawcza po elektrostymulacji przynajmniej czêœcio-wo mo¿e wynikaæ z nieswoistego wzrostu gotowoœci doreagowania na bodŸce, zwanego stanem alertu [30] i/lubwsparcia precyzji i dynamiki przetwarzania wielomo-dalnego [24] – procesów œciœle zale¿nych od tonicznychi fazowych zwy¿ek wzbudzenia mózgowego, rzutuj¹cychw pierwszej kolejnoœci na funkcje uwagi.

Za opcj¹ interpretacyjn¹ wskazuj¹c¹ na swoisty charakter postymulacyjnych efektów poznawczych naj-silniej przemawia brak korelacji miêdzy polepszeniemwskaŸników poznawczych po a-tDCS a szybkoœci¹reagowania na bodŸce [23,25,27,29,30]. Dowodówdostarcza te¿ wybiórcza poprawa funkcji pamiêciowychi powi¹zanych z nimi zdolnoœci u zdrowych wolonta-riuszy, u których po a-tDCS kory przedczo³owej pó³kulidominuj¹cej dla jêzyka obserwowano lepsze wykonaniezadañ w zakresie: fluencji s³ownej [32], aktualizacjinazw [33], werbalnej pamiêci operacyjnej [34], ucze-nia siê nowych pojêæ [35] i rozwi¹zywania z³o¿onychproblemów werbalnych [36].

Badania neurofizjologiczne nad dzia³aniem pr¹duna mózg [9,37] oraz wiedza o neuronalnych podsta-wach pamiêci i uczenia siê [38,39] pozwalaj¹ przy-puszczaæ, i¿ swoiste efekty, notowane w pomiarach behawioralnych, wynikaj¹ z podprogowej modulacjipotencja³u spoczynkowego b³on neuronalnych zwi¹zanejz depolaryzuj¹cym (zwiêkszaj¹cym pobudliwoœæ neuro -naln¹) wp³ywem anody i hiperpolaryzacyjnym (hamu- j¹cym przewodnictwo) dzia³aniem katody. Wyzwolonezmiany pobudliwoœci s¹ wzmagane i podtrzymywanew postaci efektu nastêpczego dziêki mechanizmomsynaptycznym, wœród których najwa¿niejsze jest uru-chomienie receptora NMDA (dla N-metylo-D-aspa -raginianu) i nastêpowy proces d³ugotrwa³ego wzmac-niania synaptycznego (long-term potentiation – LTP) [1].Pobudzenie kompleksu NMDA oraz LTP s¹ niezbêd-ne dla procesu uczenia siê i innych przejawów neuro-plastycznoœci [10]. Korzyœci poznawcze mog¹ wynikaæz nasilenia wymienionych zjawisk w wyró¿nionychczêœciach uk³adów neuronalnych dla okreœlonych funk-cji (np. w okolicy Wernickego lub Broki w systemie jêzy-

kowym) b¹dŸ ze zmian zachodz¹cych w strukturachpowi¹zanych z tym uk³adem (np. w lewym hipokampiewspieraj¹cym system jêzykowy podczas uczenia siêi przetwarzania materia³u jêzykowego) [35].

Hipotezy o znaczeniu zwiêkszonego wzbudzeniakorowego dla sprawniejszego przebiegu procesówpoznawczych nie potwierdza wynik badania Monti i wsp.[23]. Ujawniono w nim bowiem poprawê zdolnoœcinazywania po hamuj¹cej stymulacji katodowej pó³kuliuszkodzonej. Podobnie jak inni badacze, Monti i wsp.spojrzeli na rezultat swych badañ w kontekœcie interak-cji miêdzypó³kulowych, ale wskazali na hipotetycznymechanizm wybiórczego blokowania przez katodêwewn¹trzpó³kulowych obwodów hamuj¹cych. Poprzezt³umienie aktywnoœci hamuj¹cej mo¿e dojœæ do „odha-mowania” struktur jêzykowych, wzrostu ich aktywnoœcii ujawnienia potencja³u funkcjonalnego. Mo¿liwoœæwyst¹pienia takiego mechanizmu sugerowali ju¿ innibadacze, m.in. Lang i wsp. [40] oraz Antal i wsp. [41].

