La tDCS

La tDCS

La tDCS è una metodica di stimolazione cerebrale non invasiva capace di indurre cambiamenti funzionali nella corteccia cerebrale (Priori, 1998; 2003). La tDCS consiste essenzialmente nell’applicazione sullo scalpo di elettrodi eroganti una corrente continua di bassa intensità  (da 1 a 2 mA) in grado di  influenzare le funzioni neuronali.In letteratura, la tDCS viene somministrata per 10-20 min/sessione. La durata totale di un trattamento può variare da 1 a 10 giorni,  con sessioni quotidiane. Le patologie su cui è stata utilizzataosono la m di Parkinson, Distonia s. di Tourette, Stroke, Dolore cronico, Epilessia ed m. di Alzheimer

Come Funziona ?

L’aspetto principale è che cambiamenti nel firing neuronale, accoppiati con la neuroplasticità sinaptica, contribuiscono rispettivamente agli effetti intra- e post-stimolazione. 1) Il Firing neuronale spontaneo: la tDCS non induce direttamente firing neuronale in quanto la densità di corrente non è in grado di produrre potenziali d’azione durante la stimolazione ,però vi sono evidenze empiriche che mostrano come gradienti di tensione anche piccole di questa grandezza possono modificare la frequenza del firing neuronale. Molti studi condotti su animali in vivo hanno dimostrato che le correnti anodiche dirette incrementano il firing neuronale spontaneo mentre le correnti catodiche lo riducono. Inoltre, hanno evidenziato che i cambiamenti sono di lunga durata: 5/10 minuti di stimolazione producono effetti nelle 5 ore successive. 2)Meccanismi non-sinaptici: èstato dimostrato che la stimolazione anodica è in grado di modificare il potenziale di membrana neuronale a riposo verso la depolarizzazione, mentre la stimolazione catodica verso l’iperpolarizzazione. L’effetto della tDCS sull’eccitabilità della corteccia motoria può essere misurata attraverso i potenziali evocati motori (PEM) registrati dai muscoli periferici. La tDCS anodica sulla corteccia motoria (0.2–5 mA, 4 s–5 min) incrementa le dimensioni dei PEM. Allo stesso modo, la tDCS sulla corteccia visiva produce cambiamenti nei potenziali evocati visivi, nella sensibilità al contrasto e nella soglia di percezione del movimento dipendente dalla polarità della stimolazione. 3)Meccanismi sinaptici: la tDCS induce cambiamenti nella forza della trasmissione sinaptica. La tDCS anodica può indurre long-term potentiation (LTP) attraverso l’aumento dell’attività presinaptica accoppiata alla depolarizzazione postsinaptica; mentre la tDCS catodica può indurre meccanismi di long-term depression (LTD) mediante la riduzione ed un’iperpolarizzazione post-sinaptica.

(fonte www.newronika.it)

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Depressione, Una 'Pila' Per Curare La Forma Più Grave

Milano, 18 mar. (Adnkronos Salute) - Hanno tentato più volte il suicidio,  sperimentato le cure più invasive, fino all'elettroshock, senza alcun  risultato. Oggi per le persone colpite da gravi forme di depressione,  resistenti ai farmaci, c'è un'altra possibilità per provare a sconfiggere  il mal di vivere: due elettrodi di spugna collegati a una 'pila' che  rilascia corrente continua a bassa intensità ed è in grado di modulare  l'attività cerebrale. Il dispositivo è stato messo a punto, brevettato e  realizzato da Newronika, spin-off nato dalla collaborazione di due enti  pubblici: l'università degli Studi e la Fondazione Policlinico di Milano.

La società, con un investimento inferiore a 50 mila euro, ha sviluppato  la tecnologia necessaria per mettere in pratica la metodica studiata dal  docente di neurologia Alberto Priori, direttore del Centro clinico per la  neurostimolazione del Policlinico, culla del progetto. La pila è stata  sperimentata su 14 pazienti reclutati nella clinica Villa Santa Chiara di  Verona. E i risultati sono stati pubblicati ieri sull'edizione online del  'Journal of Affective Disorders'. Dopo un ciclo di due stimolazioni  quotidiane per cinque giorni, tutti i pazienti hanno mostrato evidenti  miglioramenti, ancora presenti a diverse settimane di distanza.

