RBR-2g9k29z Non-Invasive Brain Stimulation performed during a donation task can modulate parts of the brain and emotional experience

Date of registration: 09/20/2023 ^(mm/dd/yyyy)
Last approval date : 09/20/2023 ^(mm/dd/yyyy)

Study type:

Interventional

Scientific title:

Trial identification

• UTN code: U1111-1286-2237

• Public title:

  en

  Non-Invasive Brain Stimulation performed during a donation task can modulate parts of the brain and emotional experience

  pt-br

  A Estimulação Cerebral Não Invasiva realizada durante uma tarefa de doação pode modular partes do cérebro e a experiência emocional

• Scientific acronym:

• Public acronym:
• Secondaries identifiers:
  • 67360017.6.0000.5249
    Issuing authority: Plataforma Brasil
  • 2.036.768
    Issuing authority: Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Copa D'Or

Sponsors

• Primary sponsor: Instituto D'Or de Pesquisa e Ensino
• Secondary sponsor:
  • Institution: FAPERJ - Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
• Supporting source:
  • Institution: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Health conditions

• Health conditions:

  en

  Psychological Well-Being

  pt-br

  Bem-Estar Psicológico

• General descriptors for health conditions:

  en

  M01.774.500 Healthy Volunteers

  pt-br

  M01.774.500 Voluntários Saudáveis

• Specific descriptors:

  en

  F01.145.677.500 Psychological Well-Being

  pt-br

  F01.145.677.500 Bem-Estar Psicológico

Interventions

• Interventions:

  en

  This is a two-arm, single-blind, randomized, controlled clinical trial. A total of 40 people met the eligibility criteria and were probabilistically allocated to the active group (tDCS) or sham group (sham stimulation) using a random number table in Excel. DC-STIMULATOR PLUS electrodes (NeuroConn GmbH) were positioned in the corresponding area BA 10 (anode) and right lateral BA 9, which is part of the dorsolateral prefrontal cortex (rDLPFC; cathode); the electrodes measured 20 cm² and 15cm², the sponges were moistened with saline solution, and the current intensity was 2mA. Active group: 20 people (10 women and 10 men) received 2mA stimulation for 20 minutes, with a 30-second up and down ramp. Sham group: 20 people (10 women and 10 men) received 2mA stimulation with a 30-second upslope, 1-minute stimulation, and a 30-second downslope. All participants attended the study for 5 days

  pt-br

  Trata-se de um estudo clínico randomizado controlado de dois braços, mono-cego. Um total de 40 pessoas preencheram os critérios de elegibilidade e foram alocadas probabilisticamente no grupo ativo (tDCS) ou grupo sham (estimulação simulada) utilizando uma tabela de números aleatórios no Excel. Eletrodos DC-STIMULATOR PLUS (NeuroConn GmbH) foram posicionados na área correspondente BA 10 (ânodo) e lateral direito BA 9, que faz parte do córtex pré-frontal dorsolateral (rDLPFC; cátodo); os eletrodos mediam 20 cm² e 15cm², as esponjas foram umedecidas com soro fisiológico e a intensidade de corrente foi de 2mA.  Grupo ativo: 20 pessoas (10 mulheres e 10 homens) receberam a estimulação de 2mA por 20 minutos, com rampa de subida e rampa de decida de 30 segundos. Grupo sham: 20 pessoas (10 mulheres e 10 homens) receberam a estimulação de 2mA com rampa de subida de 30 segundos, estimulação de 1 minuto e rampa de decida de 30 segundos. Todos os participantes compareceram ao estudo por 5 dias

• Descriptors:

  en

  E02.331.750 Transcranial Direct Current Stimulation

  pt-br

  E02.331.750 Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua

Recruitment

• Study status: Data analysis completed
• Countries
  • Brazil
• Date first enrollment: 04/01/2017 ^(mm/dd/yyyy)

• Target sample size:	Gender:	Minimum age:	Maximum age:
  40	-	18 Y	50 Y

• Inclusion criteria:

  en

  Healthy volunteers; both genders; nonsmokers; age between 18 and 50 years; undergraduate students or holders of a college degree

  pt-br

  Voluntários sadios; ambos os gêneros; não fumantes; idade entre 18 e 50 anos; estudantes de nivel superior ou formados na graduação

