tDCS

La tDCS é una tecnica di facile applicazione con cui è possibile stimolare diverse parti del cervello in modo non invasivo e senza effetti collaterali

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Studio Clinico San Griogio

La tDCS é una tecnica di facile applicazione con cui è possibile stimolare diverse parti del cervello in modo non invasivo, efficace, indolore e senza effetti collaterali significativi.

tDCS meccanismi d azione e campi d applicazione - Psicologia

La tDCS e i suoi meccanismi

La tDCS, nata in Italia e oggi usata in tutto il mondo, è una tecnica di facile applicazione e senza effetti collaterali significativi (le più frequenti percezioni riscontrate sono un leggero prurito/calore all’inizio della stimolazione nei punti in cui sono posizionati gli elettrodi). Nonostante sia una tecnica di recente applicazione, molti studi la indicherebbero come un possibile prezioso strumento per il trattamento di condizioni neuropsichiatriche quali depressione, ansia, morbo di Parkinson, demenza di Alzheimer, dolore cronico, dipendenze, riabilitazione post ictus o traumi.

Messaggio pubblicitario La tDCS permette due tipi di stimolazioni: anodica e catodica. La stimolazione anodica provoca un’eccitazione dell’attività neuronale e quella catodica la inibisce o la riduce.

La stimolazione tDCS consiste in una debole corrente elettrica continua all’intensità costante di 1-2 mA, non percepibile dalla persona, che viene applicata allo scalpo tramite una coppia di elettrodi (uno eccitatorio, l’anodo, e uno inibitorio, il catodo) di 35 cm² di superficie. Gli elettrodi sono rivestiti da una spugna sintetica imbevuta di una soluzione salina per aumentare la conduttività (consentendo di attraversare le ossa craniche e raggiungere l’area cerebrale d’interesse) ed evitare possibili effetti fastidiosi causati dall’applicazione diretta di corrente.

A questo punto vengono inseriti all’interno di una cuffia di gomma (non conduttiva) che ne facilita il fissaggio sulla testa. Generalmente viene utilizzato un montaggio in cui l’elettrodo attivo viene posizionato sull’area che si intende stimolare mentre l’elettrodo di riferimento viene posizionato sull’area sovraorbitale controlaterale o in un’area non cefalica (ad esempio sulla spalla).

Questa tecnica, attraverso il flusso di corrente da un elettrodo all’altro, modifica i potenziali di membrana dei neuroni permettendo di modulare l’eccitabilità della corteccia cerebrale e quindi l’attività neuronale del cervello, aumentando o diminuendo la funzionalità dell’area stimolata (producendo effetti a livello cognitivo e comportamentale) per un tempo che permane oltre la durata della stimolazione. In particolare, la stimolazione anodica depolarizza i neuroni aumentando l’eccitabilità corticale dell’area stimolata, mentre la stimolazione catodica iperpolarizza i neuroni con effetti inibitori. Se la stimolazione viene ripetuta più volte é possibile rendere tali modificazioni più stabili e durature (Bolognini et al. 2009).

Gli effetti sembrano essere dovuti alla modificazione della conduttività dei canali di sodio e calcio e allo spostamento di gradienti elettrici che influenzano il bilancio ionico all’interno e all’esterno della membrana neuronale, modulandone la soglia di attivazione (Ardolino et al. 2005).

Questi effetti variano al variare di:

  • Densità della corrente (rapporto tra intensità di corrente e dimensione dell’elettrodo)
  • Direzione del flusso di corrente (dal catodo all’anodo o dall’anodo al catodo)
  • Durata della stimolazione
  • Geometria neuronale su cui agisce la stimolazione
  • Caratteristiche del tessuto neuronale stimolato.

Le modificazioni prodotte diventano più stabili e durature (effetti a lungo termine) quando la stimolazione viene ripetuta molte volte (Bolognini et al. 2009). I meccanismi alla base di questa stabilizzazione degli effetti potrebbero includere la formazione di nuove sinapsi sfruttando i meccanismi di potenziamento a lungo termine (LTP) e depressione a lungo termine (LTD). Per questi processi sembra avere un ruolo importante il sistema del glutammato e in particolare i recettori NMDA.

tDCS, plasticità cerebrale e riabilitazione

Quando si produce una lesione cerebrale, nell’area controlaterale corrispondente (che generalmente svolge la stessa funzione) si attivano meccanismi simili all’LTP, cosicché l’area intatta possa compensare quella lesionata (Bury & Jones 2002). Una lesione cerebrale perciò diminuisce l’attivazione dell’area lesionata e aumenta l’inibizione che l’area corrispondente nell’emisfero intatto (area rivale) esercita. É stato quindi proposto che un trattamento con la stimolazione tDCS efficace per i deficit post-lesione, soprattutto per i disordini motori primari, consista nell’aumento dell’eccitabilità dell’area lesionata (stimolazione anodica) e/o nell’inibizione dell’area intatta al fine di ridurne l’iperattivazione (stimolazione catodica).

tDCS e trattamento comportamentale

Gli stessi effetti di LTP ottenuti con la stimolazione tDCS si producono nell’area trattata a seguito di un trattamento comportamentale, anche in soggetti sani.

