비-여러 뇌 영역에 대한 경두개 교류 전류 자극

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12710(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

여러 뇌 영역 간의 제로 위상 지연 동기화가 널리 관찰되었지만 비교적 최근 보고서에 따르면 피질 영역 간의 체계적인 위상 지연이 피질 영역 간의 통신 방향을 반영하는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 양측 두정엽 영역 사이의 감마 주파수 대역에서 뇌파검사(EEG) 신호의 0이 아닌 위상 지연이 이러한 영역 간의 통신 방향을 반영할 수 있다고 제안되었습니다. 우리는 먼 뇌 영역 사이의 통신 방향이 0°와 180° 이외의 특정 위상 지연을 갖는 다중 사이트 경두개 교류 자극(tACS)에 의해 조절될 수 있다는 가설을 세웠습니다. 본 연구에서는 msmp-tACS(Multi-Site Multi-Phase tACS)라는 새로운 비침습적 뇌 자극(NIBS) 방법이 제안되었습니다. 제안된 방법의 효능은 페이저 표현을 채택한 유한 요소 분석을 사용하여 여러 두피 전극의 진폭 및 위상을 포함한 최적의 자극 조건을 결정하는 시공간 작업 메모리(VWM) 패러다임을 사용하는 사례 연구에서 테스트되었습니다. msmp-tACS는 양측 두정내 고랑(IPS)에 적용되었으며 오른쪽 IPS의 위상이 왼쪽 IPS의 위상을 90°(= 3.125ms) 앞선 80Hz tACS가 오른쪽 시각 반장을 향해 VWM 성능을 부분화했음을 보여주었습니다. 세 가지 자극 조건은 동기화된 RL 및 LR이었습니다. 이는 위상 지연이 없는 자극 조건, 왼쪽 IPS(lIPS)를 90° 앞선 오른쪽 IPS(rIPS)의 자극 단계 및 rIPS를 90° 앞선 lIPS의 자극을 나타냅니다. 각기. VWM의 측면화는 동기화 및 LR 조건에 비해 RL 조건에서 오른쪽 시각 반장쪽으로 크게 이동했습니다. VWM의 변화는 특정 시각 반장의 VWM 용량을 크게 증가시키거나 감소시키는 것이 아니라 왼쪽 및 오른쪽 시각 반장 시험에 어느 정도 영향을 미치는 자극의 결과였습니다. msmp-tACS 부분화된 VWM 성능으로 인해 변경된 뇌 역학은 rIPS와 lIPS 간의 효과적인 연결 변조로 인해 발생했을 가능성이 높습니다. 우리의 결과는 msmp-tACS가 기존 다중 사이트 자극 방법으로는 쉽게 조절할 수 없는 피질 네트워크를 효과적으로 조절할 수 있는 유망한 NBS 방법임을 시사합니다.

경두개 교류 자극(tACS)은 신경 진동의 조절을 허용하는 비침습적 뇌 자극(NIBS) 방법입니다. tACS는 두피 전극1을 통해 약한 교류 전류를 적용하여 내인성 뇌 활동을 입력 전류 파형에 동반한다고 믿어집니다. 자극 전류의 진폭, 주파수, 위상이 tACS의 효능을 결정하는 중요한 요소로 간주된다는 것이 입증되었습니다. 실제로, tACS의 주파수별 효과는 뇌파검사(EEG) 및 기능적 자기공명영상(fMRI)을 포함한 뇌 영상 방법을 기반으로 자극 주파수가 선택된 여러 연구에서 보고되었습니다. 또한 최근 연구에서는 교차 주파수 결합5, EEG 대역의 반작용6 또는 P300 구성 요소7와 같은 복잡한 EEG 특성을 사용하여 시뮬레이션 주파수를 결정했습니다.

대부분의 이전 연구는 단일 뇌 영역 활동의 조절에 중점을 두었지만, 먼 피질 영역 간의 동기화는 의식적 지각과 인지를 이해하는 데 유용한 정보를 제공할 수도 있다는 증거가 있습니다8,9,10. 이들 연구에서는 피질 영역 간의 통신이 감마 대역(30~100Hz)에서 동기 결합 형태로 관찰되는 것으로 보고되었으며, 이는 일관성을 통한 통신(CTC) 가설이라고도 합니다11. CTC 가설에 따라 다중 뇌 영역 간의 동기화를 조절하기 위해 다중 사이트 tACS가 도입되었습니다. 그러나 보고된 결과는 혼란스러웠습니다. 두 대뇌 피질 영역의 tACS 유발 동기화는 형상 인식8 및 작업 기억(WM)12을 향상시키는 반면 청각 모터 매핑13 및 오른쪽 귀 이점14은 영향을 받지 않았습니다. 또한 tACS15를 적용하여 두정-후두 피질의 동기화가 해제되면 쌍안정 모션 인식이 향상되었습니다.