Niet-invasieve neuromodulatie: diermodellen om basale neurale mechanismen te begrijpen

Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) is een niet-invasieve neuromodulatiemethode waarbij gelijkstroom door hoofdhuidelektroden wordt geleid met als doel de hersenactiviteit te veranderen. De stroom gaat door de hoofdhuid, de schedel en het cerebrospinale vocht (CSF), voordat een klein deel de hersenen bereikt. De recente toename van de belangstelling, gecombineerd met de niet-invasieve aard en lage kosten van tDCS, betekent dat een breed scala aan potentiële klinische toepassingen wordt onderzocht: tDCS wordt momenteel onderzocht als een behandeling voor verslaving, depressie, schizofrenie en cognitieve achteruitgang. Ondanks deze aanzienlijke middelen wordt het neurofysiologische mechanisme dat de waargenomen tDCS-effecten ondersteunt, momenteel echter zeer slecht begrepen. Bovendien, en misschien vanwege dit gebrek aan mechanistisch begrip, is er binnen het veld een controversieel debat over de effectiviteit en reproduceerbaarheid van tDCS. Dat gezegd hebbende, is er nu een groeiende consensus dat de meest betrouwbare en reproduceerbare tDCS-effecten het motorisch leren zijn, gemedieerd door tDCS dat synaptische plasticiteit stimuleert. Hoewel het ook moet worden benadrukt dat zeer vergelijkbare verbeteringen in motorisch leren kunnen worden bereikt via andere algemene mechanismen die de synaptische plasticiteit versterken - zoals lichaamsbeweging of noradrenaline (d.w.z. norepinefrine) afgegeven door het sympathische zenuwstelsel. Het begrijpen van de transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) -mechanismen heeft dat veld verbeterd. We hebben onlangs met behulp van een reeks dierproeven en menselijke experimenten aangetoond dat de effecten van het tACS-motorsysteem kunnen worden veroorzaakt door transcutane stimulatie van perifere zenuwen in de hoofdhuid. Onze resultaten, samen met die van anderen, stellen de effectiviteit van het zwakke elektrische veld in de hersenen in vraag. Het begrijpen van de tDCS zal hetzelfde doen. Gezien de brede effecten van tDCS bij mensen, lijkt het onwaarschijnlijk dat slechts één mechanisme al deze effecten kan verklaren. Net als bij tACS, suggereert bewijs dat tDCS-effecten ook kunnen worden gemedieerd door een reeks verschillende transcraniële en mogelijk transcutane mechanismen. We zijn momenteel echter niet op de hoogte van enig gepubliceerd onderzoek dat rechtstreeks probeert de relatieve rollen van deze mechanismen te ontleden en te begrijpen. In dit project stellen we een reeks innovatieve dier- en mensexperimenten voor die een duidelijker, beter begrip van de tDCS-mechanismen zullen opleveren.