Estimulação espinhal transcutânea por corrente directa na modulação da excitabilidade do sistema motor

Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2016Introdução: A medula espinhal é uma estrutura complexa, que contém circuitos neuronais próprios, complexos, que estão sob a influência de centros superiores, mas que mantêm relevante autonomia, sendo que os mesmos estão envolvidos em diversos processos patológicos. Recentemente, tem surgido um elevado interesse no estudo de técnicas que possam modular a resposta dos circuitos medulares, em particular pela aplicação de correntes percutâneas de baixa intensidade aplicadas em períodos temporais prolongados, a estimulação transcutânea por corrente directa (tsDCS). Estes estudos seguem historicamente a extensa investigação no uso destas mesmas correntes na modulação da resposta cortical, o que tem sido explorado em diversas condições clínicas, desde a reabilitação às doenças psiquiátricas, incorporando as doenças do movimento e a epilepsia - a estimulação transcraniana por corrente directa (tDCS). Sendo a tsDCS uma técnica recente compreende-se que na literatura os resultados publicados sejam muito diversos na metodologia e nos resultados, embora promissores quanto ao potencial desta técnica na modulação das complexas respostas fisiológicas da medula espinhal. Objectivo: Dado ser a tsDCS uma técnica recente e os resultados já publicados inconsistentes, o nosso principal objectivo foi o de verificar o impacto desta técnica nas respostas motoras medulares, pela aplicação de uma metodologia rigorosa, em particular, evitando viés na observação dos resultados por parte do investigador. Para tal, decidimos pela aplicação da tsDCS na região lombar, uma topografia menos investigada. Metodologia: Realizámos um estudo cross-over, duplamente cego e pseudorandomizado, em que foi aplicado tsDCS durante 15 minutos (Sham, anódica e catódica) distribuída ao nível de L2 (2.5 mA, 15 min, 0.001 A/cm2 e carga total de 90 C/cm2) em 15 sujeitos saudáveis. Por estimulação distal do nervo tibial posterior direito com captação da resposta motora no músculo abductor hallucis e por estimulação proximal do nervo tibial posterior direito com captação da resposta motora no músculo solhar foram estudados os seguintes parâmetros: amplitude e latência da onda M; latências (mímima, média e cronodispersão), frequência e amplitudes das Ondas F; e limiar, razão H/M, latência e curva de recrutamento do reflexo H. Por estimulação magnética transcraniana da área motora do membro inferior, foram estudadas: o limiar, as amplitudes motoras (razão MEP/M), e latências das respostas com captação no abductor hallucis direito; e o período silêncio cortical (com o sinal rectificado e não-rectificado) da resposta no músculo tibial anterior direito. Foi ainda avaliada a resposta simpática cutânea plantar direita obtida por estimulação eléctrica súbita, intensa e distal quer no nervo tibial posterior esquerdo quer no nervo mediano esquerdo, com registo da amplitude e da latência. Foram aplicados métodos estatísticos paramétricos e não-paramétricos com correcção de Bonferroni para comparações múltiplas, um valor de p0.05 após correcção de Bonferroni). Discussão: O observado aumento das latências das Ondas F associa-se, provavelmente à imobilidade de cerca de 90 minutos que decorria para os sujeitos durante o protocolo experimental. No entanto não podemos excluir algum efeito da redução na temperatura cutânea, cerca de 1-2ºC. Relativamente à estabilidade dos restantes parâmetros, acreditamos que possa derivar das características do protocolo experimental utilizado em relação às características fisiológicas do sistema motor. Conclusão: Concluímos assim que o protocolo utilizado de tsDCS aplicado, de forma a modular os neurónios motores lombo-sagrados, não condiciona alteração da resposta aos estímulos empregues. Futuros estudos requerem protocolos sólidos sustentados em modelos computacionais.The spinal cord is a complex structure that contains its own neuronal circuits, also complex, under the influence of higher centers. These circuits keep a relevant autonomy and can be involved in many different pathological conditions. Recently, has been growing the interest in the study of technicals that can modulate the output of the spinal circuits, in particular through the application of percutaneous currents of lower intensity delivered over long time – transcutaneous direct current stimulation (tsDCS). These studies follow the extensive research about the use of direct current in cortical excitability modulation – transcranial direct current stimulation (tDCS). This technique has been explored in rehabilitation and in many clinical conditions, like epilepsy, psychiatric and movement illness. Being the tsDCS a new tool, there are different methods and results in literature, but promising about the potential modulation of physiological outputs of the spinal cord. Aim: The primordial aim of this study was to observe the impact of this tool in the motor spinal responses by rigorous methodology, due double blind investigation. We decided to deliver tsDCS on lumbar region, a topography less investigated. Methods: To further explore tsDCS-induced changes in motor spinal responses, we examined, in a double-blind crossover pseudo-randomized study, during which tsDCS was delivered for 15 minutes (anodal, cathodal, and sham) at the L2 level (2.5 mA, 15 min, 0.001 A/cm2; 90 C/cm2) in 15 healthy subjects.Through distal stimulation of the right posterior tibial nerve, with the recorded motor response in the abductor hallucis muscle and by proximal stimulation of the same nerve with recorded motor response of the solear muscle, were study the following parameters: M-wave amplitude and latency; F-Wave latency (minimum, mean and chronodispersion), frequency and amplitude of the F- Wave; H-reflex threshold, ratio H/M, latency and the stimulus-response curves of the soleus H-reflex, before and after the current offset. With transcranial magnetic stimulation on motor area of the lower limb, were study: the motor threshold, the motor amplitude (ratio MEP/M) and the latency of the responses at right abductor hallucis; and the silence cortical period (rectified and non-rectified) of the right anterior tibial muscle response, before and after the current offset.It was also measured the sympathetic sudomotor response plantar of the right side the sympathetic right plantar cutaneous response achieved by sudden, intense and distal electrical stimulation - either in the left posterior tibial nerve, either in the left median nerve - with recording of the latency and amplitude. Were applied parametrics and non-parametrics statistics methods with Bonferroni correction for multiples comparisons. In all tests, statistical significance was assumed if p0.05 after Bonferroni correction) Discussion: The increment of the latency in the F wave is probably due to the 90 minutes where the subjects were mobilized during the experimental protocol. However we cannot exclude any effect by cutaneous temperature decrement, about 1 to 2ºC. In relation to stability of the remaining neurophysiologics parameters, we believe that they can be due to the experimental protocol features, in relation to physiologic characteristics of the motor system. Conlusion: We concluded that the protocol applied, using tsDCS to modulate the lumbarsaccral motor neuron, doesn’t change the response of delivered stimulus. Future studies should have more solid protocols, sustained in computational models of the current density distribution