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Estimulación de corriente directa transcraneal para jugadores en línea

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

Presentamos un protocolo y un estudio de viabilidad para aplicar la estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) y la evaluación de neuroimagen en jugadores en línea.

Abstract

La estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) es una técnica de estimulación cerebral no invasiva que aplica una corriente eléctrica débil al cuero cabelludo para modular los potenciales de la membrana neuronal. En comparación con otros métodos de estimulación cerebral, tDCS es relativamente seguro, simple y barato de administrar.

Dado que el exceso de juegos en línea puede afectar negativamente la salud mental y el funcionamiento diario, es necesario desarrollar opciones de tratamiento para los jugadores. Aunque el tDCS sobre la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC) ha demostrado resultados prometedores para diversas adicciones, no se ha probado en jugadores. Este artículo describe un protocolo y un estudio de viabilidad para aplicar tDCS repetido sobre el DLPFC y neuroimagen para examinar los correlatos neuronales subyacentes en los jugadores.

Al inicio, las personas que juegan juegos en línea reportan el promedio semanal de horas dedicadas a los juegos, completan cuestionarios sobre los síntomas de la adicción y el autocontrol, y se someten al cerebro 18F-fluoro-2-desoxiglucosa positron e imposibilidad de emisión de alcohol (FDG-PET). El protocolo tDCS consta de 12 sesiones sobre el DLPFC durante 4 semanas (ánodo F3/cátodo F4, 2 mA para 30 min por sesión). A continuación, se realiza un seguimiento utilizando el mismo protocolo que la línea de base. Las personas que no juegan juegos en línea reciben sólo escaneos FDG-PET de línea sin tDCS. Los cambios de características clínicas y la asimetría de la tasa metabólica cerebral regional de glucosa (rCMRglu) en el DLPFC se examinan en los jugadores. Además, la asimetría de rCMRglu se compara entre jugadores y no jugadores en la línea de base.

En nuestro experimento, 15 jugadores recibieron sesiones tDCS y completaron escaneos de línea de base y seguimiento. Diez no jugadores se sometieron a exploraciones FDG-PET en la línea de base. El tDCS redujo los síntomas de adicción, el tiempo dedicado a los juegos y el aumento del autocontrol. Además, la asimetría anormal de rCMRglu en el DLPFC al inicio se alivió después de tDCS.

El protocolo actual puede ser útil para evaluar la eficacia del tratamiento de tDCS y sus cambios cerebrales subyacentes en los jugadores. Otros estudios aleatorizados controlados por falsos están garantizados. Además, el protocolo se puede aplicar a otros trastornos neurológicos y psiquiátricos.

Introduction

En los últimos años, se ha prestado mayor atención al uso excesivo de juegos en línea ya que sus asociaciones con impacto negativo en la salud mental y el funcionamiento diario, así como con el trastorno de los juegos de Internet (IGD) se han reportado1,2,3. Aunque se han evaluado varias estrategias de tratamiento, incluyendo farmacoterapia y terapia cognitivo-conductual, la evidencia de su eficacia es limitada4.

Estudios anteriores han sugerido que la IGD puede compartir similitudes clínicas y neurobiológicas con otras adicciones conductuales y trastornos por consumo de sustancias5,6. Se ha informado que la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC) está estrechamente involucrada en la fisiopatología de la sustancia y la adicción al comportamiento como el anhelo7,el control de impulsos8,la toma de decisiones9,y la flexibilidad cognitiva10. Varios estudios de neuroimagen sobre IGD han notificado deficiencias estructurales y funcionales en el DLPFC6. En particular, los estudios de neuroimagen estructural revelaron una reducción de la densidad de la materia gris en el DLPFC11,12 y un estudio de resonancia magnética funcional (fMRI) encontró una actividad inducida por cued alterada en el DLPFC de pacientes con IGD13. Además, la asimetría funcional del cerebro puede contribuir a la impulsividad y el antojo en las adicciones incluyendo IGD. Por ejemplo, el antojo inducido por cue para juegos en línea podría estar relacionado con las activaciones prefrontales derechas14. Sin embargo, las alteraciones de la tasa metabólica cerebral regional de glucosa (rCMRglu) asociadas con el uso excesivo de juegos en línea o IGD siguen siendo para ser investigados más allá en comparación con otros déficits cerebrales15.

La estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) es una técnica de estimulación cerebral no invasiva que aplica una corriente eléctrica débil (1-2 mA) a través de electrodos conectados al cuero cabelludo para modular los potenciales de la membrana neuronal. Generalmente, la excitabilidad cortical aumenta bajo el electrodo de ánodo y disminuye bajo el electrodo catódo16. tDCS se ha convertido en un método popular porque es simple, barato y seguro de administrar en comparación con otras técnicas de estimulación cerebral como la estimulación magnética transcraneal (TMS) que utiliza un pulso magnético para generar una corriente eléctrica en el tejido cerebral debajo de la bobina. Según una revisión reciente, el uso de protocolos tDCS convencionales no ha producido ningún efecto adverso grave o lesión irreversible y se asocia con sólo sensación de picazón u hormigueo leve y transitoria bajo el área de estimulación17.

Varios estudios han demostrado resultados favorables de tDCS18,19,20 y repetitivo TMS21,22 sobre el DLPFC para el tratamiento de la adicción al comportamiento y las sustancias. Sin embargo, se necesitan más estudios para investigar los efectos de las técnicas de estimulación cerebral en el uso del juego en línea y los cambios cerebrales subyacentes.

El objetivo de este estudio es presentar un protocolo para aplicar sesiones repetidas de tDCS sobre el DLPFC y neuroimagen para examinar los correlatos neuronales subyacentes en los jugadores utilizando 18F-fluoro-2-desoxiglucosa tomografía por emisión de positrones (FDG-PET), así como para evaluar su viabilidad. Específicamente, nos centramos en los cambios en los síntomas de adicción, el tiempo promedio dedicado a los juegos, el autocontrol y la asimetría de rCMRglu en el DLPFC.

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Protocol

Todos los procedimientos experimentales presentados en este protocolo han sido aprobados por la Junta de Revisión Institucional y están de acuerdo con la Declaración de Helsinki.

1. Participantes en la investigación

  1. Recluta a personas que informen que juegan juegos en línea (el grupo de jugadores) y aquellos que informan que no juegan juegos en línea (el grupo que no juega).
    NOTA: Aquí, incluimos individuos con dos o más síntomas de IGD de acuerdo con el Manual Diagnóstico y Estadístico de trastornos mentales-523 o aquellos que juegan juegos al menos una hora por día en promedio en el grupo de jugadores. El grupo que no juega se somete únicamente a escaneos FDG-PET cerebrales basales para comparar rCMRglu con el grupo de jugadores y no recibe sesiones tDCS.
  2. Para ambos grupos, excluya a las personas con (a) trastornos médicos, psiquiátricos o neurológicos importantes, (b) antecedentes de lesión cerebral traumática, (c) antecedentes de abuso de alcohol u otras sustancias o dependencia, (d) uso de medicamentos psicotrópicos, o (e) cualquier contraindicaciones para el tDCS como dolor de cabeza intenso, metal en la cabeza, antecedentes de convulsiones, epilepsia o cirugía cerebral, o cualquier lesión u otros problemas médicos en la piel donde se unirán electrodos tDCS.
  3. Explicar a cada participante el objetivo del estudio, los principales procedimientos experimentales y cualquier riesgo potencial asociado con la participación en el estudio. Después de responder a cualquier pregunta, obtenga el consentimiento por escrito.

2. Evaluación de línea de base

  1. Evaluar las características clínicas utilizando los siguientes cuestionarios: Prueba de adicción a Internet (IAT)24 y Escala breve de autocontrol (BSCS)25. Además, pida a los participantes que informen del promedio de horas semanales que pasan jugando.
    NOTA: La palabra "Internet" en la IAT se reemplaza con "juegos en línea" para evaluar la gravedad de la adicción a los juegos en línea.
  2. Realizar exploraciones cerebrales FDG-PET.
    1. Inyectar a los participantes con 185 - 222 MBq de FDG y hacer que los participantes descansen durante 45 minutos de un período de admisión durante el cual están despiertos y descansando en posición supina en una habitación oscura y tranquila con los ojos cerrados.
    2. Realice exploraciones FDG-PET cerebrales para adquirir imágenes de emisión transaxial e imágenes de TC utilizando un escáner PET-CT en aproximadamente 15 minutos. Aplicar corrección de atenuación, filtrado estándar y técnicas de reconstrucción estándar.

