Estimulación de corriente directa transcraneal, Historia, ¿Cómo funciona?, Efectos sobre el cerebro, Comparación con otros dispositivos, Seguridad, Utiliza

Estimulación transcraneal de corriente directa es una forma de neuroestimulación que utiliza constante, bajo corriente suministrada directamente a la zona del cerebro de interés a través de pequeños electrodos. tDCS fue desarrollado originalmente para ayudar a los pacientes con lesiones cerebrales, tales como accidentes cerebrovasculares. Las pruebas en adultos sanos demostraron que TDCS pueden aumentar el rendimiento cognitivo en una variedad de tareas, dependiendo de la zona del cerebro está estimulado. tDCS se ha utilizado para mejorar el lenguaje y la habilidad matemática, la capacidad de atención, resolución de problemas, la memoria y la coordinación.

Historia

Descubrimiento

El diseño básico de tDCS, usando corriente directa para estimular el área de interés, ha sido de alrededor de más de 100 años. Hubo una serie de experimentos rudimentarios completados antes del siglo 19 con esta técnica que puso a prueba los animales y la electricidad humana. Luigi Galvani y Alessandro Volta fueron dos de esos investigadores que utilizan la tecnología de tDCS en sus exploraciones de la fuente de energía eléctrica de células animales. Fue gracias a estos estudios iniciales que tDCS se pone primero en la escena clínica. En 1804, Aldini inició un estudio en el que se utilizó la técnica de estimulación de corriente directa y tuvo éxito en la mejora del estado de ánimo de los pacientes melancólicos.

Transición a la investigación científica moderna

Hubo un pequeño aumento del interés en la estimulación transcraneal de corriente directa en la década de 1960 cuando los estudios realizados por el investigador Albert demostraron que la estimulación podría afectar la función cerebral modificando la excitabilidad cortical. También descubierto que la estimulación positiva y negativa tuvo efectos diferentes sobre la excitabilidad cortical. Aunque estos hallazgos eran importantes en el uso de tDCS en la terapia, la investigación en esta área se dejó caer de nuevo como la terapia con medicamentos demostró ser un método más eficaz y simple de la terapia. No fue sino hasta recientemente que tDCS fue redescubierta por tercera vez. Esta vez, el redescubrimiento fue impulsado por un aumento del interés y la comprensión del funcionamiento básico del cerebro, así como la nueva estimulación cerebral y las técnicas de imágenes cerebrales, tales como TMS y de resonancia magnética funcional. Ahora, la estimulación transcraneal de corriente directa está empezando a ser utilizado con más frecuencia como una técnica de estimulación cerebral porque el protocolo de seguridad ha demostrado que tDCS es extremadamente seguro para uso humano.

¿Cómo funciona?

Estimulación transcraneal de corriente directa funciona mediante el envío de corriente continua constante, baja a través de los electrodos. Cuando estos electrodos se colocan en la región de interés, la corriente induce el flujo de corriente intracerebral. Este flujo de corriente a continuación, o bien aumenta o disminuye la excitabilidad neuronal en la zona específica que se está estimulado sobre la base de que tipo de estimulación se está utilizando. Este cambio de la excitabilidad neuronal conduce a la alteración de la función cerebral, que puede ser utilizado en diversas terapias, así como para proporcionar más información sobre el funcionamiento del cerebro humano.

Regiones

Estimulación transcraneal de corriente directa es una técnica relativamente simple y contiene sólo unas pocas partes. Estos incluyen dos electrodos y un dispositivo alimentado por batería que suministra corriente constante. El software de control también puede ser utilizado en experimentos que requieren múltiples sesiones con diferentes tipos de estimulación tales que ni la persona que recibe la estimulación ni la persona que administra la estimulación sabe qué tipo se está administrando actualmente. Cada dispositivo tiene un electrodo anódico y un electrodo catódico. El electrodo anódico es el electrodo cargado positivamente y el electrodo catódico es el electrodo cargado negativamente. La corriente fluye desde el ánodo convencionales a través del cráneo y el cerebro para el cátodo, la creación de un circuito. El dispositivo que emite la corriente tiene controles que establecen el actual, así como la duración de la estimulación.

