tDCs

تحریک الکتریکی مغز

TDCS

• تاریخچه TDCS

تاریخچه TDCSاولین دستگاه های تحریک مغز ، ماهی های زنده بودند . رومی ها و یونانیان باستان از قدرت شوک دهندگی گربه ماهی نیلی (رود نیل) و ماهی دیگری با اشعه الکتریکی (Electric Ray) آگاه بودند (فینگر،۲۰۰۰). گالن و اسکریبونیوس لارگوس در روم از ماهی الکتریکی برای درمان سردرد و اختلالات مختلفی استفاده می کردند. این ماهی ها احتمالأ اولین دستگاه های تحریک مغزی به شمارمی آمدند. این ماهی را رومی ها و یونانی ها برای درمان اختلالات گوناگون مورد استفاده قرار می دادند.

آنها ماهی را روی پیشانی بیمار قرار می دادند یا اینکه از او می خواستند بر روی تعداد زیادی از ماهی زنده مذکور بایستند. این ماهی انرژی خاص خود را تخلیه می کرد که البته در آن زمان و تا قرن ها بعد به عنوان الکتریسیته شناخته شده نبود. متاسفانه این ماهیها به سادگی در دسترس نبودند تا اینکه در قرن هجدهم ماشین هایی ساخته شد که می توانستند الکتریسیته را بر حسب نیاز تولید کنند.

• مکانیسم اثر :TDCS

الف- از طریق تاثیر بر کانال های یونی:

زمانیکه جریان الکتریکی از طریق الکترود مربوط به TDCS در روی پوست سر محکم شده ودستگاه روشن باشد،این جریان الکتریکی ضعیف که بین /۵ تا ۲ میلی آمپر شدت جریان دارد واز پوست و مو واستخوان جمجمه ومننژها ومایع مغزی نخاعی عبور می کند تا به سطح قشر مغز می رسد ، در ناحیه قشر مغز ودر خارج سلول موجب تغییر ولتاژ می شود که این تغییر ولتاژباعث تغییر در پتانسیل مامبران سلول می شود که این تغییر در نتیجه ورود وخروج یون های کلسیم ویا سدیم به داخل سلول انجام میشود که در صورت تحریک با قطب آند منجر به دپولاریزاسیون وافزایش فعالیت نورونی می شود وبا قطب کاتد منجر به هیپرپلاریزاسیون وکاهش فعالیت نورونی میشود.

ب- تاثیر درمانی TDCS از طریق اثربرنوروترانسمیترها :

نوروترانسمیتر گلوتامات خاصیت تحریک کنندگی و نوروترانسمیترGABA خاصیت مهاری دارد وبا مطالعاتی که توسط  Magnetic resonance spectroscopy  صورت گرفته دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که تحریک با قطب آند توسط TDCS منجر به کاهش میزان GABA وتحریک با قطب کاتد TDCS در ارتباط با کاهش هردو نوروترانسمیتر GABA وگلوتامات است . در ضمن مکانیسم دوپامینرژیک ممکن است اثرات (NMDA) (ان- متیل – دی – اسپارتات)  را تحت تاثیر قرار دهد.

ج- تاثیر درمانی TDCS بر(RCBF)  یا(Regional cerebral blood flow)

میزان جریان خون موضعی مغز را میتوان توسط اندازه گیری غلظت Oxyhemoglobin  با اشعه مادون قرمز محاسبه کرد که ثابت شده به دنبال تحریک با قطب آند توسط دستگاه TDCS این ماده افزایش می یابد که یکی از نشانه های مربوط به میزان جریان خون می باشد و این افزایش غلظت اکسی هموگلوبین تا۱۰-۸ دقیقه پس از قطع تحریک الکتریکی نیز دوام دارد وبا تحریک توسط کاتد اثر ناچیزی به میزان جریان موضعی مغز دارد.

