The effect of anodal transcranial direct current stimulation on repetitive mild traumatic brain injury in rats

Abstract

Repetitive mild traumatic brain injury (rmTBI) provoke behavioral and cognitive changes. But the study about electrophysiologic findings and managements of rmTBI is limited. In this study, we investigate the changes of electrophysiologic findings and the effects of anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) on rmTBI. Thirty-one Sprague-Dawley rats were divided into the following groups: sham (n=10), rmTBI (n=11), rmTBI treated by tDCS (n=10). Animals received three consecutive times of closed head mTBI a day by weight drop device. Anodal tDCS was applied to the left motor cortex. We evaluated the motor evoked potential (MEP) and the somatosensory evoked potential (SEP). T2-weighted magnetic resonance imaging and immunohistochemical study were performed 12 days after rmTBI. After rmTBI, the latency of MEP was prolonged and the amplitude in the right hind limb was reduced in the rmTBI group. The latency of SEP was delayed and the amplitude was decreased after rmTBI in the rmTBI group. In the tDCS group, the amplitude of MEP in right hind limbs was increased after tDCS in comparison with the values before rmTBI. Righting reflex time was decreased after tDCS compared to rmTBI. Anodal tDCS after rmTBI seems to be a useful tool for promoting transient motor recovery through increasing the synchronicity of cortical firing and it induces early recovery of consciousness. It can contribute to management of concussion in humans if further study is performed.;뇌진탕이라고도 불리는 경도의 외상성 뇌손상은 반복적으로 가해졌을 때 행동 이상이나 인지기능 저하를 유발할 수 있다. 하지만 이로 인한 전기진단학적 변화나 반복적 뇌진탕의 치료법에 대한 연구는 드물다. 이번 연구에서는 반복적 뇌진탕에서 어떠한 전기진단학적 변화가 나타나며 경두개직류자극은 치료적으로 어떠한 효과를 가져오는지 알아보고자 한다. 총 서른 한 마리의 Sprague-Dawley 쥐를 각각 위약군, 반복적 뇌진탕군, 경두개직류자극 치료군으로 나누어 실험을 진행하였으며 실험의 전 과정은 마취하에 진행하였다. 하루 동안 세 차례의 두부가격을 연속적으로 시행하여 반복적 뇌진탕을 유발하였으며 경두개직류자극은 좌측 운동피질에 시행하였다, 뇌손상 전과 뇌손상 후 또는 경두개직류자극 후에 운동유발전위와 감각유발전위를 측정하였다. 뇌진탕 발생 12일 후 T2 강조 두부 자기공명영상을 촬영하였으며 면역화학염색을 시행하여 해부학적 변화를 관찰하였다. 반복적 뇌진탕군에서는 두부손상 후 우측 하지에서 측정한 운동유발전위의 잠시가 지연되었으며 진폭은 감소하였고 감각유발전위의 잠시도 지연되었으며 진폭 또한 감소하였다. 경두개직류자극 치료군에서는 치료 후 양하지에서 운동유발전위의 크기가 증가하였다. 경두개직류자극 치료군에서는 직립반사가 이를 시행하지 않은 반복적 뇌진탕군보다 조기에 나타났다. 이로써 경두개직류자극은 피질 전도의 동시성을 증가시켜 반복적인 뇌진탕 후 나타날 수 있는 일시적인 운동 기능저하를 감소시키며 의식의 회복을 돕는 것으로 사료된다. 추후 인간에게 경두개직류자극을 통한 연구를 진행하여 위와 같은 결과를 얻는다면 이는 뇌진탕 치료에 기여할 수 있을 것이다.