Establecer

Para configurar el dispositivo tDCS, los electrodos y la piel tienen que ser preparados. Esto asegura una fuerte conexión entre la piel y el electrodo. La colocación cuidadosa de los electrodos es crucial para el éxito de la técnica TDCS. Los electrodos vienen en varios tamaños, con beneficios para cada tamaño. Un electrodo de tamaño más pequeño logra una estimulación más enfocada de un sitio, mientras que un electrodo más grande asegura que está siendo estimulado la totalidad de la región de interés. Si el electrodo se coloca incorrectamente, un sitio diferente o más sitios que pueden ser estimulados destina resultando en resultados defectuosos. Uno de los electrodos se coloca sobre la región de interés y el otro electrodo, el electrodo de referencia, se coloca en otro lugar con el fin de completar el circuito. Este electrodo de referencia se coloca generalmente en el cuello o en el hombro del lado opuesto del cuerpo de la región de interés. Dado que la región de interés puede ser pequeña, a menudo es útil para localizar esta región antes de colocar el electrodo mediante el uso de una técnica de formación de imágenes del cerebro, tales como resonancia magnética funcional o PET. Una vez que los electrodos se colocan correctamente, la estimulación se puede iniciar. Muchos dispositivos tienen una capacidad incorporada que permite que la corriente como "arriba en rampa" o aumentó lentamente hasta que se alcanza la corriente necesaria. Esto disminuye la cantidad de los efectos de la estimulación que siente la persona que recibe los tDCS. Una vez iniciado el estímulo, la corriente continuará durante el tiempo definido en el dispositivo y luego automáticamente se apagará. Recientemente se ha introducido un nuevo enfoque en el que en lugar de usar dos pastillas grandes, múltiples electrodos de gel de menor tamaño se utilizan para orientar las estructuras corticales específicas. Este nuevo enfoque se denomina tDCS de alta definición. En un estudio piloto, se descubrió que HD-tDCS a tener mayores y de mayor duración del motor excitabilidad de la corteza cambios que tDCS esponja.

Tipos de estimulación

Hay tres tipos diferentes de estimulación: anódico, catódico, y la falsa. La estimulación anódica es la estimulación positiva que aumenta la excitabilidad neuronal del área que está siendo estimulada. La estimulación catódica disminuye la excitabilidad neuronal del área que está siendo estimulada. Estimulación catódica puede tratar los trastornos psicológicos que son causadas por la hiperactividad de un área del cerebro. Sham estimulación se utiliza como un control en los experimentos. La estimulación simulada emite un breve actual, pero a continuación, permanece así durante el resto del tiempo de estimulación. Con la estimulación falsa, la persona que recibe los tDCS no sabe que no están recibiendo la estimulación prolongada. Mediante la comparación de los resultados en sujetos expuestos a la estimulación simulada con los resultados de los sujetos expuestos a la estimulación anódica o catódica, los investigadores pueden ver la cantidad de un efecto es causado por la corriente de estimulación, en lugar de por el efecto placebo.

Efectos sobre el cerebro

Uno de los aspectos más importantes de TDCS es su capacidad para lograr cambios corticales incluso después de que se terminó la estimulación. La duración de este cambio depende de la duración de la estimulación, así como la intensidad de la estimulación. Los efectos de aumento de la estimulación como la duración de los aumentos de la estimulación o la fuerza de la corriente aumenta. La manera en que la función del cerebro cambios estimulación es ya sea haciendo que las neuronas descansando potencial para despolarizar la membrana o hyperpolarize. Cuando se entrega la estimulación positiva, la corriente causa una despolarización del potencial de membrana en reposo, lo que aumenta la excitabilidad neuronal y permite una mayor cocción celular espontánea. Cuando se entrega la estimulación negativa, la corriente hace que una hiperpolarización del potencial de membrana en reposo. Esto disminuye la excitabilidad de las neuronas debido a la disminución de la cocción celular espontánea.

