Primed Low Frequency Transcranial Magnetic Stimulation Effects on Smoking Cue-Induced Craving

Abstract Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) has shown the potential to reduce craving to smoke and the amount of cigarettes smoked. When low frequency rTMS is preceded by a priming session the cortical inhibitory effects are enhanced provoking a lasting performance. In this study we evaluate the brain regional activations and self-reported mood effect of one session of primed low frequency rTMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in response to smoking- related cues during temporary nicotine abstinence. Ten moderate nicotine dependent subjects participated in a crossover design, comparing a single session of active versus sham stimulation. After treatment, a functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) study was performed in all participants while completing a block-design cue reactivity paradigm. Our measures also included self-reported craving and mood score before and after every rTMS session. The number of daily smoked cigarette in a one week around period was also recorded. The results show that self-reported cravings were lower following the active stimulation; significant activation was found in areas associated with emotion control (anterior cingulate gyrus and subgenual area) and episodic memory (precuneus and posterior cingulate gyrus) as a result of the stimulation. No significant difference was found in the number of cigarettes smoked and mood scores between the sham and active condition during the one week period records. This study confirms the previous evidence that rTMS can reduce cigarette cravings and provides evidence of the neural mechanism of action that take place in order to achieve these neuromodulation effects.

Resumen La Estimulación Magnética Transcranea repetitiva (EMTr) ha demostrado ser capaz de reducir el deseo por fumar y el consume de cigarrillos. Cuando una baja frecuencia de EMTr es precedida por una sesión de primado, los efectos inhibidores de la corteza cerebral aumentan y también su duración. En este estudio se evalúan las activaciones regionales del cerebro y el efecto en el estado de ánimo auto-reportado de una sesión de EMTr de baja frecuencia primada sobre la corteza dorsolateral prefrontal izquierda en respuesta a estímulos visuales relacionados con el tabaco durante una abstinencia temporal a la nicotina. Diez sujetos con dependencia moderada a la nicotina participaron en un experimento de diseño cruzado, comparando una sola sesión de estimulación activa contra una simulada. Después del tratamiento, se llevó a cabo un estudio de Imagen por Resonancia Magnética funcional (IRMf) en todos los participantes mientras llevaban a cabo un paradigma visual de bloques. Las mediciones incluyeron una puntuación auto-reportada del deseo por fumar y estado de ánimo antes y después de cada sesión de EMTr. Los resultados muestran que el deseo por fumar era menor luego de una sesión activa de estimulación; se encontraron activaciones significativas en áreas asociadas con el control emocional (giro del cíngulo anterior) y memoria episódica (precúneo y giro del cíngulo posterior) como resultado de la estimulación. No se encontró diferencia significativa en el número de cigarros fumados entre la sesión activa y simulado durante el periodo evaluado. Tampoco se registraron diferencias en las evaluaciones de estado de ánimo luego del tratamiento. Este estudio confirma la evidencia previa de que la EMTr puede reducir el deseo por fumar y proporciona evidencia del mecanismo de acción neural que se lleva a cabo para lograr estos efectos neuromoduladores.

Effects of Impaired ATP Production and Glucose Sensitivity on Human β-Cell Function: A Simulation Study / Efecto de Alteraciones en la Producción de ATP y la Sensibilidad a la Glucosa en el Funcionamiento de la Célula β Humana: un Estudio de Simulación

In this paper we used a mathematical model to explore the effects of impaired ATP production and glucose sensitivity on the electrical response and insulin secretion of human β-cells. The model was extended by the addition of explicit empirical equations that describe recent experimental observations, namely, the increase of ATP as a function of glucose concentration and the oscillations in ATP at high glucose levels. Simulations were performed at selected glucose concentrations from an oral glucose tolerance test in normal subjects to evaluate the response of the human β-cell in normal and pathological scenarios. Our simulations reproduced experimental observations, such as the impaired insulin secretion as a consequence of β-cell dysfunction and restoration of electrical activity by the use of a sulfonylurea. Our results suggest that both reduced glucose sensitivity and impaired ATP production could be related to the pathogenesis of type 2 diabetes.

En este artículo usamos un modelo matemático para explorar los efectos de alteraciones en la producción de ATP y sensibilidad a la glucosa en la respuesta eléctrica y la secreción de insulina en células β humanas. El modelo fue extendido al añadir ecuaciones empíricas explícitas que describen recientes observaciones experimentales, como el incremento en el ATP como función de la concentración de glucosa y las oscilaciones en el ATP a altos niveles de glucosa. Se realizaron simulaciones a niveles de glucosa alcanzados durante una prueba de tolerancia a la glucosa para evaluar la respuesta de la célula β humana en escenarios normales y patológicos. Nuestras simulaciones reprodujeron varias observaciones experimentales, tales como la secreción de insulina alterada como consecuencia de la disfunción de la célula β y la restauración de la actividad eléctrica al aplicar una sulfonilurea. Nuestros resultados sugieren que tanto una reducción en la sensibilidad a la glucosa como la alteración en la producción de ATP podrían estar relacionadas a la patogénesis de la diabetes tipo 2.