Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive form of brain stimulation which uses a very weak constant current to temporarily excite or inhibit activity in the brain area of interest via electrodes placed on the scalp, depending on the polarity and strength of the current. Presently, tDCS is being used as a tool to investigate frontal cognition in healthy controls and to improve symptoms in neurological and psychiatric patients. Relatively little research has been conducted with respect to tDCS and the auditory cortex (AC). The primary aim of this thesis was to elucidate the effects of tDCS on auditory sensory discrimination, assessed with the mismatch negativity (MMN) event-related potential (ERP). In the first pilot study, healthy participants were assessed in a randomized, double-blind, sham-controlled design, in which participants received anodal tDCS over the primary AC (2 mA for 20 minutes) in one session and ‘sham’ stimulation (i.e. no stimulation) in the other. Pitch MMN was found to be enhanced after receiving anodal tDCS, with the effects being evidenced in individuals with relatively low (vs. high) baseline amplitudes. No significant effects were seen with sham stimulation. A second study examined the separate and interacting effects of anodal and cathodal tDCS on MMN measures. MMN was assessed pre- and post-tDCS (2 mA, 20 minutes) in 2 separate sessions, one involving sham stimulation, followed by anodal stimulation, and one involving cathodal stimulation, followed by anodal stimulation. Only anodal tDCS over the AC increased pitch MMN in baseline-stratified groups, and while cathodal tDCS decreased MMN, subsequent anodal stimulation did not significantly alter MMNs. As evidence has shown that tDCS lasting effects may be dependent on N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor activity, a pharmacological study investigated the use of dextromethorphan (DMO), an NMDA antagonist, to assess possible modulation of tDCS’ effects on both MMN and working memory (WM) performance. The study involved four test sessions that compared pre- and post-anodal tDCS over the AC and sham stimulation with both DMO (50 mL) and placebo administration. MMN amplitude increases were only seen with anodal tDCS with placebo administration, not with sham stimulation, nor with DMO administration. In the sham condition, DMO decreased MMN amplitudes. Anodal tDCS improved WM performance in the active drug condition. Findings from this study contribute to the understanding of underlying neurobiological mechanisms mediating tDCS-sensory and memory improvements. As cognitive impairment has been proposed to be the core feature of schizophrenia disorder (Sz) and MMN is a putative biomarker of Sz, a pilot study was conducted to assess the effects of pre- and post-tDCS on MMN measures in 12 Sz patients, as well as WM performance. Temporal, frontal and sham tDCS were applied in separate sessions. Results demonstrated a trend for pitch MMNs to increase with anodal temporal tDCS, which was significant in a subgroup of Sz individuals with auditory hallucinations, who had low MMNs at baseline. Anodal frontal tDCS significantly increased WM performance, which was found to positively correlate with MMN-tDCS effects. The findings contribute to our understanding of tDCS effects for MMN-indexed sensory discrimination and WM performance in healthy participants and individuals with Sz disorder and may have implications for treatment of sensory processing deficits in neuropsychiatric illness.

Schizophrenia is a severe neuropsychiatric disorder characterized by delusions, hallucinations, behavioral symptoms, and cognitive deficits. Roughly, 70%-80% of schizophrenia patients experience auditory verbal hallucinations (AVHs), with 25%-30% demonstrating resistance to conventional antipsychotic medications. Studies suggest a promising role for add-on transcranial direct current stimulation (tDCS) in the treatment of medication-refractory AVHs. The mechanisms through which tDCS could be therapeutic in such cases are unclear, but possibly involve neuroplastic effects. In recent years, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) has been used successfully to study tDCS-induced neuroplastic changes. In a double-blind, sham-controlled design, we applied fNIRS to measure task-dependent cerebral blood flow (CBF) changes as a surrogate outcome of single session tDCS-induced effects on neuroplasticity in a schizophrenia patient with persistent auditory hallucinations. The observations are discussed in this case report.

