tDCS and tES: stimolazione elettrica transcranica

Secondo neurocare, la carica elettrica e la densità di corrente restano molto al di sotto della soglia che scatena uno stimolo. L'effetto è modulatore sugli elementi neuronali già presenti, non un impulso che li fa scaricare.

A seconda della durata, della corrente, della densità di corrente e della frequenza, la stimolazione inibisce oppure attiva l'attività corticale. Anche questa distinzione è del produttore.

tDCS

La tDCS con il DC-STIMULATOR e il DC-STIMULATOR MOBILE è indicata dal produttore per la riduzione dei sintomi depressivi.

tACS, tRNS e ricerca

Oltre alla tDCS, il DC-STIMULATOR PLUS, il DC-STIMULATOR MR e il DC-STIMULATOR MC consentono una stimolazione bipolare con corrente alternata (tACS) e corrente di rumore (tRNS). neurocare indica questi tre modelli solo per la ricerca.

Il produttore presenta il DC-STIMULATOR MR come l'unico stimolatore transcranico compatibile con la (f)MRI. Non ha una scheda propria: è l'estensione del PLUS. Il DC-STIMULATOR MC è indicato da neurocare come l'unico al mondo con fino a 16 canali, programmabili da PC, con forme d'onda indipendenti l'una dall'altra.

Il LOOP-IT di neuroConn è la piattaforma per gli esperimenti closed-loop: acquisisce EEG, EMG ed ECG su otto canali, ne analizza in tempo reale ampiezza, frequenza e fase e comanda le proprie sorgenti tES o il trigger di uno stimolatore TMS. Secondo il produttore il ciclo dura 1–3 ms, senza algoritmi di previsione. Le sorgenti tES sono due o quattro, per tDCS, tACS, tRNS e interferenza temporale. neuroConn propone il LOOP-IT per la ricerca.

Applicazioni sperimentali

Nella ricerca la stimolazione elettrica è una variabile controllata: si modifica l'attività di un'area o di un ritmo cerebrale e si misura che cosa cambia nel comportamento o nel segnale. Gli impieghi più comuni sono questi.

• Eccitabilità corticale con tDCS. La polarità determina l'effetto: di norma l'anodo aumenta l'eccitabilità della corteccia motoria sottostante e il catodo la riduce, come si misura con i potenziali evocati motori da TMS (Nitsche e Paulus, 2000).
• Funzioni cognitive e apprendimento. Attenzione, memoria di lavoro, linguaggio e apprendimento motorio si studiano con disegni sham-controllati in doppio cieco. Il DC-STIMULATOR e il DC-STIMULATOR PLUS prevedono come opzione la modalità studio, che codifica stimolazione attiva e sham.
• tACS e tRNS. Con la tACS una corrente alternata a frequenza e fase scelte permette di sondare il ruolo di un'oscillazione cerebrale durante un compito; la tRNS applica invece un rumore a distribuzione normale (Antal e Herrmann, 2016). Il DC-STIMULATOR PLUS arriva a 250 Hz con fase regolabile, il DC-STIMULATOR MC a 1.000 Hz.
• EEG durante la stimolazione. Con le opzioni Trigger In/Out e Signal Out il DC-STIMULATOR PLUS sincronizza stimolazione ed EEG e fornisce la forma d'onda per correggere l'artefatto, che durante tACS e tRNS è più difficile da rimuovere che durante la tDCS. Il DC-STIMULATOR MC si abbina al sistema NEURO PRAX TMS/tES per registrare l'EEG in banda piena durante la stimolazione multicanale.
• Stimolazione in risonanza magnetica. Il DC-STIMULATOR MR, estensione del PLUS, è adatto a scanner da 1,5 e 3 Tesla e secondo il produttore non disturba le immagini, nemmeno durante le sequenze EPI.
• Più aree contemporaneamente. Il DC-STIMULATOR MC ha fino a 16 canali indipendenti, ciascuno con la propria forma d'onda, per stimolare più aree insieme.
• Closed-loop e stimolazione dipendente dallo stato cerebrale. Con il LOOP-IT la TMS può essere sincronizzata con la fase di un'oscillazione EEG rilevata in tempo reale, con la frequenza alfa individuale o con la fase della tACS, e la tACS può adattare la propria fase, per esempio a un tremore misurato con l'accelerometro. Durante la TMS si registrano anche EMG (potenziali evocati motori), ECG (frequenza cardiaca) ed EEG (potenziali evocati dalla TMS). Che l'effetto di una stimolazione dipenda dallo stato cerebrale al momento dell'impulso è documentato, per esempio, sulla corteccia motoria (Zrenner et al., 2018). Il modulo FES aggiunge la stimolazione elettrica funzionale neuromuscolare.

Applicazioni cliniche

Le applicazioni cliniche della tES sono studiate soprattutto con la tDCS. Le linee guida di riferimento, di Lefaucheur e colleghi (2017) e di Fregni e colleghi (2021), classificano l'evidenza per indicazione, dal livello A (efficacia definita) al livello C (efficacia possibile). Quanto segue riassume le loro conclusioni; non sono indicazioni d'uso dei dispositivi. Per quelle vale la destinazione dichiarata dal produttore: la riduzione dei sintomi depressivi per il DC-STIMULATOR e il DC-STIMULATOR MOBILE, la sola ricerca per il PLUS, l'MR, l'MC e il LOOP-IT.

• Depressione. Fregni e colleghi (2021) assegnano il livello A, efficacia definita. Lefaucheur e colleghi (2017) assegnano il livello B, efficacia probabile, all'anodo sulla corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra nell'episodio depressivo maggiore senza resistenza ai farmaci, e il livello B di probabile inefficacia allo stesso montaggio quando la depressione è resistente ai farmaci.
• Dolore. Fregni e colleghi (2021): livello B per dolore neuropatico, fibromialgia, emicrania e dolore postoperatorio. Lefaucheur e colleghi (2017): livello B per la fibromialgia, con anodo sulla corteccia motoria sinistra, e livello C per il dolore neuropatico degli arti inferiori da lesione midollare.
• Dipendenze. Lefaucheur e colleghi (2017): livello B per l'anodo sulla corteccia prefrontale dorsolaterale destra nelle dipendenze e nel craving. Fregni e colleghi (2021): livello B per la dipendenza da alcol.
• Ictus e malattia di Parkinson. Fregni e colleghi (2021) assegnano il livello B al recupero motorio dopo ictus e alla malattia di Parkinson, per funzione motoria e cognitiva. Dopo un ictus la tDCS si studia come complemento della riabilitazione.
• Epilessia e schizofrenia. Livello B nella revisione di Fregni e colleghi (2021).
• Altri ambiti. L'opuscolo del produttore allegato in fondo alla pagina tratta anche deficit cognitivi e disfagia (livello C, efficacia possibile), afasia e allucinazioni uditive nella schizofrenia.

Le stesse revisioni invitano alla cautela. Lefaucheur e colleghi (2017) non assegnano il livello A a nessuna indicazione. Fregni e colleghi (2021) calcolano dimensioni dell'effetto da 0,01 a 0,70, la più ampia nel dolore postoperatorio acuto e la più piccola nel recupero motorio dopo ictus, e avvertono che dimensioni e durata dell'effetto sono spesso limitate e che l'impatto clinico reale resta da determinare. Per la sicurezza, le linee guida di Antal e colleghi (2017) non riportano eventi avversi gravi in oltre 18.000 sessioni: gli effetti più comuni sono formicolio, bruciore, mal di testa e stanchezza; gli eventi moderati, rari, sono le ustioni cutanee per un cattivo contatto dell'elettrodo e, molto raramente in pazienti depressi, ipomania o mania (11 casi documentati, nesso causale difficile da provare).

Interferenza temporale (TI)

L'interferenza temporale (temporal interference, TI) punta a stimolare in modo non invasivo strutture profonde del cervello. Sullo scalpo si applicano due correnti sinusoidali ad alta frequenza, nell'ordine dei kHz, con una piccola differenza di frequenza. I neuroni non seguono la portante; dove i due campi si sovrappongono l'ampiezza oscilla alla frequenza differenza, e quella i neuroni possono seguirla (Grossman et al., 2017).

Sull'uomo i dati sono recenti. Due studi su Nature Neuroscience (2023) hanno riportato in volontari sani la modulazione dell'ippocampo, con una memoria episodica più accurata (Violante et al.), e dello striato, con un migliore apprendimento motorio (Wessel et al.). La revisione sistematica di Demchenko e colleghi (2025) considera la TI ben tollerata e capace di raggiungere bersagli profondi, ma chiede studi controllati di fase 2 prima di parlare di efficacia terapeutica; uno studio pilota non ha trovato effetti sul sistema nervoso centrale (Iszak et al., 2023).

neuroConn realizza la TI con due DC-STIMULATOR PLUS dotati di scheda REMOTE modificata (fino a 2 kHz), con il DC-STIMULATOR MC (fino a 1 kHz) e con il LOOP-IT, che il produttore descrive come progettato per questa tecnica (fino a 5 kHz). Parkinson, memoria, depressione ed epilessia sono indicati da neuroConn come applicazioni emergenti della TI, non come indicazioni cliniche dei dispositivi.

Sicurezza

neurocare garantisce il monitoraggio multiplo del percorso di corrente, in hardware e in software, con spegnimento automatico se il contatto cutaneo non basta.