La neuroplasticidad es la capacidad del cerebro para cambiar toda la vida sobre la base de experiencias. La forma en que las funciones de estimulación transcraneal de corriente directa podría ser debido a los conceptos de plasticidad de la potenciación a largo plazo y la depresión a largo plazo, ya que los dos comparten algunas similitudes básicas. Potenciación a largo plazo es el fortalecimiento entre dos neuronas, mientras que la depresión a largo plazo es el debilitamiento entre dos neuronas. Estos efectos se consiguen principalmente a través de una alteración de la capacidad de la transmisión sináptica. LTP y LTD mejora la transmisión dificulta la transmisión. Del mismo modo, TDCS estimulación implica la alteración de la capacidad de la transmisión sináptica a través de modificaciones de AMPc intracelular y los niveles de calcio. Además, tanto la LTP, LTD, y los efectos de TDCS dependen síntesis de proteínas. Es por estas razones que la LTP y LTD se proponen mecanismos de la función de tDCS.

Comparación con otros dispositivos

TMS

Estimulación transcraneal de corriente directa es un método relativamente poco convencional de la estimulación del cerebro. Aunque este método está ganando interés, el método más utilizado de la estimulación cerebral es la estimulación magnética transcraneal. Esta técnica de estimulación cerebral utiliza una bobina eléctrica mantenido por encima de la región de interés en el cuero cabelludo que utiliza rápidamente cambiantes campos magnéticos para inducir pequeñas corrientes eléctricas en el cerebro. Hay dos tipos de la EMT: EMT repetitiva y TMS pulsos individuales. Ambos se utilizan en la terapia de la investigación, pero los efectos duran más tiempo que el periodo de estimulación sólo se observan en la EMT repetitiva. Similar a TDCS, un aumento o disminución en la actividad neuronal se pueden alcanzar usando esta técnica, pero el método de cómo esto se induce es muy diferente. Estimulación transcraneal de corriente directa tiene las dos direcciones diferentes de la corriente que causan los diferentes efectos. El aumento de la actividad neuronal se induce en el TMS repetitivos mediante el uso de una frecuencia más alta y la disminución de la actividad neuronal se induce mediante el uso de una frecuencia más baja.

Ambos TMS y tDCS son indoloras y se considera seguro para el consumo humano. Sin embargo TMS es más caro, difícil de farsa, y puede ser necesario un soporte de bobina entrenado mientras tDCS es relativamente fácil de aplicar. La estimulación magnética transcraneal hace que los potenciales de acción de las neuronas al fuego, lo que resulta en un efecto más fuerte. Desde TDCS sólo causa un incremento de cocción celular espontánea, que no tiene tan grande como un efecto. Uno de los beneficios de TDCS cuando se compara con TMS es que, debido al menor efecto, hay una probabilidad mucho menor de causar convulsiones en la persona que recibe la estimulación.

Otros tipos de estimulación

Una otra técnica de estimulación eléctrica que se ha utilizado se llama estimulación eléctrica transcraneal, o TES. TES también funciones mediante la inducción de cambio neuronal a través de corrientes eléctricas. TES, a diferencia de tDCS, hace que las neuronas en reposo al fuego y pueden ser dolorosos a la persona que recibe la estimulación, por lo que se utiliza no más frecuentemente este método.

Seguridad

Cuando se aplica siguiendo protocolos seguridad establecidos, la estimulación transcraneal de corriente directa está ampliamente considerado como un método seguro de estimulación cerebral, sin causar daño aparente a corto plazo. Protocolos de seguridad limitan la corriente, la duración, y la frecuencia de estimulación, lo que limita los efectos y el riesgo.

Protocolo de seguridad

Ha habido mucho trabajo por hacer en los últimos 10 años para desarrollar un protocolo de seguridad para la administración de la estimulación transcraneal de corriente directa. Muchos estudios se han llevado a cabo para determinar el tiempo óptimo de estimulación y la corriente utilizada, así como los pasos a seguir con el fin de reducir o eliminar los efectos secundarios de fieltro por la persona que recibe la estimulación. Estas normas aún no se establecen por completo y continúan expandiéndose a medida que se realicen más investigaciones. En la actualidad, la corriente para uso humano máxima aceptada es de 2 mA y se utiliza por lo general 1 mA o menos. El dispositivo en sí tiene un ajuste de corriente máxima que mientras que por encima de lo que se sugiere utilizar, todavía está dentro de un rango en el que no se haga daño a la persona que recibe la estimulación.