Wydaje siê, ¿e druga koncepcja interpretacyjna,mówi¹ca o usprawnieniu poznawczym w mechanizmienieswoistej poprawy odbioru i przetwarzania informacjipod wp³ywem tDCS, jest najbardziej przekonuj¹caw przypadku funkcji uwagowych. Badania nad uwag¹przestrzenn¹ pokazuj¹, ¿e podobnie jak deficyt wzbu-dzeniowy mózgu (np. wywo³any deprywacj¹ snu lubdzia³aniem leków) mo¿e ³atwo doprowadziæ do asyme-trii rozk³adu uwagi wzrokowej [42], tak zrównowa¿eniei wzmocnienie aktywacyjne pó³kul bezpoœrednio niwe-luje ten defekt. Kolejnego dowodu klinicznego dostar-czaj¹ rzadkie przypadki nag³ej remisji poudarowegozespo³u zaniedbywania po spadku nadmiernej aktywno-œci pó³kuli wczeœniej nieuszkodzonej w wyniku kolejne-go udaru, tym razem w jej obszarze [43]. Analogicznyefekt poprawy uwagowej obserwowano po hamowaniunadaktywnej pó³kuli metod¹ magnetostymulacji [44].

Zró¿nicowanie wyników badañ i ich interpretacjidowodzi, ¿e zale¿noœci miêdzy biegunowoœci¹ elektrodaktywnych a wskaŸnikami behawioralnymi nie s¹ pro-ste i do koñca poznane. Wa¿nymi zmiennymi neuro-modulacyjnymi s¹: parametry i typ elektrostymulacji(natê¿enie pr¹du, pozycja i wielkoœæ elektrod, stymula-cja jedno- lub obupó³kulowa), z³o¿onoœæ zadaniapoznawczego, a tak¿e rodzaj aktywnoœci towarzysz¹cejstymulacji [1]. Eksperyment Boggia i wsp. [28] nale¿ydo grupy badañ podkreœlaj¹cych rolê wiêkszegonatê¿enia pr¹du dla uzyskania efektu behawioralnego.Metaanaliza anodowych stymulacji przedczo³owychpokazuje, ¿e podczas gdy pr¹d o natê¿eniu 1 mA nie-znacznie poprawia wykonanie testu poznawczego, to



natê¿eniu 2 mA towarzyszy zwykle wyraŸna poprawa[36]. Poza tym badacze stosuj¹ elektrody o ró¿nej po -wierzchni (25 cm2 lub 35 cm2), co rzutuje na gêstoœæpodawanego pr¹du [stosunek natê¿enia pr¹du (mA) do powierzchni elektrody (cm2)]. Zastanawiaj¹ce jesttak¿e funkcjonalne znaczenie katody, bêd¹cej elektrod¹odniesienia w zabiegach anodowych. Nie mo¿napomin¹æ faktu, ¿e przy³o¿enie katody nad biegunemczo³owym jednej z pó³kul mózgu mo¿e hamowaæi zak³ócaæ aktywnoœæ tego rejonu [1]. Na interferen-cyjny wp³yw neuromodulacji katodowej na funkcje oko-lic przedczo³owych wskazuj¹ m.in. badania Fecteaui wsp. [45]. Aby ograniczyæ niekorzystny wp³yw kato-dy, mo¿na j¹ montowaæ poza obrêbem g³owy lub zwiêkszyæ jej rozmiar [1,46], gdy¿ wraz ze wzrostempowierzchni elektrody spada gêstoœæ przep³ywaj¹cegoprzez ni¹ pr¹du i mo¿liwoœæ jego przenikania do mózgu.

