Articolo metodologico

Stimolazione transcranica di direct current per i giocatori online

DOI:

10.3791/60007

⸱

9 novembre 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Radiology, Yeouido St. Mary's Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, 2Department of Radiology, Incheon St. Mary's Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, 3Department of Brain and Cognitive Sciences, Ewha Womans University, 4Department of Biomedical Engineering, The City College of New York, 5Department of Neurology, Incheon St. Mary's Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Presentiamo un protocollo e uno studio di fattibilità per l'applicazione della stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) e della valutazione del neuroimaging nei giocatori online.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che applica una corrente elettrica debole al cuoio capelluto per modulare i potenziali della membrana neuronale. Rispetto ad altri metodi di stimolazione del cervello, tDCS è relativamente sicuro, semplice, e poco costoso da amministrare.

Poiché un eccessivo gioco online può influenzare negativamente la salute mentale e il funzionamento quotidiano, è necessario sviluppare opzioni di trattamento per i giocatori. Anche se tDCS sopra la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) ha dimostrato risultati promettenti per varie dipendenze, non è stato testato nei giocatori. Questo articolo descrive un protocollo e uno studio di fattibilità per l'applicazione di tDCS ripetuti sul DLPFC e neuroimaging per esaminare le correlazioni neurali sottostanti nei giocatori.

Al basale, gli individui che giocano agiochi online riportano le ore settimanali medie dedicate ai giochi, completano questionari sui sintomi della dipendenza e l'autocontrollo e subiscono una tomografia a emissione di positrone F-fluoro-2-deossiglucosio (FDG-PET) nel cervello 18F-fluoro-2-deossiglucose. Il protocollo tDCS è costituito da 12 sessioni sul DLPFC per 4 settimane (anode F3/cathode F4, 2 mA per 30 min per sessione). Quindi, viene effettuato un follow-up utilizzando lo stesso protocollo della linea di base. Gli individui che non giocano ai giochi online ricevono solo scansioni FDG-PET di base senza tDCS. I cambiamenti delle caratteristiche cliniche e l'asimmetria del tasso metabolico metabolico metabolico metabolico metabolico metabolico regionale del glucosio (rCMRglu) nel DLPFC vengono esaminati nei giocatori. Inoltre, l'asimmetria di rCMRglu viene confrontata tra giocatori e non giocatori al basale.

Nel nostro esperimento, 15 giocatori hanno ricevuto sessioni tDCS e completato scansioni di base e di follow-up. Dieci non giocatori sono stati sottoposti a scansioni FDG-PET al basale. Il tDCS ha ridotto i sintomi della dipendenza, il tempo trascorso sui giochi e un maggiore autocontrollo. Inoltre, l'asimmetria anomala di rCMRglu nel DLPFC al basale è stata alleviata dopo la tDCS.

Il protocollo attuale può essere utile per valutare l'efficacia del trattamento del tDCS e dei suoi cambiamenti cerebrali sottostanti nei giocatori. Ulteriori studi randomizzati controllati da sham sono giustificati. Inoltre, il protocollo può essere applicato ad altri disturbi neurologici e psichiatrici.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Negli ultimi anni, è stata prestata una crescente attenzione all'uso eccessivo del gioco online poiché le sue associazioni con un impatto negativo sulla salute mentale e sul funzionamento quotidiano, nonché con il disturbo del gioco su Internet (IGD) sono stati segnalati1,2,3. Anche se sono state valutate diverse strategie di trattamento tra cui la farmacoterapia e la terapia cognitivo-comportamentale, le prove della loro efficacia sono limitate4.

Studi precedenti hanno suggerito che IGD può condividere somiglianze cliniche e neurobiologiche con altre dipendenze comportamentali e disturbi dell'uso di sostanze5,6. È stato riferito che la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) è strettamente coinvolta nella fisiopatologia della sostanza e della dipendenza comportamentale come il desiderio7, il controllo degli impulsi8, il processodecisionale 9e la flessibilità cognitiva10. Diversi studi di neuroimaging su IGD hanno segnalato menomazioni strutturali e funzionali nel DLPFC6. In particolare, studi di neuroimaging strutturale hanno rivelato una riduzione della densità della materia grigia nel DLPFC11,12 e uno studio di risonanza magnetica funzionale (fMRI) hanno trovato un'alterata attività indotta da cued nel DLPFC di pazienti con IGD13. Inoltre, l'asimmetria funzionale del cervello può contribuire all'impulsività e al desiderio di dipendenze tra cui IGD. Per esempio, cue-indotta desiderio di gioco online potrebbe essere correlato alle giuste attivazioni prefrontali14. Tuttavia, alterazioni del tasso metabolico metabolico cerebrale regionale di glucosio (rCMRglu) associati con l'uso eccessivo di giochi online o IGD rimangono da studiare ulteriormente rispetto ad altri deficit cerebrali15.

La stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che applica una corrente elettrica debole (1-2 mA) attraverso elettrodi attaccati al cuoio capelluto per modulare i potenziali della membrana neuronale. Generalmente, l'eccitabilità corticale è aumentata sotto l'elettrodo dell'anodo e diminuita sotto l'elettrodo catodo16. tDCS è diventato un metodo popolare perché è semplice, economico e sicuro da amministrare rispetto ad altre tecniche di stimolazione cerebrale come la stimolazione magnetica transcranica (TMS) che utilizza un impulso magnetico per generare una corrente elettrica nel tessuto cerebrale sotto la bobina. Secondo una recente revisione, l'uso di protocolli tDCS convenzionali non ha prodotto gravi effetti avversi o lesioni irreversibili ed è associato solo a lieve e transitoria sensazione di prurito o formicolio sotto l'area di stimolazione17.

Diversi studi hanno dimostrato risultati favorevoli di tDCS18,19,20 e repetitive TMS21,22 sopra il DLPFC per il trattamento di dipendenza comportamentale e sostanza. Tuttavia, ulteriori studi sono necessari per studiare gli effetti delle tecniche di stimolazione del cervello sull'uso del gioco online e i cambiamenti cerebrali sottostanti.

Lo scopo di questo studio è quello di presentare un protocollo per l'applicazione di ripetute sessioni di tDCS sul DLPFC e neuroimaging per esaminare le correlazioni neurali sottostanti nei giocatori che utilizzano la tomografia a emissione di positrone 18F-fluoro-2 deossyglucosi (FDG-PET), nonché per valutarne la fattibilità. In particolare, ci siamo concentrati sui cambiamenti nei sintomi della dipendenza, il tempo medio trascorso sui giochi, l'autocontrollo e l'asimmetria di rCMRglu nel DLPFC.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutte le procedure sperimentali presentate in questo protocollo sono state approvate dal Comitato di revisione istituzionale e sono conformi alla Dichiarazione di Helsinki.

1. Partecipanti alla ricerca

  1. Recluta persone che segnalano di giocare ai giochi online (il gruppo di giocatori) e coloro che riferiscono di non giocare online (il gruppo non giocatore).
    NOT: Qui, abbiamo incluso individui con due o più sintomi di IGD secondo il Manuale diagnostico e statistico dei disturbi mentali-523 o coloro che giocano almeno un'ora al giorno in media nel gruppo di giocatori. Il gruppo non giocatore viene sottoposto solo alle scansioni FDG-PET del cervello di base per confrontare rCMRglu con il gruppo di giocatori e non riceve sessioni tDCS.
  2. Per entrambi i gruppi, escludere gli individui con (a) principali disturbi medici, psichiatrici o neurologici, (b) storia di lesioni cerebrali traumatiche, (c) storia di alcol o di altre sostanze o dipendenza, (d) uso di farmaci psicotropi, o (e) qualsiasi controindicazioni per tDCS come forte mal di testa, metallo nella testa, storia di convulsioni, epilessia, o chirurgia cerebrale, o eventuali lesioni o altri problemi medici sulla pelle in cui saranno attaccati elettrodi tDCS.
  3. Spiegare a ciascun partecipante lo scopo dello studio, le principali procedure sperimentali ed eventuali rischi potenziali associati alla partecipazione allo studio. Dopo aver risposto a qualsiasi domanda, ottenere il consenso scritto.