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Résumé : Introduction: La douleur chronique et les problèmes de sommeil ont un impact significatif sur la qualité de vie. La prévalence de ces deux conditions augmente substantiellement avec l’âge. L’objectif de cette étude était d’évaluer la faisabilité d’une étude randomisée, contrôlée par placebo et de recueillir des données sur l’efficacité de la stimulation transcrânienne par courant direct (tDCS) pour réduire la douleur et améliorer le sommeil chez des aînés souffrant de douleur chronique d’origines musculo-squelettique. Méthodes: Quatorze patients souffrant de douleur chronique et de problèmes de sommeil ont reçu cinq séances quotidiennes consécutives de tDCS anodique appliquée au cortex moteur primaire (2 mA, 20 minutes) ou cinq séances de tDCS simulée de manière randomisée. L’intensité de la douleur était mesurée avec une échelle visuelle analogue et les paramètres de sommeil avec l’actigraphie. Pendant toute la durée de l’étude, des journaux de bord de douleur et de sommeil étaient aussi utilisés afin de mesurer l'effet de la tDCS sur la douleur et le sommeil du quotidien des participants. Résultats: Les résultats indiquent que la tDCS réelle engendre une analgésie de 59 %, alors que la tDCS simulée ne réduit pas la douleur (p < 0,05). Par contre, aucun changement n’a été observé au niveau des paramètres de sommeil (tous les p ≥ 0,18). Conclusion: Il appert que cinq séances de tDCS anodique appliquée au niveau du cortex moteur primaire seraient efficaces pour réduire la douleur des aînés souffrant de douleur chronique, mais pas pour améliorer leur sommeil. De futures études seront nécessaires afin de déterminer si d’autres paramètres de stimulation pourraient avoir un impact sur le sommeil et si ces résultats peuvent être reproduits en utilisant un plus grand nombre de patients. / Abstract : Introduction: Chronic pain and sleep problems have a significant impact on quality of life. The prevalence of these two conditions increases substantially with age. The objective of this study was to assess the feasibility of conducting a randomized sham-controlled trial and to collect preliminary data on the efficacy of transcranial direct current stimulation (tDCS) for reducing pain and improving sleep in older adults suffering from chronic musculoskeletal pain. Methods: Fourteen patients with chronic pain and sleep problems were randomized to receive five consecutive daily sessions of anodal tDCS applied to the primary motor cortex (2 mA, 20 minutes) or five sessions of sham tDCS. Pain intensity was measured with a visual analogue scale, and sleep parameters with actigraphy. Throughout the study, pain and sleep logbook were also used to measure the effect of tDCS on daily pain and sleep. Results: Our results indicate that the real tDCS causes greater pain relief than sham tDCS (59 % vs -19 %; p <0.05). By cons, no change was observed in sleep parameters (all p ≥ 0.18). Conclusion: Five sessions of anodal tDCS applied to the motor cortex seem to be effective to reduce pain in elderly individuals suffering of chronic pain, but not to improve their sleep. Future studies are needed to determine whether other stimulation parameters could have an impact on sleep and whether these results can be replicated using a larger number of patients.

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A aprendizagem motora é o processo pelo qual os comportamentos motores são modificados pela experiência. Esse processo implica modificações estruturais e funcionais em redes neurais relacionadas à tarefa treinada. Melhora do desempenho associada ao treino é medida comportamental de aprendizagem, assim como generalização e transferência. A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) é uma técnica que modifica a excitabilidade cortical, causando alterações em potenciais evocados motores que influenciam o processo de aprendizagem. Já foram descritas alterações similares à potenciação de longo prazo, essencial para os processos de aprendizagem, após aplicação. O córtex motor primário (M1) tem se mostrado alvo de estimulação com efeitos positivos sobre a aprendizagem motora. OBJETIVOS: investigar os efeitos da ETCC anódica aplicada na área motora primária concomitantemente ao treino sobre a aprendizagem, generalização e transferência intermanual de movimentos sequenciais de dedos, em indivíduos jovens. MÉTODOS: Participaram do estudo 40 indivíduos jovens, destros, sem deficiências motoras ou cognitivas. Foram divididos randomicamente em grupo experimental (GE) que realizou o treinamento motor de uma tarefa sequencial de dedos simultaneamente à ETCC anódica sobre M1 contralateral à mão treinada e grupo placebo (GP) que realizou o mesmo treinamento com estimulação simulada. O treinamento consistiu em 8 blocos com 300 repetições de movimentos sequenciais de dedos com o membro superior direito. As medidas de desempenho foram velocidade e acurácia dos movimentos sequenciais. Foram realizadas antes do treinamento, imediatamente após, 48h após, 7 e 28 dias após treinamento na mão treinada (MT) para avaliação da aprendizagem de curta e longa duração. Adicionalmente, foram realizadas avaliações de desempenho (1) da sequência não treinada, chamada controle (SC) na MT para investigação da generalização intersequências; (2) da sequência treinada (ST) na mão não treinada (MNT), para investigação da transferência intermanual. A análise estatística foi realizada por meio do teste de variância ANOVA para o desempenho em termos de sequências corretas completadas em 1 minuto, considerando-se como fatores grupos (GE e GP) e avaliações (AT, DT, 48hDT, 7dDT e 28dDT) para investigação da aprendizagem de curta e longa duração; grupos (GE e GP), avaliações (AT, DT, 48hDT, 7dDT e 28dDT) e sequência (ST e SC) para investigação da generalização; e grupos (GE e GP), avaliações (AT, DT, 48hDT, 7dDT e 28dDT) e mão (MT e MNT) para a investigação da transferência intermanual. RESULTADOS: Para aprendizagem de curta e longa duração, os resultados mostraram que houve efeito de avaliação, sem efeito de grupo. Na generalização, os resultados mostraram que houve efeito de sequência e avaliação, demostrando que a aprendizagem da sequência treinada foi parcialmente transferida para sequência controle, sem efeito de grupo. Finalmente, para transferência intermanual, os resultados mostraram que houve efeito de mão e avaliação, demonstrando que os ganhos com o treinamento da mão treinada foram parcialmente transferidos para a mão contralateral, sem efeitos de grupo. CONCLUSÃO: A ETCC aplicada concomitantemente ao treino sobre o córtex motor primário contralateral à mão treinada não produziu efeitos sobre a aprendizagem de curta e longa duração, generalização e transferência manual dos ganhos obtidos no treinamento em indivíduos jovens / Motor learning is the process by which the motor behaviors are modified by experience. Such process implies structural and functional in neural networks related to the trained task. The performance improvement associated with the training is a behavioral measure of learning, as well as the generalization and transference of the new ability to non trained segments. The transcranial direct current stimulation (tDCS) is a brain activity modulation technique that modifies the cortical excitability, causing changes in motor evoked potentials which may influence the motor learning process. Changes similar to long term potentiation have already been described, essential for the learning processes, after tDCS application. The primary motor cortex has been presented as the stimulation aim with the most positive effects on the motor learning process. OBJECTIVE: to investigate the effects of one-sided applied anode tDCS to primary motor area concomitantly with the train over learning, generalization and intermanual transfer of sequential finger movements, in young adults. METHODS: 40 young right handed adults with no motor or cognitive disabilities took part in the study, randomly divided into an experimental group (EG) and a placebo group (PG). EG executed the motor training of a finger sequence task simultaneously with anode tDCS applied on the primary motor cortex contralateral to trained hand. PG executed the same training simultaneously with simulated stimulation. The training consisted of 8 blocks with 300 repetitions of finger sequence movements performed only with the right upper limb. Performance was measured by sequential movements speed and accuracy, taken before training, immediately after training, 48h after, 7 and 28 days after training considering trained hand (TH) for short and long term learning assessment. Additionally, performance assessments were done (1) in non trained sequence, named control sequence (CS) in TH for investigation on generalization; (2) in trained sequence (TS) in non trained hand (NTH), for investigation of intermanual transference. Statistical analysis was carried out using ANOVA variance test for performance over correct sequences within 1 minute considering groups (EG and PG) and assessments (BT, AT, 48hAT, 7dAT and 