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Stimulation transcrânienne de courant direct pour les joueurs en ligne

Published: November 9, 2019 doi: 10.3791/60007
Automatic Translation
*1, *2, 2, 2, 3, 4, 5, 2, 2
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

Summary

Nous présentons un protocole et une étude de faisabilité pour l'application de la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) et de l'évaluation neuroimagerie chez les joueurs en ligne.

Abstract

La stimulation transcrânienne de courant direct (tDCS) est une technique non invasive de stimulation de cerveau qui applique un courant électrique faible au cuir chevelu pour moduler des potentiels neuronaux de membrane. Comparé à d'autres méthodes de stimulation de cerveau, tDCS est relativement sûr, simple, et peu coûteux à administrer.

Étant donné que les jeux excessifs en ligne peuvent avoir une incidence négative sur la santé mentale et le fonctionnement quotidien, il est nécessaire d'élaborer des options de traitement pour les joueurs. Bien que le tDCS au-dessus du cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) ait démontré des résultats prometteurs pour diverses dépendances, il n'a pas été examiné dans les joueurs. Cet article décrit un protocole et une étude de faisabilité pour appliquer tDCS répétéau au-dessus du DLPFC et de la neuroimagerie pour examiner les corrélations neurales sous-jacentes dans les joueurs.

À la base, les personnes qui jouent à des jeux en ligne rapportent la moyenne des heures hebdomadaires consacrées aux jeux, remplir des questionnaires sur les symptômes de la toxicomanie et la maîtrise de soi, et subir le cerveau 18F-fluoro-2-deoxyglucose positron totomographie par émission (FDG-PET). Le protocole tDCS se compose de 12 sessions sur le DLPFC pendant 4 semaines (anode F3/cathode F4, 2 mA pour 30 min par session). Ensuite, un suivi est effectué en utilisant le même protocole que la ligne de base. Les personnes qui ne jouent pas à des jeux en ligne ne reçoivent que des scans FDG-PET de base sans tDCS. Les changements des caractéristiques cliniques et de l'asymétrie du taux métabolique cérébral régional de glucose (rCMRglu) dans le DLPFC sont examinés dans les joueurs. En outre, l'asymétrie de rCMRglu est comparée entre les joueurs et les non-joueurs à la ligne de base.

Dans notre expérience, 15 joueurs ont reçu des sessions de tDCS et ont complété des balayages de ligne de base et de suivi. Dix non-joueurs ont subi des balayages de FDG-PET à la ligne de base. Le TDCS a réduit des symptômes de dépendance, le temps passé sur des jeux, et la maîtrise de soi accrue. En outre, l'asymétrie anormale de rCMRglu dans le DLPFC à la ligne de base a été allégée après tDCS.

Le protocole actuel peut être utile pour évaluer l'efficacité du traitement du TDCS et de ses changements cérébraux sous-jacents chez les joueurs. D'autres études randomisées contrôlées par faux sont justifiées. En outre, le protocole peut être appliqué à d'autres troubles neurologiques et psychiatriques.

Introduction

Ces dernières années, une attention croissante a été accordée à l'utilisation excessive de jeux en ligne depuis ses associations avec un impact négatif sur la santé mentale et le fonctionnement quotidien ainsi qu'avec le trouble du jeu sur Internet (IGD) ont été signalés1,2,3. Bien que plusieurs stratégies de traitement, y compris la pharmacothérapie et la thérapie cognitivo-comportementale ont été évaluées, les preuves de leur efficacité sont limitées4.