• Exclusion criteria:

  en

  Personal history of epilepsy; cardiac pacemaker; previous intracranial surgery; pregnancy; regular psychotropics intake; inability to give informed consent

  pt-br

  História pessoal de epilepsia; marcapasso cardíaco; cirurgia intracraniana anterior; gravidez; ingestão regular de psicotrópicos; incapacidade de dar consentimento informado

Study type

• Study design:

• Expanded access program	Purpose	Intervention assignment	Number of arms	Masking type	Allocation	Study phase
  1	Other	Parallel	2	Single-blind	Randomized-controlled	N/A

Outcomes

• Primary outcomes:

  en

  Expected outcome 1: We seek to verify that transcranial Direct Current Stimulation affects feelings of happiness and guilt in the context of costly altruistic decisions. Stimulation is expected to increase perceived happiness while decreasing perceived guilt after a non-government organization giving a game. It is expected that after tDCS stimulation the measurement of two metabolites, GABA and Glx, change in two areas of the brain: Ventromedial Prefrontal Cortex (vmPFC) and Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC). We expect an increase in GABA after 2mA transcranial Direct Current Stimulation on Ventromedial Prefrontal Cortex and a decrease in Glx on Dorsolateral Prefrontal Cortex.

  pt-br

  Desfecho esperado 1: Esperamos verificar que a Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua afete os sentimentos de felicidade e culpa no contexto de decisões altruístas custosas. Espera-se que a estimulação aumente a felicidade percebida enquanto diminua a culpa percebida após um jogo de doação à Organizações Não-Governamentais. Espera-se que após a estimulação por Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua a medida de dois metabólitos, GABA e Glx, se modifiquem em duas áreas do cérebro: Córtex Pré-Frontal Ventromedial(vmPFC) e Córtex Pré-Frontal Dorsolateral(DLPFC). Esperamos um aumento de GABA após Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua 2mA sobre Córtex Pré-Frontal Ventromedial e uma diminuição de Glx em Córtex Pré-Frontal Dorsolateral.

  en

  Result found 1: We have found transcranial Direct Current Stimulation over Ventromedial Prefrontal Cortex, and Dorsolateral Prefrontal Cortex influenced self-reported happiness following a donation task. There was an increase in happiness in the active group, compared to the sham group, and a decrease in guilt in both groups across sessions. Also, we report increased levels of GABA in the Ventromedial Prefrontal Cortex and decreased levels of Glx in the Ventromedial Prefrontal Cortex of the active group.

  pt-br

  Desfecho encontrado 1: Encontramos que a Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua influenciou a felicidade autorrelatada após uma tarefa de doação. Houve um aumento da felicidade do grupo ativo, em comparação com o grupo sham, e uma diminuição da culpa em ambos os grupos ao longo das sessões. Além disso, relatamos aumento dos níveis de GABA no Córtex Pré-Frontal Ventromedial e diminuição dos níveis de Glx no Córtex Pré-Frontal Ventromedial do grupo ativo.

• Secondary outcomes:

  en

  Secondary outcomes are not expected.

  pt-br

  Não são esperados desfechos secundários.

Summary Results

• Baseline char:

  en

  Forty participants (20 women) living in Rio de Janeiro, Brazil (Mean age = 24.4 ± 10; range = 19 to 34 years old) were recruited. Due to the constraints of the neurostimulation and MRI protocols, a personal history of epilepsy, a cardiac pacemaker, previous intracranial surgery, pregnancy, regular psychotropics intake, or inability to give informed consent were exclusion criteria. Because of the complexity of the tasks, educational level was used as an inclusion criterion: participants were undergraduate students or held a university degree

  pt-br

  Quarenta participantes (20 mulheres) residentes no Rio de Janeiro, Brasil (média de idade = 24,4 ± 10; variação = 19 a 34 anos) foram recrutados. Devido às restrições dos protocolos de neuroestimulação e ressonância magnética, história pessoal de epilepsia, marcapasso cardíaco, cirurgia intracraniana prévia, gravidez, ingestão regular de psicotrópicos ou incapacidade de dar consentimento informado foram critérios de exclusão. Devido à complexidade das tarefas, o nível de escolaridade foi utilizado como critério de inclusão: os participantes eram estudantes de graduação ou pós-graduação

