複数の脳領域にわたる経頭蓋交流刺激。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12710 (2023) この記事を引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

複数の脳領域間の位相遅れゼロの同期は広く観察されているが、比較的最近の報告では、皮質領域間の系統的な位相遅れが皮質領域間の通信の方向を反映していることが示されている。 たとえば、両側頭頂部間のガンマ周波数帯域における脳波 (EEG) 信号の非ゼロ位相遅延は、これらの領域間の通信の方向を反映している可能性があることが示唆されています。 我々は、離れた脳領域間の通信の方向が、0°と180°以外の特定の位相遅延を伴う複数部位経頭蓋交流刺激（tACS）によって調節される可能性があると仮説を立てました。 この研究では、マルチサイトマルチフェーズ tACS (msmp-tACS) と呼ばれる新しい非侵襲的脳刺激 (NIBS) 方法が提案されました。 提案手法の有効性は、複数の頭皮電極の振幅と位相を含む最適な刺激条件が、フェーザー表現を採用した有限要素解析を使用して決定される視空間作業記憶 (VWM) パラダイムを使用したケーススタディでテストされました。 msmp-tACS を両側頭頂内溝 (IPS) に適用したところ、右 IPS の位相が左 IPS よりも 90° (= 3.125 ミリ秒) 先行する 80 Hz tACS が、右視覚半野に向けた VWM パフォーマンスを部分化することが示されました。 3 つの刺激条件、RL、LR を同期させました。これは、位相遅れのない刺激条件、右 IPS (rIPS) の刺激位相が左 IPS (lIPS) を 90 度リードする刺激位相、および lIPS の刺激が rIPS を 90 度リードする刺激条件を指します。それぞれ。 VWM の側方化は、同期条件および LR 条件と比較して、RL 条件下で右視覚半視野に向かって大幅にシフトしました。 VWM の変化は、特定の視覚半野の VWM 能力を大幅に増減させるのではなく、刺激が左右両方の視覚半野トライアルにある程度影響を与えた結果でした。 msmp-tACS の部分的な VWM パフォーマンスによって引き起こされる脳ダイナミクスの変化。これはおそらく rIPS と LIPS の間の効果的な接続の変調によるものです。 我々の結果は、msmp-tACSが、従来の多部位刺激法では容易に調節できない皮質ネットワークを効果的に調節できる有望なNBS法であることを示唆しています。

経頭蓋交流刺激 (tACS) は、神経振動の調節を可能にする非侵襲的脳刺激 (NIBS) 方法です。 tACS は、頭皮電極に弱い交流を印加することにより、内因性の脳活動を入力電流波形に同調させると考えられています1。 刺激電流の振幅、周波数、位相が tACS の有効性を決定する重要な要素とみなされていることが実証されています。 実際、tACS の周波数特異的効果は複数の研究で報告されており 2,3,4 、そこでは刺激周波数は脳波検査 (EEG) や機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) などの脳画像法に基づいて選択されています。 さらに、最近の研究では、相互周波数結合 5、EEG 帯域の相殺 6、または P300 コンポーネント 7 などの複雑な EEG 特性を使用してシミュレーション周波数を決定しています。

これまでの研究のほとんどは単一の脳領域の活動の調節に焦点を当てていましたが、離れた皮質領域間の同期も意識的な知覚と認知を理解するための有用な情報を提供する可能性があることを示唆する証拠があります8、9、10。 これらの研究では、皮質領域間の通信がガンマ帯域 (30 ～ 100 Hz) での同期結合の形で観察されることが報告されており、これはコヒーレンスによる通信 (CTC) 仮説とも呼ばれます 11。 CTC 仮説に従って、複数の脳領域間の同期を調整するためにマルチサイト tACS が導入されました。 しかし、報告された結果は混乱を招くものでした。 tACS によって引き起こされる 2 つの皮質領域の同期は、形状知覚 8 と作業記憶 (WM) 12 を強化しましたが、聴覚運動マッピング 13 と右耳の利点 14 は影響を受けませんでした。 さらに、tACS15 を適用することで頭頂後頭葉皮質を非同期化すると、双安定運動知覚が強化されました。