Learning, memory, and transcranial direct current stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) has been the subject of many studies concerning its possible cognitive effects. One of the proposed mechanisms of action for neuromodulatory techniques, such as transcranial magnetic stimulation and tDCSis induction of long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD)-like phenomena. LTP and LTD are also among the most important neurobiological processes involvedin memory and learning. This fact has led to an immediate interest _in the study of possible effects of tDCS on memory consolidation, retrieval, or learning of various tasks. This review analyses published articles describing beneficial or disruptive effects of tDCS on memory and learning in normal subjects. The most likely mechanisms underlying these effects are discussed

Motor Cortex Stimulation for pain relief : do corollary discharges play a role?

Both invasive and non-invasive motor cortex stimulation techniques have been successfully employed in the treatment of chronic pain, but the precise mechanism of action of such treatments is not fully understood. It has been hypothesized that a mismatch of normal interaction between motor intention and sensory feedback may result in central pain. Sensory feedback may come from peripheral nerves, vision and also from corollary discharges originating from the motor cortex itself. Therefore, a possible mechanism of action of motor cortex stimulation might be corollary discharge reinforcement, which could counterbalance sensory feedback deficiency. In other instances, primary deficiency in the production of corollary discharges by the motor cortex might be the culprit and stimulation of cortical motor areas might then be beneficial by enhancing production of such discharges. Here we review evidence for a possible role of motor cortex corollary discharges upon both the pathophysiology and the response to motor cortex stimulation of different types of chronic pain. We further suggest that the right dorsolateral prefrontal cortex (DLPC), thought to constantly monitor incongruity between corollary discharges, vision and proprioception, might be an interesting target for non-invasive neuromodulation in cases of chronic neuropathic pain

Plasticity of the human cerebral cortex as revealed by transcranial magnetic stimulation

Um velho dogma da biologia afirma que só existiria capacidade de reorganização cortical (neuroplasticidade) em animais muito jovens; no adulto, tal capacidade seria pequena ou mesmo inexistente. Aqui, revisamos estudos realizados em animais e em humanos que demonstram uma capacidade de reorganização cortical nos sistemas sensoriais e motores em indivíduos adultos. Destacamos os estudos realizados com a técnica de estimulação magnética transcraniana. O córtex cerebral asulto é capaz de reorganização após lesões do sistema nervoso periférico ou central ou no contexto do aprendizado. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTAn old biological dogma states that a potencial for cortical reorganization (neuroplasticity) exists nly in young animals, being lost in adlt life. Here we review studies carried out both in animals and humans, whixh demonstrate cortical reorganization in sensory and motor systems in adult subjects. We particulary emphasiza human studies carried out with the aid of transcranial magnetic stimulation. The adult cortex is capable of reorganization after peripheral or central nervous system lesions and as a result of learning

Uma interação promissora entre a neurociência básica e a terapêutica em psiquiatria

Em processament

Segurança da estimulação transcraniana por corrente contínua em uma paciente com implante de eletrodos de estimulação cerebral profunda