2. Valutazione di base

  1. Valutare le caratteristiche cliniche utilizzando i seguenti questionari: Internet Addiction Test (IAT)24 e Brief Self Control Scale (BSCS)25. Inoltre, chiedi ai partecipanti di segnalare le ore settimanali medie trascorse a giocare.
    NOT: La parola "Internet" nella IAT viene sostituita con "giochi online" per valutare la gravità della dipendenza dai giochi online.
  2. Eseguire scansioni FDG-PET cerebrali.
    1. Iniettare i partecipanti con 185 - 222 MBq di FDG e hanno i partecipanti riposare per 45 min di un periodo di assorbimento durante il quale sono svegli e riposano in posizione supina in una stanza buia e tranquilla con gli occhi chiusi.
    2. Condurre scansioni FDG-PET cerebrali per acquisire immagini transaxial e immagini TC utilizzando uno scanner PET-CT in circa 15 min. Applicare la correzione dell'attenuazione, il filtraggio standard e le tecniche di ricostruzione standard.

3. Applicazione di tDCS

  1. Entro una settimana dalla valutazione di base, applicare il tDCS ai partecipanti. Preparare sessioni tDCS con i seguenti materiali: un dispositivo tDCS, salviette umidificate, soluzione salina, due elettrodi di spugna (6 cm di diametro), un cavo, un berretto e una fascia.
  2. Chiedi al partecipante di sedersi su una sedia.
  3. Impostare i parametri di stimolazione per il dispositivo tDCS: 2 mA per 30 min (densità di corrente: 0,07 mA/cm2). Impostare la corrente in modo che rampe fino a 2.0 mA su 30 s, rimane a 2.0 mA per 29 min, e rampe verso il basso a 0 mA nel corso degli ultimi 30 s.
  4. Posizionare il headcap (il sistema internazionale 10-20) sulla testa del partecipante e contrassegnare la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (F3) e la corteccia prefrontale dorsolaterale destra (F4). Quindi, rimuovere il tappo dalla testa del partecipante.
  5. Mettere due elettrodi di spugna nei portagomma dell'archetto e immergerli con soluzione salina.
  6. Rimuovere qualsiasi trucco, sporcizia o sudore sul cuoio capelluto in cui verranno applicati gli elettrodi.
  7. Posizionare l'archetto sopra i punti di marcatura posizionando l'elettrodo anodale sul DLPFC sinistro e l'elettrodo catodale sopra il DLPFC destro.
  8. Collegare gli elettrodi al dispositivo tDCS utilizzando il cavo e accendere il dispositivo.
  9. Chiedere al partecipante di segnalare eventuali effetti negativi durante o dopo la sessione tDCS.
  10. Alla fine dei 30 min di stimolazione, spegnere il dispositivo e rimuovere gli elettrodi dal partecipante.
  11. Amministrare un totale di 12 sessioni tDCS (3 volte a settimana per 4 settimane).

4. Valutazione di follow-up

  1. Eseguire la valutazione di follow-up entro una settimana dopo l'ultima sessione tDCS utilizzando lo stesso protocollo della valutazione di base.

5. Analisi dei dati

  1. Utilizzare un pacchetto software appropriato per pre-elaborare le immagini PET (ad esempio, Mapping parametrico statistico 12).
    1. Convertire i file DICOM in file NIFTI.
    2. Normalizzare spazialmente tutte le immagini PET in base al modello PET standard.
  2. Creare maschere binarie per DLPFC sinistro e destro (ad esempio, casella degli strumenti WFU PickAtlas). Il DLPFC è definito dal giro frontale centrale nell'atlante di etichettatura anatomica automatizzata.
  3. Estrarre rCMRglu del DLPFC sinistro e destro utilizzando le maschere (ad esempio, la casella degli strumenti MarsBaR). Il rCMRglu è normalizzato all'assorbimento medio globale utilizzando il ridimensionamento proporzionale.
  4. Calcolare l'indice di asimmetria (AI) di rCMRglu nel DLPFC come (rCMRglu destra - rCMRglu left) / [(rCMRglu destra : rCMRglu sinistra) / 2] L'IA positiva indica l'asimmetria del metabolismo del glucosio a destra-maggiore-sinistra.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Un totale di 15 giocatori (Tabella 1) e 10 non giocatori sono stati reclutati. L'età media del gruppo di giocatori (21,3 x 1,4) era significativamente inferiore a quella del gruppo non-gamer (28,8 - 7,5) (t - -3,81, p < 0.001). C'erano 8 uomini nel gruppo dei giocatori e 6 uomini nel gruppo dei non giocatori (n.2 - 0,11, p - 0,74).

