Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat numeru

1 lutego 2019

NR 13 (Styczeń 2019)

Zastosowania przezczaszkowej stymulacji stałym prądem

0 289

W niniejszym artykule omówiono techniczne zagadnienia związane ze zjawiskami wywołanymi przezczaszkową stymulacją prądem stałym (tCDS) oraz zakres zastosowania tej metody pod kątem jej użyteczności i skuteczności w neurorehabilitacji zaburzeń psychicznych, wspomagania funkcji poznawczych oraz naukowych zastosowaniach w psychologii.

Ostatnio można zaobserwować coraz większe zainteresowanie stosowaniem przezczaszkowej stymulacji prądem (ang. transcranial current stimulation, tCS), zarówno w terapii, jak i w badaniach naukowych.
Technika tCS wykorzystuje stały, niski prąd dostarczany przez elektrody umieszczone na powierzchni głowy. Należy ją zdecydowanie odróżnić od terapii elektrowstrząsowej ECT, która jest metodą inwazyjną ze względu na stosowane duże napięcie (do 450 V) i duże natężenie prądu (do 0,9 A). Tak zwane elektrowstrząsy budzą przez to kontrowersje wśród wielu pacjentów, choć stosuje się je dzisiaj raczej tylko w przypadkach ciężkiej, lekoopornej depresji i to zawsze w znieczuleniu ogólnym, przy obecności anestezjologa. Mimo to łączą się one nadal z zagrożeniem wystąpienia pewnych groźnych powikłań (jak np. migotanie komór sercowych), wiąże się też zwykle z przejściowym deficytem pamięci.
Natomiast omawiane w tym artykule metody tCS, a w szczególności tCDS są nieinwazyjnymi technikami stymulacji mózgu ze względu na bardzo niskie stosowane napięcie i natężenie prądu elektrycznego. W efekcie nie stwarzają żadnych zagrożeń dla osoby jej poddanej ani też nie powodują dyskomfortu w czasie ich stosowania. Ten rodzaj stymulacji wykorzystuje się nie tylko w neurologii, np. jako metodę wspomagającą leczenie zaburzeń oraz chorób układu nerwowego, ale także jako narzędzia badawcze i terapeutyczne w psychiatrii oraz psychologii. Dlatego metody te coraz częściej zaczynają być stosowane w ośrodkach medycznych oraz rehabilitacyjnych.
Obecnie wykorzystuje się trzy formy przezczaszkowej stymulacji prądem, to jest:

  • tDCS (transcranial Direct Current Stimulation), czyli przezczaszkowa stymulacja prądem stałym,
  • tACS (transcranial Alternating Current Stimulation), czyli przezczaszkowa stymulacja prądem zmiennym,
  • tRNS (transcranial Random Noise Stimulation), czyli przezczaszkowa stymulacja przypadkowo dobieranym szumem.