28dAT) as factors for short and long term learning investigation; groups (EG and PG), assessments (BT, AT, 48hAT, 7dAT and 28dAT) and sequence (TS and CS) for generalization investigation; and groups (EG and PG), assessments (BT, AT, 48hAT, 7dAT and 28dAT) and hand (TH and NTH) for intermanual transference investigation. RESULTS: For short and long term learning, results showed assessment effect, with no group effect. For generalization, results showed sequence and assessment effects, presenting that the trained sequence learning was partially transferred to the control sequence, with no group effect. Finally, for the intermanual transference, results showed hand and assessment effects, presenting that the gains with the trained hand training were also partially transferred to the contralateral hand, with no group effect. CONCLUSION: The tDCS concomitantly applied to training on primary motor cortex contralateral to trained hand did not produce effects over short and long term learning, generalization and manual transfer of gains obtained in young adults training

A Fibromialgia (FM) é uma síndrome de dor crônica caracterizada pelo aparecimento de dor difusa, intermitente e crônica por todo o corpo. A prática de exercícios aeróbicos demonstra resultados no alívio da dor, porém com uma dificuldade de aderência aos protocolos. A Estimulação Transcraniana com Corrente Contínua (ETCC), promove modulação da atividade cerebral e tem demonstrado resultados positivos para redução da dor. O objetivo deste estudo foi determinar o efeito da terapia combinada utilizando a técnica de ETCC associada ao treino de Exercício Aeróbico (EA) em pacientes portadores de fibromialgia. Para tanto, 45 pacientes foram randomizados em um dos seguintes três grupos: Grupo ETCC / EA, Grupo EA (com ETCC simulada), e Grupo ETCC (com EA simulado). Durante a intervenção os sujeitos passaram por uma etapa de uma semana de ETCC (cinco dias consecutivos) associado ao treino de EA por três dias desta semana; e uma segunda etapa de quatro semanas (sendo realizadas três vezes em cada semana) apenas com o treino de EA. A ETCC foi aplicada posicionando o eletrodo anodal sobre o córtex motor primário e o eletrodo catodal sobre a região supra-orbital contralateral com 2mA por 20 minutos. O EA utilizou uma intensidade de 60 a 70% da frequência cardíaca máxima. A escala visual numérica de dor foi utilizada como desfecho primário, sendo utilizadas avaliações de ansiedade, limiar de dor à pressão, resposta condicionada a dor (DNIC), preenchimento de mapa corporal, questionário de qualidade de vida SF-36, inventário de depressão de Beck, tarefa go-no-go, teste de caminhada de seis minutos, timed up-and-go, e avaliação da excitabilidade cortical utilizando estimulação magnética transcraniana. Houve efeito significativo para a interação tempo X grupo para a intensidade da dor, demonstrando que ETCC / EA foi superior ao AE apenas (F (13,364) = 2.25, p = 0,007) e ETCC (F (13,364) = 2.33, p = 0,0056). Análise ajustada do post hoc demostrou uma diferença entre ETCC / AE e grupo ETCC após a primeira semana de estimulação e depois do período de um mês de intervenção (p = 0,02 e p = 0,03, respectivamente). Além disso, após o tratamento houve uma diferença significativa entre os grupos nos níveis de ansiedade e de humor. O tratamento combinado apresentou a maior resposta. Nenhum dos grupos apresentou diferenças significativas em relação a respostas da plasticidade do córtex motor, tal como avaliado pela EMT. A combinação de ETCC com o exercício aeróbico é superior em comparação com cada intervenção individual (tamanho do efeito pelo teste d de Cohen> 0,55). Este estudo demonstrou que a neuromodulação com ETCC associado ao treino de EA levou a uma melhora na resposta de dor mais intensa do que quando comparado a cada modalidade de intervenção isolada. Os níveis de ansiedade também demonstraram melhora no grupo de associação. Notavelmente, o nível inicial de dor e humor parece ser um preditor do resultado. Observou-se que os indivíduos com níveis de dor mais altos e níveis mais elevados de depressão responderam melhor ao tratamento. Por fim, a intervenção combinada teve um efeito significativo sobre a dor, ansiedade e humor. É provável que a intervenção combinada pode ter afetado outros circuitos neurais, tais como aqueles que controlam os aspectos afetivo-emocionais de dor / Fibromyalgia (FM) is a chronic pain syndrome characterized by the appearance of diffuse pain, intermittent and chronic throughout the body. The aerobic exercise demonstrates results