CES-Methode
Neurophysiologische Wirkungen von NeuroCes™
Der NeuroCes™ Kranielle Elektrotherapie-Stimulator induziert Veränderungen in Neurohormonen und Neurotransmittern bei verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen, insbesondere bei Depressionen und Angststörungen. Die Kranielle Elektrotherapie-Stimulation (CES) erhöht sofort den Blutspiegel von Beta-Endorphin und Serotonin und kann innerhalb von zwei Wochen zu einem Gleichgewicht des Serotonins bei depressiven Patienten führen (Shealy et al., 1989).
Shealy et al. (1989) berichteten über die Messung der Spiegel von fünf Neurochemikalien, darunter Serotonin, Beta-Endorphin, Melatonin, Noradrenalin und Cholinesterase, im Zerebrospinalflüssigkeit und Plasma bei fünf asymptomatischen, gesunden Probanden in Ruhe und nach 20 Minuten CES. Obwohl die Konzentrationen von Serotonin und Beta-Endorphin in der Zerebrospinalflüssigkeit durch CES stärker ansteigen, verändern sich Beta-Endorphin, Serotonin und Melatonin signifikant im Plasma und liefern klinisch interessante Beobachtungen. Die Plasma-Noradrenalinspiegel verändern sich nach CES moderat. Eine Modulation durch den Hypothalamus könnte die antidepressive Wirkung der CES erklären (Shealy et al., 1989). Abbildung 1 und Abbildung 2 zeigen den maximalen Anstieg der Neurochemikalien im Zerebrospinalflüssigkeit und Plasma bei fünf asymptomatischen, gesunden Probanden.
Die Kranielle Elektrotherapie-Stimulation serotonerger Neuronen im zentralen Nervensystem (ZNS) könnte direkt auf den Hypothalamus wirken und die Freisetzung hypothalamischer Releasing-Hormone verursachen (Liss S, Liss B, 1996).
Zerebrospinalflüssigkeit und Plasma-Neurochemikalien
Abbildung 1. Prozentuale Veränderung der Neurochemikalien im Plasma bei asymptomatischen, gesunden Probanden nach 20 Minuten CES (Shealy et al., 1989).
Abbildung 2. Prozentuale Veränderung der Neurochemikalien in der Zerebrospinalflüssigkeit bei asymptomatischen, gesunden Probanden nach 20 Minuten CES (Shealy et al., 1989).
Der Unterschied in den Spiegeln von Blutplasma-Serotonin, Tryptophan, Cortisol und ACTH nach einer Kraniellen Elektrotherapiestimulation wurde von Closson untersucht. Die Messungen der Serumkonzentration jedes in Abbildung 3 aufgeführten Wirkstoffs wurden vor der Stimulation und 10 Minuten nach Abschluss einer 20-minütigen Behandlung durchgeführt (Closson, Win. J. 1988).
Abbildung 3. Der Unterschied in den Blutplasmaspiegeln biochemischer Substanzen nach 20 Minuten CES-Stimulation.
Laut der Studie „Potential- und Stromdichteverteilungen der Kraniellen Elektrotherapiestimulation (CES) in einem Vier-Konzentrische-Kugeln-Modell“, durchgeführt im Biomedical Engineering Program der University of Texas in Austin, beträgt die maximale injizierte Stromdichte durch die CES-Therapie basierend auf der radialen Stromdichtesimulation bei Verwendung eines standardmäßigen 1-mA-Stimulus etwa 5 µA/cm² und erreicht den Thalamusbereich bei einem Radius von 13,30 mm im Modell. Dies zeigte, dass das elektrische Feld der CES als erleichternder Reiz die Freisetzung von Neurotransmittern, die für physiologische Effekte verantwortlich sind, bewirken könnte (Ferdjallah et al., 1996).
Potential- und Stromdichteverteilungen
Abbildung 4. Das Vier-Konzentrische-Kugeln-Modell des menschlichen Kopfes, das das Gehirngewebe, die Zerebrospinalflüssigkeit, den Schädel und die Kopfhaut darstellt.
Die Auswirkungen der kranieller Elektrotherapiestimulation (CES) auf das menschliche EEG und die Stromdichte im Gehirn wurden von Kennerly (2006) mittels quantitativer Elektroenzephalographie (qEEG) und niedrigauflösender elektromagnetischer Tomographie des Gehirns (LORETA) untersucht.
Laut der Studie von Kennerly über Veränderungen im quantitativen EEG und in der niedrigauflösenden Tomographie nach kranieller Elektrotherapiestimulation (CES) zeigten die qEEG-Tests, dass bei einer CES-Frequenz von 0,5 Hz eine signifikante Zunahme der Alpha-Relativleistung (8–12 Hz) mit gleichzeitigen Abnahmen der Delta- (0–3,5 Hz) und Beta-Relativleistung (12,5–30 Hz) auftrat. Die CES mit 0,5 Hz verringerte die Delta-Aktivität in einem breiten Frequenzbereich. Die im qEEG festgestellten Veränderungen der Relativleistung stimmten mit den in der Literatur berichteten affektiven und kognitiven Effekten der CES überein, wie einer erhöhten Entspannung und einer verringerten Angst.