Des études antérieures ont suggéré que l'IGD peut partager des similitudes cliniques et neurobiologiques avec d'autres dépendances comportementales et troubles de la consommation de substances5,6. Il a été rapporté que le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) est étroitement impliqué dans la pathophysiologie de la substance et la dépendance comportementale telle que l'envie7, contrôle desimpulsions 8, prise de décision9, et la flexibilité cognitive10. Plusieurs études de neuroimagerie sur IGD ont rapporté des affaiblissements structurels et fonctionnels dans le DLPFC6. En particulier, les études structurales de neuroimaging ont indiqué une réduction de la densité de matière grise dans le DLPFC11,12 et une étude fonctionnelle de formation image de résonance magnétique (fMRI) a trouvé une activité cued-induite altérée dans le DLPFC des patients présentant IGD13. En outre, l'asymétrie fonctionnelle du cerveau peut contribuer à l'impulsivité et l'envie dans les dépendances, y compris IGD. Par exemple, l'envie de jeu en ligne induite par les indices pourrait être liée aux activations préfrontales droites14. Cependant, les altérations du taux métabolique cérébral régional de glucose (rCMRglu) liés à l'utilisation excessive de jeu en ligne ou IGD restent à étudier plus loin comparéà d'autres déficits de cerveau15.

La stimulation transcrânienne de courant direct (tDCS) est une technique non invasive de stimulation de cerveau qui applique un courant électrique faible (1-2 mA) par des électrodes attachées au cuir chevelu pour moduler des potentiels neuronaux de membrane. Généralement, l'excitabilité corticale est augmentée sous l'électrode d'anode et diminuée sous l'électrode cathode16. tDCS est devenu une méthode populaire parce qu'il est simple, peu coûteux, et sûr à administrer par rapport à d'autres techniques de stimulation cérébrale telles que la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) qui utilise une impulsion magnétique pour générer un courant électrique dans le tissu cérébral sous la bobine. Selon un examen récent, l'utilisation de protocoles tDCS conventionnels n'a pas produit d'effets indésirables graves ou de blessures irréversibles et n'est associée qu'à une sensation de démangeaison ou de picotement légère et transitoire sous la zone de stimulation17.

Plusieurs études ont démontré des résultats favorables de tDCS18,19,20 et répétitif TMS21,22 sur le DLPFC pour le traitement de la toxicomanie comportementale et substance. Cependant, d'autres études sont nécessaires pour étudier les effets des techniques de stimulation cérébrale sur l'utilisation des jeux en ligne et les changements cérébraux sous-jacents.

Le but de cette étude est de présenter un protocole pour l'application de sessions répétées de tDCS sur le DLPFC et la neuroimagerie pour examiner les corrélations neuronales sous-jacentes chez les joueurs utilisant 18F-fluoro-2-deoxyglucose positron e tomographie (FDG-PET), ainsi que d'évaluer sa faisabilité. Plus précisément, nous nous sommes concentrés sur les changements dans les symptômes de la toxicomanie, le temps moyen passé sur les jeux, la maîtrise de soi, et l'asymétrie de rCMRglu dans le DLPFC.

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Protocol

Toutes les procédures expérimentales présentées dans ce protocole ont été approuvées par la Commission d'examen institutionnel et sont conformes à la Déclaration d'Helsinki.

1. Participants à la recherche

  1. Recruter les personnes qui déclarent qu'ils jouent à des jeux en ligne (le groupe de joueurs) et ceux qui déclarent qu'ils ne jouent pas à des jeux en ligne (le groupe non-joueur).
    REMARQUE: Ici, nous avons inclus des personnes présentant deux symptômes igD ou plus selon le Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux-523 ou ceux qui jouent à des jeux au moins une heure par jour en moyenne dans le groupe des joueurs. Le groupe non-gamer subit seulement des balayages de base de cerveau FDG-PET pour comparer rCMRglu avec le groupe de joueur et ne reçoit pas des sessions de tDCS.
  2. Pour les deux groupes, exclure les personnes atteintes de (a) des troubles médicaux, psychiatriques ou neurologiques majeurs, b) des antécédents de lésions cérébrales traumatiques, c) des antécédents d'alcoolisme ou d'autres toxicomanies ou de dépendance, (d) l'utilisation de médicaments psychotropes ou (e) des antécédents de contre-indications pour tDCS tels que maux de tête graves, métal dans la tête, antécédents de crise, épilepsie, ou chirurgie du cerveau, ou des lésions ou d'autres problèmes médicaux sur la peau où les électrodes tDCS seront attachés.
  3. Expliquez à chaque participant le but de l'étude, les principales procédures expérimentales et les risques potentiels associés à la participation à l'étude. Après avoir répondu à toutes les questions, obtenir le consentement écrit.