in relieving but with a difficulty of adherence to protocols. The transcranial direct current stimulation (tDCS) promotes modulation of brain activity and have demonstrated positive results in reducing pain. The aim of this study was to determine the effect of a combination therapy protocol using tDCS technique associated with Aerobic Exercise training (AE) in fibromyalgia patients. Therefore, 45 patients were randomized into one of three groups: tDCS/AE group, AE group (sham tDCS), and tDCS group (sham AE). During the intervention subjects went through a stage of a week of tDCS (five consecutive days) associated with AE training for three days per week; and a second step with four weeks duration (being performed three times per week) only with AE training. The tDCS was applied by placing the anodal electrode on the primary motor cortex and catodal electrode on the contralateral supraorbital region, using 2mA for 20 minutes. AE used an intensity of 60 to 70% of maximum heart rate. The visual numeric pain scale was used as the primary outcome, and as secondary outcome: VNS anxiety ratings, pressure pain threshold, conditioned pain modulation (DNIC), SF-36 questionnaire, beck depression inventory, an emotional go-no-go task, six-minute walk test, timed up-and-go test, and evaluation of cortical excitability using TMS. There was a significant effect for the interaction time X group to the intensity of pain, demonstrating that tDCS / AE was higher than the AE only (F (13.364) = 2.25, p = 0.007) and tDCS (F (13.364) = 2.33, p = 0, 0056). Adjusted post hoc analysis demonstrated a difference between tDCS / AE and tDCS group after first week of stimulation, and after one month\'s intervention (p = 0.02 and p = 0.03, respectively). In addition, after treatment there was a significant difference between the groups in the level of anxiety and mood. The combined treatment showed the greatest response. Neither group showed significant differences from the motor cortex plasticity responses, as assessed by EMT. The combination of tDCS with aerobic exercise is higher compared to each individual intervention (effect size for the test Cohen d> 0.55). This study demonstrated that neuromodulation with tDCS associated with AE training led to an improvement in the intensity of pain greater than when compared to each intervention modality alone. Anxiety levels also showed improvement in the combination group. Notably, the initial level of pain and mood seems to be a predictor of the outcome. It was observed that individuals with higher levels of pain and higher levels of depression responded better to the treatment. Finally, the combined intervention had a significant effect on pain, anxiety and mood. It is likely that the combined intervention may have affected other neural circuits, such as those that control the affective and emotional aspects of pain

Introdução: Após décadas de experimentação em estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC), poucos protocolos alcançaram robusta aceitação científica. Protocolos de ETCC foram sugeridos para influenciar alterações no controle postural de indivíduos saudáveis e pacientes após acidente vascular cerebral. No entanto, a escassa literatura nesta área revela a indispensável investigação do efeito doseresposta das estimulações cerebrais a fim de elaborar protocolos mais eficazes. O presente trabalho teve por objetivo verificar o efeito dependente de polaridade e intensidade após o uso da estimulação transcraniana por corrente contínua de alta definição (HD-ETCC) na junção têmporo-parietal (JTP) do hemisfério cerebral direito na assimetria da postura espontânea. Métodos: Este é um ensaio clínico fatorial cruzado, randomizado, controlado por placebo e duplo cego. Foram incluídos 21 indivíduos saudáveis, com idade média de 24,2±4,1 anos, 61,9% mulheres. A intervenção consistiu na aplicação do HD-ETCC com um eletrodo central e 3 eletrodos periféricos posicionados sobre JTP no hemisfério cerebral direito. A descarga de peso corporal (DPC) na posição ortostática foi realizada utilizando uma plataforma de força sobre cada pé do participante, e avaliada durante 2 minutos na medida basal e 5 minutos após cada estimulação. A fim de melhorar a tolerância dos participantes à HD-ETCC, foi realizado um protocolo de acomodação composto por 3 repetições de estimulação com duração e intervalo de 5 segundos cada, nas intensidades fixas de 1, 2 e 3mA. Após um repouso de 5 minutos, foi aplicado o protocolo de estimulação constituído por 3 tipos de polaridade (anodo central; catodo