Der visuelle Vergleich der relativen Leistungsspektren in der Ausgangssituation und nach der Stimulation zeigte ein konsistentes Muster einer Zunahme der Alpha-Aktivität mit gleichzeitigen Abnahmen der Delta- und Beta-Aktivität (Abbildung 5.a und Abbildung 5.b). In einigen Aufzeichnungen trat im Leistungsspektrum nach der CES eine bimodale Verteilung auf, die in der Ausgangsbedingung nicht vorhanden war (Kennerly, 2006).
Quantitatives EEG und Niedrigauflösende Tomographie.
Relative Power (%)
Baseline Spectral EEG (0.5 Hz CES)
Abbildung 5.a. Relative Leistungs-EEG-Spektren einer einzelnen Person vor 0,5 Hz CES.
Relative Power (%)
Spectral EEG after 20 minutes of 0.5 Hz CES
Abbildung 5.b. Relative EEG-Leistungsspektren eines einzelnen Individuums nach 0,5 Hz CES. Es zeigt sich ein Anstieg der Alpha-Leistung bei gleichzeitiger Abnahme der Delta- und Beta-Leistung. Die bimodale Verteilung des EEG-Spektrums nach CES ist eine Reaktionsvariante, die bei einigen Individuen vorkommt.
Eine topografische Karte der relativen Leistungsaktivität, wie in Abbildung 6 dargestellt, kann dieselben Informationen in grafischer Form wiedergeben und vermittelt das Muster der Veränderung nach Lokalisation deutlicher (Kennerly, 2006).
Abbildung 6. Topografische Karte der p-Werte der relativen Leistung für 0,5 Hz CES. Statistisch signifikante Änderungen (0,05 oder besser) nach 0,5 Hz CES sind farblich gekennzeichnet; Weiß zeigt keine signifikante Änderung an. Die Pfeile zeigen die Richtung der Veränderung an. Statistisch signifikante Abnahmen wurden im Delta- und Beta-Bereich beobachtet, während statistisch signifikante Zunahmen im Alpha-Bereich zu verzeichnen waren.
Die unmittelbaren Effekte der CES-Stimulation auf Muster der Gehirnaktivität im Ruhezustand und auf die funktionelle Konnektivität innerhalb intrinsischer Konnektivitätsnetzwerke wurden von Feusner et al. (2012) mithilfe funktioneller Neurobildgebung gleichzeitig mit der kraniellen Stimulation untersucht.
CES verursacht eine kortikale Deaktivierung des Gehirns in den mittleren präfrontalen und parietalen Regionen. CES scheint daher bei verschiedenen Frequenzen zu ähnlichen Mustern der kortikalen Deaktivierung zu führen, ist jedoch mit stärkeren Veränderungen in der funktionellen Konnektivität bei höheren Frequenzen verbunden. Die Muster der kortikalen Deaktivierung unterscheiden sich von denen, die mit der Stromstärke verbunden sind, was darauf hindeutet, dass die kortikale Deaktivierung eher von der Frequenz als von der Intensität der Stimulation abhängen könnte (Feusner et al., 2012).
Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)
Abbildung 7. Regionen mit verringerter Gehirnaktivität infolge der Kraniellen Elektrotherapie-Stimulation (CES) bei 0,5-Hz-Stimulation (blau), 100-Hz-Stimulation (gelb) und überlappende Regionen zwischen den beiden Frequenzen (grün).
Die NeuroCes™-Stimulation kann eine kortikale Deaktivierung bewirken sowie die Konnektivität im Default-Mode-Netzwerk (DMN) nach einer 20-minütigen Behandlung verändern.
REFERENZEN:
Shealy et al,1989. Depression: A Diagnostic, Neurochemicals Profile & Therapy with Cranial Electrotherapy Stimulation (CES). The Journal of Neurological & Orthopaedic Medicine & Surgery, 1989.
Liss S, Liss B., 1996. Physiological and therapeutic effects of high frequency electrical pulses. Integr Physiol Behav Sci 1996;31:88–96.
Closson, Win. J. 1988. Changes in Blood Biochemical Levels following Treatment with TENS Devices of Differing Frequency Composition, private experiment partially funded by Pain Suppression Labs Inc.
Ferdjallah et. al, 1996. Potential and current density distributions of cranial electrotherapy stimulation (CES) in a four concentric-spheres model. IEEE Trans Biomed Eng 1996;43:939–43.
Kennerly, Richard C, 2006. Changes in quantitative EEG and low resolution tomography following cranial electrotherapy stimulation. August 2006, 425 pp., 81 tables, 233 figures, 171 references.
Feusner JD, et al.,2012. Effects of Cranial Electrotherapy Stimulation on resting state brain activity. Brain Behav 2012;2(3):211–20.