• Participants flow:

  en

  40 participants were recruited and the data was collected; 18 were excluded (11 women; 8 from the active group). In the final, we had 32 participant data to analyze

  pt-br

  40 participantes foram recrutados e os dados coletados; 18 foram excluídos (11 mulheres; 8 do grupo ativo). Ao final tivemos 32 participantes com dados válidos para analisar

• Adverse events:

  en

  There were no adverse events during the study

  pt-br

  Não houveram eventos adversos durante o estudo

• Outcome measure:

  en

  For reported Happiness, there was a significant main effect of Session (b=.178, SE=.064 t=2.773, p=.009), and a significant Session × Group interaction (b=.311, SE=.129, t=2.417, p=.021). Specifically, reported happiness increased significantly over time, however only in the active group (b=.325, 95%CI=[.146 .504]) and not in the sham group (b=.015, 95%CI=[-.173 .203]). The main effect of Group was not significant (p=.712), suggesting that happiness did not significantly differ between groups overall which may be explained by the lower starting happiness ratings in the active group. For reported Guilt, there was a main effect of Session (b=-.218, SE=.080, t=-.2.735, p=.009). The main effect of Group and the Session × Group interaction were not significant, ps>.287. These findings suggest that reported guilt decreased significantly over time, irrespective of stimulation. For GABA at vmPFC, there was a significant two-way interaction between Session and Group (b=.022, SE=.010, t=2.152, p=.038). GABA levels significantly increased post-intervention in the active group, ΔGABA=.017, 95%CI=[.002 .032], but did not significantly change in the sham group, ΔGABA=-.005, 95%CI=[-.021 .010]. No other effects were significant, ps>.271. For GABA at DLPFC, there was a non-significant main effect of Session (b=-.006, SE=.004, t=-1.704, p=.098), indicating a trend that GABA levels decreased post-intervention, irrespective of Group. No other effects were significant, ps>.541. For Glx at vmPFC, there was a marginal main effect of Group (b=-.007, SE=.004, t=-2.046, p=.056), indicating a trend that the overall Glx levels were lower in the active group than in the sham group. No other effects were significant, ps>.511. For Glx at DLPFC, there was a significant Session × Group interaction (b=-.011, SE=.003, t=-3.578, p=.001). Glx significantly decreased post-intervention in the active group, ΔGlx=-.007, 95%CI=[-.012 -.003], and did not significantly change in the sham group, ΔGlx=.003, 95%CI=[-.001 .007]. There was also a marginal main effect of the group (b=.004, SE=.002, t=1.962, p=.058), indicating that the overall Glx levels were higher in the active group than in the sham group. The main effect of Session was not significant, p=.156

  pt-br

  Para Felicidade relatada, houve um efeito principal significativo da Sessão (b=0,178, SE=0,064 t=2,773, p=0,009) e uma interação Sessão × Grupo significativa (b=0,311, SE=0,129, t=2,417, p=,021). Especificamente, a felicidade relatada aumentou significativamente ao longo do tempo, porém apenas no grupo ativo (b=0,325, IC 95%=[0,146 0,504]) e não no grupo sham (b=0,015, IC 95%=[- .173 .203]). O efeito principal de Grupo não foi significativo (p=0,712), sugerindo que a felicidade não diferiu significativamente entre os grupos em geral, o que pode ser explicado pelos índices iniciais de felicidade mais baixos no grupo ativo.
  Para a culpa relatada, houve um efeito principal da sessão (b=-.218, SE=.080, t=-.2.735, p=.009). O efeito principal do Grupo e da interação Sessão × Grupo não foram significativos, ps>0,287. Esses achados sugerem que a culpa relatada diminuiu significativamente ao longo do tempo, independentemente da estimulação. Para GABA no vmPFC, houve uma interação bidirecional significativa entre a sessão e o grupo (b=0,022, SE=0,010, t=2,152, p=0,038). Os níveis de GABA aumentaram significativamente após a intervenção no grupo ativo, ΔGABA=0,017, IC 95%=[0,002 0,032], mas não se alteraram significativamente no grupo sham, ΔGABA=-0,005, IC95%=[- .021 .010]. Nenhum outro efeito foi significativo, ps>0,271. Para GABA no DLPFC, houve um efeito principal não significativo da sessão (b=-.006, SE=.004, t=-1.704, p=.098), indicando uma tendência de que os níveis de GABA diminuíram após a intervenção, independentemente do Grupo. Nenhum outro efeito foi significativo, ps>0,541.
  Para Glx no vmPFC, houve um efeito principal marginal do Grupo (b=-.007, SE=.004, t=-2.046, p=.056), indicando uma tendência de que os níveis gerais de Glx fossem menores no grupo ativo do que no grupo sham. Nenhum outro efeito foi significativo, ps>0,511. Para Glx no DLPFC, houve uma interação Sessão x Grupo significativa (b=-.011, SE=.003, t=-3.578, p=.001). Glx diminuiu significativamente pós-intervenção no grupo ativo, ΔGlx=-.007, 95%CI=[-.012 -.003], e não mudou significativamente no grupo sham, ΔGlx=.003, 95%CI=[ -.001 .007]. Houve também um efeito principal marginal do grupo (b=0,004, SE=0,002, t=1,962, p=0,058), indicando que os níveis gerais de Glx foram maiores no grupo ativo do que no grupo sham. O efeito principal da sessão não foi significativo, p=0,156