central; placebo) realizadas randomicamente em 3 dias diferentes com intervalo mínimo de 24 horas. Cada sessão de estimulação incluiu 3 repetições de HD-ETCC com duração de 2 minutos em 3 diferentes intensidades (1, 2 e 3mA) com intervalo de 5 minutos. A ordem das intensidades de HD-ETCC foi randomizada. Escala visual analógica foi utilizada para avaliar o grau de desconforto de cada estimulação e efeitos adversos após cada sessão foram registrados. A aquisição de dados foi realizada no Laboratório de Biomecânica e Controle Motor na Escola de Educação Física e Esportes da Universidade de São Paulo-USP. Resultados: A aplicação do HD-ETCC sobre a JTP resultou em efeitos polaridade dependente, provocando assimetria corporal com descarga de peso para o lado direito quando usado condição catodo central em relação à condição placebo nas intensidades de 2mA (Kruskal Wallis: p=0,037; Tukey Post-hoc: p=0,029) e 3mA (Kruskal Wallis: 0,009; Tukey Post-hoc: p=0,049). A DPC mediana na condição cátodo central foi, respectivamente, medida basal de 1,78%[-1,76;4,67]; após 1mA: 2,12%[-0,63;7,08]; após 2mA: 2,33%[- 1,57;6,25]; após 3mA: 2,40%[-0,53;7,16]. Não foi observado efeito dependente de intensidade. Todos os participantes apresentaram boa tolerância dos protocolos de acomodação e estimulação. Conclusão: O protocolo aplicado revelou ser seguro e apresentar boa tolerância dos participantes. Esta é a primeira evidência de que HDETCC aplicada sobre a JTP pode influenciar no controle postural de forma polarizada, o pequeno efeito observado sugere a utilização de protocolos com maior tempo de estimulação. Os resultados deste trabalho favorecem a elaboração da hipótese de aplicação da HD-ETCC no tratamento de desequilíbrio postural / Introduction: After decades of experimentation in transcranial direct current stimulation (tDCS), few protocols achieved robust scientific acceptance. Stimulation protocols were suggested to influence postural control in healthy subjects and patients after stroke. However, the scarce literature in this area reveals imperative investigation of physiological and clinical effects of transcranial stimulations to elaborate more efficient protocols. The aim of the present study was to verify the polarity and intensity dependent effects of high-definition tDCS (HD-tDCS) over the right temporo-parietal junction (JTP) in the weight-bearing asymmetry (WBA). Methods: This is a randomized, double-blind, factorial, crossover controlled clinical trial. We included 21 healthy subjects, mean age of 24,2±4,1 years, and 61.9% women. The intervention consisted of the application of HD-tDCS over the right temporo-parietal junction (TPJ). The WBA in the upright static position was measured using one force plate under each participant\'s foot, assessed during 2 minutes at baseline and 5 minutes after each stimulation. In order to increase participants\' tolerance of the HD-tDCS, we applied an accommodation protocol consisted of 3 stimulation repetitions with 5 seconds of duration and interval, under fixed stimulation intensities of 1, 2 and 3mA. After 5 minutes of rest, the stimulation protocol consisted of 3 types of polarity (anode center; cathode center; sham) applied randomly in different days with a minimal interval of 24 hours. Each stimulation session comprised of 3 repetitions of 2 minutes HD-tDCS in different intensities (1, 2 and 3 mA). Visual analog scale was used to assess discomfort degree after each stimulation and adverse events after each session were registered. The evaluations were carried out in the Biomechanics and Motor Control Laboratory at the Ribeirão Preto School of Physical Education and Sport-USP. Results: The application of HD-tDCS over TPJ resulted in polarity-dependent effects, causing load bearing to the right leg when using central cathode condition in relation to sham at 2mA (Kruskal Wallis: p=0,037; Tukey Post-hoc: p=0,029) and 3mA Kruskal Wallis: 0,009; Tukey Post-hoc: p=0,049). The median WBA of cathode center condition was, respectively, 1,78% [-1,76;4,67] at baseline, 2,12% [-0,63;7,08] after 1mA; 2,33% [- 1,57;6,25] after 2mA; and 2,40% [-0,53;7,16] after 3mA. No intensity dependent effects were observed. Conclusion: The present protocol was feasible and presented good tolerance of participants. This is the first evidence that HD-TDCS over TPJ can influence postural balance. The small effect observed suggests the usage of longer protocols of HD-tDCS. The results of this study enable to hypothesize the application of HD-tDCS over TPJ to treat postural imbalance.