3. Aplicación de tDCS

  1. Dentro de una semana después de la evaluación de referencia, aplique tDCS a los participantes. Prepare sesiones tDCS con los siguientes materiales: un dispositivo tDCS, toallitas húmedas, solución salina, dos electrodos de esponja (6 cm de diámetro), un cable, un gorro y una diadema.
  2. Pida al participante que se sente en una silla.
  3. Ajuste los parámetros de estimulación para el dispositivo tDCS: 2 mA para 30 min (densidad de corriente a 0,07 mA/cm2). Establecer la corriente para que rampas de hasta 2.0 mA sobre 30 s, permanece en 2.0 mA durante 29 min, y rampas hasta 0 mA en los últimos 30 s.
  4. Coloque el reposacabezas (el sistema internacional 10-20) en la cabeza del participante y marque la corteza prefrontal dorsolateral izquierda (F3) y la corteza prefrontal dorsolateral derecha (F4). A continuación, retire el capuchón de la cabeza del participante.
  5. Coloque dos electrodos de esponja en los soportes de goma de la diadema y remoje con solución salina.
  6. Retire cualquier maquillaje, suciedad o sudor en el cuero cabelludo donde se aplicarán los electrodos.
  7. Coloque la diadema sobre los puntos de marcado colocando el electrodo anodal sobre el DLPFC izquierdo y el electrodo cathodal sobre el DLPFC derecho.
  8. Conecte los electrodos al dispositivo tDCS mediante el cable y encienda el dispositivo.
  9. Pida al participante que informe cualquier efecto adverso durante o después de la sesión de tDCS.
  10. Al final de los 30 minutos de estimulación, apague el dispositivo y retire los electrodos del participante.
  11. Administrar un total de 12 sesiones de tDCS (3 veces por semana durante 4 semanas).

4. Evaluación de seguimiento

  1. Realice la evaluación de seguimiento dentro de una semana después de la última sesión de tDCS utilizando el mismo protocolo que la evaluación de línea de base.

5. Análisis de datos

  1. Utilice un paquete de software adecuado para preprocesar las imágenes PET (por ejemplo, Asignación paramétrica estadística 12).
    1. Convertir archivos DICOM a archivos NIFTI.
    2. Normaliza espacialmente todas las imágenes PET a la plantilla PET estándar.
  2. Cree máscaras binarias para el DLPFC izquierdo y derecho (por ejemplo, la caja de herramientas WFU PickAtlas). El DLPFC se define por el génóxido frontal medio en el atlas de etiquetado anatómico automatizado.
  3. Extraiga rCMRglu del DLPFC izquierdo y derecho utilizando las máscaras (por ejemplo, la caja de herramientas MarsBaR). El rCMRglu se normaliza a la toma media global mediante escalado proporcional.
  4. Calcule el índice de asimetría (AI) de rCMRglu en el DLPFC como (rCMRglu a la derecha - rCMRglu izquierda) / [(rCMRglu right + rCMRglu left) / 2] a 100. La IA positiva indica asimetría de la glucosa a la derecha mayor que la izquierda.

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Representative Results

Un total de 15 jugadores(Tabla 1)y 10 no jugadores fueron reclutados. La edad media del grupo de jugadores (21,3 x 1,4) fue significativamente inferior a la del grupo de no jugadores (28,8 x 7,5) (t a -3,81, p < 0,001). Había 8 hombres en el grupo de jugadores y 6 hombres en el grupo de no jugadores(2 x 0,11, p a 0,74).

Los resultados de comportamiento utilizando modelos mixtos lineales indican que las sesiones de tDCS redujeron con éxito la puntuación de IAT (z -4.29, p < 0.001), las horas semanales dedicadas a jugar juegos (z -2.41, p a 0,02) y mejoraron la puntuación de BSCS (z a 2,80, p a 0,01) en el grupo de jugadores(Tabla 1 y Figura 1). No se notificaron eventos adversos durante las sesiones de tDCS.

Se encontró una correlación negativa significativa entre los cambios en la puntuación de IAT y los de la puntuación de BSCS en los jugadores (r -0,77, p < 0,001) (Figura 2). Además, una disminución del tiempo dedicado a los juegos se asoció con un aumento de la puntuación de BSCS en el grupo de jugadores a un nivel marginal (r -0,50, p a 0,06).

