tRNS - особая форма tACS. При tRNS применяется переменный ток низкой интенсивности, причем интенсивность и частота тока изменяются рандомизированным образом. Стимуляция при tACS двухфазная. Как и в случае tACS, в зависимости от диапазонов частот могут применяться различные формы шума. В большинстве исследований с tRNS использовался частотный спектр от 0,1 Гц до 640 Гц (полный спектр) или 101-640 Гц (высокочастотная стимуляция). Вероятностная функция стимуляции шумового тока следует за гауссовой или колоколообразной кривой с нулевым средним и дисперсией, для которой 99% всех генерируемых уровней тока находятся в пределах ± 1 мА. В частотной области все коэффициенты случайной последовательности имеют аналогичную амплитуду («белый шум»).
TRNS над М1 имел эффект , сравнимый с ранее определенным эффектом анодных TDCS на развитие MEPs с течением времени способствующий повышению корковой возбудимости этой области коры. Например, Терни и его коллеги показали, что 10 минут tRNS, наложенных на M1 с интенсивностью 1 мА, могут вызывать возбуждающие последствия, продолжающиеся до 1-1,5 часов, и способные улучшить производительность в неявной задаче моторного обучения.
Сообщалось также, что высокочастотное подразделение от 100 до 640 Гц всего спектра функционально отвечает за изменение возбудимости в М1, главным образом, при низкочастотной (0,1-100 Гц) стимуляции. В другом исследовании стимуляция M1 с использованием tRNS улучшила моторные навыки сравнению с фиктивной стимуляцией. По сравнению с временным течением аномальных tDCS, tRNS оказывает более замедленные эффекты, тогда как tDCS приводит к значительному повышению качества ответа сразу после начала стимуляции. Интересно, что последействие tRNS зависит от интенсивности. Более низкая интенсивность стимуляции при 0,4 мА tRNS приводит к тормозящим последствиям, сравнимым с тем, что наблюдалось при катодных tDCS с использованием 1AC или 140 Гц tACS с использованием 0,4 мА. Это говорит о том, что ингибирующие нейроны в М1 могут иметь более низкие пороговые значения, по крайней мере, для такого рода стимуляции. На поведенческом уровне эффекты высокочастотных tRNS были также продемонстрированы, например, Fertonani et al. В этом исследовании авторы применили tRNS к визуальным кортикальным отделам здоровых субъектов во время выполнения задачи на ориентацию-дискриминацию. Наблюдалось значительное улучшение визуального восприятия в процессе применения высокочастотного tRNS по сравнению с анодным и катодным tDCS, а также фиктивной стимуляцией. Интересно, что аномальные tDCS вызвали большее возбуждения, если оно было применено до выполнения задачи и tRNS, если оно было применено во время решения задачи, что указывает на то, что идеальный выбор времени применения различных методов электростимуляции зависит от типа стимуляции. tRNS латеральной затылочной коре облегчали восприятие лицевой идентичности Напротив, tRNS в правой дорсолатеральной префронтальной коре (DLPFC) нарушала категориальное обучение в задаче прототипирования искажений . Эти результаты показывают, что в зависимости от таргетированной области коры и типа протоколов tRNS может вызывать долгосрочные положительные, а также отрицательные изменения когнитивных функций и функций мозга. Однако сообщалось также о нейтральном эффекте. Что касается влияния tRNS на производительность рабочей памяти, исследование не показало влияния стимуляции на DLPFC на улучшение ее производительности.
Физиологические механизмы tRNS еще не выяснены полностью. Исследования на животных tRNS, которые могли бы объяснить последствия этой техники, полностью отсутствуют. Хотя было показано, что более высокие частоты (например, 140 Гц) модулируют активность мозга, причем нейронная мембрана действует как фильтр нижних частот; поэтому высокие частоты, которые применяются в случае tRNS, должны поляризовать нейроны на очень небольшом их количестве. Deans et al. измеряли поляризацию нейронов при стимуляции переменным током и оценивали константу связи между электрическим полем и индуцированной поляризацией (мВ на В / м). Они обнаружили, что стимуляция переменным током частотой 100 Гц дает константу связи 0,050 мВ / В / м. , поэтому 1 В / м (макс) в мозге при 100 Гц может поляризовать нейрон только на 50 мкV. Это значение очень мало по отношению к значительно модулированной функции мозга. Однако, как было показано в других исследованиях, стимуляция многих синаптически связанных активных нейронов может обеспечить механизм амплификации.