A questo punto si può ipotizzare che training comportamentale e tDCS condividano simili meccanismi d’azione per indurre quei fenomeni di plasticità cerebrale che sono alla base del recupero post-lesione cerebrale, per cui l’uso additivo della tDCS e la sua capacità di produrre effetti a lungo termine dovrebbe aumentare gli effetti della riabilitazione comportamentale.

Per questo motivo si può ragionevolmente supporre che la loro combinazione possa massimizzare i loro effetti individuali. Ciò poiché la stimolazione anodica faciliterebbe l’attivazione dei neuroni dell’area danneggiata mentre la stimolazione catodica ridurrebbe l’azione dell’area intatta e l’inibizione che questa esercita verso l’area lesionata attraverso le connessioni interemisferiche callosali. In un tale quadro il trattamento comportamentale qualora sia associato a stimolazione cerebrale non invasiva potrebbe produrre modificazioni corticali più intense, con conseguente ripresa funzionale maggiore della funzione trattata. Inoltre, considerando che i processi spontanei di riorganizzazione plastica dopo un ictus si riducono rapidamente fino ad esaurirsi in pochi mesi, la combinazione della stimolazione tDCS, e quindi l’induzione di meccanismi di riorganizzazione plastica aggiuntivi, potrebbe permettere di allungare la finestra temporale in cui é possibile somministrare positivamente il trattamento riabilitativo.

Alcuni studi precedenti in cui é stata utilizzata la tDCS

Gli studi neuropsicologici con la tDCS non sono ancora numerosissimi, nonostante le potenzialità di questa tecnica, ma stanno pian piano aumentando.

Gli effetti della tDCS sono stati valutati rispetto a:

  • Corteccia motoria:

La risposta dell’area motoria primaria (M1), valutata misurando i potenziali motori evocati, é risultata maggiore dopo una stimolazione tDCS anodica e minore dopo una stimolazione catodica (Lang et al. 2004). Numerose modificazioni sono state riportate anche a livello comportamentale.

  • Corteccia visiva:

Il picco del potenziale visivo evocato N70 é aumentato dopo una stimolazione anodica e ridotto dopo una stimolazione catodica (Antal et al. 2004a). Il picco del potenziale visivo evocato P100 viene ridotto dopo una stimolazione anodica e amplificato dopo una stimolazione catodica. Modificazioni della percezione visiva sono state descritte, in termini sia di facilitazione che di inibizione.

  • Corteccia somatosensoriale:

La stimolazione anodica della corteccia sensomotoria aumenta i potenziali sensomotori prodotti stimolando il nervo mediano destro (Matsunaga et al. 2004), mentre la stimolazione catodica li riduce lievemente (non le componenti ad alta frequenza) (Dieckhöfer et al. 2006). La stimolazione catodica della corteccia somatosensoriale riduce la capacità di discriminazione tattile per la stimolazione vibratoria dell’anulare sinistro (Rogalewski et al. 2004).

  • Funzioni cognitive:

La stimolazione anodica della corteccia prefrontale sinistra facilita la classificazione probabilistica implicita (Kincses et al. 2004) e le capacità della memoria di lavoro durante un compito di sequenziamento di lettere (Fregni et al. 2005).

La stimolazione catodica della corteccia prefrontale anteriore aumenta il comportamento ingannevole in compiti in cui si può scegliere se dire la verità o mentire. Ciò viene riscontrato parallelamente a tempi di reazione minori quando la risposta é falsa provando anche un senso di colpa minore (Karim et al. 2009).

La stimolazione anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra determina un miglioramento nella prestazione di un compito complesso di problem-solving verbale che richiede l’attivazione delle funzioni esecutive (Cerruti & Schlaug 2008).

La stimolazione anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale, destra o sinistra, e catodica dell’area controlaterale riducono il rischio di comportamento impulsivo durante compiti ambigui di presa di decisione (Fecteau et al. 2007).