Descrição: A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem sido investigada nos distúrbios de movimento, tornando-a uma alternativa terapêutica no contexto clínico. Contudo, não há consenso quanto aos protocolos mais apropriados na maioria dos casos e a presença de eletrodos de estimulação cerebral profunda (ECP) é geralmente considerada uma contraindicação. Recentemente, estudamos os efeitos da ETCC cerebelar em uma paciente do sexo feminino com implante de eletrodos de estimulação cerebral profunda (ECP) para distonia generalizada. Ela também apresentava dor crônica e depressão. A ETCC foi realizada dois anos após o implante de eletrodos de ECP. Com a ECP houve melhora da distonia e a toxina botulínica reduziu a dor. Contudo, os sintomas depressivos pioraram após a cirurgia de ECP. Métodos: Foi proposta ETCC cerebelar anódica de 2mA, sobre os dois hemisférios em cada sessão de 30min: 15 min de ETCC cerebelar esquerda seguida de 15min de ETCC cerebelar direita. Resultados: Embora o nosso objetivo tenha sido melhorar os movimentos distônicos, após 10 sessões de ETCC houve melhora também do humor da paciente. Não houve nenhuma complicação, apesar da presença de eletrodos de ECP. Conclusão: Nossos resultados apontam para a segurança da tDCS e sua aplicação potencial e efetiva como ferramenta neuromodulatória adicional no tratamento de possíveis sintomas persistentes após a ECP em pacientes com distúrbios de movimento.Background: Transcranial direct current stimulation (tDCS) has been investigated in movement disorders, making it a therapeutic alternative in clinical settings. However, there is still no consensus on the most appropriate treatment protocols in most cases, and the presence of deep brain stimulation (DBS) electrodes has been regarded as a contraindication to the procedure. We recently studied the effects of cerebellar tDCS on a female patient already undergoing subthalamic nucleus deep brain stimulation (STN-DBS) for generalized dystonia. She also presented with chronic pain and depression. With STN-DBS, there was improvement of dystonia, and botulinum toxin significantly reduced pain. However, depressive symptoms were worse after STN-DBS surgery. Methods: Neuromodulation with 2 mA anodal cerebellar tDCS was initiated, targeting both hemispheres in each daily 30 minute session: 15 minutes of left cerebellar stimulation followed by 15 minutes of right cerebellar stimulation. The DBS electrodes were in place and functional, but the current was turned off during tDCS. Results: Although our goal was to improve dystonic movements, after 10 tDCS sessions there was also improvement in mood with normalization of Beck Depression Inventory scores. There were no complications in spite of the implanted STN-DBS leads. Conclusion: Our results indicate that tDCS is safe in patients with DBS electrodes and may be an effective add-on neuromodulatory tool in the treatment of potential DBS partial efficacy in patients with movement disorders

Transcranial Magnetic Stimulation in depression: results of bi-weekly treatment

OBJETIVO: A Estimulação Magnética Transcraniana (EMT) tem se mostrado útil como forma terapêutica para a depressão. Este artigo avalia os resultados da aplicação da EMT de baixa freqüência, duas vezes por semana, durante quatro semanas, em 10 pacientes com depressão, não responsivos ou intolerantes à utilização de antidepressivos. MÉTODOS: Trata-se de um estudo descritivo, ou não controlado, do tipo série de casos. Para diagnosticar a depressão, foram utilizados os critérios do DSM-IV. Com o intuito de avaliar uma possível melhora, utilizamos a escala de Hamilton-17 itens em três momentos: no início, meio e final do tratamento. Para análise estatística dos resultados, utilizamos o teste x², de Friedman. RESULTADOS: Foi observada melhora > 50% na escala em cinco pacientes e > 75% em três destes ao longo de todo o tratamento. CONCLUSÕES: O emprego da EMT de baixa freqüência, aplicada duas vezes por semana, pode ser seguro, prático e eficaz no tratamento da depressão, como um coadjuvante ao antidepressivo. Porém, não podemos afirmar se o efeito clínico apresentado se deve a uma potencialização dos antidepressivos ou a um efeito direto da EMT, já que esta não foi testada isoladamente.OBJECTIVE: Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) has been shown to be a useful therapy for depression. This paper evaluates the results of bi-weekly low-frequency TMS of 4 weeks duration, in 10 patients with depression who do not respond or are intolerant to antidepressive medication. METHODS: This is a case series study. DMS-IV criteria were used to diagnose depression. In order to disclose possible improvements in depressive symptoms, the 17 items Hamilton scale was used at three different moments: at the beginning, middle and end of the treatment period. Results were analysed using Friedman's x² test. RESULTS: Hamilton's scale score improvement was > 50% in five patients and > 75% in 3 of these. CONCLUSIONS: TMS may be efficacious, safe and easily performed as an adjunct to medical treatment of depression. We cannot differentiate a potentiation of the effect of antidepressive medication from an intrinsic effect of TMS alone, since we did not treat any subjects without the concurrent use of medication

The use of slow-frequency transcranial magnetic stimulation in the treatment of depression at Brasília University Hospital : preliminary findings