Znaczenie dla efektywnoœci tDCS mo¿e mieæ rów-nie¿ rodzaj ocenianej aktywnoœci poznawczej. O ile po -cz¹tkowo analizowano jak najprostsze funkcje poznaw-cze w ró¿nych warunkach stymulacyjnych, to obecnieocenia siê z³o¿one zdolnoœci anga¿uj¹ce wiele procesówpoznawczych, regulowanych przez skomplikowane sys-temy neuronalne. Konsekwencj¹ tego bêd¹ zapewnebadania nad efektywnoœci¹ stymulacji wielomiejscowej.Zagadnieniem do zbadania w przysz³oœci jest tak¿e ana-liza naukowa elektrostymulacji o wyd³u¿onym czasietrwania, wielokrotnie powtarzanej i silniejszej ni¿ dotych-czasowa [1]. Wzmocnienie efektów terapeutycznychpróbuje siê osi¹gn¹æ, kojarz¹c tDCS z zabiegami magne-tostymulacji i elektrostymulacji obwodowej czy z farma-koterapi¹. Badanie Marshalla i wsp. [47] wskazujedodatkowo na pozytywny wp³yw polaryzacji prowadzo-nej podczas g³êbokiego snu. Szczególnie du¿e nadziejewi¹¿e siê jednak z ³¹czeniem biernych zabiegów stymu-lacyjnych ze specyficznym treningiem zaburzonych czyn-noœci i zró¿nicowan¹ terapi¹ poznawczo-behawioraln¹,by potêgowaæ korzyœci funkcjonalne wynikaj¹ce z wpro-wadzenia ró¿nych metod. Zdaniem Robertsona i Mur-re’a [48], aby proces neurorehabilitacji przebiega³ efektywnie, niezbêdne jest podwy¿szenie poziomu neu-rofizjologicznego wzbudzenia. Funkcjonalna reorgani-zacja mózgu jest jednak bardziej dynamiczna przy aktyw-nym zaanga¿owaniu siê w trening, st¹d mo¿liwe, ¿epoprawa przek³adaj¹ca siê na codzienne funkcjonowa-nie bêdzie zintensyfikowana przy kombinacji interwen-cji wzmagaj¹cych poziom wzbudzenia z terapi¹ beha-wioraln¹. £agodne zabiegi elektryczne mog¹ typowopoprzedzaæ, towarzyszyæ b¹dŸ nastêpowaæ po tej terapii,poniewa¿ nie s¹ szczególnie uci¹¿liwe.

Podsumowanie

Przezczaszkowa stymulacja pr¹dem sta³ym jest ci¹gleweryfikowan¹ eksperymentalnie metod¹ wspomagania tera-pii dysfunkcji poznawczej u chorych z uszkodzeniemmózgu. Wstêpne badania wskazuj¹ na pozytywny wp³ywnawet jednorazowych zabiegów anodowej tDCS. Wci¹¿ma³o wiadomo na temat czasu utrzymywania siê posty-mulacyjnych efektów, a potêgowanie korzyœci terapeutycz-nych poprzez powtarzanie zabiegów i ³¹czenie ich z inny-mi formami rehabilitacji jest zagadnieniem otwartym. Niewiadomo, czy poprawa uzyskana w zakresie jakiejkolwiekzdolnoœci wtórnie wp³ywa na usprawnienie innych funkcjii czy przek³ada siê to na codzienn¹ aktywnoœæ chorego. Jeœlidalsze badania potwierdz¹ oczekiwania wi¹zane z tDCS,metoda ta ma du¿e szanse na upowszechnienie, gdy¿ jestprosta, bezpieczna, bezbolesna i niedroga.

Oœwiadczenie

Autorzy zg³aszaj¹ brak konfliktu interesów.

Piœmiennictwo

1. Nitsche M.A., Cohen L.G., Wassermann E.M. i wsp.Transcranial direct current stimulation: State of the art 2008.Brain Stimul 2008; 1: 206-223.

2. Priori A., Berardelli A., Rona S. i wsp. Polarization of the humanmotor cortex through the scalp. Neuroreport 1998; 9: 2257-2260.

3. Paliñska D., Sobów T., K³oszewska I. Zabiegi elektrowstrz¹sowedwuczo³owe – skutecznoœæ i tolerancja w porównaniuz elektrowstrz¹sami jednostronnymi i dwuskroniowymi. PostPsychiatr Neurol 2005; 14: 205-207.

4. Kalinowski A. Elektrowstrz¹sy – wci¹¿ u¿yteczna metodaleczenia depresji. Terapia 2003; 11: 16-18.

5. Nitsche M.A., Liebetanz D., Lang N. i wsp. Safety criteria fortranscranial direct current stimulation (tDCS) in humans. ClinNeurophysiol 2003; 114: 2220-2222.

6. Lang N., Siebner H.R., Ward N.S. i wsp. How does transcranialDC stimulation of the primary motor cortex alter regionalneuronal activity in the human brain? Eur J Neurosci 2005; 22:495-504.

