Non-invasive brain stimulation and computational models in post-stroke aphasic patients: single session of transcranial magnetic stimulation and transcranial direct current stimulation. A randomized clinical trial

ABSTRACT CONTEXT AND OBJECTIVE: Patients undergoing the same neuromodulation protocol may present different responses. Computational models may help in understanding such differences. The aims of this study were, firstly, to compare the performance of aphasic patients in naming tasks before and after one session of transcranial direct current stimulation (tDCS), transcranial magnetic stimulation (TMS) and sham, and analyze the results between these neuromodulation techniques; and secondly, through computational model on the cortex and surrounding tissues, to assess current flow distribution and responses among patients who received tDCS and presented different levels of results from naming tasks. DESIGN AND SETTING: Prospective, descriptive, qualitative and quantitative, double blind, randomized and placebo-controlled study conducted at Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo. METHODS: Patients with aphasia received one session of tDCS, TMS or sham stimulation. The time taken to name pictures and the response time were evaluated before and after neuromodulation. Selected patients from the first intervention underwent a computational model stimulation procedure that simulated tDCS. RESULTS: The results did not indicate any statistically significant differences from before to after the stimulation.The computational models showed different current flow distributions. CONCLUSIONS: The present study did not show any statistically significant difference between tDCS, TMS and sham stimulation regarding naming tasks. The patients'responses to the computational model showed different patterns of current distribution.

Ilusão da mão de borracha induzida por estímulos controlados por equipamento eletrônico / Rubber hand illusion induced by electronic equipment­controlled stimuli / Ilusión de la mano de goma inducida por estímulos controlados por los equipos electrónicos

A indução da ilusão da mão de borracha (IMB) é tipicamente realizada por pincéis de forma manual. Nesse sentido, elaboramos um equipamento eletrônico com intuito de aumentar a precisão dos estímulos táteis na IMB. Objetivo: verificar a eficácia de um equipamento eletrônico para indução da IMB. Método: participaram do estudo 51 participantes, com idades entre 11 e 59 anos divididos em quatro grupos. Para coleta de dados utilizamos próteses de mãos e o equipamento eletrônico desenvolvido. A intensidade da IMB foi avaliada por um questionário subjetivo contendo 13 perguntas classificadas entre concordância ou discordância sobre as sensações percebidas do paradigma. Resultados: encontramos efeitos significativos em todas as perguntas de incorporação da mão de borracha. Conclusão: o equipamento eletrônico mostrou‑se eficaz na velocidade, sincronia e precisão da movimentação dos pincéis, com indução robusta do paradigma da IMB. Sugere‑se a utilização desse equipamento em experimentação científica do paradigma da IMB.

The induction of rubber hand illusion (RHI) is typically manually performed by brushes. In this direction, we developed an electronic device in order to increase the accuracy of tactile stimuli in RHI. Objective: To determine the effectiveness of an electronic and programmable apparatus developed for induction of RHI. Method: The study included 51 participants, age (11 and 59 years) distributed in four groups. For data collection we used the prosthetic hands and the personaly developed electronic equipment. The intensity of RHI was assessed using a subjective questionnaire containing 13 questions ranked in agreement or disagreement on the sensations perceived paradigm. Results: We found significant effects on all questions about incorporation of the rubber hand. Conclusion: The electronic equipment was effective in speed, timing and accuracy of movement of brushes and displayed the robust induction of RHI. Hence, we propose the use of such eletronic equipment in the RHI paradigm in scientific studies.

La inducción de la ilusión de la mano de goma (IMG) se realiza normalmente manualmente mediante cepillos. De este modo, hemos elaborado un dispositivo electrónico con el fin de aumentar la precisión de los estímulos táctiles en IMG. Objetivo: determinar la eficacia de un aparato electrónico y programable desarrollado para la inducción de IMG. Método: el estudio incluyó a 51 participantes, entre 11 y 59 años, divididos en cuatro grupos. Para la obtención de datos se utilizaron prótesis de mano y equipos electrónicos desarrollados. Para evaluar la intensidad de la inducción la IMG, se utilizó un cuestionario subjetivo que contiene 13 preguntas sobre la sensación ilusoria de incorporación de la mano. Resultados: un efecto significativo de las preguntas sobre la sensación ilusoria de incorporación de la mano de goma fue observado. Conclusión: el equipo electrónico fue eficaz en la velocidad, el tiempo y la precisión de movimiento de los cepillos con la inducción robusta de la IMG. Sugerimos el uso de estos equipos en el paradigma de la IMG experimentación científica.