O presente estudo relata o uso da estimulação magnética transcraniana de baixa frequência sobre o córtex pré-frontal direito em três pacientes com diagnóstico de episódio depressivo maior, de acordo com o DSM - IV. Houve melhora significativa em dois pacientes, com diminuição de mais de 50% na pontuação da escala de Hamilton - 17 itens. São feitas considerações acerca de possíveis indicações e limitações do seu uso clínico, bem como sugestões ao protocolo de uso desta técnica. Também são discutidos fatores socioeconômicos relacionados a esta terapia. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThis paper reports the use of slow frequency transcranial magnetic stimulation of the right prefrontal cortex in three patients with a diagnosis of major depressive episode according to the DSM-IV classification. There was a significant improvement in two patients, with a decrease of over 50% in the Hamilton Scale scores- 17 items. Possible indications and limitations of this therapeutic tool are discussed, as well as socio-economic aspects of this new treatment

Uso clínico da estimulação magnética transcraniana e da estimulação transcraniana por corrente direta em transtornos de ansiedade e de transtornos neuropsiquiátricos

A estimulação magnética transcraniana (TMS) foi recentemente proposta como um possível tratamento adjuvante para muitos distúrbios neuropsiquiátricos, e já foi aprovada para o tratamento de depressão fármaco-resistente nos Estados Unidos e no Brasil, entre outros países. Apesar do fato de que seu uso em outros transtornos neuropsiquiátricos ainda é em grande parte experimental, muitos médicos têm utilizado essas técnicas como uma terapia off-label em várias doenças. Mais recentemente, uma outra técnica, a estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC), tornou-se também disponível como uma alternativa muito mais barata e portátil do que a TMS, embora os seus mecanismos de ação sejam diferentes daqueles da TMS. O uso off-label de TMS ou ETCC tende a ocorrer no caso de doenças que são notoriamente resistentes a outras modalidades terapêuticas. Aqui nós discutimos o caso dos transtornos de ansiedade, ou seja, transtorno do pânico e estresse pós-traumático, destacando as incertezas, benefícios e problemas potenciais inerentes ao uso clínico dessas técnicas neuromoduladoras no atual estágio do conhecimento.Transcranial magnetic stimulation (TMS) has recently been investigated as a possible adjuvant treatment for many neuropsychiatric disorders, and has already been approved for the treatment of drug-resistant depression in the United States and in Brazil, among other countries. Although its use in other neuropsychiatric disorders is still largely experimental, many physicians have been using it as an off-label add-on therapy for various disorders. More recently, another technique, transcranial direct current stimulation (tDCS), has also become available as a much cheaper and portable alternative to TMS, although its mechanisms of action are different from those of TMS. The use of off-label therapeutic TMS or tDCS tends to occur in the setting of diseases that are notoriously resistant to other treatment modalities. Here we discuss the case of anxiety disorders, namely panic and post-traumatic stress disorders, highlighting the uncertainties and potential problems and benefits of the clinical use of these neuromodulatory techniques at the current stage of knowledge

Normatização da termometria timpânica por infravermelho : um indicador não-invasivo de atividade cerebral assimétrica

Eestudos em humanos e outros primatas demonstraram que a realização de tarefas que causam ativação assimétrica fisiológica dos hemisférios cerebrais resulta em redução da temperatura timpânica (TT) ipsilateral ao hemisfério cerebral mais ativo. É possível que patologias que interfiram de modo assimétrico com o grau de atividade cerebral causem alterações similares da TT. Não existem, entretanto, estudos normativos da diferença normal aceitável de TT entre os tímpanos de um mesmo indivíduo em repouso. Eeste estudo teve como objetivo estabelecer uma normatização dos valores bilaterais da TT, e principalmente das diferenças interauriculares desse parâmetro, obtidas por termometria timpânica por infravermelho, em indivíduos normais, na ausência de execução de tarefas específicas. Foram obtidas medidas da TT em 47 voluntários normais (20 homens e 27 mulheres, com média de idade de 39,38±12,57 anos) em repouso e calculadas as diferenças interauriculares, sua média e desvio-padrão. A TT média foi de 36,85±0,50oC à direita e de 36,74± 0,57oC à esquerda, o que está de acordo com dados da literatura. A média das diferenças de TT encontrada foi de 0,25oC e o desvio padrão (DP) 0,21oC. Com base nesses achados, os valores máximos considerados normais para a diferença interauricular da TT, com níveis de confiança de 99% e de 95%, são de 0,88oC e 0,67oC, respectivamente. A utilidade da medida da diferença interauricular da TT como marcador de assimetria da atividade cerebral em pacientes com patologias neurológicas deverá ser avaliada em estudos adicionais.Human and primate studies have demonstrated that performance of tasks that induce asymmetrical physiological activation of the cerebral hemispheres leads to a reduction of tympanic temperature (TT) ipsilateral to the most active hemisphere. It is possible that diseases that interfere in an asymmetrical fashion with the degree of cerebral activity cause similar TT changes. There are not, however, normative studies of the acceptable interaural difference in TT in normal subjects at rest. This study was done to establish normative values for interaural TT values measured by means of infrared tympanic thermometry in resting normal subjects not engaged in any specific task. TT values were measured in 47 normal volunteers (20 men and 27 women, aged 39.38±12.57 years old) at rest; mean interaural differences of TT were calculated. Mean right ear TT was 36.85±0.50oC and mean left ear TT was 36.74±0.57oC; these values are in agreement with those already reported in the literature. Mean interaural TT difference was 0.25oC (SD 0.21oC). These findings indicate that maximal normal values for interaural TT differences, with confidence levels of 99% and 95%, are, respectively, 0.88 and 0.67oC. The value of interaural differences of TT as a marker of asymmetrical hemispheric activity in neurological patients will have to be established by additional studies