I risultati, spiegano i medici che hanno partecipato al progetto,  indicherebbero una nuova via per trattare soprattutto quelle forme di  depressione che resistono o non rispondono bene ai farmaci. Forme che  affliggono il 30% dei 5 milioni di italiani alle prese con il mal di  vivere. Circa 1,5 milioni di persone potrebbero dunque beneficiare di  questa novità. Di queste, circa 500 mila hanno una forma di depressione  totalmente resistente ai farmaci: "Casi in cui si sono registrati almeno  tre tentativi consecutivi falliti di trattamento con molecole  differenti", precisa Carlo Altamura, direttore dell'Unità operativa di  psichiatria del Policlinico.

Il nome tecnico è 'Stimolazione transcranica con correnti dirette' e,  assicurano gli esperti, non ha nulla a che vedere con l'elettroshock. Il  trattamento dura pochi minuti e non ha effetti collaterali se non, in  alcuni casi, un lieve arrossamento della parte in cui vengono piazzati  gli elettrodi. E il leggero sapore metallico che i pazienti avvertono in  bocca quando vi si sottopongono. Niente di più. Il trattamento determina  modificazioni funzionali cerebrali che persistono anche quando la  corrente è stata interrotta. "I miglioramenti sono poi evidenti anche a  distanza di mesi", assicura Priori, parlando del trattamento: una sorta  di "rivisitazione della pila di Galvani", in grado di "garantire un campo  elettrico costante e di modificare la carica delle membrane".

Alla fine del trattamento i pazienti - 13 donne e un uomo, di cui 6 con  un elettroshock alle spalle e 6 con uno o più tentativi di suicidio  all'attivo - sono stati sottoposti a diversi test, spiega Priori, "che  non hanno mostrato alcuna alterazione cognitiva o di memoria, fenomeni  tipici invece della terapia elettroconvulsiva". Il trattamento non è  invasivo, non richiede la presenza di un anestesista, dura solo cinque  giorni.

L'85% dei pazienti studiati, riferisce Mario Giacopuzi della clinica  Villa Santa Chiara di Verona, una casa di cura privata convenzionata con  il Ssn dove si trattano casi perlopiù gravi, "presenta un miglioramento  significativo. Quando Priori ce l'ha proposto eravamo scettici. Dopo  abbiamo dovuto ricrederci. E adesso abbiamo già applicato il protocollo a  250 nuovi pazienti". Il Policlinico, annuncia infine Altamura, aspetta 

ulteriori dati che arriveranno da Verona su questa tecnica per ora 

sperimentale, e ha in programma di avviare una sperimentazione. 

L'obiettivo è saperne di più anche sulle forme di depressione più 

sensibili al trattamento e sulle differenze di reazione dei pazienti, per perfezionare l'indicazione della terapia

È italiano il primo pacemaker intelligente per il Parkinson

di Paolo Magliocco2 dicembre 2011

IN QUESTO ARTICOLO

Argomenti: Tecnologie | Alberto Priori | Italia |Università degli studi di Milano Bicocca | Fondazione Irccs Cà Granda Ospedale Maggiore Policlinico

Una cura per il Parkinson non esiste. La strada più promettente per fermare la degenerazione del tessuto cerebrale che è all'origine della malattia sembra quella dell'uso di cellule staminali , ma i problemi legati all'uso di queste cellule sono tanti, compresa l'opposizione etica alla ricerca che fa uso di embrioni. Però la malattia si diffonde sempre di più, complice l'invecchiamento della popolazione, aggredendo le persone senza alcuna certezza precisa sulle cause che possono scatenarla.