La stimolazione catodica della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra durante le fasi iniziali di apprendimento del test della Torre di Londra, e la stimolazione anodica della stessa area nelle fasi successive in cui lo svolgimento del test é stato appreso, producono un miglioramento della prestazione. La stimolazione catodica iniziale sembra funzionare come un riduttore di rumore neuronale che facilita l’acquisizione delle funzioni esecutive alla base del test della torre di Londra, mentre la stimolazione anodica successiva faciliterebbe l’attivazione dei neuroni che hanno ormai stabilito una configurazione di connessioni neuronali funzionale (Dockery et al. 2009).

Dal punto di vista neuropsicologico, gli effetti benefici della tDCS sono stati dimostrati principalmente per la negligenza spaziale unilaterale (Sparing et al. 2009), e nel trattamento dell’afasia (Monti et al. 2008).

La tDCS nel trattamento dei disturbi da uso di sostanze

Recentemente è stato osservato che l’applicazione della tDCS sulla corteccia dorsolaterale prefrontale (DLPFC) si è rivelata un utile strumento nella riduzione del craving sia nei disturbi da uso di sostanze che nelle dipendenze comportamentali, aprendo così, nuovi scenari di ricerca.

Una recente revisione della letteratura ha individuato solamente 18 studi clinici randomizzati (RCT) che indagavano l’utilizzo della tDCS in soggetti con disturbo da uso di sostanza (le sostanze valutate erano alcol, caffeina, cannabis, cocaina, eroina, metamfetamine e nicotina); lo studio prendeva in considerazione 473 pazienti totali. Tra le 18 ricerche selezionate, 16 di esse hanno valutato l’utilizzo della tDCS sulla DLPFC ed 8 hanno evidenziato una riduzione del craving, mentre 2 coinvolgevano l’area fronto-parietale-temporale (FPT) e di esse 1 riportava una riduzione del craving.

In definitiva gli autori evidenziavano che i risultati positivi sul craving erano sostanzialmente equivalenti sia con tDCS anodica sulla DLPFC destra che con tDCS anodica sulla DLPFC sinistra. Dall’altro lato le limitazioni degli studi analizzati erano i campioni numericamente limitati (tra 12 e 49 soggetti), la mancanza di dati sull’efficacia a lungo termine e l’utilizzo di diversi protocolli e procedure di stimolazione (Lupi et al. 2017).

In questo scenario, nuove forme di trattamento che possano agire in maniera sinergica e complementare ai farmaci e alle altre terapie ufficialmente indicate sia nei disturbi da uso di sostanze che nei vari disturbi psichiatrici sono auspicabili e necessarie. Le tecniche di neuromodulazione si prestano particolarmente ad agire in sinergia con le altre terapie e stanno conducendo a una progressiva integrazione del paradigma recettoriale, proprio dell’approccio farmacologico, con quello “circuitale”, in cui le funzioni mentali sono correlate a specifici circuiti neurali, che a loro volta possono essere selettivamente modulati per scopi terapeutici o di ricerca.

tDCS e Sclerosi Multipla

Messaggio pubblicitario Un nuovo studio, condotto da alcuni ricercatori del NYU Langone’s Multiple Sclerosis Comprehensive Care Center, ha evidenziato che i soggetti con Sclerosi Multipla che hanno utilizzato la tDCS mentre eseguivano un training cognitivo di giochi al computer per l’incremento delle abilità di elaborazione delle informazioni, mostravano miglioramenti significativi nelle misure cognitive, rispetto ai soggetti che eseguivano lo stesso training senza stimolazione. I soggetti, inoltre, hanno svolto il training cognitivo e la tDCS nella propria abitazione.

Secondo gli autori dello studio, la possibilità di consentire ai pazienti di partecipare al trattamento senza ripetute visite al clinico, le quali potrebbero costituire una difficoltà crescente per le persone affette da Sclerosi Multipla all’aggravarsi della sintomatologia, potrebbe produrre un miglioramento della qualità della vita dei soggetti.

Questa ricerca evidenzia che la tDCS, eseguita a distanza tramite un protocollo di trattamento controllato, potrebbe fornire una valida nuova opzione di trattamento per i pazienti con sclerosi multipla che non possono trarre giovamento per alcuni dei loro sintomi cognitivi. Molte cure della Sclerosi Multipla sono finalizzate alla prevenzione dei focolari della malattia, ma questi farmaci non forniscono aiuto per quanto riguarda la gestione dei sintomi quotidiani, specialmente i problemi cognitivi.

Nello studio, è stata applicata la tDCS alla corteccia cerebrale pre-frontale dorsolaterale, un’area cerebrale collegata con senso di stanchezza, depressione e funzioni cognitive.

