Méthode CES : Fondements neurophysiologiques de la stimulation crânienne
La CES (stimulation par électrothérapie crânienne) est une méthode non médicamenteuse de stimulation à faible intensité qui aide à rééquilibrer la chimie cérébrale. Sur cette page, vous trouverez des informations sur les bases scientifiques de la CES, ses effets sur les ondes cérébrales et les neurotransmetteurs, ainsi que son utilisation dans le traitement de l’anxiété, de la dépression et des troubles du sommeil.
Neurochimie du liquide céphalorachidien et du plasma
Distributions de potentiel et de densité de courant
EEG quantitatif et tomographie à faible résolution
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)
Neurochimie du liquide céphalorachidien et du plasma
Le stimulateur d’électrothérapie crânienne NeuroCes™ induit des modifications des neurohormones et des neurotransmetteurs dans diverses pathologies psychiatriques, en particulier dans les troubles dépressifs et anxieux. La stimulation crânienne par électrothérapie (CES) augmente immédiatement les taux sanguins de bêta-endorphine et de sérotonine, et peut conduire, sur une période de deux semaines, à une normalisation de l’homéostasie sérotoninergique chez les patients dépressifs (Shealy et al., 1989).
Les niveaux de cinq neuromédiateurs, incluant la sérotonine, la bêta-endorphine, la mélatonine, la noradrénaline et la cholinestérase, mesurés dans le liquide céphalorachidien et le plasma chez cinq sujets sains asymptomatiques, au repos puis après 20 minutes de CES, ont été rapportés par Shealy et al., 1989.
Alors que la sérotonine et la bêta-endorphine augmentent de manière plus marquée dans le liquide céphalorachidien, la bêta-endorphine, la sérotonine et la mélatonine semblent se modifier de façon significative dans le plasma, ce qui représente des observations d’intérêt clinique. Les niveaux plasmatiques de noradrénaline présentent une variation modérée après la CES. Une modulation hypothalamique pourrait expliquer l’effet antidépresseur rapporté de la CES (Shealy et al., 1989). Les figures 1 et 2 illustrent l’élévation maximale des niveaux neurochimiques dans le liquide céphalorachidien et le plasma chez ces cinq sujets sains asymptomatiques.
La stimulation crânienne par électrothérapie des neurones sérotoninergiques du système nerveux central (SNC) pourrait agir directement sur l’hypothalamus, entraînant la libération d’hormones hypothalamiques de régulation (Liss S., Liss B., 1996).
Figure 1. Pourcentage de variation des neurochimiques dans le plasma chez des sujets normaux asymptomatiques après 20 minutes de CES (Shealy et al., 1989).
Figure 2. Pourcentage de variation des neurochimiques dans le liquide céphalorachidien chez des sujets sains asymptomatiques après 20 minutes de stimulation CES (Shealy et al., 1989).
Figure 3. Différences des niveaux de biomolécules plasmatiques après 20 minutes de stimulation CES.
La différence des niveaux plasmatiques de sérotonine, de tryptophane, de cortisol et d’ACTH après une stimulation crânienne par électrothérapie a été évaluée par Closson. Les concentrations sériques de chacun des agents listés dans la Figure 3 ont été mesurées avant la stimulation puis 10 minutes après la fin d’un traitement de 20 minutes (Closson, Win. J., 1988).
Distributions de potentiel et de densité de courant
Selon l’étude « Répartition du potentiel et de la densité de courant de la stimulation crânienne par électrothérapie (CES) dans un modèle à quatre sphères concentriques » menée par le programme de génie biomédical de l’Université du Texas à Austin, basée sur une simulation de densité de courant radiale, la densité de courant injectée maximale par la CES, utilisant un stimulus standard de 1 mA, est d’environ 5 µA/cm² et atteint la zone thalamique à un rayon de 13,30 mm dans le modèle. Cette étude a démontré que le champ électrique généré par la CES, en tant que stimulus facilitateur, pourrait induire la libération de neurotransmetteurs responsables des effets physiologiques observés (Ferdjallah et al., 1996).
