La stimolazione transcranica a correnti dirette o tDCS è una metodica di neurostimolazione non invasiva e indolore che permette di modulare l’eccitabilità corticale mediante correnti continue a bassa intensità. La corrente diretta non induce un potenziale d’azione ma modula la scarica spontanea neuronale per almeno un’ora dopo l’interruzione della stessa e con effetti polarità-dipendenti.

Le correnti dirette (DC) vengono erogate generalmente tramite due elettrodi collegati ad uno stimolatore, i quali vengono rivestiti da una spugna sintetica di forma rettangolare imbevuta di una soluzione salina per aumentare la sua conduttività. E’ consigliabile inoltre applicare sulla superficie a contatto con la cute un gel composto di acqua e sale per evitare possibili abrasioni cutanee causate dall’applicazione della corrente diretta. Gli elettrodi hanno superfici di dimensioni variabili da 25 a 35 cm2 e uno spessore di 0,3 cm. Per facilitare il fissaggio degli elettrodi è possibile utilizzare un cuffia di materiale non conduttivo (ad esempio materiale per bendaggi chirurgici).

Gli elettrodi vengono posizionati sulla testa secondo il Sistema Internazionale 10-20 per la corretta localizzazione dei siti di stimolazione. In commercio esistono inoltre cuffie pre-cablate per facilitare l’applicazione e ridurre i tempi di montaggio.

L’intensità utilizzata nei protocolli clinici e sperimentali va da 1 a 3 mA somministrata per 20-30 minuti a sessione. Ogni sessione può durare da 1 a più settimane fino a 2 volte al giorno in base alla tipologia di stimolazione. In generale si utilizza l’elettrodo attivo sull’area che si intende stimolare e il suo riferimento in un’area neutra cefalica sovra-orbitale controlaterale (montaggio bipolare) o in un’area non cefalica come il braccio destro (montaggio monopolare).

La stimolazione con DC può essere quindi considerata una tecnica di facile applicazione che permette di modulare l’attività del sistema nervoso in modo non invasivo, indolore e senza effetti collaterali significativi

E’ possibile effettuare due tipologie di stimolazioni: anodica e catodica. Il flusso di corrente da un elettrodo all’altro, ha effetti sinaptici sui recettori e non-sinaptici sui potenziali di membrana dei neuroni permettendo di modulare l’eccitabilità della corteccia cerebrale e quindi l’attività neuronale del cervello, aumentando o diminuendo la funzionalità dell’area stimolata per un tempo che permane oltre la durata della stimolazione. In particolare è stato dimostrato che la stimolazione anodica depolarizza i neuroni aumentando l’eccitabilità corticale dell’area stimolata, mentre la stimolazione catodica iperpolarizza i neuroni con effetti inibitori. I meccanismi alla base di questa stabilizzazione degli effetti potrebbero includere la formazione di nuove sinapsi sfruttando i meccanismi di potenziamento a lungo termine (LTP) e depressione a lungo termine (LTD). Per questi processi sembra avere un ruolo importante il sistema del glutammato e in particolare i recettori NMDA. Se la stimolazione viene ripetuta più volte è possibile rendere tali modificazioni più stabili e durature. Gli effetti di questa tecnica variano al variare di:

– Densità della corrente (rapporto tra intensità di corrente e dimensione dell’elettrodo)
– Direzione del flusso di corrente
– Durata della stimolazione
– Geometria neuronale su cui agisce la stimolazione
– Caratteristiche del tessuto neuronale stimolato.

Questa tecnica ritrova le sue origini già nell’antica Grecia dove, con lo stesso principio fisico, venivano applicati sullo scalpo pesci elettrofori eroganti corrente diretta che provocavano un miglioramento dei sintomi del dolore cefalalgico. Nei secoli scorsi si ripresero le teorie fisiche di Volta e con l’utilizzo di correnti Galvaniche si verificò che un flusso di corrente può indurre benefici in ambito di disturbi mentali come la depressione.

Attualmente le DC sono sempre più utilizzate per il trattamento di diverse condizioni patologiche in ambito neurologico e psichiatrico tra cui depressione maggiore, riabilitazione post-ictus o traumi, afasia, dolore cronico, dipendenze, ansia e in ambito di ricerca nel morbo di Parkinson. Recenti studi hanno dimostrato che le DC sono molto efficaci nelle sue applicazioni in ambito neuro-riabilitativo per fenomeni di plasticità cerebrale che sono alla base del recupero post-lesione cerebrale, per cui il trattamento combinato delle due tecniche potrebbe aumentare i loro effetti individuali, considerando che la tDCS attiva i circuiti neurali danneggiati in modo specifico rendendoli più responsivi all’esercizio riabilitativo.

Questa metodica elettrofisiologica viene di norma effettuata dal personale sanitario tecnico di neurofisiopatologia al quale  appartengono le conoscenze del Sistema Internazionale 10-20 per il corretto posizionamento degli elettrodi e le linee guida di sicurezza per l’esecuzione del trattamento. Inoltre il tecnico di neurofisiopatologia si occupa di valutare gli effetti della DC attraverso test neurofisiologici. Studi neurofisiologici infatti mostrano diversi effetti della DC sulla corteccia motoria, visiva e somatosensoriale. La risposta dell’area motoria primaria (M1), valutata misurando i potenziali motori evocati, è risultata maggiore dopo una stimolazione tDCS anodica e minore dopo una stimolazione catodica (Lang et al. 2004). Il picco del potenziale visivo evocato P100 viene ridotto dopo una stimolazione anodica e amplificato dopo una stimolazione catodica. (Antal et al. 2004).  Modificazioni della percezione visiva sono state descritte, in termini sia di facilitazione che di inibizione. La stimolazione anodica della corteccia sensomotoria aumenta i potenziali sensomotori prodotti stimolando il nervo mediano destro (Matsunaga et al. 2004), mentre la stimolazione catodica li riduce lievemente (non le componenti ad alta frequenza) (Dieckhöfer et al. 2006). La stimolazione catodica della corteccia somatosensoriale riduce la capacità di discriminazione tattile per la stimolazione vibratoria dell’anulare sinistro (Rogalewski et al. 2004). Recentemente sono stati effettuati alcuni studi sulla possibile applicazione spinale delle correnti dirette (tsDCS ovvero stimolazione transcutanea spinale a Correnti Dirette) sui circuiti midollari. Gli studi presenti in letteratura dimostrano che la tsDCS può agire sulla modulazione delle vie di conduzione spinale in soggetti sani modulando la percezione dolorifica (Cogiamanian et al. 2011, Truini et. al 2011) e somatosensoriale (Cogiamanian et al. 2009)