• تاثیر TDCS بر نواحی ناتوانی نواحی مختلف قشر مغز:
• مرکز تکلم : که از TDCS می توان برای درمان اختلالات تکلمی استفاده کرد.
• اختلالات حسی
• تاثیر بر چگونگی تصمیم گیری ها : که دستگاه TDCS می تواند بر چگونگی اتخاذ تصمیم موثر باشد.
• حافظه : از این دستگاه می توان برای افزایش قدرت حافظه با بکارگیری پروتوکل های مخصوصی استفاده شود.
• دردهای هیجانی
• کاهش دردهای مزمن
• درمان وکاهش درد درفیبرومیالژی
• بازتوانی قدرت حرکتی به دنبال سکته مغزی
• برای کاهش اشتیاق مصرف مواد مخدر پس از ترک کردن در افراد مبتلا به سوء مصرف مواد
• بیماری افسردگی

• تاثیر TDCS بر توان بخشی بیماران :

TDCSدستگاه ساده ای است که توسط باتری ۹ ولتی تغذیه می شود و جریان الکتریکی ضعیفی تولید می کند که بین ۵/۰ تا ۴میلی آمپر می تواند متغیر باشد ولی شدت جریانی که معمولا در درمان با این دستگاه مورد استفاده قرار می گیرد، بین ۵ /۰ تا ۲ میلی آمپر است ، این دستگاه دارای دو قطب آند وکاتد می باشد که این دو قطب توسط دو عدد الکترود اسفنجی که توسط محلول آب ونمک ۹% خیس شده اند و توسط بست های مخصوصی بر روی سر ویا در جاهای دیگر بدن محکم می شوند ،این روش درمانی که کاملا غیر تهاجمی و بدون عارضه است یکی از روش های درمانی نوروتراپی است . دردستگاه TDCS قطب آند خاصیت افزایش فعالیت نورونی ویاخاصیت تحریک پذیری نورون ها را دارد ولی قطب کاتد برعکس، خاصیت کاهش فعالیت نورونی ویا خاصیت مهاری دارد.

• بلوک دیاگرام

• tDCSدرمغز چگونه کار می کند؟

اینکه دقیقا در مغز و در حین tDCS چه می گذرد نا مشخص مانده است. به هر حال، آزمایشات بر روی حیوانات ، انسان و حتی شواهد ثبت شده مستقیم از نورون های موارد آزمایش شده، یک توضیح کلی را پیش رو می گذارد. آند (منفی) مکانی است که الکترون ها وارد مغز می شوند. کاتد (مثبت) جایی است که الکتریسیته از مغز خارج می شود . بنابراین، یک بار منفی در زیر کاتد تحریک کننده، زمانی که الکترون ها برای داخل شدن به الکترود تحریک کننده تجمع می کنند، ایجا

یک کاتد کوچک تر میتواند بار کانونی تری را به ناحیه مورد نظر در مغز برساند واین زمانی است که بار بیشتری در درب خروجی تجمع کرده است. بنابراین، می توان اندازه ی ناحیه ای از مغز، که تحت تاثیر قرار می گیرد را، به وسیله تغییر اندازه الکترود کاتدی و یا با تغییر اندازه یا محل الکترود آندی، شکل داد یا کنترل کرد

اثرات رفتاری آنچه در زیر کاتد تحریک کننده اتفاق می افتد، الزاما با آن روشنی که انتظار داریم نیست. در بیشتر مطالعات، ناحیه ای که زیر آند قرار گرفته است تحریک و ناحیه ای که زیر کاتد قرار دارد مهار می شود. برای مثال، تحریک نواحی مختلف قشر حرکتی، باعث ایجاد چنین اثرات رفتاری می شود. این روش به عنوان درمان سکته به کار گرفته می شود.

سر انسان یک هادی ضعیف الکتریسیته است. به علاوه، حداقل ۵۰ درصد جریان در بافت های پیرامونی از دست می رود. به همین خاطر است که می توان از الکتریسیته بسیار کمتری، در زمانی که از جمجمه میگذرد و به طول مستقیم نورون ها را لمس می کند، استفاده کرد (مانند DBS یا TMS که در آن ها میدان مغناطیسی از جمجمه عبور داده می شود)

منطق علمی tDCS، عبور جریان الکتریکی از داخل مغز با استفاده از قرار دادن الکترودهای مثبت و منفی روی جمجمه است. بر این اساس می توان پیش بینی کرد که متغیرهای مهم برای دستیابی به اثرات دلخواه شامل موارد ذیل می شوند:

-۱ شدت جریان: طبیعی است که هر چه میزان جریان الکتریکی بالاتر باشد اثرات بیشتری مورد انتظار خواهد بود. جریان از الکترود آنود (قطب منفی ) به الکترود کاتد (قطب مثبت) برقرار میگردد.

