Trans-spinaalinen tasavirtastimulaatio (Ts-DCS) on uusi menetelmä, minkä tarkoituksena on muokata selkäytimen nousevien ja laskevien hermoratojen aktiivisuutta. Hermoratojen muokkaaminen voi olla hyödyllistä erilaisissa patologisissa sairauksissa. Stimulaation tulokset eivät kuitenkaan ole olleet systemaattisia eri tutkimuksissa. Erot voivat johtua stimulaation polariteetista, mutta myös stimuloitavan hermon asennosta ja etäisyydestä sähkökenttään nähden, sen koosta, elektrodien asettelusta sekä geneettisestä altistuksesta. Näiden tekijöiden lisäksi hermojen aktiivisuudella stimulaation aikana voi olla merkitystä tuotettuun muutokseen. Aikaisemmat tutkimukset ovat antaneet stimulaatiota levon aikana. Johtopäätökset levon aikana annetusta stimulaatiosta eivät kuitenkaan kerro, miten stimulaatio vaikuttaa aktiiviseen hermostoon.
Tämän tutkielman tarkoitus oli selvittää kävelyn aikana annetun anodaalisen Ts-DCS;n vaikutuksia spinaaliseen ja kortikospinaaliseen herkkyyteen aktiivisissa
tilanteissa. Koehenkilöitä rekrytoitiin tutkimukseen yhteensä kahdeksan (8). Anodaalista tai lumestimulaatiota annettiin juoksumatolla kävelyn aikana kaikissa kolmessa protokollassa. Mittaukset suoritettiin ennen ja jälkeen stimulaation. Kävelyn aikana spinaalisen herkkyyden muutoksia tarkasteltiin Hoffmannin refleksin (H-refleksi) avulla, mikä yhdistää Ts-DCS:n antohetken ja mittauksen aikana olleen hermoaktiivisuuden. Muutoksia tarkasteltiin tukivaiheen ajalta kolmesta eri vaiheesta. Seisomisen aikana rekrytointikäyrät rakennettiin niin spinaalisen ja kortikospinaalisen radan osalta ja mitattiin H-refleksin ja transkraniaalisen mageettistimulaation (TMS) avulla. Anodaaliseen ja lumestimulaatioon viitataan protokollissa, jotka sisältävät kaikki mittaukset, lyhenteillä AG (anodaalinen) ja SG (lume). Anodaalinen protokolla R ei sisältänyt kävelyn aikana mitattua spinaalista herkkyyttä, koska kävely ennen stimulaatiota voi itsessään vaikuttaa saatuihin tuloksiin.
Tutkimuksen tulokset viittaavat, että Ts-DCS ei pystynyt muokkaamaan spinaalista tai kortikospinaalista herkkyyttä systemaattisella tavalla. Muutoksia H/M suhteen ei havaittu kävelyn eikä seisomisen aikana. Seisten mitatut Mmax arvot laskivat merkittävästi, mutta muutos oli samankaltainen H-refleksin kanssa. Mmax ei laskenut systemaattisesti kävelyn alku-, keski-, tai lopputukivaiheen aikana. Protokollassa R seisomisen aikana nähtiin suuremmat MEP-arvot intensiteetillä, joka oli 90 % aktiivisesti motorisesta kynnysarvosta (aMT). Intensiteetillä 120 % aMT muutoksen suunta näyttäytyi vastakkaisena SG ja R protokollan välillä ilman muita merkittäviä tuloksia, vaikka samanlaisesta trendi näyttäytyi. Yksittäisistä tuloksista huolimatta, tulokset viittaavat siihen, että muutokset eivät esiinny systemaattisina normaalin aktiivisuuden aikana. Lisätutkimuksia kuitenkin tarvitaan.
...
Trans-spinal direct current stimulation (Ts-DCS) is a novel method aimed at modulating neural activity in the ascending and descending pathways of the spinal cord. Therefore, it may serve as a functional modulator for different pathological conditions. However, the results have not always been consistent across studies. Sources for these discrepancies can range from factors that are not only dependent on stimulation polarity but also of neural orientation, cell size, electrode location and genetic predisposition. Furthermore, activity of the neurons under stimulation may contribute. As previous studies in humans have administered and measured the effects of Ts-DCS during rest, they cannot be taken to reveal modulation effects in active conditions with different underlying neural activity.
This masters’ thesis was conducted to reveal the effects of anodal Ts-DCS administered during gait with protocols that included measurement with matching neural activity. A total of eight (8) subj
ects participated in three measurement session. Anodal or sham Ts-DCS was administered during treadmill gait with preferred speed in three protocols with measurements pre and post stimulation. During gait with matched neural activity, spinal excitability changes were measured with soleus Hoffmann reflex (H-reflex) during three phases of stance. During quiet standing, recruitment curves with H-reflex and transcranial magnetic stimulation (TMS) were constructed to reveal Hmax/Mmax and corticospinal excitability modulation across intensities. Anodal and sham stimulation paradigms with all measurements are referred as AG and SG, respectively. Protocol R with anodal Ts-DCS excluded additional gait during spinal excitability measures as gait itself is a possible modulator.
Results indicate that anodal Ts-DCS could not induce significant changes in a systematic manner. No changes were revealed for H/M relationship during gait or standing. Although a reduction of Mmax amplitudes were seen in standing conditions, the change was accompanied with concurrent H-reflex depression. No systematic Mmax reduction was found at early, mid or late stance. In protocol R during standing measurement, there was an increase in MEPs at 90 % of active motor threshold (aMT) and a reversal of modulation direction at 120 % aMT between SG and R protocols with no other significant results although a similar trend was visible. Despite individual significant results, it is concluded that the effects of Ts-DCS seem not to affect spinal and corticospinal excitability in a systematic manner that prevails over normal neural activity. However, further research is warranted.
...