Se han completado estudios para determinar la densidad de corriente a la que se produce daño cerebral manifiesta en ratas. Se encontró que en la estimulación catódica, una densidad de corriente de 142,9 A/m2 la entrega de una densidad de carga de 52.400 C/m2 o superior causó una lesión cerebral en la rata. Esto es más de dos órdenes de magnitud de lo que se está utilizando actualmente.

No hay ninguna limitación estricta de la duración del conjunto de estimulación en este punto, pero un tiempo de estimulación de 20 minutos se considera el momento ideal. Cuanto más larga sea la duración de la estimulación, el más largo de los efectos observados de la estimulación persisten una vez que la estimulación ha terminado. Una longitud de estimulación de 10 minutos resulta en efectos observados duración de hasta una hora.

En general, se recomienda esperar al menos 48 horas hasta una semana antes de repetir la estimulación. Además, se recomienda avisar a la persona que recibe el estímulo de la posible después de los efectos de la estimulación tDCS.

Los efectos secundarios de la estimulación

Hay algunos efectos secundarios menores que pueden ser sentidos por la persona al recibir el estímulo, y la mayoría de ellos pueden ser controlados por correcta puesta a punto del dispositivo. Estos efectos secundarios incluyen irritación de la piel, un fosfeno en el inicio de la estimulación, náuseas, dolor de cabeza, mareos, y picor bajo el electrodo. Náuseas más comúnmente se produce cuando los electrodos se colocan por encima de la mastoides, que se utilizan para la estimulación del sistema vestibular. Un fosfeno es un breve destello de luz y este efecto puede ocurrir si un electrodo se coloca cerca al ojo. Un estudio reciente de más de 500 sujetos que utilizan el protocolo aceptado actualmente reportaron una ligera irritación de la piel y un fosfeno como efectos secundarios.

Hay varias maneras de reducir la irritación de la piel se sentía durante la estimulación. Uno de los métodos más importantes para prevenir irritación de la piel es mediante la preparación de los electrodos con solución salina y la piel con crema electrodo minuciosamente. Además, el aumento gradual de la corriente puede reducir la irritación. Esto se hace aumentando lentamente la corriente hasta que se alcanza la corriente deseada.

Riesgos

Todavía no hay riesgos conocidos de tDCS en este momento, pero como todavía se está estudiando esta técnica de estimulación, precauciones deben mantenerse. Los protocolos establecidos deben seguirse para garantizar un uso correcto del dispositivo. Además, no se recomienda la administración de este estímulo a las personas susceptibles de sufrir ataques, como las personas con epilepsia. A pesar de las convulsiones no parecen ser un riesgo para los individuos sanos, los que tienen una tendencia a las convulsiones pueden reaccionar de manera diferente. A medida que más se descubre sobre el uso de tDCS, las normas de seguridad pueden cambiar, por lo que es importante mantenerse familiarizado con el protocolo de seguridad más actualizada actualmente.

Utiliza

Clínico

Terapia clínica usando TDCS puede ser la aplicación más prometedor de esta técnica. Se han demostrado los efectos terapéuticos en ensayos clínicos con la enfermedad de Parkinson, tinnitus, fibromialgia y déficit motor después del accidente cerebrovascular. En un estudio reciente, los pacientes con accidente cerebrovascular con dificultades del habla muestran una gran mejora a través de una terapia basada en tDCS, con la mejora que dura más allá de esa única semana retest. Terapia de estimulación también podría convertirse en una terapia eficaz para diversos trastornos psiquiátricos tales como la depresión, trastornos de ansiedad, y la esquizofrenia. Algunos investigadores están investigando las posibles aplicaciones, como la mejora de la atención y concentración.

Psicológico

La mayoría de los estudios psicológicos que implican TDCS se centran en la expansión del conocimiento acerca de una cierta región del cerebro o de un determinado fenómeno psicológico. Por ejemplo, gran parte del trabajo se realiza en la capacidad y las características específicas de la memoria de trabajo. Muchos de estos estudios estimular una región particular del cerebro y luego observar los efectos de la estimulación en algún tipo de tarea cognitiva.