Falsa memória e autismo: qual é a extensão dos déficits semânticos? / False memory and autism: what is the extent of the semantic deficits? / Falsa memoria y autismo: ¿cuál es la magnitud de los déficits semánticos?

Este artigo constitui-se em um estudo de revisão teórica baseado em artigos que abordam o estudo da falsa memória em população com desenvolvimento típico e autismo. Nas últimas décadas, o interesse pela investigação da falsa memória tem se ampliado. No entanto, são observados poucos estudos que investigam os componentes eletrofisiológicos subjacentes envolvidos no reconhecimento verdadeiro e falso, principalmente no que diz respeito a pacientes com autismo. O presente artigo tem como objetivo apresentar os estudos que investigam falsa memória e o processamento semântico em pessoas com desenvolvimento típico por meio do uso da eletroencefalografia, além de apresentar a restrita literatura acerca do tema em pacientes com autismo. Muito se discute sobre déficits semânticos no autismo, mas há ainda poucos estudos nessa área e com resultados contraditórios. Por fim, novas direções para o desenvolvimento e aprimoramento de novos estudos são apresentadas.

In the recent decades, the interest in investigation of false memory has been amplified. However, just a few studies investigate the underlying electrophysiological components involved in true and false recognition, especially with regard to patients with autism. The aim of this article is to present the studies investigating false memory and semantic processing in people with typical development using electroencephalography in addition to (presenting) providing the restricted literature on the subject in patients with autism. There is a debate about semantic deficits in autism, but there are few studies in this area and the results are contradictory. Finally, new directions for the development and improvement of new studies are presented.

En las últimas décadas el interés por la investigación de la falsa memoria se ha ampliado. Sin embargo, se observan pocos estudios que investigan los componentes electrofisiológicos subyacentes implicados en el reconocimiento verdadero y el falso, especialmente con respecto a los pacientes con autismo. Este artículo tiene como objetivo presentar los estudios de investigación de la falsa memoria y procesamiento semántico en las personas con desarrollo típico a través del uso de la electroencefalografía, además de presentar la literatura restringida sobre el tema en los pacientes con autismo. Existe un debate acerca de los déficits semánticos en el autismo, pero hay pocos estudios en esta área y con resultados contradictorios. Por último, se presentan nuevas direcciones para el desarrollo y mejora de nuevos estudios.

Transcranial direct current stimulation: from basic research on psychological processes to rehabilitation / Estimulação transcraniana por corrente contínua: da pesquisa básica sobre processos psicológicos básicos à reabilitação / Estimulación transcraneal con corriente directa: de la investigación básica sobre procesos psicológicos a la rehabilitación

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is an "old/new" noninvasive brain modulation technique that has gained increasing popularity and relevance in psychology and neuroscience. The contemporary tDCS procedure is effective and painless. It was shown to modulate motor performance and several sensory and cognitive functions. It can be used to study cortical organization and clarify brain-behavior relationships. Using tDCS for rehabilitation is a promising strategy, and numerous publications suggest that it can be used alone or combined to augment the outcomes of behavioral training and pharmacological interventions. Compared with other brain modulation techniques, it has the advantage of being noninvasive and safe, with easy and effective placebo controls. Its efficacy, low cost, and ease of use make tDCS a very convenient tool for researchers in developing countries. This review introduces tDCS to a new audience and seeks to inspire future investigations in the field. We highlight work that illustrates the main concepts and applications of tDCS as a basic research and rehabilitation tool.

Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua (ETCC) é uma técnica de estimulação cerebral nãoinvasiva com crescente popularidade na pesquisa em psicologia e neurociências. A aplicação da ETCC é indolor, eficaz e pode afetar o desempenho motor, sensorial e cognitivo. ETCC pode ser usada para estudar a organização cortical e relações entre cérebro e comportamento. Seu uso clínico também é relevante e vários estudos sugerem que pode ser aplicada só ou como complemento a intervenções comportamentais ou farmacológicas. Quando comparada a outras técnicas de modulação cerebral a ETCC tem a vantagem de ser não-invasiva, segura e com um controle placebo eficaz. O baixo-custo, eficácia e praticidade da técnica torna a ETCC especialmente conveniente para pesquisadores em países em desenvolvimento. A revisão a seguir se propõe a apresentar a ETCC para um novo público e inspirar futuras investigações no campo. Serão apresentados trabalhos que ilustram os principais conceitos e aplicações da ETCC no campo da pesquisa básica e clínica.

La Estimulación Transcraneal con Corriente Directa (ETCD) es una técnica no invasiva de modulación del cerebro con cresciente popularidad y relevancia para la psicología y las neurociencias. El procedimiento ETCD contemporáneo es efectivo y sin dolor. ETCD puede modular el rendimiento motor y varias funciones sensoriales y cognitivas. Se puede utilizar para estudiar la organización cortical y clarificar las relaciones cerebro-conducta. Uso de ETCD para la rehabilitación es una estrategia prometedora y un número de publicaciones sugieren que puede ser utilizada sola o para impulsar los resultados de intervenciones comportamentales y farmacológicas. En comparación con otras técnicas de modulación del cerebro, tiene la ventaja de ser no invasiva y segura, con un control placebo fácil y eficaz. Su eficacia, bajo costo y facilidad de uso hacen ETCD una herramienta adequada para los investigadores en los países en desarrollo. La siguiente revisión pretende introducir ETCD a un nuevo público y inspirar futuras investigaciones en el campo. Vamos a destacar obras que ilustran los principales conceptos y aplicaciones de ETCD en la investigación básica y clínica.

Neuromodulation approaches for the treatment of major depression: challenges and recommendations from a working group meeting / Estratégias de neuromodulação para o tratamento da depressão maior: desafios e recomendações de uma força-tarefa

The use of neuromodulation as a treatment for major depressive disorder (MDD) has recently attracted renewed interest due to development of other non-pharmacological therapies besides electroconvulsive therapy (ECT) such as transcranial magnetic stimulation (TMS), transcranial direct current stimulation (tDCS), deep brain stimulation (DBS), and vagus nerve stimulation (VNS). METHOD: We convened a working group of researchers to discuss the updates and key challenges of neuromodulation use for the treatment of MDD. RESULTS: The state-of-art of neuromodulation techniques was reviewed and discussed in four sections: [1] epidemiology and pathophysiology of MDD; [2] a comprehensive overview of the neuromodulation techniques; [3] using neuromodulation techniques in MDD associated with non-psychiatric conditions; [4] the main challenges of neuromodulation research and alternatives to overcome them. DISCUSSION: ECT is the first-line treatment for severe depression. TMS and tDCS are strategies with a relative benign profile of side effects; however, while TMS effects are comparable to antidepressant drugs for treating MDD; further research is needed to establish the role of tDCS. DBS and VNS are invasive strategies with a possible role in treatment-resistant depression. In summary, MDD is a chronic and incapacitating condition with a high prevalence; therefore clinicians should consider all the treatment options including invasive and non-invasive neuromodulation approaches.