۲- شکل و اندازه الکترود: می توان گفت مهم تر از شدت جریان، چگالی جریان گذر کرده از مغز می باشد. چگالی یا تراکم جریان در واقع معرف میزان جریان عبوری از هر سانتی متر مربع است. در اکثر مطالعات، تراکم ۰،۰۲۹ تا ۰،۰۸ میلی آمپر در هر سانتی متر مربع مورد استفاده قرار می گیرد . بر این اساس شکل و اندازه الکترود، شاخصی تعیین کننده خواهد بود. در عموم مطالعات به چاپ رسیده از الکترودهای ۲۵ الی ۳۵ سانتی متر مربعی استفاده شده است. برای برقراری اتصال مناسب بین دو الکترود و جمجمه از خیس کردن الکترود با آب معمولی یا محلول NaCl (غلظت ۱۵ الی ۱۴۰ میلی مول) یا کرم های مخصوص استفاده می گردد. البته چند شرکت تولید کننده، الکترودهایی بدون نیاز به مواد اضافی جهت اتصال به جمجمه معرفی نموده اند.

-۳ محل قرارگیری الکترود: با توجه به اندازه به کار رفته و اصول فنی tDCS نمی توان دقت مکانی زیادی از آن انتظار داشت. اما تاثیر گذاری منطقه ای، در حد قشر حرکتی راست یا چپ و یا قشر پره فرونتال راست یا چپ امکان پذیر است. پژوهش ها نشان می دهد الکترود آند منجر به افزایش و الکترود کاتد منجر به کاهش فعالیت نواحی سطحی قشر مخ می گردد. بر این اساس می توان گفت در به کار گیری tDCS در واقع یک ناحیه در قشر مخ تحریک و یک ناحیه مهار می گردد.

۴- طول برقراری جریان: بدیهی است که با افزایش طول دوره جریان و یا شدت جریان می توان انتظار اثرات بیشتری را در tDCS انتظار داشت. اما با توجه به گسترش دامنه نواحی تحت تاثیر در اثر افزایش شدت جریان و تحریک شدن نورون های لایه های زیرین و ایجاد اثرات غیر قابل کنترل و ارزیابی، ترجیح داده می شود برای افزایش اثر ، طول دوره آن افزایش یابد.

در برقراری جریان با tDCS درحد چند ثانیه اثرات ایجاد شده بلافاصله بعد از قطع جریان از بین می روند. در کاربرد tDCS درحدود ۱۰ دقیقه (عموم مطالعات از بازده حدود ۹ الی ۱۳ دقیقه استفاده می کنند) اثرات ایجاد شده تا حدود یک ساعت باقی می ماند.

• نکات مراقبتی در هنگام استفاده ازtDCS :

به استفاده از جریان بسیار خفیف و عدم تماس الکترودها با بافت مغز، مطالعات مختلف نشان داده اند که این روش کاملا غیر تهاجمی و بدون عوارض جدی است. تنها عارضه قابل توجهی که بعضی از مطالعات به آن اشاره کرده اند خارش محل الکترودها و قرمزی این محل پس از جلسات متعدد و طولانی در تعدادی از بیماران است که این قرمزی و خارش نه به علت آسیب بافتی بلکه عمدتا ناشی از گشادی عروق محل گذر جریان است.

عبور جریان از نواحی کنترل کننده ضربان قلب و یا تنفس در ساقه مغز می تواند از لحاظ تئوریک خطر ساز باشد. در یک مطالعه که الکترود مرجع در پاهای بیمار و الکترودهای دیگر در قشر پره فرونتال قرار گرفته بود. در یک بیمار گزارش حالت تهوع و مشکلات تنفسی ذکر شده است که بعد از قطع جریان، این مشکل نیز برطرف شده و نیاز به بستری در بیمارستان ایجاد نشده است.