2. Évaluation de base

  1. Évaluer les caractéristiques cliniques à l'aide des questionnaires suivants : Test de toxicomanie sur Internet (IAT)24 et brève échelle d'autocontrôle (BSCS)25. De plus, demandez aux participants de signaler la moyenne des heures hebdomadaires passées à jouer à des jeux.
    REMARQUE: Le mot «Internet» dans l'IAT est remplacé par des «jeux en ligne» pour évaluer la gravité de la dépendance au jeu en ligne.
  2. Effectuez des balayages de FDG-PET de cerveau.
    1. Injectez aux participants de 185 à 222 MBq de FDG et demandez aux participants de se reposer pendant 45 min d'une période d'auto-emploi au cours de laquelle ils sont éveillés et se reposent en position de supine dans une pièce sombre et calme les yeux fermés.
    2. Effectuez des balayages de FDG-PET de cerveau pour acquérir des images transaxiales d'émission et des images de CT utilisant un balayage de PET-CT dans environ 15 min. Appliquer la correction d'atténuation, le filtrage standard, et les techniques standard de reconstruction.

3. Application de tDCS

  1. Dans la semaine qui a suivi l'évaluation de référence, appliquez le SDCT aux participants. Préparez des séances tDCS avec des matériaux suivants : un dispositif tDCS, des lingettes humides, une solution saline, deux électrodes éponges (6 cm de diamètre), un câble, un casque et un bandeau.
  2. Demandez au participant de s'asseoir sur une chaise.
  3. Définir les paramètres de stimulation du dispositif tDCS : 2 mA pour 30 min (densité actuelle de 0,07 mA/cm2). Définir le courant de sorte qu'il rampes jusqu'à 2,0 mA sur 30 s, reste à 2,0 mA pendant 29 min, et rampes jusqu'à 0 mA au cours des 30 dernières s.
  4. Placez la tête (le système international 10-20) sur la tête du participant et marquez le cortex préfrontal dorsolatéral gauche (F3) et le cortex préfrontal dorsolatéral droit (F4). Ensuite, retirez le casque de la tête du participant.
  5. Placez deux électrodes éponges dans les supports en caoutchouc du bandeau et trempez-les avec une solution saline.
  6. Enlever tout maquillage, saleté ou sueur sur le cuir chevelu où les électrodes seront appliquées.
  7. Placez le bandeau au-dessus des points de marquage en plaçant l'électrode anodale sur le DLPFC gauche et l'électrode cathodale au-dessus du DLPFC droit.
  8. Connectez les électrodes à l'appareil tDCS à l'aide du câble et allumez l'appareil.
  9. Demandez au participant de signaler tout effet indésirable pendant ou après la séance du TDCS.
  10. À la fin des 30 min de stimulation, éteignez l'appareil et retirez les électrodes du participant.
  11. Administrer un total de 12 séances de TDCS (3 fois par semaine pendant 4 semaines).

4. Évaluation de suivi

  1. Effectuer l'évaluation de suivi dans la semaine qui suit la dernière séance du SDCT en utilisant le même protocole que l'évaluation de référence.