In compenso avanza per fortuna il fronte delle cure per i suoi sintomi, cure che promettono di diventare sempre più efficaci. E riuscire a contenere gli effetti quotidiani della malattia, a partire dai classici tremori, è fondamentale per migliorare la qualità della vita dei ammalati. L'ultima novità arriva direttamente dall'Italia, dal Policlinico di Milano , dove il gruppo di lavoro guidato dal professor Alberto Priori ha ideato uno stimolatore intelligente che sarà in grado di interagire con il cervello del paziente e di adattarsi a quelle che sono le sue necessità per ridurre, per esempio, i tremori del corpo esattamente nella misura necessaria.

Bastano una serie di sottili elettrodi che da una parte siano in contatto con i neuroni giusti e dall'altra con un apparecchio in grado di registrare i segnali dell'attività cerebrale e trasformarli nella risposta giusta. Il dispositivo è stato appena brevettato in Europa e negli Stati Uniti. Prima della prossima estate potrebbe cominciare la sperimentazione, per arrivare poi a una commercializzazione anche su larga scala.

Si tratta di una sorta di pacemaker che, come i dispositivi che si usano da molti anni per il cuore, manda un piccolissimo segnale elettrico per stimolare nella maniera corretta le cellule del nostro corpo. E infatti è stato battezzato Pacemaker Cerebrale Adattativo. In questo caso il segnale viene mandato alle cellule cerebrali, e in particolare ai neuroni motori. Apparecchi simili esistono già, anche se non sono ancora molto diffusi.

La novità introdotta dal professor Priori è che anziché inviare al cervello sempre lo stesso segnale, come avviene anche nei pacemaker cardiaci, gli elettrodi impiantati in strutture cerebrali al di sotto della corteccia sono in grado di misurare l'attività dei neuroni e quindi di capire come il paziente sta davvero in quel momento e modulare la cura momento per momento. È un po' come poter dosare un farmaco minuto per minuto, insomma. «Siamo riusciti a individuare quali siano i segnali emessi dai neuroni importanti, come fare a codificarli e poi come usarli per regolare il funzionamento dello strumento». Il pacemaker, infatti, riuscirà non solo a decidere se stare acceso o spento, se emettere uno stimolo verso i neuroni o no, ma anche a modulare nel modo migliore questo stimolo. Così potranno essere controllati i tremori, gli spasmi, le rigidità e tutto gli altri sintomi del Parkinson, fino a migliorare lo stato psicologico stesso delle persone ammalate. Non solo, per i pazienti che già utilizzano un sistema di stimolazione di questo tipo non ci sarà bisogno di sostituire gli elettrodi impiantati. E il sistema sarà utilizzabile, potenzialmente, per tutte le persone che soffrano di Parkinson.

Priori lavora ormai da molti anni sulla possibilità di influenzare lo stato delle cellule cerebrali attraverso l'applicazione di stimoli elettrici o campi magnetici. Al suo attivo ha anche sperimentazioni dedicate alla cura depressione profonda attraverso l'uso di una stimolazione magnetica transcranica realizzata semplicemente appoggiando dei magneti alla testa delle persone. Il suo team è nato nel 1985 al Policlinico e nel 2008 ha dato vita a uno spin-off battezzato Newronika, realizzato con la partecipazione congiunta della Fondazione Irccs Cà Granda Ospedale Maggiore Policlinico e dell'Università degli Studi di Milano.

paolo.magliocco@videoscienza.it

RINCIPI GENERALI DI NEUROSTIMOLAZIONE A. Priori1,2, L. Rossi1, M. Rosa1, S. Marceglia1

1Centro per le Neurotecnologie e la Neurostimolazione, Fondazione IRCCS Policlinico, Mangiagalli e Regina Elena