• Results summary:

  en

  Understanding the neural, metabolic, and psychological mechanisms underlying human altruism and decision-making is a complex and important topic for science and society. Here, we investigated whether transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) applied to two prefrontal cortex regions, the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC, anode) and the right dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC, cathode), can be used to induce changes in self-reported emotions and to modulate local metabolite concentrations. We employed in vivo quantitative MR Spectroscopy in healthy adult participants and quantified changes in GABA and Glx (glutamate + glutamine) before and after five sessions of tDCS delivered at 2mA for 20 minutes (active group) and 1 minute (sham group) while participants were engaged in a charitable donation task. In the active group, we observed increased levels of GABA in vmPFC. Glx levels decreased in both prefrontal regions, and self-reported happiness increased significantly over time in the active group. Self-reported guilt in both active and sham groups tended to decrease. The results indicate that self-reported happiness can be modulated, possibly due to changes in GABA and Glx concentrations following repeated stimulation. Therefore, local changes may induce remote changes in the reward network through interactions with other metabolites, previously thought unreachable with noninvasive stimulation techniques

  pt-br

  Compreender os mecanismos neurais, metabólicos e psicológicos subjacentes ao altruísmo humano e à tomada de decisões é um tópico complexo e importante para a ciência e a sociedade. Aqui, investigamos se a Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua (ETCC) aplicada a duas regiões do córtex pré-frontal, o córtex pré-frontal ventromedial (vmPFC, ânodo) e o córtex pré-frontal dorsolateral direito (DLPFC, cátodo), pode ser usada para induzir mudanças no auto-relato de emoções e modular as concentrações locais de metabólitos. Empregamos espectroscopia de RM quantitativa in vivo em participantes adultos saudáveis e quantificamos alterações em GABA e Glx (glutamato + glutamina) antes e depois de cinco sessões de ETCC a 2mA por 20 minutos (grupo ativo) e 1 minuto (grupo simulado) enquanto os participantes respondiam a uma tarefa de doação de caridade. No grupo ativo, observamos níveis aumentados de GABA no vmPFC. Os níveis de Glx diminuíram em ambas as regiões pré-frontais e a felicidade auto-relatada aumentou significativamente ao longo do tempo no grupo ativo. A culpa auto-relatada em ambos os grupos ativo e sham tendeu a diminuir. Os resultados indicam que a felicidade autorrelatada pode ser modulada, possivelmente devido a mudanças nas concentrações de GABA e Glx após estimulação repetida. Portanto, alterações locais podem induzir alterações remotas na rede de recompensa por meio de interações com outros metabólitos, anteriormente considerados inalcançáveis com técnicas de estimulação não-invasivas

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• Parecer Consubstanciado do Comitê de Ética em pesquisa do Hospital Copa D'Or

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  • • Address: Rua Diniz Cordeiro, 30
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  • Phone: +55(21)38836000
  • Email: moll.jorge@gmail.com
  • Affiliation: Instituto D'Or de Pesquisa e Ensino
   
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