7. Priori A., Berardelli A., Rona S. i wsp. Polarization of the humanmotor cortex through the scalp. Neuroreport 1998; 9: 2257-2260.

8. Nitsche M.A., Paulus W. Excitability changes induced in thehuman motor cortex by weak transcranial direct currentstimulation. J Physiol 2000; 527: 633-639.

9. Nitsche M.A., Seeber A., Frommann K. i wsp. Modulatingparameters of excitability during and after transcranial directcurrent stimulation of human motor cortex. J Physiol 2005; 568:291-303.

10. Nitsche M.A., Fregni F. Transcranial direct current stimulation– an adjuvant tool for the treatment of neuropsychiatric diseases?Curr Psychiatr Rev 2007; 3: 222-232.

11. Polanowska K., Seniów J., Cz³onkowska A. Zasady stosowaniai mechanizm dzia³ania przezczaszkowej stymulacji pr¹dem sta³ym



w neurorehabilitacji: dane z badañ kory ruchowej. NeurolNeurochir Pol 2010; 44: 172-180.

12. Fregni F., Pascual-Leone A. Technology insight: noninvasive brainstimulation in neurology – perspectives on the therapeutic potentialof rTMS and tDCS. Nat Clin Pract Neurol 2007; 3: 383-393.

13. Rijntjes M. Mechanism of recovery in stroke patients withhemiparesis or aphasia: new insight, old questions and themeaning of therapies. Curr Opin Neurol 2006; 19: 76-83.

14. Gandiga P.C., Hummel F.C., Cohen L.G. Transcranial DCstimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlledclinical studies in brain stimulation. Clin Neurophysiol 2006; 117:845-850.

15. Schlaug G., Renga V. Transcranial direct current stimulation:a noninvasive tool to facilitate stroke recovery. Expert Rev MedDevices 2008; 5: 759-768.

16. Schlaug G., Renga V., Nair D. Transcranial direct currentstimulation in stroke recovery. Arch Neurol 2008; 65: 1571-1576.

17. Webster B.R., Celnik P.A., Cohen L.G. Noninvasive brainstimulation in stroke rehabilitation. NeuroRx 2006; 3: 474-481.

18. Reis J., Swayne O.B., Vandermeeren Y. i wsp. Contribution oftranscranial magnetic stimulation to the understanding of corticalmechanisms involved in motor control. J Physiol 2008; 586: 325-351.

19. Perani D., Cappa S.F., Tettamanti M. i wsp. An fMRI studyof word retrieval in aphasia. Brain Lang 2003; 85: 357-368.

20. Saur D., Lange R., Baumgaertner A. i wsp. Dynamics oflanguage reorganization after stroke. Brain 2006; 129: 1371-1384.

21. Hesse S., Werner C., Schonhardt E.M. i wsp. Combinedtranscranial direct stimulation and robot-assisted arm trainingin subacute stroke patients: a pilot study. Restor Neurol Neurosci2007; 25: 9-15.

22. Kreisel S.H., Hennerici M.G., Bäzner H. Pathophysiology ofstroke rehabilitation: The natural course of clinical recovery,use-dependent plasticity and rehabilitative outcome. CerebrovascDis 2007; 23: 243-255.

23. Monti A., Cogiamanian F., Marceglia S. i wsp. Improvednaming after transcranial direct current stimulation in aphasia.J Neurol Neurosurg Psychiatry 2008; 79: 451-453.

24. Sparing R., Mottaghy F.M. Noninvasive brain stimulation withtranscranial magnetic or direct current stimulation(TMS/tDCS) – from insights into human memory to therapyof its dysfunction. Methods 2008; 44: 329-337.

25. Jo J.M., Kim Y.-H., Ko M.-H. i wsp. Enhancing the workingmemory of stroke patients using tDCS. Am J Phys Med Rehabil2009; 88: 404-409.

26. Harza I., Antal A., Paulus W. i wsp. Transcranial direct currentstimulation improves perceptual performance in a patient withunilateral neglect. Clin Neurophysiol 2007; 118: e42-e42.

27. Kang E.K., Min J.B., Kim S.Y. i wsp. Non-invasive corticalstimulation improves post-stroke attention decline. Restor NeurolNeurosci 2009; 27: 645-650.