Один потенциальный онлайн-эффект tRNS может быть связан с повторным открытием каналов Na +, как это было отмечено в исследовании, посвященном применению стимуляции AC на срезах гиппокампа крысы. В рамках этой задачи в недавнем экспериментальном исследовании блокатор карбамазепина с каналом Na + показал тенденцию к ингибированию MEP через 5-60 минут после стимуляции. Интересно, что частичный агонист NMDA-рецептора D-циклосерин, антагонист NMDA-рецептора, декстрометорфан, которые способны блокировать действие tDCS, не оказывают существенного влияния на увеличение возбудимости, наблюдаемое при tRNS.
Кроме того, эффекты tRNS могут основываться на других механизмах, например, таких как стохастический резонанс. Вкратце, отметим, что стохастический резонанс относится к явлению, при котором сигнал, который слишком слаб, чтобы превысить порог, усиливается добавлением шума, например, когда нейронные колебания в мозге являются субпороговыми. Эти, возможно, синаптически управляемые подпороговые активности, обусловленные колебательными входами, которые нейроны получают из других областей мозга, недостаточно сильны, чтобы индуцировать генерирование потенциала действия. Если добавляется случайный шум, сумма двух сигналов превышает пороговое значение в определенные моменты времени. Частота надпорогового сигнала определяется существующим подпороговым нейронным колебанием. Было высказано предположение, что tRNS может усилить синхронизацию нейрональной активности путем усиления подпороговой колебательной активности, что, в свою очередь, уменьшает количество эндогенного шума. Однако неясно, каким образом этот процесс может вызвать долгосрочные изменения в мозге человека. В исследовании сообщалось, что бифронтальное применение tRNS в течение 5 дней увеличивает скорость как арифметического обучения на основе вычислений, так и памяти. Через шесть месяцев после такой стимуляции все еще присутствовали поведенческие и физиологические изменения в стимулированной группе по сравнению с фиктивным контролем. Аналогичным образом, в другом исследовании повторная двусторонняя теменная стимуляция увеличивала способность к количественной дискриминации с последующим последействием в течение нескольких недель.
Оба варианта tES, tACS и tRNS эффективны при модулировании активности нейронов мозга и приводят к поведенческим эффектам у животных и людей. Они все чаще используются в исследованиях, а также в клинических исследованиях фазы II; например, для уменьшения симптомов у пациентов с тиннитусом было показано, что tRNS более эффективна, чем tDCS или tACS. Они имеют лучший потенциал в отношении кожных ощущений, таких как зуд, покалывание или чувство жара, по сравнению с приложениями tDCS . Тем не менее, восприятие фосфена в tACS в широком диапазоне частот (6-70 Гц) может повлиять на интерпретацию результатов (например, индуцируя сдвиги в состоянии / возбуждении внимания).
К сожалению, не совсем понятно, как эти методы стимуляции действуют на уровне нейронов. Регулярные синусоидальные подъемы и падения tACS приводят к слабой модуляции напряжения мембраны. Если входы нейронов из других ячеек находятся чуть ниже порога, эта регулярная синусоидальная модуляция может быть достаточной для того, чтобы заставить нейронный вход превысить порог на частоте tACS. Аналогичным образом, случайные флуктуации внешнего напряжения в случае tRNS могут быть достаточными, чтобы помочь иначе подпороговым нейронным колебаниям превысить необходимый порог. tRNS может только усиливать активность нейронов, которая уже присутствовала до стимуляции, тогда как tACS может влиять на текущие нейронные колебания и изменять их частоту. Однако это слишком упрощенная картина, и недавние эксперименты показали, что эффекты tES нелинейны и происходят , как межчастотные взаимодействия. Кроме того, следует обратить внимание на то , что колебания в локальном потенциале поля на уровне сети могут быть видны как ритмические постсинаптические потенциалы в одиночных нейронах. Эти постсинаптические потенциалы уже способны приводить к возбуждению нейронов и, следовательно, держать нейрон как бы в надпороговом состоянии, на которое не может влиять внешняя стимуляция. В перспективе внутричерепные записи нейронной активности у пациентов во время tES могут пролить свет на многие вопросы. Кроме того, желательно прямое сравнение способов транскраниальной стимуляции, например, сравнение rTMS с tES и также сравнение различных методов TES друг с другом .
Добавить комментарий