El análisis de PET reveló que la IA del DLPFC era significativamente diferente entre el grupo de jugadores y el grupo de no jugadores (t a 3,53, p a 0,002) en la línea de base(Figura 3). A pesar de la diferencia significativa de edad entre los dos grupos, rCMRglu puede no verse afectado por el envejecimiento en adultos jóvenes26. Después de las sesiones de tDCS, la IA del DLPFC en el grupo de jugadores se redujo significativamente (z - -2.11, p - 0,04)(Figura 3).

Figure 1
Figura 1: Cambios en las características clínicas del grupode jugadores. (A) Puntuaciones de la prueba de adicción a Internet, (B) horas semanales dedicadas a jugar juegos, y (C) Puntuaciones breves de la escala de autocontrol antes y después de la estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS). Las barras de error indican errores estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Una correlación negativa significativa entre los cambios en la Escala breve de autocontrol y los de la prueba de adicción a Internet en el grupo de jugadores.

Figure 3
Figura 3: Índice de asimetría de latasa metabólica cerebral regional de glucosa (rCMRglu) en la corteza prefrontal dorsolateral. El índice de asimetría se definió como (rCMRglu derecha - rCMRglu izquierda) / [(rCMRglu derecha + rCMRglu izquierda) / 2] a 100. Las barras de error indican errores estándar. Esta cifra ha sido modificada de Lee et al.27. tDCS, estimulación de corriente directa transcraneal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Características Pre-tDCS Post-tDCS Estadísticas de prueba
(media: SD o n) (media: SD)
Edad 21,3 a 1,4
Sexo (hombre/mujer) 8/7
Prueba de adicción a Internet 37,5 a 15,7 24,9 a 16,7 z - -4,29, p < 0,001
Horas semanales dedicadas a jugar 16,8 a 11,7 10,3 x 9,9 z - -2,41, p á 0,02
Breve escala de autocontrol 35,1 a 6,4 37,9 x 4,7 z á 2,80, p a 0,01
Nota: SD - desviación estándar; tDCS - estimulación de corriente directa transcraneal.
Los jugadores recibieron un total de 12 sesiones de tDCS sobre la corteza prefrontal dorsolateral (2 mA por 30 min por sesión, 3 veces por semana durante 4 semanas).

Tabla 1: Características demográficas y clínicas de los jugadores. Los jugadores recibieron un total de 12 sesiones de tDCS sobre la corteza prefrontal dorsolateral (2 mA por 30 min por sesión, 3 veces por semana durante 4 semanas).

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Discussion

Hemos presentado un protocolo tDCS y neuroimagen para jugadores en línea y hemos evaluado su viabilidad. Los resultados demostraron que las sesiones repetidas de tDCS sobre el DLPFC redujeron los síntomas de adicción a los juegos en línea y el tiempo promedio dedicado a los juegos y aumentaron el autocontrol. Un aumento en el autocontrol se correlacionó con una disminución de los síntomas de adicción. Además, la asimetría anormal de rCMRglu en el DLPFC donde el lado derecho era mayor que el lado izquierdo se mejoró después de las sesiones de tDCS en el grupo de jugadores. Estos resultados pueden sugerir la viabilidad de tDCS para reducir el uso de juegos en línea. Sin embargo, dado que nuestro experimento no tenía un grupo de control falso y los participantes eran conscientes del objetivo del estudio en el momento de la contratación, se justifican más estudios aleatorios controlados por falsos para evaluar la eficacia de tDCS en los jugadores en línea. Además, también deben investigarse los efectos a largo plazo del tDCS.

Aunque definimos nuestros criterios de inclusión en general para incluir tanto a los jugadores normales como a las personas con IGD, también puede ser informativo incluir solo a los pacientes con IGD como participantes del estudio en estudios futuros. De lo contrario, los efectos de tDCS se pueden comparar entre los jugadores normales y los pacientes con IGD en muestras más grandes. Además, cualquier contraindicación para el tDCS como dolor de cabeza intenso, metal en la cabeza, antecedentes de convulsiones o epilepsia, y lesiones en el cuero cabelludo deben ser cuidadosamente examinados para la seguridad.