2Dipartimento di Scienze Neurologiche, Università di Milano

La fisiopatologia di sintomi e segni delle malattie neurologiche e psichiatriche spesso implica la disfunzione (iperattivazione o ipoattivazione) di strutture specifiche, corticali o sottocorticali, del sistema nervoso centrale. La neurostimolazione terapeutica mira a trattare i sintomi e i segni delle malattie neurologiche ristabilendo una normale funzione delle strutture con attività anormale. Sebbene alcune metodiche di stimolazione del sistema nervoso centrale siano note da più di 200 anni e siano state impiegate dai clinici in era prefarmacologica, negli ultimi anni l’imaging funzionale del sistema nervoso centrale ha consentito di individuare con crescente definizione la topografia disfunzionale del sistema nervoso centrale nelle diverse patologie fornendo quindi un numero di “bersagli” possibili per tentare di interferire con le manifestazioni cliniche attraverso la neurostimolazione focale in diverse condizioni neurologiche (malattia di Parkinson, dolore, distonia, tremore, spasticità, sindrome di Tourette, epilessia) e psichiatriche (depressione, disturbo ossessivo compulsivo).

Le metodiche di neuro stimolazione del sistema nervoso centrale impiegate a fini terapeutici si dividono in invasive e non invasive, facendo riferimento alla necessità o meno di un intervento chirurgico o di un impianto per l’applicazione della metodica stessa. Fra le prime vi sono la stimolazione cerebrale profonda (deep brain stimulation o DBS), la stimolazione corticale epidurale (epidural motor cortical stimulation o EMCS), la stimolazione spinale (epidural spinal cord stimulation o ESCS) e la stimolazione vagale (vagus nerve stimulation o VNS). Le metodiche non invasive includono: a) la terapia elettroconvulsiva (electroconvulsive therapy o ECT), b) la stimolazione magnetica ripetitiva (repetitive trancranial magnetic stimulation o rTMS), c) la ionoforesi cerebrale o stimolazione transcranica con correnti dirette (transcranial direct current stimulation o tDCS) e d) la stimolazione spinale transcutanea con correnti dirette (stDCS). Per quest’ultima non vi sono ancora dati in pazienti, ma gli studi fisiologici risultano promettenti in tal senso.

Gli effetti terapeutici delle varie metodiche sopra descritte si possono ascrivere a due diversi tipi di meccanismi: da una parte alcune tecniche producono il loro effetto durante l’erogazione della stimolazione (DBS, EMCS, ESCS, VNS) che quindi deve essere condotta cronicamente, dall’altra vi sono invece le metodiche che esplicano il loro effetto attraverso modificazioni funzionali postume indotte (ECT, rTMS, tDCS, stDCS) e possono essere praticate ciclicamente.

Il principio generale alla base delle tecniche di neuro stimolazione consiste nella induzione di una variazione del campo elettrico, e quindi una differenza di potenziale, intorno alla zona bersaglio. Poiché la natura del sistema nervoso è essenzialmente elettrochimica, questa variazione di campo elettrico induce variazioni di comportamento sia della membrana cellulare sia del fluido intra- e extra-cellulare. È, quindi, possibile distinguere le tecniche di neurostimolazione a seconda del principio fisicoimpiegato: campo elettrico variabile (DBS, EMCS, VNS, ECT), campo elettrico continuo (tDCS e stDCS), campo magnetico variabile (rTMS).

