La neurostimolazione elettrica non invasiva: le tecniche principali

Tra le tecnologie di neurostimolazione transcranica, il sistema più diffuso è la stimolazione transcanica a corrente diretta (tDCS), essa utilizza una corrente diretta a bassa intensità (0,5-2 mA) condotta tra uno o più elettrodi attivi (anodo). La corrente si propaga quindi attraverso il cranio e giunge all’elettrodo di riferimento (catodo). Questo flusso di corrente modula l’eccitabilità corticale, con solitamente un incremento dell’eccitabilità stessa a livello dell’anodo e una diminuzione a livello del catodo. Questo fenomeno è stato chiaramente dimostrato ponendo un elettrodo anodale a livello della corteccia motoria per aumentare l’ampiezza dei potenziali motori evocati (MEP) e un elettrodo catodale per diminuirla. Da notare che il campo elettrico a bassa intensità generato dalla tDCS è sottosoglia, ciò significa che è in grado di modificare il potenziale transmembrana neuronale e modulare l’eccitabilità e quindi portare i neuroni più vicini alla loro soglia di scarica senza elicitare una depolarizzazione. Numerosi studi hanno indagato i meccanismi della tDCS, nello specifico essa ha mostrato di agire diminuendo la concentrazione di GABA e aumentando il fattore neurotrofico cerebrale e le concentrazioni di glutammato e glutammina. I recettori NMDA giocano un ruolo chiave, sia negli effetti a breve che a lungo termine indotti dalla tDCS che infatti non vengono osservati dopo bloccaggio di questi canali o dopo somministrazione di antagonisti.

Un’altra tecnica disponibile è la stimolazione transcaranica a corrente alternata (tACS). Questa utilizza una corrente elettrica che si alterna tra i due elettrodi, solitamente con un’onda sinusoidale. Diversamente dalla tDCS, tACS non altera l’eccitabilità neuronale, ma sincronizza il potenziale di scarica neuronale di un grande numero di neuroni a livello dei quali viene applicata a una frequesza esogena. La sincronizzazione neuronale è raggiunta tramite la corrente alternata che altera il potenziale transmembrana. La polarizzazione dei neuroni riflette la corrente che a loro viene applica, conducendo a una fluttuazione sinusoidale del potenziale di membrana. Essendo questa fluttuazione sia dipendente dalla frequenza che proporzionale alla corrente applicata, basse frequenze di stimolazione inducono polarizzazioni maggiori rispetto alle alte. L’abilità di sicronizzare i neuroni di una specifica regione cerebrale in modo che scarichino a una determinata frequenza permette ai ricercatori di individuare le frequenze chiave coinvolte in differenti conportamenti e di individuare la connessionesione causale tra loro.

La stimolazione transcanica random noise (tRNS) è una relativamente recente tecnologia tES, essendo stata utilizzata per la prima volta sugli umani nel 2008. La tRNS è simile alla tACS in quanto sfruzza anch’essa la corrente alternata; tuttavia, invece di stimolare a una frequenza fissa, la tRNS alterna frequenze casuali e ampiezze in un range specifico. Al confronto con gli altri metodi presentati, uno studio ha mostrato che la tRNS sia la tecnica tES più efficace per aumentare l’eccitabilità della corteccia motoria. Nonostante i meccanismi alla base della tRNS non siano ancora chiariti, i suoi effetti sembrano indipendenti dai recettori NMDA, indicando un meccanismo d’azione differente rispetto alla tDCS.

L’area di ricerca sulle tecniche tES è notevolmente avanzata nell’ultima decade, tuttavia ulteriori ricerche saranno necessarie sia per comprenderne i meccanismi che studi che permettano di comprendere meglio la neurofisiopatologia che sottosta ai disturbi  neurologici in modo da poter sfuttare a pieno il loro potenziale. Ciò nonostante, in particolar modo la tDCS, è largamente impiegata nella pratica clinica visti il suo basso costo, la maneggevolezza, la sicurezza d’impiego e le ampie potenzialità terapeutiche, soprattutto nella riabilitazione post ictus, ma anche nel trattamento del dolore neuropatico, della depressione e di numerose altre patologie.

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