Figure 4. Modèle à quatre sphères concentriques de la tête humaine, représentant le tissu cérébral, le liquide céphalorachidien, l’os crânien et le cuir chevelu.
EEG quantitatif et tomographie à faible résolution
Les effets de la stimulation crânienne par électrothérapie (CES) sur l’EEG humain et la densité de courant cérébral ont été évalués à l’aide de l’électroencéphalographie quantitative (qEEG) et de la tomographie électromagnétique cérébrale à faible résolution (LORETA) (Kennerly, 2006).
Selon cette étude, les changements observés dans l’EEG quantitatif et la tomographie à faible résolution après une stimulation crânienne par électrothérapie (CES) ont montré, lors des tests qEEG, qu’à une fréquence de 0,5 Hz, la CES entraînait une augmentation significative de la puissance relative des ondes alpha (8–12 Hz), accompagnée d’une diminution concomitante de la puissance relative des ondes delta (0–3,5 Hz) et bêta (12,5–30 Hz). La stimulation CES à 0,5 Hz réduisait particulièrement l’activité delta sur une large plage de fréquences. Ces changements observés dans la puissance relative du qEEG correspondaient aux effets affectifs et cognitifs de la CES rapportés dans la littérature, tels qu’une relaxation accrue et une diminution de l’anxiété.
La comparaison visuelle du spectre de puissance relative au repos et après stimulation a révélé un schéma constant d’augmentation de l’activité alpha, associé à une diminution concomitante de l’activité delta et bêta (Figure 5.a et Figure 5.b). Dans certains enregistrements, une distribution bimodale est apparue dans le spectre après la CES, distribution absente dans la condition de repos (Kennerly, 2006).
Figure 5.a. Spectre de puissance relative de l’EEG d’un sujet au repos, avant une CES à 0,5 Hz.
Figure 5.b. Spectre de puissance relative de l’EEG d’un sujet après une CES à 0,5 Hz. On observe une augmentation de la puissance alpha, accompagnée d’une diminution de la puissance delta et bêta. La distribution bimodale du spectre EEG après la CES représente une variante de réponse observée chez certains sujets.
Figure 6. Carte topographique des valeurs p de la puissance relative pour la CES à 0,5 Hz. Les changements statistiquement significatifs (p ≤ 0,05) après la CES à 0,5 Hz sont indiqués par des couleurs ; le blanc indique l’absence de changement significatif. Les flèches indiquent la direction du changement. Des diminutions significatives ont été observées dans les bandes delta et bêta, tandis que des augmentations significatives ont été constatées dans la bande alpha.
Une carte topographique de la puissance relative de l’activité, présentée dans la Figure 6, permet de représenter ces mêmes informations de manière graphique, illustrant plus clairement le schéma des changements selon la localisation (Kennerly, 2006).
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)
Les effets immédiats de la stimulation CES sur l’activité cérébrale au repos et sur la connectivité fonctionnelle au sein des réseaux intrinsèques ont été étudiés à l’aide de la neuroimagerie fonctionnelle réalisée simultanément à la stimulation crânienne (Feusner et al., 2012).
La CES induit une désactivation corticale dans les régions préfrontales et pariétales de la ligne médiane. Elle semble produire des schémas de désactivation similaires quelle que soit la fréquence, mais ceux-ci s’accompagnent d’altérations plus marquées de la connectivité fonctionnelle aux fréquences les plus élevées. Ces schémas diffèrent de ceux associés à l’intensité du courant, suggérant que la fréquence de stimulation jouerait un rôle plus déterminant que l’intensité dans la modulation corticale (Feusner et al., 2012).
La stimulation par NeuroCes™ peut induire une désactivation corticale ainsi qu’une modification de la connectivité cérébrale au sein du réseau du mode par défaut (DMN) après 20 minutes de traitement.
Figure 7. Régions de diminution de l’activité cérébrale induites par la stimulation crânienne par électrothérapie (CES) : stimulation à 0,5 Hz (en bleu), stimulation à 100 Hz (en jaune) et zones de chevauchement entre les deux fréquences (en vert).
RÉFÉRENCES :
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.
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