Neuropsychologie (Fach) / V11_tDCS (Lektion)

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• Definition Transkranielle Gleichstromstimulation/transcranial direct current stimulation/ tDCS Nicht-invasives Verfahren zur unterschwelligen, tonischen Elektrostimulation des menschlichen Gehirns (direct current – DC - Gleichstrom)
• Was passiert im Prinzip bei der tDCS? Durch Gleichstrom, der für eine gewisse Zeit (im Bereich von Minuten) mit Hilfe von Elektroden auf der Kopfhaut appliziert wird, werden vor allem Veränderungen der cortikalen Erregbarkeit hervorgerufen   --> üblicherweise zwei großflächige Elektroden auf der Kopfoberfläche platziert      – Anode (+) und Kathode (-)
• Was ist der Unterschied zwischen TMS und tDCS? tCDS keine überschwellige Stimulation, die direkt Hirnaktivität hervorruft 
• Wovon hängen bei tDCS die Stärke, die Dauer und die Richtung des Effekts ab? Stromdichte: Quotient Stromstärke/Elektrodenfläche – je größer, desto größer der Effekt auf die cortikale Erregbarkeit Stromflussrichtung: größte Effekte bei Stromfluss längs des Neurons, vor allem im Bereich des Somas und Axons Dauer der Stimulation: bei Stimulation von mehreren Minuten dauern die Effekte über die reine Stimulationsdauer hinaus an
• Wirkmechanismus der tDCS basiert auf Ruhemembranpotential und der Auslösung von Aktionspotentialen: Wie funktioniert das nochmal? Ruhemembranpotential von ca. -70 mV an Neuronen -> Übergewicht positiver Ionen extrazellulär -> exzitatorische oder inhibitorische postsynaptische Potentiale (EPSP bzw. IPSP) können zu einer Depolarisation bzw. zu einer Hyperpolarisation führen -> Bei Depolarisation und Erreichen eines Schwellenwertes wird ein Aktionspotential ausgelöst, das sich entlang des Axons zur Synapse hin ausbreitet
• Wirkmechanismus der tDCS (basiert auf Ruhemembranpotential und Aktionspotentialen) VERSCHIEBUNG DES RUHEMEMBRANPOTENTIALS das Ruhemembranpotential der Neuronen wird verschoben, ohne dass direkt APs ausgelöst werden -> Verschiebung des Potentials = Auswirkungen auf die Erregbarkeit der Zellen  kathodale Stimulation => Hyperpolarisation; erschwert Auslösung des Aktionspotentials  anodale Stimulation => Depolarisation; erleichtert Auslösung des Aktionspotentials  lt. Tierexperimente: Über Stimulation andauernde Effekte keine direkte Folge der Verschiebung des Ruhemembranpotentials, sondern Folge der zwischenzeitlich erhöhten/verringerten Aktivität und daraus resultierenden Mechanismen, die denen von long-term potentiation (LTP) und long-term depression (LTD) ähneln
• Was verhindert anhaltende Verschiebung der Erregbarkeit? Blockade von NMDA-Rezeptoren --> NMDA-Rezeptoren sind wichtig für LTP/LTD
• Praktische Durchführung der tDCS? zwei großflächige Elektroden aus leitendem Gummi/aus Metall verwenden, deren Widerstand möglichst gering ist.  - Elektroden mit Gleichstromsimulator verbinden  - Stimulation langsam hoch/runterfahren weil Probanden in Ein- und Ausschaltphase leichtes Jucken empfinden können => dasselbe in Sham-Bedingung machen, ohne in Zwischenzeit zu stimulieren  --> Stimulationselektrode über interessierendem corticalen Areal anbringen, zweiter Ort für Referenzelektrode gut wähen, da es Effekte an beiden Elektroden gibt. 
• Bei einer Elektrodengröße von 25-35 cm2 entspricht dies einer Stromdichte zwischen .... und .... mA/cm2, wobei die Stromstärke insgesamt meist 1-2mA betragen soll. 0,02 und 0,08 mA/cm2
• Wie quantifiziert man den Grad der cortikalen Erregbarkeit? über die Messung motorisch evozierter Potentiale (MEP), wobei am Effektor auch die EMG-Ableitung stattfindet (Folie11, wtf?) 
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• Klinische Anwendung der tDCS therapeutische Wirkung bei depressiven nach mehrtägiger achtstündiger bilateraler frontaler tDCS (Anode über Augenbrauen) nach Schlaganfall: -  von Parese betroffene Extremitäten werden nicht gebraucht, weshalb es zu reduzierter Erregbarkeit des entsprechenden cortikalen Areals kommt --> Pilotstudien konnten zeigen, dass anodale tDCS der betroffenen Hemisphäre oder kathodale Stimulation der intakten Hemisphäre zu motorischen Verbesserungen führt 
• Beispielstudie: tDCS eignet sich für die Messbarmachung wovon? Effekt von tDCS auf die Bearbeitung von Gesten (durch parietale tDCS): therapeutische Einsetzbarkeit bei Schlaganfall
• Definition tACS Nicht-invasives Verfahren zur unterschwelligen, tonischen Elektrostimulation des menschlichen Gehirns (alternating current – AC - Wechselstrom) es wird Wechselstrom appliziert statt Gleichstrom (tDCS)
• Form des Stroms der tACS meistens Sinusförmig, kann aber im Prinzip jede Form annehmen 
• Die Richtung und Dauer der Effekte von tACS hängen ab von 3 Faktoren - Frequenz: von sehr niedrigen Werten nahe der DC-Stimulation bis zu vielen Kilohertz  - Intensität: Im mA-Bereich  - Phase der Stimulation 
• Mechanismen der tACS noch nicht 100%ig erforscht,  im Bereich von EEG-Frequenzen führt tACS zur Synchronisation neuronaler Aktivität -> Einfluss auf Infotransfer zwischen Regionen im kHz-Bereich eher Einfluss auf die Erregbarkeit der Zellmembran durch Beeinflussung biochemischer Mechanismen

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