O uso de técnicas de neuromodulação para o tratamento do transtorno depressivo maior (TDM) tem despertado um renovado interesse nos últimos anos com o desenvolvimento de outras intervenções não-farmacólogicas além da eletroconvulsoterapia (ECT), como a estimulação magnética transcraniana (EMT), a estimulação transcraniana por corrente continua (ETCC), a estimulação cerebral profunda (DBS) e a estimulação de nervo vago (VNS). MÉTODO: Nós organizamos um grupo de trabalho com vários pesquisadores para discutir os avanços recentes e os principais desafios para o uso da neuromodulação no tratamento do TDM. RESULTADOS: O estado-da-arte da neuromodulação foi revisado e discutido em quatro seções: [1] epidemiologia e fisiopatologia do TDM; [2] uma revisão das técnicas de neuromodulação; [3] o uso das técnicas de neuromodulação na depressão que ocorre associada ou em virtude de condições não-psiquiátricas; [4] os principais desafios da pesquisa na neuromodulação e alternativas para superá-los. DISCUSSÃO: ECT é o tratamento de primeira linha para depressão grave. EMT e ETCC são estratégias com um perfil benigno de efeitos adversos; contudo, enquanto os efeitos da EMT são comparáveis ao das drogas antidepressivas para o tratamento da TDM, a eficácia da ETCC ainda precisa ser estabelecida por mais pesquisas clínicas. DBS e VNS são intervenções invasivas com um papel possível para a depressão refratária. Em resumo, TDM é uma condição crônica, incapacitante e de alta prevalência; portanto na prática clínica todas as opções de tratamento possíveis, incluindo as farmacológicas e não-farmacológicas, devem ser consideradas.

Estimulação cerebral para o tratamento de dor neuropática / Estimulacion cerebral para el tratamiento del dolor neuropatico / Brain stimulation for the neuropathic pain’s treatment

As alternativas terapêuticas para o tratamento da dor neuropática ainda são insatisfatórias apesar de a terapia farmacológica ter avançado muito nas últimas décadas. O completo restabelecimento do paciente em suas atividades diárias ainda é um desafio e tem como base uma abordagem interdisciplinar e o uso de outras intervenções além dos fármacos. Um dos desafios no tratamento de dor crônica é que esse distúrbio leva a modificações plásticas no cérebro que sustentam o quadro. O desenvolvimento das técnicas de estimulação cerebral demonstra que esses métodos podem ser uma opção importante no manejo da dor. Estudos recentes têm mostrado que essas técnicas revertem modificações plásticas por um longo período de tempo. Uma técnica de estimulação cerebral simples, de baixo custo e segura é a estimulação transcraniana por corrente contínua de baixa intensidade. Trata-se de procedimento não-invasivo e indolor capaz de modular a atividade cerebral localmente, apresentando efeitos terapêuticos. Pelo fato de a dor crônica ser um sintoma debilitante, contribuir com a diminuição da qualidade de vida e estar associada a uma disfunção do sistema nervoso central, a estimulação cerebral pode ter um resultado benéfico nesse grupo de pacientes.

Despite of the advance of pharmacological therapies in the last decades, therapeutic approaches to the treatment of neuropathic pain are still non-satisfactory. The patient full recovery in their daily activities is still a challenge and is based on an interdisciplinary approach involving others interventions than pharmacological one. One of the challenges in treating chronic pain is that the disorder leads to plastic changes in the brain that support this condition. The development of brain stimulation techniques shows that these methods can be an important option in pain management. Recent studies have shown that these techniques revert plastic alterations for a long period of time. One simple, low-cost and secure technique of brain stimulation is the transcranial direct current stimulation. It is a non-invasive and painless procedure able to modulate locally the brain activity, providing therapeutic effects. Because of chronic pain is a debilitating symptom, one of the most important in the quality of life and is associated with a dysfunction of the central nervous system, brain stimulation may have a beneficial effect in this group of patients.

