Транскраниальная стимуляция переменным током (tACS) изменяет модуляцию биоэектрической активности головного мозга в первую очередь , по частоте. Таким образом, tACS является инструментом для выявления причинно-следственных связей между колебаниями мозга, паттернами поведения и восприятия. Несмотря на то, что tACS вызывает физиологическое последействие до 70 мин, остается неясным, может ли этот эффект сохраняться, если испытуемые выполняют сложную задачу, каким - то образом взаимодействующую с определенной полосой частот стимуляции. Кроме того, до сих пор не исследовано, влияетли эффект последействия на поведение. В текущем эксперименте участники выполнили задачу в течение 80 мин. После 10 минут измерения базовой линии, участники получали либо 20 минут tACS на их индивидуальной альфа-частоте (IAF), либо фиктивную стимуляцию (30 сек tACS в начале периода стимуляции). Затем регистрировали еще 50 мин после стимуляции ЭЭГ. Несмотря на отсутствие эффектов tACS на время реакции или связанные с событиями потенциалы (ERP), результаты показали увеличение производительности в палне решения задач в группе , подвергнутой стимуляции . Это сопровождалось увеличением текущей альфа-мощности и когерентности, а также связанной с событиями дезинхронизацией (ERD) в альфа-полосе в группе стимуляции . Текущее исследование демонстрирует поведенческий и физиологический эффект tACS в параллельной плоскости. Это указывает на то, что во время решения задач, взаимодействующих с частотой альфа-полосы, можно вызвать последействие tACS.
При воздействии слабыми синусоидальными токами на скальп tACS оказывает влияние на спонтанные колебания биоэлектрической активности мозга в диапазоне частоты стимуляции, что делает его перспективным инструментом для исследования причинно-следственных связей между этими колебаниями и когнитивными функциями (Thut et al., 2011 ; Fröhlich, 2015 , Herrmann et.al.., 2016;). Известны многочисленные исследования исследовали влияние tACS на восприятие (Kanai et al., 2008 ; Laczó et al., 2012 ; Strüber et al., 2014 ), поведение (Antal et al., 2008 ; Sela et al., 2012 ; Brignani et al. ., 2013 ) и когнитивные функции (Lustenberger et al., 2015 ; Vosskuhl et al., 2015 ; Chander et al., 2016 ). Метаанализ показал, что tACS индуцирует усиливающие эффекты на познавательные характеристики и восприятие с общими размерами эффекта в диапазоне от небольшого до умеренно выраженного (Schutter and Wischnewski, 2016). Индивидуально настроенные частоты стимуляции с помощью ЭЭГ (т. е. на индивидуальной альфа-частоте IAF) и с интенсивностями, большими или равными 1 мА, могут быть полезными для оценки размера эффекта стимуляции (Schutter and Wischnewski , 2016 ).
Непосредственный мониторинг физиологических эффектов tACS во время его применения остается сложной задачей из-за массивного артефакта, который вводится в сигналы M / EEG. Первые попытки восстановить активность мозга при tACS были сделаны с использованием различных методов. Например, Helfrich et al. ( 2014 ) применяли комбинацию вычитания шаблонов и анализа основных компонентов (PCA). Neuling et al. ( 2015 ) реконструировали сигналы MEG с использованием линейно ограниченного минимального дисперсионного фильтра луча. Другие исследования применяли альтернативные формы колебаний для стимуляции, такие как пилообразные (Dowsett and Herrmann, 2016 ) или амплитудно-модулированные синусоидальные волны (Witkowski et al., 2016 ). Однако некоторые из этих методов подвергались справедливой критике (Noury et al.,2016 ). В то время как большинство исследований поведения основаны на онлайн-эффектах tACS, значительная часть физиологических исследований, проведенных у людей, касалась оценки продолжительности влияния эффектов tACS на ЭЭГ. Эти эффекты последовательно оценивались для различных полос частот (Neuling et al., 2013 ; Wach et al., 2013 ; Helfrich et al., 2014 ; Vossen et al., 2015 ; общий обзор см. Veniero et al. , 2015 ) и недавно продемонстрировали, что эффект последействия длится до 70 минут после стимуляции в альфа-полосе частот (Kasten et al., 2016). Учитывая этот долговременный эффект, желательно использовать эффект последействия в экспериментальных конструкциях, позволяющих измерять сигналы M / EEG без артефактов параллельно с выполнением задач без необходимости сложных процедур удаления артефактов. Однако до сих пор последействие просто наблюдалось изолированно, в то время как субъекты выполняли простые слуховые или визуальные задачи, вызывающие как можно меньше вмешательств в колебания мозга во время стимуляции (Zaehle et al., 2010 ; Neuling et al., 2013 ; Vossen et. al., 2015 ; Kasten et al., 2016). Таким образом, остается неясным, может ли подобное воздействие быть вызвано (или измерено), если участники участвуют в более сложной задаче, вызывая более сильную модуляцию самих полос стимулированных частот. Известно, например, что сложность задачи и когнитивная нагрузка модулируют шаблоны связанные с событиями-десинхронизации (ERD) в альфа-полосе (Van Winsun et al., 1984 ; Boiten et al., 1992 ; Dujardin et al., 1995.). Кроме того, в значительной степени неясно, влияют ли вызванные физиологические изменения на параметры поведения, такие как время реакции или выполнения задачи. Это особенно важно для клинических применений tACS, где необходимы длительные эффекты стимуляции для эффективного восстановления дисфункциональных колебаний, которые имеют место при неврологических и психических расстройствах. (Herrmann , Demiralp, 2005 ; Uhlhaas, Singer, 2006 , 2012 ).
Некоторые авторы рекомендуют использовать два поверхностных проводящих резиновых электрода, прикрепленных к скальпу у с использованием адгезива, электропроводящей пасты ( паста 1020, Weaver and Co., Aurora, CO, США). Электроды располагают по центру над Cz (5 см х 7 см) и Оз (4 см × 4 смFigu ). Этот монтаж обеспечивает максимальную плотность тока в задних сегментах головного мозга , что показали исследования моделирования (Neuling et al., 2012 ) с целью выявления последействий при стимуляции в альфа-полосе (Neuling et al., 2013 ; Kasten et al., 2016).
Использование TMS или NFT обычно нацелены на аналогичные области мозга при необходимости улучшения функционирования когнитивной сферы (Klimesch et al., 2003 ; Hanslmayr et al., 2005 ; Zoefel et al., 2011;). Синусоидальный ток генерируется цифровым способом с использованием Matlab 2012b (The MathWorks Inc., Natick, MA, США), затем направляется в цифро-аналоговый преобразователь (Ni USB 6229, National Instruments, Austin, TX, США) и передавается на удаленный вход стимулятора. Импеданс электрода поддерживается ниже 10 кОм. Стимуляция проходит на уровне IAF (9,82 Гц ± 1,2 Гц) с интенсивностями, настроенными на индивидуальный порог чувствительности (900 мкА ± 335 мкА); определяемой как самая высокая интенсивность, при которой пациенты не замечают стимуляцию ( ощущение со стороны кожи). Порог определяется , чтобы исключить смешение эффектов ощущений, таких как фосфены или покалывание во время стимуляции. Через 10 минут измерения базовой линии стимуляции проводится 20 мин tACS с 10-секундным затуханием и постепенным исчезновением в начале и в конце стимуляции.
Добавить комментарий