A 25 soggetti è stata fornita una cuffia di elettrodi che essi hanno imparato a mettere tramite l’aiuto del team di ricerca. In ciascuna sessione un tecnico contattava ogni partecipante attraverso una videochiamata, dando a ciascuno un codice per accedere a un tastierino elettronico che dava inizio alla sessione di tDCS per controllare la somministrazione. In seguito, durante la stimolazione, i partecipanti giocavano ad una versione ideata dai ricercatori di giochi al computer di training cognitivo che coinvolgevano aree cerebrali riguardanti l’elaborazione delle informazioni, l’attenzione e la memoria di lavoro.

Il gruppo di partecipanti a cui era applicata la tDCS, svolgeva 10 sessioni di training, e i ricercatori confrontavano i suoi risultati con quelli di 20 partecipanti con Sclerosi Multipla che svolgevano 10 sessioni di giochi di training cognitivo senza tDCS.

E’ stato scoperto che i soggetti del gruppo trattato con la tDCS mostravano maggiori miglioramenti, attraverso misurazioni di elevata sensibilità e basate su rilevazioni al computer dell’ attenzione complessa (Attenzione Selettiva, Attenzione Divisa e Attenzione Sostenuta) e nei tempi di risposta nei diversi trial, rispetto al gruppo che non era trattato con la tDCS. Inoltre, i miglioramenti crescevano con l’aumento del numero di sessioni, dimostrando che la tDCS potrebbe avere benefici cumulativi.

Bulimia Nervosa e tDCS

Kekic e collaboratori hanno condotto una ricerca con lo scopo di indagare se la stimolazione elettrica della Corteccia Prefrontale Dorsolaterale (DLPFC), notoriamente coinvolta nei processi di autocontrollo e di elaborazione della ricompensa, potesse apportare dei benefici nella sintomatologia di pazienti affetti da bulimia nervosa. Per poter far ciò, gli autori hanno utilizzato la tDCS.

Per poter indagare in modo specifico l’effetto della tDCS su pazienti affetti da bulimia nervosa, Kekic e collaboratori (2017) hanno coinvolto un campione di 39 adulti affetti da bulimia nervosa, sottoponendoli a tre diverse sessioni di stimolazione, a 48 ore di distanza l’una dall’altra, in ordine randomizzato, controbilanciato e utilizzando una procedura in doppio cieco: anodica destra/catodica sinistra, anodica sinistra/catodica destra e sham. I soggetti partecipanti sono stati inoltre valutati con batterie neurocognitive e psicologiche sia prima sia dopo ogni sessione per valutare i livelli di autostima e autocontrollo, il desiderio di abbuffarsi e il grado di preoccupazioni riguardo al peso, alla forma corporea e alla quantità di cibo consumato. Un’ulteriore misurazione è stata fatta relativamente alla frequenza dei comportamenti bulimici nelle 24 ore successive al trattamento.

Dalle analisi è emerso che la stimolazione elettrica cerebrale su pazienti con bulimia nervosa porta, in confronto alla stimolazione sham, ad una diminuzione del bisogno di abbuffarsi e ad un aumento dei livelli di autocontrollo. Più nello specifico, dopo la stimolazione con tDCS è stato possibile rilevare una diminuzione del 31% dei punteggi riguardanti le scale sul bisogno di abbuffarsi. Per quanto riguarda l’autocontrollo, poi, i partecipanti sono stati sottoposti ad un compito decisionale di tipo economico, nel quale veniva chiesto loro di scegliere tra il ricevere immediatamente una piccola quantità di denaro e il ricevere dopo tre mesi una grande quantità di denaro. Dopo le sessioni tDCS, non sham, i soggetti risultavano essere più propensi a posporre la gratifica, scegliendo quella differita nel tempo e dimostrando così un miglioramento a livello della presa di decisioni, più controllate e lungimiranti.

In conclusione, quanto emerso dallo studio suggerisce che le tecniche di stimolazione cerebrale non invasiva siano effettivamente in grado di diminuire il bisogno di abbuffarsi, riducendo anche la gravità dei tipici sintomi della bulimia nervosa, per lo meno in modo temporaneo. Secondo gli autori, questo sarebbe possibile grazie all’aumento dei livelli di controllo cognitivo, dato dalla stimolazione della DLPFC, che permetterebbe di controbilanciare gli aspetti compulsivi che caratterizzano questo tipo di disturbo alimentare. Gli autori ritengono comunque che un’implementazione dello studio svolto, coinvolgendo un campione di persone più ampio e utilizzando sessioni di trattamento multiple effettuate lungo un prolungato periodo di tempo, potrebbe portare, con buone probabilità, a miglioramenti più solidi e consistenti.

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