Aunque la terapia farmacológica haya avanzado mucho em las últimas décadas, las alternativas terapéuticas para el tratamiento del dolor neuropático todavia son insatisfatorias. El completo reestablecimiento del paciente en sus actividades diarias todavia es un desafio y tiene como base un abordaje interdisciplinario y el uso de otras intervenciones además de los fármacos. Uno de los desafíos en el tratamiento del dolor crónico es que ese trastorno lleva a modificaciones plásticas en el cerebro que sustentan el cuadro. El desarrollo de las técnicas de estimulación cerebral demuestra que esos métodos pueden ser una opción importante en el manejo del dolor. Estudios recientes han mostrado que esas técnicas se revierten en modificaciones plásticas por un largo período de tiempo. Una técnica de estimulación cerebral simple, de bajo costo y segura es la estimulación transcraneana por corriente contínua de baja intensidad. Se trata de un procedimiento no invasivo e indoloro capaz de modular la actividad cerebral localmente, apresentando efectos terapéuticos. Debido al hecho del dolor crónica ser un síntoma debilitante, contribuir con la disminución de la calidad de vida y estar asociado a una disfunción del sistema nervioso central, la estimulación cerebral puede tener un resultado benéfico en ese grupo de pacientes.

Avaliação de fatores associados à duração do tratamento com a estimulação magnéticatranscraniana repetitiva na depressão / An evaluation of factors affecting duration of treatment with repetitive transcranial magnetic stimulation for depression

Objetivo: Investigar os efeitos da estimulação magnética transcranianarepetitiva em pacientes com depressão maior que se submeteram aesse tratamento durante o período de 2000 a 2006. Métodos: Realizouseum estudo retrospectivo com 204 pacientes, que se submeteramao tratamento com a estimulação magnética transcraniana repetitiva,coletando os dados daqueles que tiveram remissão do quadro(definido como escore da HAM-D menor ou igual a 7). Os pacientesforam seguidos até seis meses após o tratamento. A duração médiada remissão para essa coorte de pacientes foi 70,2 dias (± 58,4).Resultados: A única variável que foi associada com a duração daremissão no modelo de regressão linear foi o número de sessões com a estimulação magnética transcraniana repetitiva. Conclusão: Nossosachados sugerem que, quanto maior o número de sessões, maislonga a duração dos efeitos da estimulação magnética transcranianarepetitiva. Conseqüentemente, pesquisas futuras que investiguem osefeitos da estimulação magnética transcraniana de repetição precisamexplorar essa variável para maximizar os efeitos terapêuticos dessanova técnica de estimulação cerebral.

Estimulação magnética transcraniana na neuropsicologia: novos horizontes em pesquisa sobre o cérebro / Transcranial magnetic stimulation in neuropsychology: new horizons for brain research / Transcranial magnetic stimulation in neuropsychology: new horizons for brain research

Esta revisão discute o uso da estimulação magnética transcraniana como ferramenta de pesquisa das funções neuropsicológicas. A estimulação magnética transcraniana é uma técnica não-invasiva e praticamente indolor em seres humanos conscientes, baseada em um campo magnético variável. Tal técnica possibilita a geração, em pessoas saudáveis, de lesões temporárias virtuais ou, também, de aumento da atividade das áreas estimuladas, permitindo o estudo do comportamento e da cognição de maneira mais estruturada e precisa. Nesta revisão são apresentados trabalhos com estimulação magnética transcraniana nos quais foram estudados aspectos da linguagem, memória e baterias neuropsicológicas em protocolos de pesquisa clínica. Conclui-se que estudos com estimulação magnética transcraniana abrem novas perspectivas e possibilidades no campo da Neuropsicologia na medida em que fornecem elementos para o aprofundamento do conhecimento sobre as correlações entre cognição e córtex.

This review addresses the use of transcranial magnetic stimulation as a research tool of neuropsychological functions. Transcranial magnetic stimulation is a non-invasive and painless technique to modulate brain function that can be applied to conscious human beings and is based on a variable magnetic field. Using this technique, it is possible to generate virtual transient lesions in healthy people or modulate the brain activity, increasing or decreasing the activity of the stimulated areas. In this review we discuss studies with transcranial magnetic stimulation in which broad aspects of language, memory and neuropsychological tests have been evaluated following or during the application of transcranial magnetic stimulation. We concluded that transcranial magnetic stimulation open new horizons for brain research in the neuropsychological field as transcranial magnetic stimulation allows the investigation of the relationship between focal cortical activity and behavior therefore contributing to the study of the functional brain activity.