For >20 years, noninvasive transcranial stimulation techniques like repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and direct current stimulation (tDCS) have been used to induce neuroplastic-like effects in the human cortex, leading to the activity-dependent modification of synaptic transmission. Here, we introduce a novel method of electrical stimulation: transcranial random noise stimulation (tRNS), whereby a random electrical oscillation spectrum is applied over the motor cortex. tRNS induces consistent excitability increases lasting 60 min after stimulation. These effects have been observed in 80 subjects through both physiological measures and behavioral tasks. Higher frequencies (100–640 Hz) appear to be responsible for generating this excitability increase, an effect that may be attributed to the repeated opening of Na + channels. In terms of efficacy tRNS appears to possess at least the same therapeutic potential as rTMS/tDCS in diseases such as depression, while furthermore avoiding the constraint of current flow direction sensitivity characteristic of tDCS.

Interference with brain rhythms by noninvasive transcranial stimulation that uses weak transcranial alternating current may reveal itself to be a new tool for investigating cortical mechanisms currently unresolved. Here, we aim to extend transcranial direct current stimulation (tDCS) techniques to transcranial alternating current stimulation (tACS).Parameters such as electrode size and position were taken from those used in previous tDCS studies.Motor evoked potentials (MEPs) revealed by transcranial magnetic stimulation (TMS), electroencephalogram (EEG)-power, and reaction times measured in a motor implicit learning task, were analyzed to detect changes in cortical excitability after 2-10 minutes of AC stimulation and sinusoidal DC stimulation (tSDCS) by using 1, 10, 15, 30, and 45 Hz and sham stimulation over the primary motor cortex in 50 healthy subjects (eight-16 subjects in each study).A significantly improved implicit motor learning was observed after 10 Hz AC stimulation only. No significant changes were observed in any of the analyzed frequency bands of EEG and with regard to the MEP amplitudes after AC or tSDCS stimulation. Similarly, if the anodal or cathodal DC stimulation was superimposed on 5, 10, and 15 Hz AC stimulation, the MEP amplitudes did not change significantly.Transcranial application of weak AC current may appear to be a tool for basic and clinical research in diseases with altered EEG activity. However, its effect seems to be weaker than tDCS stimulation, at least in the present context of stimulus intensity and duration. Further studies are required to extend cautiously the safety range and uncover its influence on neuronal circuitries.

ContextConsecutive sessions of transcranial direct current stimulation (tDCS) over the primary motor cortex (M1) may be a suitable therapy to treat chronic pain, as it can modulate neural activities in the stimulated and interconnected regions.ObjectivesThe present study investigated the analgesic effect of five consecutive days of anodal/sham tDCS using subjective (visual analog scale [VAS]) and objective (cortical excitability measured by transcranial magnetic stimulation [TMS]) measurements.MethodsPatients with therapy-resistant chronic pain syndromes (trigeminal neuralgia, poststroke pain syndrome, back pain, fibromyalgia) participated. As this clinical trial was an exploratory study, statistical analyses implemented exploratory methods. Twelve patients, who underwent both anodal and sham tDCS, were analyzed using a crossover design. An additional nine patients had only anodal or sham stimulation. tDCS was applied over the hand area of the M1 for 20 minutes, at 1 mA for five consecutive days, using a randomized, double-blind design. Pain was assessed daily using a VAS rating for one month before, during, and one month post-stimulation. M1 excitability was determined using paired-pulse TMS.ResultsAnodal tDCS led to a greater improvement in VAS ratings than sham tDCS, evident even three to four weeks post-treatment. Decreased intracortical inhibition was demonstrated after anodal stimulation, indicating changes in cortico-cortical excitability. No patient experienced severe adverse effects; seven patients suffered from light headache after anodal and six after sham stimulation.ConclusionResults confirm that five daily sessions of tDCS over the hand area of the M1 can produce long-lasting pain relief in patients with chronic pain.