Historia

Metoda leczniczego oddziaływania prądem elektrycznym na ludzki umysł jest znana od wieków i powstała, zanim ludzie nauczyli się sami wytwarzać elektryczność. Rzymski lekarz cesarza Klaudiusza, Skryboniusz Largus, zalecał przykładanie na powierzchnię głowy chorym (zwłaszcza na uporczywe bóle) gatunek ryby wytwarzającej prąd elektryczny (Zago i inni, 2008). Była nią najprawdopodobniej drętwa pawik (torpedo torpedo), ryba chrzęstnoszkieletowa z rodziny drętwowatych, występująca w Atlantyku i Morzu Śródziemnym. Ryba ta wytwarza stosunkowo duże napięcie, więc nie poleca się osobom zainteresowanym powtarzania takich eksperymentów – stosowanie tDCS, także sprawdzające się w leczeniu bólu, jest znacznie bezpieczniejsze. Duński lekarz Jan Ingenhousz (1730–1799) sugerował możliwości zastosowania elektroterapii u osób z objawami histerii i melancholii po sprawdzeniu tej metody na sobie z bardzo dobrymi rezultatami. Przepływ ładunku elektrycznego wywołał u tego uczonego przejściową utratę świadomości, a następnie poprawę nastroju i funkcjonowania poznawczego. Już wówczas ludzie potrafili sami produkować prąd, choć w małych ilościach, najpierw za pomocą maszyny elektrostatycznej, a potem ogniw, dzięki pracy włoskich uczonych – Galvaniego oraz Volty. W 1801 r. Giovanni Aldini (siostrzeniec Galvaniego) rozpoczął badania, w których z powodzeniem zastosował technikę stymulacji prądem stałym, aby poprawić nastrój chorych na melancholię (Parent, 2004). Od 1857 r. za sprawą amerykańskich badaczy: G.M. Bearda oraz A.D. Rockwella rozpoczęła się cała seria badań nad zastosowaniem elektryczności w terapii osób z zaburzeniami psychicznymi oraz z niepełnosprawnością intelektualną. Pierwsze urządzenie elektroterapeutyczne zostało opracowane w Anglii ok. 1895 r. Podstawowa konstrukcja tDCS, wykorzystująca prąd stały (DC) do stymulowania obszaru zainteresowania, istnieje od ponad 100 lat. Na pewien czas zapomniano jednak o tej metodzie terapeutycznej, a następnie od lat 30. ubiegłego wieku stała się modna terapia elektrowstrząsowa, która ze względu na wysokie wartości napięcia i natężenia prądu miała charakter inwazyjny, była nieobojętna dla zdrowia i stanu psychiki, stąd też szybko znalazła się pod obstrzałem krytyki. W latach 60. XX wieku nastąpił wzrost zainteresowania przezczaszkową stymulacją prądu stałego, kiedy badania D.J. Alberta (1966) dowiodły, że stymulacja może wpływać na funkcjonowanie mózgu poprzez zmianę pobudliwości korowej. Uczony ten odkrył również, że stymulacja pozytywna i negatywna wywierały różny wpływ na pobudliwość korową. Badania te były kontynuowane.

