Transcranial Direct Current Stimulation Transiently Increases Solute Transport in Brain Tissue

2020 ◽  
Vol 34 (S1) ◽  
pp. 1-1
Author(s):  
Bingmei Fu ◽  
Yifan Xia ◽  
Wasem Khalid ◽  
Guangyao Huang ◽  
Zhaokai Yin ◽  
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2020 ◽  
Vol 10 (1) ◽  
Author(s):  
Yifan Xia ◽  
Wasem Khalid ◽  
Zhaokai Yin ◽  
Guangyao Huang ◽  
Marom Bikson ◽  
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Abstract The breadth of brain disorders and functions reported responsive to transcranial direct current stimulation (tDCS) suggests a generalizable mechanism of action. Prior efforts characterized its cellular targets including neuron, glia and endothelial cells. We propose tDCS also modulates the substance transport in brain tissue. High resolution multiphoton microscopy imaged the spread across rat brain tissue of fluorescently-labeled solutes injected through the carotid artery after tDCS. The effective solute diffusion coefficient of brain tissue (Deff) was determined from the spatio-temporal solute concentration profiles using an unsteady diffusion transport model. 5–10 min post 20 min–1 mA tDCS, Deff increased by ~ 10% for a small solute, sodium fluorescein, and ~ 120% for larger solutes, BSA and Dex-70k. All increases in Deff returned to the control level 25–30 min post tDCS. A mathematical model for Deff in the extracelluar space (ECS) further predicts that this dose of tDCS increases Deff by transiently enhancing the brain ECS gap spacing by ~ 1.5-fold and accordingly reducing the extracellular matrix density. The cascades leading ECS modulation and its impact on excitability, synaptic function, plasticity, and brain clearance require further study. Modulation of solute diffusivity and ECS could explain diverse outcomes of tDCS and suggest novel therapeutic strategies.


2009 ◽  
Vol 40 (01) ◽  
Author(s):  
F Buttkus ◽  
V Baur ◽  
HC Jabusch ◽  
M Weidenmüller ◽  
S Schneider ◽  
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2014 ◽  
Vol 33 (05) ◽  
pp. 382-386
Author(s):  
A. Hasan ◽  
S. Dehning ◽  
D. Keeser ◽  
I. Hummel ◽  
P. Falkai ◽  
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Zusammenfassung Gegenstand und Ziel: Die transkranielle Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation, tDCS) wird als neues nicht invasives Hirnstimulationsverfahren für die Behandlung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen untersucht. Mittlerweile gibt es Fallberichte und eine randomisierte, kontrollierte Pilotstudie zur Behandlung akustischer Halluzinationen sowie der Negativsymptomatik bei Schizophrenie. Fallbericht: Im vorliegenden Fallbericht wurde ein Patient mit therapieresistenter Symptomatik bei paranoider Schizophrenie drei Wochen lang mit anodaler tDCS über dem linken dorsolateralen und kathodaler tDCS über dem rechten dorsolateralen Kortex behandelt. Ergebnisse: Es zeigte sich eine Verbesserung von Affektivität und Kognition, die Positivsymptome blieben jedoch nahezu unverändert. Klinische Relevanz: Die bifrontale tDCS stellt eine nebenwirkungsarme neue Behandlungsform dar und sollte in der Anwendung bei Erkrankungen aus dem schizophrenen Formenkreis weiter untersucht werden.


2017 ◽  
Vol 11 (3) ◽  
pp. 133-142 ◽  
Author(s):  
David J. Schretlen ◽  
Joseph J. van Steenburgh ◽  
Mark Varvaris ◽  
Tracy D. Vannorsdall ◽  
Megan A. Andrejczuk ◽  
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