El uso de parámetros tDCS adecuados también es un paso crítico para el protocolo actual. En general, mayor intensidad de corriente (o densidad de corriente) y mayor duración de la estimulación se asocian con efectos más fuertes y más duraderos. En la mayoría de los estudios, una intensidad actual y una duración de estimulación oscilan entre 1 y 2 mA y de 10 a 30 min, respectivamente28. Aunque una sola sesión de tDCS con corriente de hasta 4 mA fue segura y tolerable en pacientes con accidente cerebrovascular29,se recomienda 2 mA como umbral de seguridad para estudios en humanos30. Además, algunos estudios informaron que un aumento en la duración de la estimulación altera los efectos de la polaridad, lo que sugiere que los efectos de la intensidad actual y la duración de la estimulación pueden no ser necesariamentelineales 30.

El tamaño del electrodo influye en la densidad actual y la focalidad espacial. Dado que los electrodos más pequeños pueden estar asociados no sólo con una mayor densidad de corriente, sino también con el efecto de derivación31,los tamaños de electrodos entre 25 y 35 cm2 se utilizan comúnmente30. Con respecto a la polaridad de la estimulación, un estudio anterior de tDCS en dependencia del alcohol informó que tanto los montajes anodal F3/cathodal F4 y anodal F4/cathodal F3 redujeron significativamente el antojo de alcohol18. Por lo tanto, los efectos de estos dos montajes también se pueden comparar en futuros estudios tDCS en los jugadores.

Para efectos acumulativos y duraderos, aplicamos un total de 12 sesiones de tDCS durante 4 semanas. Este calendario consiste en un número relativamente grande de sesiones durante un período largo en comparación con los estudios anteriores de tDCS32. Recientemente, tDCS portátil supervisado remotamente se ha desarrollado para la autoadministración repetida en el hogar y sería conveniente y ahorro de tiempo para los participantes33,34. Dado que la variabilidad anatómica, incluyendo el tamaño de la cabeza, el grosor del cráneo y las morfologías de los gyri corticales y sulci, pueden influir en la distribución actual, los modelos computacionales de tDCS se pueden aplicar para predecir el flujo actual y optimizar e individualizar los montajes de electrodos35.

Para el protocolo tDCS falso, la corriente se puede configurar para rampa de hasta 2 mA sobre 30 s y rampa hasta 0 mA en los próximos 30 s. Con este protocolo falso, los participantes tienen dificultades para distinguir entre estimulación activa y falsa porque sienten las mismas sensaciones bajo los electrodos que en las sesiones activas de tDCS al principio. Esta estimulación inicial y corta ha demostrado ser una técnica fiable para la esham tDCS36 y ser una de las ventajas de tDCS sobre otras técnicas de neuromodulación no invasiva. Se justifica nita más investigación para optimizar y estandarizar varios parámetros tDCS para los jugadores.

En cuanto al protocolo para evaluar la gravedad de la adicción para los juegos, se han desarrollado y validado otras escalas37,y por lo tanto se pueden utilizar en lugar de IAT. En el análisis de imágenes, aunque nos centramos en la asimetría de rCMRglu en el sitio de destino, analizar los cambios en todo el vóxel en rCMRglu también puede ser informativo. Además, otras modalidades de diagnóstico por imágenes, como la fMRI, se pueden utilizar para investigar los cambios del cerebro inducidos por el tDCS. Por ejemplo, un estudio de fMRI informó que el tratamiento con bupropión disminuyó la actividad inducida por la señal en el DLPFC en pacientes con adicción a los videojuegos por Internet38.

Nuestro protocolo mostró la viabilidad y seguridad para reducir la gravedad de la adicción y el uso de juegos en línea usando tDCS y para evaluar los correlaciones neuronales subyacentes. Con las modificaciones apropiadas, podría ser aplicable a otros trastornos neurológicos y psiquiátricos.

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Disclosures

La Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY) tiene IP sobre sistemas de neuroestimulación y métodos con Marom Bikson como inventor. Marom Bikson tiene capital en Soterix Medical Inc y sirve como consultor para Boston Scientific Inc. Todos los demás autores no declaran conflictos financieros de intereses.

Acknowledgments

Este estudio fue apoyado por la National Research Foundation of Korea (NRF) financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC (2015M3C7A1064832, 2015M3C7A1028373, 2018M3A6A3058651) y por los Institutos Nacionales de Salud (NIHNIMH 1R011111896, NI-HN 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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