Metoda tDCS dzisiaj. 
Mechanizm stosowania i działania, podstawowe zastosowania

Twórcą tej metody we współczesnej formie jest A.M. Sheliakin z I.G. Preobrażenskaja z Instytutu Rehabilitacji Medycznej im. prof. O.W. Bogdanowa w Sankt Petersburgu (Sheliakin i inni, 2006). Aktualnie nad metodą prowadzone są badania w wiodących ośrodkach, takich jak: Universita di Milano (Włochy), University of Gottigen, University of Luebech (Niemcy), Harvard Center for Non-invasive Brain Stimulation, Boston (USA), Instytut Neueroelectriks w Barcelonie (Hiszpania), a także Institute of the Human Brain, St. Petersburg (Rosja). W Norwegii terapia prowadzona jest w ramach rządowego programu, co znacząco ułatwia pacjentom leczenie. W Anglii, Walii, Szkocji i Irlandii Północnej Narodowy Instytut na rzecz Doskonalenia Zdrowia i Opieki Zdrowotnej (NICE) wydał pełne wytyczne dla nieinwazyjnych metod stymulacji w epizodach depresyjnych oraz w depresji w 2015 r. Do Polski technika ta, zwana u nas także mikropolaryzacją mózgu, dotarła w 2003 r. i bardzo szybko zyskuje na popularności. Stosuje ją kilka wiodących ośrodków w Polsce, na przykład Sensusmed w Krakowie. Jest metodą całkowicie bezpieczną, nieinwazyjną, a także bezbolesną (można co najwyżej odczuwać swędzenie i mrowienie w miejscu stymulacji), wykonywaną za pomocą elektrod powierzchniowych, które są umieszczane na powierzchni głowy pacjenta. Za pomocą tychże elektrod dostarcza się prąd o niskim natężeniu (0,5–2 mA), wytwarzając pole elektryczne w mózgu modulujące aktywność neuronów, aby doszło do utrwalonej cyklicznie powtarzalności wzbudzeń. Do stymulacji kory mózgowej wykorzystywane są elektrody dodatnie (anody) i ujemne (katody). Rodzaj zmiany w korze mózgu uzależniony jest od biegunowości elektrod: zastosowanie anody powoduje zwiększenie pobudliwości komórek nerwowych kory mózgowej (depolaryzacja), zaś katody – spadek tej pobudliwości, co wykazuje działanie hamujące (hiperpolaryzacja) (Polanowska, Seniów, 2010). Na poziomie neurofizjologicznym efekt ten można tłumaczyć tym, że anoda prowadzi do depolaryzacji położonych w pobliżu neuronów, a tym samym sprzyja powstawaniu potencjału czynnościowego i pobudzeniu komórki (Eschweiler, 2003). Badania nad działaniem prądu na mózg oraz wiedza o neuronalnych podstawach pamięci i uczenia się pozwalają sądzić, że obserwowane efekty tDCS wynikają z podprogowej modulacji potencjału spoczynkowego błon neuronalnych związanej z depolaryzującym wpływem anody i hyperpolaryzującym działaniem katody (Stagg, Nitsche, 2011). Wyzwolone zmiany pobudliwości są wzmacniane i podtrzymywane w postaci efektu następczego dzięki mechanizmom synaptycznym, wśród których najważniejsza jest aktywacja NMDA (receptora dla glutaminianu) i następujący dzięki temu proces długotrwałego wzmacniania synaptycznego (LTP). Pobudzenie kompleksu NMDA oraz LTP jest niezbędne dla procesu uczenia się i innych przejawów neuropatyczności, także z udziałem systemu dopaminergicznego, a także serotoninergicznego (Zaghi i inni, 2010). Ponieważ w technice tDCS stosuje się bardzo słaby, niewyczuwalny prąd, pacjent nie może się zorientować, czy jest poddawany stymulacji prawdziwej, czy też rzekomej. W pracach naukowych można zatem stosować placebo prawdziwe (brak stymulacji) oraz placebo rzekome (błędnie aktywne placebo), które polega na stymulowaniu innych niż sugerowanych regionów głowy (Boggio i inni, 2008). Istotne jest to, że badania wskazują na prawdziwe działanie tDCS w porównaniu z zastosowanym placebo (leczeniem pozorowanym). Dzięki wprowadzeniu tej metody dochodzi do stymulacji procesu neurogenezy (powstawania nowych neuronów) oraz do aktywowania się procesów samonaprawczych mózgu.
Terapia ta ma swoje zastosowanie w neurorehabilitacji chorych z uszkodzeniami mózgowia i różnymi dysfunkcjami neurologicznymi. Zjawisko aktywacji zjawiska neuroplastyczności kompensacyjnej pozwala na skuteczne prowadzenie treningu ruchowego, afektywnego oraz poznawczego, zwłaszcza treningu pamięciowego, logopedycznego, a także percepcji i uwagi. Potwierdzają to badania Prioriego z 1998 r. (Priori i inni, 1998), które wykazały, że przezczaszkowej stymulacji towarzyszą zmiany parametrów funkcji ruchowych, percepcyjnych i poznawczych. Okazało się, że wzbudzenie i jego funkcjonalne następstwa ujawniają się nie tylko podczas trwania zabiegu, ale utrzymują się także po jego zakończeniu, w zależności od natężenia prądu i czasu trwania neuromodulacji (Nitsche i inni, 2005). Można nią poddawać korę przedczołową, wzrokową, somatosensoryczną i ruchową, dzięki czemu wpływa na funkcje: ruchowe, poznawcze, percepcyjne, a także umożliwia i znacznie przyspiesza efektywną rehabilitację pacjentów neurologicznych. Najlepszy efekt uzyskiwany jest poprzez połączenie mikropolaryzacji z neurorehabilitacją.