I principi biofisici e fisiologici alla base delle tecniche di neuro stimolazione terapeutica con campo elettrico variabile sono quelli meglio studiati. Il campo elettrico viene applicato attraverso un flusso di cariche nel circuito formato da un anodo (polo positivo), dal tessuto bersaglio della applicazione e da un catodo (polo negativo). In questo modo, vengono indotte differenze di potenziale a cavallo delle membrane cellulari che tendono a depolarizzare (e quindi facilitare) o iperpolarizzare (e quindi inibire), portando ad una variazione nella capacità di generare potenziali d’azione. Ad esempio, in un modello semplificato di conduzione nervosa quale il nervo periferico,si può osservare che il flusso di cariche indotto depolarizza la membrana, inducendo a sua volta un potenziale d’azione antidromico e ortodromico. Di conseguenza, sarà possibile osservare sia effetti focali sia effetti a distanza indotti dalla stimolazione. Gli effetti della stimolazione sono poi in relazione ai diversi parametri di stimolazione, quali l’ intensità della stimolazione (in termini sia di tensione che di corrente), la frequenza di stimolazione, la carica totale iniettata, la durata dello stimolo e la morfologia dello stimolo. Per esempio, relativamente agli effetti a distanza, è noto che la modificazione dei parametri della DBS subtalamica in pazienti con malattia di Parkinson induce modificazioni funzionali nelle aree motorie della corteccia cerebrale. In generale, è possibile individuare almeno quattro modalità di erogazione della stimolazione elettrica: monofasica/bifasica; anodica/catodica; controllata in corrente/controllata in tensione; monopolare/bipolare. La scelta della tipologia di stimolazione è rilevante per comprendere il meccanismo d’azione della stimolazione stessa.In generale, le metodiche non invasive basate su campi elettrici variabili prevedono modelli basati su flussi di corrente prevalenti attraverso i tegumenti e le soluzioni di continuità del cranio (fessura orbitaria, meato acustico esterno, grande forame occipitale), mentre quelle invasive sono basate sul posizionamento di elettrodi direttamente nella struttura bersaglio che si intende stimolare. Le metodiche di neuro stimolazione che impiegano un campo elettrico continuo si basano sugli effetti prodotti dall’applicazione per secondi o minuti di campi elettrici costanti erogati da un generatore di corrente continua. A differenza delle metodiche che impiegano campi elettrici variabili, quelle basate su campi elettrici costanti non inducono la generazione di un potenziale d’azione, ma modulano (facilitando o inibendo) l’attività spontanea preesistente dei neuroni. Tale modulazione avviene attraverso meccanismi ancora non chiari ma, presumibilmente, dipendenti da diverse variabili dello stimolo stesso (intensità, durata, intervallo dalla fine della stimolazione stessa, geometria del campo elettrico). In linea di principio tali effetti sono ascrivibili ad un meccanismo elettroforetico che, probabilmente, coinvolge inizialmente gli ioni e poi molecole polari di crescente massa, come le proteine dei canali ionici, neurotrasmettitori, molecole implicate nella cascata dei secondi messaggeri. Infatti, è ben noto che queste metodiche producono effetti persistenti nel tempo anche dopo il termine della stimolazione stessa. Per esempio, dati di spettroscopia a risonanza magnetica nucleare indicano che la tDCS produce un notevole incremento del mioinositolo cerebrale al di sotto dell’elettrodo di stimolazione. Tali complesse modificazioni a loro volta possono indurre prolungate modificazioni funzionali sinaptiche (long term depression o LTD, long term potentiation o LTP) che sarebbero, in ultima analisi, poi più intimamente correlate all’effetto terapeutico.

Le metodiche basate sullo stimolo magnetico si basano sul principio di induzione di Faraday secondo il quale un campo magnetico variabile induce in una spira una differenza di potenziale in funzione della rapidità di variazione del campo magnetico stesso all’interno della bobina di stimolazione. Tale differenza di potenziale induce, all’interno del tessuto nervoso,la generazione

neurofisiologia e neurostimolazione a scopo terapeutico

di un potenziale d’azione che può avere una diffusione ortodromica o antidromica. Gli effetti della stimolazione magnetica ripetitiva dipendono da diversi parametri quali l’orientamento del campo magnetico applicato, l’intensità (soprasoglia, sottosoglia), morfologia (rise-time, monofasico, bifasico), pattern di frequenza del campo applicato (frequenza regolare o theta burst) e frequenza (<1Hz o >1Hz) dello stimolo stesso. La stimolazione magnetica ripetitiva si basa sull’applicazione di treni prolungati di stimoli magnetici. Gli studi fisiologici sino ad ora effettuati suggeriscono che l’applicazione ripetitiva è in grado di indurre modulazioni neurochimiche e modificazioni funzionali sinaptiche prolungate (LTP ed LTD).

È, infine, da notare come gli effetti della applicazione delle diverse tipologie di stimolazione siano anche differenti nei maschi e nelle femmine, essendo ormai evidenti le specificità di genere ad ogni livello del sistema nervoso centrale. È, infatti, possibile osservare che l’applicazione di stimolazioni con parametri simili possa indurre risposte diverse negli uomini e nelle donne.