I risultati comportamentali che utilizzano modelli misti lineari indicano che le sessioni tDCS hanno abbassato correttamente il punte...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Abbiamo presentato un protocollo tDCS e neuroimaging per i giocatori online e ne abbiamo valutato la fattibilità. I risultati hanno dimostrato che le ripetute sessioni di tDCS sul DLPFC hanno ridotto i sintomi della dipendenza da giochi online e il tempo medio dedicato ai giochi e all'aumento dell'autocontrollo. Un aumento dell'autocontrollo è stato correlato con una diminuzione dei sintomi della dipendenza. Inoltre, l'asimmetria anormale di rCMRglu nel DLPFC dove il lato destro era maggiore del lato sinistro è stato mig...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La City University of New York (CUNY) ha IP sul sistema di neurostimolazione e metodi con Marom Bikson come inventore. Marom Bikson ha un'equità in Soterix Medical Inc e serve come consulente per Boston Scientific Inc. Tutti gli altri autori non dichiarano conflitti di interesse finanziari.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo studio è stato sostenuto dalla National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal Ministero della Scienza e delle TIC (2015M3C7A1064832, 2015M3C7A1028373, 2018M3A6A3058651) e dai National Institutes of Health (NIHNIMH 1R01MH111896, NIH-NINDS 1R01NS101362).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Discovery STE PET/CT ImagingGE Healthcare
MarsBaR region of interest toolbox for SPMMatthew BrettSoftware di analisi di neuroimaging; http://marsbar.sourceforge.net/
Statistical Parametric Mapping 12Wellcome Centre for Human NeuroimagingSoftware di analisi di neuroimaging; https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/
Dispositivo di stimolazione transcranica a corrente continuaYbrainYDS-301N
WFU_PickAtlasANSIR Laboratory, Wake Forest University School of Medicine Software dianalisi di neuroimaging; https://www.nitrc.org/projects/wfu_pickatlas/
System

