Estimulação transcraniana por corrente alternada em múltiplas áreas cerebrais com não

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12710 (2023) Citar este artigo

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Embora a sincronização de atraso de fase zero entre múltiplas regiões cerebrais tenha sido amplamente observada, relatórios relativamente recentes indicam que atrasos sistemáticos de fase entre regiões corticais refletem a direção das comunicações entre regiões corticais. Por exemplo, foi sugerido que um atraso de fase diferente de zero dos sinais de eletroencefalografia (EEG) na banda de frequência gama entre as áreas parietais bilaterais pode refletir a direção da comunicação entre essas áreas. Nossa hipótese é que a direção da comunicação entre áreas cerebrais distantes pode ser modulada pela estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS) multissítio com atrasos de fase específicos diferentes de 0° e 180°. Neste estudo, foi proposto um novo método de estimulação cerebral não invasiva (NIBS), denominado tACS multifásico multissítio (msmp-tACS). A eficácia do método proposto foi testada em um estudo de caso usando um paradigma de memória de trabalho visuoespacial (VWM) no qual as condições ideais de estimulação, incluindo amplitudes e fases de múltiplos eletrodos de couro cabeludo, foram determinadas usando análise de elementos finitos adotando representação fasorial. msmp-tACS foi aplicado sobre os sulcos intraparietais bilaterais (IPS) e mostrou que 80 Hz tACS com a fase para o IPS direito liderando a do IPS esquerdo em 90° (= 3,125 ms) parcializou o desempenho do VWM em direção ao hemicampo visual direito. As três condições de estimulação foram sincronizadas, RL e LR, que se refere à condição de estimulação sem atraso de fase, fase de estimulação do IPS direito (rIPS) liderando o IPS esquerdo (lIPS) em 90° e a estimulação do lIPS liderando o rIPS em 90°, respectivamente. A lateralização do VWM mudou significativamente para o hemicampo visual direito sob a condição RL em comparação com as condições sincronizadas e LR. A mudança no VWM foi o resultado da estimulação que afetou os testes de hemicampo visual esquerdo e direito em certos graus, em vez de aumentar ou diminuir significativamente a capacidade do VWM de um hemicampo visual específico. Dinâmica cerebral alterada causada pelo desempenho parcializado do VWM por msmp-tACS, provavelmente devido à modulação da conectividade efetiva entre o rIPS e o lIPS. Nossos resultados sugerem que o msmp-tACS é um método NBS promissor que pode efetivamente modular redes corticais que não podem ser facilmente moduladas com métodos convencionais de estimulação multi-sítios.

A estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS) é um método de estimulação cerebral não invasiva (NIBS) que permite a modulação das oscilações neuronais. Acredita-se que o tACS atrai atividades cerebrais endógenas para as formas de onda da corrente de entrada, aplicando uma corrente alternada fraca através dos eletrodos do couro cabeludo1. Foi demonstrado que a amplitude, a frequência e a fase da corrente de estimulação são consideradas fatores importantes que determinam a eficácia do tACS. De fato, os efeitos específicos da frequência do tACS foram relatados em vários estudos2,3,4, nos quais as frequências de estimulação foram selecionadas com base em métodos de imagem cerebral, incluindo eletroencefalografia (EEG) e ressonância magnética funcional (fMRI). Além disso, estudos recentes determinaram uma frequência de simulação usando características complexas de EEG, como acoplamento de frequência cruzada5, contra-ação de bandas de EEG6 ou componentes P3007.

Embora a maioria dos estudos anteriores tenha se concentrado na modulação de atividades de uma única região cerebral, as evidências sugerem que a sincronização entre regiões corticais distantes também pode fornecer informações úteis para a compreensão da percepção consciente e da cognição8,9,10. Esses estudos relataram que a comunicação entre áreas corticais é observada na forma de acoplamento síncrono na banda gama (30–100 Hz), também chamada de hipótese de comunicação por coerência (CTC)11. Em conformidade com a hipótese CTC, o tACS multi-site foi introduzido para modular a sincronização entre múltiplas regiões cerebrais. No entanto, os resultados relatados foram confusos; A sincronização induzida por tACS de duas regiões corticais melhorou a percepção da forma8 e a memória de trabalho (WM)12, enquanto o mapeamento motor auditivo13 e a vantagem da orelha direita14 não foram afetados. Além disso, a percepção de movimento biestável foi melhorada quando o córtex parieto-occipital foi dessincronizado pela aplicação de tACS15.