28. Boggio P.S., Ferucci R., Rigonatti S.P. i wsp. Effects oftranscranial direct current stimulation on working memory inpatients with Parkinson’s disease. J Neurol Sci 2006; 249: 31-38.

29. Ferrucci R., Mameli F., Guidi I. i wsp. Transcranial directcurrent stimulation improves recognition memory in Alzheimerdisease. Neurology 2008; 71: 493-498.

30. Boggio P.S., Khoury L.P., Martins D.C.S. i wsp. Temporalcortex direct current stimulation enhances performance on

a visual recognition memory task in Alzheimer disease. J NeurolNeurosurg Psychiatry 2009; 80: 444-447.

31. Paus T. Functional anatomy of arousal and attention systems inthe human brain. W: Uylings H.B.M., Van Eden J.P.C., DeBruin M.G.P. i wsp. [red.]. Progress in brain research. ElsevierScience B.V., 2000, ss. 65-77.

32. Iyer M.B., Mattu U., Grafman J. i wsp. Safety and cognitiveeffects of frontal DC brain polarization in healthy individuals.Neurology 2005; 64: 872-875.

33. Fertonani A., Rosini S., Cotelli M. i wsp. Naming facilitationinduced by transcranial direct current stimulation. Behav BrainRes 2010; 208: 311-318.

34. Fregni F., Boggio P.S., Nitsche M. i wsp. Anodal transcranialdirect current stimulation of prefrontal cortex enhances workingmemory. Exp Brain Res 2005; 166: 23-30.

35. Flöel A., Rösser N., Michka O. i wsp. Noninvasive brainstimulation improves language learning. J Cogn Neurosci 2008;20: 1415-1422.

36. Cerruti C., Schlaug G. Anodal transcranial direct currentstimulation of the prefrontal cortex enhances complex verbalassociative thought. J Cogn Neurosci 2009; 21: 1980-1987.

37. Liebetanz D., Nitsche M.A., Tergau F. i wsp. Pharmacologicalapproach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced after-effects of human motor cortex excitability. Brain2002; 125: 2238-2247.

38. Rioult-Pedotti M.S., Friedman D., Hess G. i wsp. Strengtheningof horizontal cortical connections following skill learning. NatNeurosci 1998; 1: 230-234.

39. Rioult-Pedotti M.S., Friedman D., Hess G. i wsp. Learning-induced LTP in neocortex. Science 2000; 290: 533-536.

40. Lang N., Nitsche M.A., Paulus W. i wsp. Effects of transcranialdirect current stimulation over the human motor cortex oncorticospinal and transcallosal excitability. Exp Brain Res 2004;156: 439-443.

41. Antal A., Nitsche M.A., Paulus W. Transcranial direct currentstimulation and the visual cortex. Brain Res Bull 2006; 68: 459-463.

42. Fimm B., Willmes K., Spijkers W. The effect of low arousal onvisuo-spatial attention. Neuropsychologia 2006; 44: 1261-1268.

43. Vuilleumier P., Hester D., Assal G. i wsp. Unilateral spatialneglect recovery after sequential strokes. Neurology 1996; 46:184-189.

44. Oliveri M., Bisiach E., Brighina F. i wsp. RTMS of theunaffected hemisphere transiently reduces contralesionalvisuospatial hemineglect. Neurology 2001; 57: 1338-1340.

45. Fecteau S., Pascual-Leone A., Zald D.H. i wsp. Activation ofprefrontal cortex by transcranial direct current stimulationreduces appetite for risk during ambiguous decision making. J Neurosci 2007; 27: 6212-6218.

46. Boggio P.S., Fregni F., Valasek C. i wsp. Temporal lobe corticalelectrical stimulation during the encoding and retrieval phasereduces false memories. PLoS ONE 2009; 4: e4959.

47. Marshall L., Mölle M., Hallschmid M. i wsp. Transcranialdirect current stimulation during sleep improves declarativememory. J Neurosci 2004; 24: 9985-9992.

48. Robertson I.H., Murre J.M. Rehabilitation of brain damage:brain plasticity and principles of guided recovery. Psychol Bull1999; 125: 544-575.


Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na funkcjonowanie poznawcze chorych po uszkodzeniu...

Documents

Transcript of Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na funkcjonowanie poznawcze chorych po uszkodzeniu...