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, Y. F., Peng, S. S. University students' Internet use and its relationships with academic performance, interpersonal relationships, psychosocial adjustment, and self-evaluation. CyberPsychology & Behavior. 11 (4), 467-469 (2008).
  2. Ho, R. C., et al. The association between internet addiction and psychiatric co-morbidity: a meta-analysis. BMC Psychiatry. 14, 183(2014).
  3. Pawlikowski, M., Brand, M. Excessive Internet gaming and decision making: do excessive World of Warcraft players have problems in decision making under risky conditions. Psychiatry Research. 188 (3), 428-433 (2011).
  4. Zajac, K., Ginley, M. K., Chang, R., Petry, N. M. Treatments for Internet gaming disorder and Internet addiction: A systematic review. Psychology of Addictive Behaviors. 31 (8), 979-994 (2017).
  5. Weinstein, A. M. An Update Overview on Brain Imaging Studies of Internet Gaming Disorder. Frontiers in Psychiatry. 8, 185(2017).
  6. Park, B., Han, D. H., Roh, S. Neurobiological findings related to Internet use disorders. Psychiatry and Clinical Neurosciences. 71 (7), 467-478 (2017).
  7. Kober, H., et al. Prefrontal-striatal pathway underlies cognitive regulation of craving. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (33), 14811-14816 (2010).
  8. Li, C. S., Luo, X., Yan, P., Bergquist, K., Sinha, R. Altered impulse control in alcohol dependence: neural measures of stop signal performance. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 33 (4), 740-750 (2009).
  9. Fecteau, S., Fregni, F., Boggio, P. S., Camprodon, J. A., Pascual-Leone, A. Neuromodulation of decision-making in the addictive brain. Substance Use & Misuse. 45 (11), 1766-1786 (2010).
  10. Fujimoto, A., et al. Deficit of state-dependent risk attitude modulation in gambling disorder. Translational Psychiatry. 7 (4), 1085(2017).
  11. Choi, J., et al. Structural alterations in the prefrontal cortex mediate the relationship between Internet gaming disorder and depressed mood. Scientific Reports. 7 (1), 1245(2017).
  12. Yuan, K., et al. Microstructure abnormalities in adolescents with internet addiction disorder. PLoS One. 6 (6), 20708(2011).
  13. Ko, C. H., et al. Brain activities associated with gaming urge of online gaming addiction. Journal of Psychiatric Research. 43 (7), 739-747 (2009).
  14. Gordon, H. W. Laterality of Brain Activation for Risk Factors of Addiction. Current Drug Abuse Reviews. 9 (1), 1-18 (2016).
  15. Tian, M., et al. PET imaging reveals brain functional changes in internet gaming disorder. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (7), 1388-1397 (2014).
  16. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. Journal of Physiology. 527, Pt 3 633-639 (2000).
  17. Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimulation. 9 (5), 641-661 (2016).
  18. Boggio, P. S., et al. Prefrontal cortex modulation using transcranial DC stimulation reduces alcohol craving: a double-blind, sham-controlled study. Drug and Alcohol Dependence. 92 (1-3), 55-60 (2008).
  19. Martinotti, G., et al. Gambling disorder and bilateral transcranial direct current stimulation: A case report. Journal of Behavioral Addictions. 7 (3), 834-837 (2018).
  20. Martinotti, G., et al. Transcranial Direct Current Stimulation Reduces Craving in Substance Use Disorders: A Double-blind, Placebo-Controlled Study. Journal of ECT. , (2019).
  21. Gay, A., et al. A single session of repetitive transcranial magnetic stimulation of the prefrontal cortex reduces cue-induced craving in patients with gambling disorder. European Psychiatry. 41, 68-74 (2017).
  22. Pettorruso, M., et al. Dopaminergic and clinical correlates of high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation in gambling addiction: a SPECT case study. Addictive Behaviors. 93, 246-249 (2019).
  23. American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 5th edn. American Psychiatric Association. , (2013).
  24. Young, K. S. Internet addiction: the emergence of a new clinical disorder. CyberPsychology & Behavior. 1 (3), 237-244 (1998).
  25. Tangney, J. P., Baumeister, R. F., Boone, A. L. High self-control predicts good adjustment, less pathology, better grades, and interpersonal success. Journal of Personality. 72 (2), 271-324 (2004).
  26. Bentourkia, M., et al. Comparison of regional cerebral blood flow and glucose metabolism in the normal brain: effect of aging. Journal of the Neurological Sciences. 181 (1-2), 19-28 (2000).
  27. Lee, S. H., et al. Transcranial direct current stimulation for online gamers: A prospective single-arm feasibility study. Journal of Behavioral Addictions. 7 (4), 1166-1170 (2018).
  28. Bikson, M., et al. Response to letter to the editor: Safety of transcranial direct current stimulation: Evidence based update 2016. Brain Stimulation. 10 (5), 986-987 (2017).
  29. Chhatbar, P. Y., et al. Safety and tolerability of transcranial direct current stimulation to stroke patients - A phase I current escalation study. Brain Stimulation. 10 (3), 553-559 (2017).
  30. Thair, H., Holloway, A. L., Newport, R., Smith, A. D. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS): A Beginner's Guide for Design and Implementation. Frontiers in Neuroscience. 11, 641(2017).
  31. Wagner, T., et al. Transcranial direct current stimulation: a computer-based human model study. Neuroimage. 35 (3), 1113-1124 (2007).
  32. Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).
  33. Carvalho, F., et al. Home-Based Transcranial Direct Current Stimulation Device Development: An Updated Protocol Used at Home in Healthy Subjects and Fibromyalgia Patients. Journal of Visualized Experiments. (137), (2018).
  34. Shaw, M. T., et al. Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability. Journal of Visualized Experiments. (128), (2017).
  35. Bikson, M., Rahman, A., Datta, A. Computational models of transcranial direct current stimulation. Clinical EEG and Neuroscience. 43 (3), 176-183 (2012).
  36. Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. Transcranial DC stimulation (tDCS): a tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation. Clinical Neurophysiology. 117 (4), 845-850 (2006).
  37. Cho, H., et al. Development of the Internet addiction scale based on the Internet Gaming Disorder criteria suggested in DSM-5. Addictive Behaviors. 39 (9), 1361-1366 (2014).
  38. Han, D. H., Hwang, J. W., Renshaw, P. F. Bupropion sustained release treatment decreases craving for video games and cue-induced brain activity in patients with Internet video game addiction. Experimental and Clinical Psychopharmacology. 18 (4), 297-304 (2010).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi permesso

Tag

Corteccia prefrontale dorsolateraleScansione FDG PETTasso metabolico cerebrale regionaleInternet Addiction TestBrief Self Control ScaleIndice di asimmetriaDipendenza dal gioco onlineAnalisi di neuroimagingProtocollo tDCS

Articoli correlati