5. Analyse des données

  1. Utilisez un logiciel approprié pour prétraiter les images PET (p. ex., cartographie paramétrique statistique 12).
    1. Convertir les fichiers DICOM en fichiers NIFTI.
    2. Normalisez spatialement toutes les images PET au modèle PET standard.
  2. Créez des masques binaires pour le DLPFC gauche et droit (p. ex., boîte à outils WFU PickAtlas). Le DLPFC est défini par le gyrus frontal moyen dans l'atlas d'étiquetage anatomique automatisé.
  3. Extraire rCMRglu du DLPFC gauche et droit à l'aide des masques (p. ex., boîte à outils MarsBaR). Le rCMRglu est normalisé à l'utilisation moyenne globale utilisant la mise à l'échelle proportionnelle.
  4. Calculer l'indice d'asymétrie (IA) de rCMRglu dans le DLPFC comme (rCMRglu droite - rCMRglu gauche) / [(rCMRglu droit - rCMRglu gauche) / 2] - 100. L'IA positive indique l'asymétrie droite-plus-que-gauche du métabolisme de glucose.

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Representative Results

Au total, 15 joueurs(tableau 1) et 10 non-joueurs ont été recrutés. L'âge moyen du groupe de joueurs (21,3 à 1,4) était significativement inférieur à celui du groupe des non-joueurs (28,8 à 7,5) (t - -3,81, p 'lt; 0,001). Il y avait 8 hommes dans le groupe des joueurs et 6 hommes dans le groupe des non-joueurs(2 ' 0,11, p '0,74).

Les résultats comportementaux à l'aide de modèles mixtes linéaires indiquent que les sessions tDCS ont réussi à abaisser le score de l'IAT (z -4,29, p lt; 0,001), les heures hebdomadaires passées à jouer à des jeux (z - -2,41, p - 0,02), et amélioré le score BSCS (z - 2,80, p - 0,01) dans le groupe de joueurs (tableau 1 et figure 1). Aucun événement indésirable n'a été signalé au cours des séances du TDCS.

Une corrélation négative significative a été constatée entre les changements dans le score de l'IAT et ceux du score BSCS chez les joueurs (r -0,77, p 'lt; 0,001) (Figure 2). En outre, une diminution du temps passé sur les jeux a été associée à une augmentation du score BSCS dans le groupe des joueurs à un niveau marginal (r - -0,50, p - 0,06).

L'analyse du TEP a révélé que l'IA du DLPFC était significativement différente entre le groupe des joueurs et le groupe des non-joueurs (t - 3,53, p - 0,002) à la ligne de base (figure 3). Malgré la différence significative d'âge entre les deux groupes, rCMRglu peut ne pas être affecté par le vieillissement chez les jeunes adultes26. À la suite des séances du TDCS, l'IA du DLPFC dans le groupe des joueurs a été considérablement diminuée (z -2,11, p - 0,04) (Figure 3).

Figure 1
Figure 1: Changements dans les caractéristiques cliniques du groupe de joueurs. (A) Internet Addiction Test scores, (B) heures hebdomadaires passées à jouer à des jeux, et (C) Brèves scores d'échelle de contrôle de soi avant et après la stimulation transcrânienne de courant direct (tDCS). Les barres d'erreur indiquent les erreurs standard. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2: Une corrélation négative significative entre les changements dans l'échelle de maîtrise de soi brève et ceux dans le test de dépendance à Internet dans le groupe des joueurs. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3: Indice d'asymétriedu taux métabolique cérébral régional de glucose (rCMRglu) dans le cortex préfrontal dorsolatéral. L'indice d'asymétrie a été défini comme (rCMRglu droite - rCMRglu gauche) / [(rCMRglu droite - rCMRglu gauche) / 2] - 100. Les barres d'erreur indiquent les erreurs standard. Ce chiffre a été modifié à partir de Lee et coll.27. tDCS, stimulation transcrânienne de courant direct. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Caractéristiques Pré-tDCS Post-tDCS Statistiques de test
(moyenne - SD ou n) (moyenne et SD)
Âge 21,3 à 1,4
Sexe (homme/femme) 8/7
Test de dépendance à Internet 37,5 à 15,7 24,9 à 16,7 z -4,29, p 'lt; 0.001
Heures hebdomadaires passées à jouer à des jeux 16,8 à 11,7 De 10,3 à 9,9 z -2,41, p 0,02
Brève échelle d'autocontrôle 35,1 à 6,4 37,9 à 4,7 z 2,80, p 0,01
Remarque : Écart type SD et Déviation; tDCS - stimulation transcrânienne de courant direct.
Les joueurs ont reçu un total de 12 séances tDCS sur le cortex préfrontal dorsolatéral (2 mA pour 30 min par session, 3 fois par semaine pendant 4 semaines).