In conclusione, le metodiche di neurostimolazione possono essere di diversa natura e sono in grado di normalizzare alcune disfunzioni del sistema nervoso legate alla manifestazione di diverse malattie sia neurologiche sia neuropsichiatriche. Gli effetti di tali metodiche sul sistema nervoso sono legati alle modalità di somministrazione degli stimoli, elettrici o magnetici, e la scelta della metodica di neurostimolazione ottimale è funzione, non solo del tipo di patologia, ma anche della necessità del singolo paziente che potrebbe portare a privilegiare alcune modalità rispetto ad altre.

BIBLIOGRAFIA

Been G, Ngo TT, Miller SM, Fitzgerald PB “The use of tDCS and CVS as methods of non- invasive brain stimulation”. Brain Res Rev. 2007; 56(2):346-61

Edwards MJ, Talelli P, Rothwell JC “Clinical applications of transcranial magnetic stimulation in patients with movement disorders”. Lancet Neurol. 2008; 7(9):827-40

George MS, Nahas Z, Borckardt JJ, Anderson B, Foust MJ, Burns C, Kose S, Short EB “Brain stimulation for the treatment of psychiatric disorders”. Curr Opin Psychiatry. 2007; 20(3):250-4

Machado S, Bittencourt J, Minc D, Portella CE, Velasques B, Cunha M, Budde H, Basile LF, Chadi G, Cagy M, Piedade R, Riberio P “Therapeutic applications of repetitive transcranial magnetic stimulation in clinical neurorehabilitation”. Funct Neurol 2008; 23(3):113-22 Mapstone TB “Vagus nerve stimulation: current concepts”. Neurosurg Focus 2008; 25(3):E9 Nitsche MA, Paulus W “Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation”. J Physiol 2000; 527.3: 633-9

tDCS

Sistema programmabile per la stimolazione a corrente continua (tDCS)

La stimolazione transcranica con correnti dirette (o transcranial Direct Current Stimulation, tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che consiste nell’applicazione sullo scalpo di elettrodi eroganti una corrente continua di bassa intensità non percepibile dal soggetto stimolato. Poiché tale metodica è in grado di indurre modificazioni dell’eccitabilità cerebrale che persistono a lungo dopo la sua applicazione essa trova possibile impiego in tutte le condizioni patologiche caratterizzate da una alterazione focale dell’eccitabilità cerebrale.

Negli ultimi anni tale metodica è stata ampiamente utilizzata nello studio dei processi cognitivi e comportamentali, sia nei soggetti sani che nei pazienti affetti da malattie degenerative o psichiatriche. Infatti, la semplicità di tale tecnica, l’assenza di effetti collaterali e la persistenza degli effetti indotti la rendono un’ interessante prospettiva per il trattamento di diverse patologie neurologiche e neuropsichiatriche. HDCkit rappresenta una nuova generazione di stimolatori a corrente continua, i quali garantiscono migliore efficienza di stimolazione ed una via completamente nuova di gestione del trattamento per assicurare una maggiore sicurezza del paziente, ed una ripetibilità di stimolazione.

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Modulo per la programmazione completa di un intero ciclo di trattamenti, semplice, compatto e flessibile. HDC Prog è predisposto per gestire più unità di stimolazione ed è caratterizzato da un’interfaccia utente molto semplice ed intuitiva, grazie allo schermo Touch Screen a colori ed icone di immediata comprensione. Il modulo di programmazione permette inoltre la consultazione delle sessioni di trattamento eseguite e la gestione di protocolli automatici personalizzabili

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HDC El

Kit completo di accessori per un corretto utilizzo dello strumento tDCS con la massima affidabilità. Gli elettrodi in gomma naturale e cellulosa garantiscono un contatto confortevole con la cute del paziente. I cavi di collegamento sono specifici per rivelare errori di connessione ed interromperne la stimolazione. HDC EL è inoltre comprensivo di una pratica borsa porta strumenti.