tDCS（経頭蓋直流刺激）によるNeuromodulation テクニック

tDCSは頭に1―2ｍＡ程度の弱い直流電流を5―30分程度、通すことにより脳神経単位の活動を修飾することが可能といわれ、従来のTMSと相互補完的に使用され、脳卒中回復、うつ病、そして、片頭痛のような多様な状態の治療の研究として応用が広まっています14,15。


  • 脳及び神経単位機能への弱い直流電流の作用が精神障害治療に使用された報告は200年以上前に初めて記述されました1。
  • 弱い電流は刺激が終了してからずっと後まで作用を持続し、皮質活動の興奮性を強化又は低下できることを実証しています2。
  • tDCSは局所的に皮質興奮性を長期間、可逆的シフトを誘導することにより、ヒト大脳皮質機能を修飾することを証明しました3。
  • 直流電流の経頭蓋刺激は頭蓋骨を通じて大脳皮質まで到達するという証明が行われています4,5。
  • 被験者は刺激部位にわずかな痒みを感じますが、それ以外の知覚はごく稀にしか感じません。このことからTMSと比較しtDCSでは、プラセボ・コントロールした研究を行うことが容易になります6。
  • tDCSにより誘導される興奮性変化の持続時間は、刺激の長さに依存します8。
  • アノーダル刺激は興奮性を強化し、カソーダル刺激は興奮性を減衰させることを証明しています3。
  • カソーダル刺激は脳波のデルタとシータ波帯域におけるパワーを増大します9。
  • 左運動野への1mA、10分間のtDCSアノーダル刺激は、右手正中神経刺激でP25/N33、N33/P40成分の振幅増大を示しそれは60分間継続した10。
  • 電極のインピーダンスが高いと僅かな発赤を起こすことがあります12。
  • tDCSの前頭前野への刺激は、安全で言葉の流暢さを増大しました13。
  • tDCSは認知・運動障害のリハビリテーション効果を促進するための補助的な機能的治療法として応用できる可能性があります16。
  • 20HzのtACS刺激は、視覚皮質における皮質興奮性を増大できることを論証しました17。
  • 運動皮質の経頭蓋直流刺激（tDCS）は、脳卒中後の麻痺した上肢の動作を向上させることが可能です。下肢（LL）機能に関して報告される効果はわずかである１８。
  • 人の頭皮へ1mAの弱い電流を約5分呈示した結果、電流遮断後数分間にわたり運動皮質の興奮性が増大したことをTMSを用いて立証しました19。
  • M1と対側眼窩に短時間（100ms,1,3,5mA）及び長時間(10min、1mA)のカソーダル及びアノーダルtDCSを行い、その後の0～120mS（短時間）、0-20min（長時間）にTMSを行いMEPを測定した。短時間刺激ではアノーダル、カソーダルともに20-50mSでMEPは減少し90mSで増大した。長時間刺激ではカソーダル刺激では0-5minでMEPの減少、アノーダル刺激では1-15minでMEPの増大が見られた。長時間tDCSではLTP,LTD様の効果があるかもしれない20。

引用文献

  1. Helwag CF, Jacobi M (1802). Erfahungen ber die Heilkrfte des Galvanismus. Friedrich Perthes
  2. Bindman LJ, et al (1964). The action of brief polarizing currents in the cerebral cortex of the rat during current flow and in the production of long lasting after effects. J Physiol; 172:369-382
  3. Nitsche MA, Paulus W (2000. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol; Sep 15; 527 pt 3:633-9
  4. Rush S, et al (1968. Current distribution in the brain from surface electroeds. Anaest Analg Curr Res; 47:717-723
  5. Tim Wagner,et al(2007)；Transcranial direct current stimulation: A computer-basedhuman model study.NeuroImage 35 (2007) 1113–1124.
  6. Gandiga PC, et al (2006). Transcranial DC stimulation (tDCS) : a tool for double-blind sham controlled clinical studies in brain stimulation. Clinical Neurophuysiology; 117:845-850
  7. Poreisz C, et al (2007. Safety aspect of transcranial direct current stimulation concering healty subjects and patients. Brain Res Bull; 72:208-214
  8. Nitsche MA, Paulus W (2001). Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology; Nov 27;57 (10): 1899-901
  9. Ardolino G, et al (2005. Non synaptic mechanisims underlie the after effects of cahotdal transcutaneous direct current stimulation of the human brain. J Physiol; 568:653-663
  10. Matsunaga K, et al (2004. Effect of transcranial DC sensorimotor cortex stimulation on somatosensory evoked potentials in humans. Clinical Neurophysiology; 115:456-460
  11. Antal A, et al (2004). Excitability changes induced in the human primary visual cortex by transcranial direct current stimulation: direct dlectrophysiological evidence. Invest Ophthalmol Vis Sci; 45:702-707
  12. Ulrich Palm,et al(2008). Skin lesions after treatment with transcranial direct current stimulation(tDCS) :Brain Stimulation Vol.1-4 :386-387
  13. M.B. Iyer, et al(2005), Safety and cognitive effect of frontal DC brain polarization in healthy individuals: Neurology 64 March(1 of 2)
  14. R. Sparing,et al(2008); Noninvasive brain stimulation with transcranial magnetic or direct current stimulation (TMS/tDCS)-From insights into human memory to therapy of its dysfunction. Methods 44 (2008) 329-337.
  15. 藤原 俊之；　経頭蓋直流電気刺激のリハビリテーションへの応用. 臨床脳波　Vol.49 11 2007年
  16. 田中悟志他；脳卒中後の認知・運動機能障害に対する経頭蓋直流電気刺激の効果.　臨床神経生理学 39(4)：219-226,2011年．
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  18. Tanaka S, et al (2011) : Single session of transcranial direct current stimulation transiently increases knee extensor force in patients with hemiparetic stroke,Neurorehabil Neural Repair. 2011 Jul-Aug;25(6):565-9.
  19. M. A. Nitsche andW. Paulus : Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation , Journal of Physiology (2000), 527.3, pp. 633—639.
  20. Toshiaki Furubayashi, Yasuo Terao, Noritoshi Arai, Shingo Okabe, Hitoshi Motizuki, Ritauko Hanajima, Masashi Hamada, Akihiro Yugeta, Satomi Inomata-Terada, Yoshikazu Ugawa: Short and long duration transcranial direct current stimulation(tDCS)over the himan hand motor area. Exp Brain Res (2008) 185: 279-286.
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