Tableau 1 : Caractéristiques démographiques et cliniques des joueurs. Les joueurs ont reçu un total de 12 séances tDCS sur le cortex préfrontal dorsolatéral (2 mA pour 30 min par session, 3 fois par semaine pendant 4 semaines).

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Discussion

Nous avons présenté un protocole tDCS et neuroimagerie pour les joueurs en ligne et évalué sa faisabilité. Les résultats ont démontré que les séances répétées de tDCS au cours de la DLPFC réduit les symptômes de dépendance au jeu en ligne et le temps moyen passé sur les jeux et une plus grande maîtrise de soi. Une augmentation de la maîtrise de soi a été corrélée avec une diminution des symptômes de dépendance. En outre, l'asymétrie anormale de rCMRglu dans le DLPFC où le côté droit était plus grand que le côté gauche a été amélioré après les sessions de tDCS dans le groupe de joueur. Ces résultats peuvent suggérer la faisabilité de tDCS pour réduire l'utilisation de jeu en ligne. Cependant, puisque notre expérience n'avait pas de groupe témoin fictif et que les participants étaient au courant de l'objectif de l'étude au moment du recrutement, d'autres études randomisées contrôlées par faux sont justifiées pour évaluer l'efficacité du TDCS chez les joueurs en ligne. En outre, les effets à long terme du SDCT devraient également être étudiés.

Bien que nous ayons défini nos critères d'inclusion de façon générale pour inclure à la fois les joueurs normaux et les personnes atteintes de DGJ, il peut également être instructif de ne inclure que les patients atteints de DGJ comme participants à l'étude dans de futures études. Sinon, les effets du TDCS peuvent être comparés entre les joueurs normaux et les patients IGD dans de plus grands échantillons. En outre, toutes les contre-indications pour tDCS telles que le mal de tête grave, le métal dans la tête, l'histoire de la saisie ou de l'épilepsie, et les lésions sur le cuir chevelu devraient être soigneusement examinées pour la sûreté.

L'utilisation de paramètres tDCS appropriés est également une étape critique pour le protocole actuel. En général, une intensité de courant plus élevée (ou densité du courant) et une durée de stimulation plus longue sont associées à des effets plus forts et plus durables. Dans la plupart des études, l'intensité actuelle et la durée de stimulation varient de 1 à 2 mA et de 10 à 30 min, respectivement28. Bien qu'une seule session de tDCS avec courant jusqu'à 4 mA était sûr et tolérable dans les patients de course29,2 mA est recommandé comme seuil de sûreté pour des études humaines30. En outre, certaines études ont indiqué qu'une augmentation de la durée de stimulation modifie les effets de la polarité, suggérant que les effets de l'intensité actuelle et la durée de stimulation peuvent ne pas être nécessairementlinéaires 30.

La taille de l'électrode influence la densité actuelle et la focalité spatiale. Étant donné que de plus petites électrodes peuvent être associées non seulement à une densité de courant plus grande, mais aussi à un effet de shunting31,les tailles d'électrodes entre 25 et 35 cm2 sont couramment utilisées30. En ce qui concerne la polarité de stimulation, une étude précédente de tDCS dans la dépendance d'alcool a rapporté que les montages de F4/cathodal de F4/cathodal anodales ont sensiblement réduit l'envied'alcool 18. Ainsi, les effets de ces deux montages peuvent également être comparés dans les futures études tDCS chez les joueurs.