Zastosowanie w terapii zaburzeń afektywnych

W terapii zaburzeń afektywnych wykorzystuje się przede wszystkim fakt obserwowanej asymetrii w czynności kory przedczołowej u osób z depresją, a więc zmniejszoną czynność po stronie lewej, a zwiększoną po prawej. Osoby przejawiające silną aktywację w korze przedczołowej lewej półkuli mózgu częściej doświadczają pozytywnego afektu (Davidson, 2002), a przeciwny wzór obowiązuje w przypadku osób o silnej aktywacji prawej strony kory przedczołowej (Tomarken i in., 1992).
Stosowanie tDCS w leczeniu zaburzeń depresyjnych opiera się także na wiedzy dotyczącej funkcjonalnych i strukturalnych nieprawidłowości w lewej i prawej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej, brzuszno-środkowej korze przedczołowej, jądra migdałowatego i hipokampa u depresyjnych pacjentów (Campbell i wsp., 2004; Hamilton i wsp., 2008). Jednym z celów stymulacji tDCS jest normalizacja nierównowagi międzykomórkowej aktywności neuronalnej między obydwoma obszarami grzbietowo-bocznej kory przedczołowej, co wykazały analizy EEG (Reid et al., 1998; Debener et al., 2000). Najwięcej badań nad zastosowaniem tDCS dotyczy osób z depresją, co wiąże się z łatwą dostępnością dla tej metody okolicy kory przedczołowej grzbietowo-bocznej, której aktywność u tych chorych jest obniżona. Trudniej jest stworzyć protokół leczenia w schizofrenii, uzależnieniach czy zespołach otępiennych, ponieważ problemem jest odnalezienie okolicy łatwo dostępnej dla stymulacji.
Zebrane dane w metaanalizie doprowadziły do rekomendacji stosowania anodowego tDCS dla lewej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej w przypadku depresji, co spowodowało, że stymulacja tDCS jest obecnie rekomendowaną metodą leczenia depresji na świecie. W roku 2017 dokonano potwierdzenia stosowania przezczaszkowej stymulacji dla różnych chorób oraz zaburzeń, w tym depresji (Lefaucheur i wsp., 2017).
Dotychczas przeprowadzono wiele badań nad zastosowaniem tDCS w depresji, które dały pozytywne rezultaty. W pierwszym z tych badań, przeprowadzonych w zespole prof. Fregniego (Fregni i wsp., 2006), stosowano tDCS w grupie 20 chorych, natężenie prądu wynosiło 1 mA, przeprowadzono pięć sesji po 20 min co drugi dzień i uzyskano istotnie statystyczną przewagę leczenia aktywnego nad pozorowanym. Wyniki te potwierdzono w dwóch kolejnych badaniach, w których stymulację stosowano dłużej i większe było natężenie prądu, a efekty leczenia utrzymywały się miesiąc po jego zakończeniu.
Przeprowadzono także pierwsze badania nad utrzymywaniem się efektu leczenia tDcs i z możliwością leczenia podtrzymującego (Martin i inni, 2013). Brunoni i wsp. w badaniu otwartym, obejmującym 31 chorych z depresją, włączyli 14 osób z chorobą afektywną dwubiegunową. Zastosowano pięć sesji tDCS po 20 min z zastosowaniem stymulacji anodą w okolicy lewej kory przedczołowej grzbietowo-bocznej, w wyniku czego już po piątej sesji nasilenie objawów zmniejszyło się w obydwu grupach chorych, a korzystne zmiany utrzymywały się przez miesiąc (Brunoni i inni, 2016). Postuluje się zatem, żeby technika przezczaszkowej stymulacji prądem stałym została postępowaniem alternatywnym dla leków przeciwdepresyjnych, szczególnie u chorych, u których występuje nietolerancja lub działania niepożądane stosowanej farmakoterapii.