Terapia experimental da epilepsia com estimulação magnética transcraniana : ausência de melhora adicional com tratamento prolongado

Objetivo: investigar o efeito de três meses de estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) de baixa freqüência, na epilepsia de difícil controle. Método: Cinco pacientes (quatro homens, uma mulher, idades entre 6 e 50 anos), participaram do estudo; suas crises epilépticas não puderam ser controlados por tratamento medicamentoso e não tinham indicação cirúrgica; a EMTr foi realizada duas vezes por semana durante três meses, sendo que os pacientes anotaram o número diário de crises neste período, assim como nos três meses anteriores e posteriores ao tratamento. A aplicação da EMTr foi feita no vértex com bobina circular, com intensidade 5% abaixo do limiar motor. Durante as sessões de EMTr, 100 estímulos (5 séries de 20 estímulos, com um minuto de intervalo entre as séries) foram realizadas na freqüência de 0,3 Hz. Resultados: A média diária de crises (MDC) decresceu em três pacientes e aumentou em dois durante o uso da EMTr; um destes casos foi tratado somente por um mês; o melhor resultado foi encontrado em um paciente com displasia cortical focal (redução de 43,09% na MDC). Em todo o grupo de pacientes, houve decréscimo significativo na MDC de 22,8% (p<0,01). Conclusão: Embora o tratamento prolongado com a EMTr seja seguro e tenha sido registrado decréscimo moderado da MDC em um grupo de pacientes com epilepsia de difícil controle, respostas individuais de pacientes foram imprevisíveis e a relevância clínica deste método é provavelmente baixa. Nossos dados sugerem, contudo, que pacientes com lesões corticais focais podem ser beneficiar deste novo tipo de tratamento. Estudos futuros devem se concentrar neste grupo de pacientes.OBJECTIVE: To investigate the effect of three months of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) treatment in intractable epilepsy. METHODS: Five patients (four males, one female; ages 6 to 50 years), were enrolled in the study; their epilepsy could not be controlled by medical treatment and surgery was not indicated. rTMS was performed twice a week for three months; patients kept records of seizure frequency for an equal period of time before, during, and after rTMS sessions. rTMS was delivered to the vertex with a round coil, at an intensity 5 % below motor threshold. During rTMS sessions, 100 stimuli (five series of 20 stimuli, with one-minute intervals between series) were delivered at a frequency of 0.3 Hz. RESULTS: Mean daily number of seizures (MDNS) decreased in three patients and increased in two during rTMS- one of these was treated for only one month; the best result was achieved in a patient with focal cortical dysplasia (reduction of 43.09 % in MDNS). In the whole patient group, there was a significant (p<0.01) decrease in MDNS of 22.8 %. CONCLUSION: Although prolonged rTMS treatment is safe and moderately decreases MDNS in a group of patients with intractable epilepsy, individual patient responses were mostly subtle and clinical relevance of this method is probably low. Our data suggest, however, that patients with focal cortical lesions may indeed benefit from this novel treatment. Further studies should concentrate on that patient subgroup