Pour les effets cumulatifs et durables, nous avons appliqué un total de 12 séances de tDCS sur 4 semaines. Ce calendrier se compose d'un nombre relativement important de séances sur une longue période par rapport aux études précédentes du TDCS32. Récemment, tDCS portable à distance supervisé a été développé pour l'auto-administration répétée à la maison et serait pratique et de gain de temps pour les participants33,34. Puisque la variabilité anatomique comprenant la taille de tête, l'épaisseur de crâne, et les morphologies du gyri et du sulci corticaux peut influencer la distribution courante, des modèles computationnels de tDCS peuvent être appliqués pour prévoir le flux courant et pour optimiser et individualiser les montages d'électrode35.

Pour le protocole tDCS faux, le courant peut être réglé pour monter en puissance jusqu'à 2 mA sur 30 s et la rampe vers le bas à 0 mA au cours des 30 prochaines s. Avec ce protocole fictif, les participants ont du mal à faire la distinction entre la stimulation active et la stimulation fictive parce qu'ils ressentent les mêmes sensations sous les électrodes que lors des séances actives de TDCS au début. Cette stimulation initiale et courte s'est avérée être une technique fiable pour le tDCS36 et pour être l'un des avantages de tDCS au-dessus d'autres techniques non invasives de neuromodulation. D'autres recherches sont justifiées pour optimiser et normaliser divers paramètres tDCS pour les joueurs.

En ce qui concerne le protocole d'évaluation de la gravité de la dépendance pour les jeux, d'autres échelles ont été développées et validées37, et peuvent donc être utilisés à la place de l'IAT. Dans l'analyse d'imagerie, bien que nous nous concentrions sur l'asymétrie de rCMRglu dans le site cible, l'analyse des changements voxel-sage de cerveau entier dans rCMRglu peut également être instructive. En outre, d'autres modalités d'imagerie telles que l'IRMf peuvent être utilisées pour étudier les changements du cerveau induits par le SDCT. Par exemple, une étude d'IRMf a rapporté que le traitement de bupropion a diminué l'activité cue-induite dans le DLPFC dans les patients présentant la dépendance de jeu vidéod'Internet 38.

Notre protocole a montré la faisabilité et la sécurité pour réduire la sévérité de la dépendance et l'utilisation de jeux en ligne à l'aide de tDCS et pour évaluer les corrélations neuronales sous-jacentes. Avec des modifications appropriées, il pourrait s'appliquer à d'autres troubles neurologiques et psychiatriques.

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Disclosures

La City University of New York (CUNY) a IP sur le système de neurostimulation et les méthodes avec Marom Bikson comme inventeur. Marom Bikson a des capitaux propres dans Soterix Medical Inc et agit à titre de consultant pour Boston Scientific Inc. Tous les autres auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts financier.

Acknowledgments

Cette étude a été soutenue par la National Research Foundation of Korea (NRF) financée par le Ministère des sciences et des TIC (2015M3C7A1064832, 2015M3C7A1028373, 2018M3A6A3058651) et par les National Institutes of Health (NIHNIMH 1R01MH111896, NIH-NINDS 1R01NS101362).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Discovery STE PET/CT Imaging System GE Healthcare
MarsBaR region of interest toolbox for SPM Matthew Brett Neuroimaging analysis software; http://marsbar.sourceforge.net/
Statistical Parametric Mapping 12 Wellcome Centre for Human Neuroimaging Neuroimaging analysis software; https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/
Transcranial direct current stimulation device Ybrain YDS-301N
WFU_PickAtlas ANSIR Laboratory, Wake Forest University School of Medicine Neuroimaging analysis software; https://www.nitrc.org/projects/wfu_pickatlas/

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Lee, S. H., Im, J. J., Oh, J. K., Choi, E. K., Yoon, S., Bikson, M., Song, I. U., Jeong, H., Chung, Y. A. Transcranial Direct Current Stimulation for Online Gamers. J. Vis. Exp. (153), e60007, doi:10.3791/60007 (2019).

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