Leczenie zespołów otępiennych i stymulacja procesów poznawczych

W licznych badaniach wykazano korzystny wpływ tDCS na czynności poznawcze (Kuo, Nitsche, 2012). Stało się to powodem licznych prób zastosowania tej metody w zespołach otępiennych, zwłaszcza w przebiegu choroby Alzheimera i otępieniu czołowo-skroniowym. W przebiegu choroby Alzheimera można zauważyć obniżoną czynność obszarów skroniowo-ciemieniowych spowodowaną zaburzeniami neuroprzekaźnictwa cholinergicznego, GABA-ergicznego i glutaminergicznego, prowadzącą do nieprawidłowości w zakresie procesów neuroplastyczności i deficytów poznawczych. Stymulacja procesów neuroplastyczności przynosi wymierne korzyści w tej grupie chorych. W badaniu randomizowanym przeprowadzonym metodą podwójnie ślepej próby z zastosowaniem stymulacji pozorowanej stwierdzono korzystny wpływ stymulacji za pomocą anody w lewej okolicy skroniowo-ciemieniowej na wykonywanie zadań obejmujących rozpoznawanie słów, podczas gdy stymulacja katodą pogarszała wyniki, a stymulacja pozorowana nie miała wpływu (Ferrucci i inni, 2008). W kolejnych badaniach wykazano korzystny wpływ stymulacji anodą po stronie lewej i w okolicy ciemieniowej na pamięć wzrokową, a poprawa utrzymywała się przynajmniej cztery tygodnie po przeprowadzeniu pięciu sesji (Boggio i inni, 2012). Stymulacja anodą lewej części grzbietowo-bocznej kory przedczołowej zwiększa wydajność funkcji poznawczych, takich jak pamięć robocza, płynność słowna i planowanie. Inne badania sugerują, że wielokrotne sesje stymulacji mogą skutecznie poprawić proces uczenia się. Badania dostarczyły także dowodów na to, że tDCS indukuje znaczące modulacje aktywności korowej EEG u pacjentów z chorobą Alzheimera. Nieprawidłowy wzorzec aktywności EEG obserwowany w tym zaburzeniu podczas przetwarzania pamięci jest częściowo odwracany przez zastosowanie tDCS, co sugeruje, że korzyści u pacjentów z chorobą Alzheimera są także osiągane dzięki modulacji aktywności neuronalnej kory (Marceglia i inni, 2016). Liczne badania dostarczają też dowodów na skuteczność tDCS, zwłaszcza w połączeniu z treningiem kognitywnym w przypadkach łagodnego zaburzenia poznawczego (MCI), często występującego przed pełnym rozwinięciem się choroby Alzheimera oraz w czasie przebiegu choroby Parkinsona. Ogólnie rzecz biorąc, wzrosła liczba wyników dla grup, które otrzymały standardowe lub dostosowane szkolenie kognitywne w połączeniu z tDCS. Te odkrycia sugerują, że trening kognitywny połączony z tDCS może zapewnić optymalne warunki dla plastyczności neuronalnej, prowadząc do poprawy poznania i wyników funkcjonalnych dla osób z chorobą Parkinsona i MCI (Litvan i inni, 2016).

Zastosowanie tDCS w leczeniu bólu

Metoda tDCS ma coraz większe zastosowanie w leczeniu bólu, zwłaszcza przewlekłego, który jest poważnym problemem społecznym, dotyczącym ok. 25–50% osób w wieku podeszłym (Gąsecka, Stompór, 2017). Mimo znacznego postępu w tej dziedzinie sukcesy terapeutyczne są niewielkie i ok. 40% leczonych wykazuje niezadowolenie z terapii. Przewlekłemu zespołowi bólowemu w 60% przypadkach towarzyszy depresja (Karpowicz-Kulesza, 1998), zwłaszcza gdy objawy są długotrwałe. Jego częstym przypadkiem jest ból neuropatyczny (NP) w dużej mierze oporny na leczenie, a duża liczba pacjentów nadal zgłasza znaczny ból nawet wtedy, gdy otrzymują zalecane leki i fizjoterapię. W związku z tym pojawiła się pilna potrzeba dodatkowych skutecznych terapii. I tu właśnie przezczaszkowa stymulacja prądem stałym okazała się obiecująca dla skutecznego leczenia bólu neuropatycznego, przy czym badania wskazują, że korzyści przeciwbólowe związane z tDCS mogą wystąpić zarówno podczas stymulacji, jak i poza czasem stymulacji. Mechanizmy modulacji kory przez tDCS mogą obejmować różne aktywności w sieciach neuronowych, takie jak zwiększenie glutaminy i glutaminianu pod elektrodą stymulującą, wpływ na receptor μ-opioidowy i przywrócenie hamowania wewnątrzkorowego. W 2001 r. pojawiły się pierwsze doniesienia o skuteczności stymulacji przezczaszkowej w leczeniu bólu ośrodkowego, związanego z przebytym udarem (Nguyen i inni, 2000). W kolejnych latach publikowano doniesienia o skuteczności przezczaszkowej stymulacji prądowej w innych zespołach bólu przewlekłego. Udokumentowano skuteczność tDCS w leczeniu: migrenowego bólu głowy, bólu trzewnego towarzyszącego guzom trzustki, w bólu rdzeniowym, fibromialgii (Mirski, Tomasz, 2017) oraz w zespole bólu wielomiejscowego (Boggio...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Psychologia w praktyce"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Możliwość pobrania materiałów dodatkowych
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy