Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio - selvitys menetelmän soveltamisesta

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-03-18
Major/Subject
Bioniikka
Mcode
S3006
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
104 + 6
Series
Abstract
Tässä työssä perehdytään non-invasiiviseen hermosolun kynnysjännitteen alapuolella toimivaan aivokuorten hermosolujen stimulointitapaan, jota kutsutaan transkraniaaliseksi tasavirtastimulaatioksi, tDCS. Stimuloinnissa pieni tasavirta syötetään päänahkaan kahden pintaelektrodin eli anodin ja katodin avulla. Hermosolujen modulointi tapahtuu polarisaation avulla. Anodinen stimulaatio lisää hermosolujen spontaanista aktiivisuutta kun taas katodinen stimulaatio vähentää näitä ominaisuuksia. Stimulaatio muuttaa hermoston toimintaa, joka voi kestää jopa muutaman tunnin stimulaation jälkeen. Näitä vaikutuksia kutsutaan jälkivaikutuksiksi. Stimulaation tekniikka on helppokäyttöinen ja edullinen. Tutkimuksissa stimulaatio ei ole aiheuttanut vakavia haittavaikutuksia terveille ihmisille eikä potilaille. tDCS-stimulaatio on lisännyt 2000-luvun alusta lähtien tutkijoiden kiinnostusta sen hyvien ominaisuuksien vuoksi. Monissa tutkimuksissa stimulaation hyödyllisyys on havaittu neurologisissa ja psykologisissa sairauksissa, kuten myös kognitiivisten toimintojen parantajana. Stimulaation haittapuolina ovat vaikutusalueen huono kohdistettavuus ja puutteelliset tiedot hoidon turvallisuuteen vaikuttavista tekijöistä. Hoidon turvallisuutta tulee tutkia lisää. Markkinoilla on jo monia pääosin tutkimuskäyttöön tarkoitettuja tDCS-stimulaatioon soveltuvia laitteita. tDCS-laitteen toiminnallisuus on hyvin yksinkertainen. Lisäksi laite tarvitsee turvallisuuden takaavia ominaisuuksia. Nämä asiat huomioon ottaen työssä on suunniteltu rakenne tDCS-laitteelle. Vaikkakin stimulaation tekniikkaa on jo sovellettu pitkään, stimulaation toimintatapaa ei vielä täysin tunneta. tDCS:ta tutkitaan tällä hetkellä paljon. Stimulaatiota pidetään yleisesti turvallisena, kun tarvittavat turvallisuustekijät otetaan huomioon. Useista tutkimuksista käy ilmi, että tDCS-stimulaatiolla on mahdollisuudet tulla tehokkaaksi hoitokeinoksi neurologisissa ja psykologisissa sairauksissa.

This thesis focuses on a non-invasive subthreshold brain stimulation method called transcranial direct current stimulation (tDCS). Stimulation modulates the neuronal excitability of the cerebral cortex with a constant weak direct current. Current is transmitted from a pair of scalp surface electrodes, anode and cathode. The modulation of neurons occurs with polarization. Anodal stimulation increases the neuronal spontaneous activity and firing rates whereas cathodal stimulation decreases these effects. Stimulation alters the neuronal action which can last from the end of the stimulation to a couple of hours. These effects are called after-effects. The method is easy to operate, inexpensive and has not caused severe adverse effects in either subjects or patients in experimental studies. Since the last decade, research interest in clinical applications of tDCS has grown due to its beneficial effects. In many studies, the stimulation proved advantageous in treatment of neurological and psychological diseases and led to improvements in cognitive functions. These benefits stem from the ability of tDCS to change neuronal activity both during and after stimulation. tDCS has also shown promising results in research for stroke rehalibilitation and severe depression. The disadvantages of tDCS, however, are inexact focality and lack of safety aspects. Safety of tDCS needs to be studied in more detail. For research purposes, there are many commercially available devices targeted to this use. In principle, the tDCS device is very simple to make. In addition to basic functions, tDCS requires patient safety related features. In this thesis, the basics of a device were designed, which can be used for research purposes. Although methods of tDCS have been already applied for a long time, the mechanism of the actions are still mostly unknown. Studies using this stimulation are currently popular among researchers. In experimental research, tDCS stimulation is considered safe as long as the safety factors are kept in mind. Many studies believe that this stimulation has the potential to become a treatment for many neurological and psychological diseases.
Description
Supervisor
Sepponen, Raimo
Thesis advisor
Sepponen, Raimo
Keywords
neuron, transcranial direct current stimulation, anodal, hermosolu, transkraniaalinen tasavirtastimulaatio, tDCS, anodinen
Other note
Citation