загрузка, пожалуйста подожди
[ЗАГРУЗКА, ПОЖАЛУЙСТА ПОДОЖДИ]

Нейромодуляция

PL-TACS (Фазно градиентная TACS)

Фазно-градиентная транскраниальная стимуляция переменным током (PL-TACS) – это более сложный вариант tACS, использующий несколько электродов. Ключевой особенностью является контроль и создание специфической разницы фаз переменного тока между различными электродами. Это позволяет формировать определенное пространственное распределение электрического поля или градиент фазы в мозге для воздействия на нейронную синхронизацию между областями или на направление распространения активности.

кратко PL - TACS (TACS С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ)

ВВЕДЕНИЕ В tACS С ФАЗОВЫМ СДИВГОМ:

Транскраниальная стимуляция переменным током с фазовым сдвигом (phase-lagged tACS, или PL-tACS) — это неинвазивный метод, при котором слабые электрические токи подаются на разные области мозга с определенной разностью фаз (то есть с контролируемым сдвигом во времени между пиками и спадами волн подаваемого на каждую область тока), чтобы модулировать нейронную активность. Эта техника используется для изучения того, как области мозга взаимодействуют, и потенциально может улучшать когнитивные функции, такие как рабочая память и ингибиторный контроль(саморегуляцию).

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

PL-tACS использует частоты, такие как тета (для памяти) или гамма (для восприятия), с фазовыми сдвигами, установленными между 0° и 360°, чтобы синхронизировать или десинхронизировать активность областей мозга.

Электроды размещаются на коже головы над целевыми областями мозга, а заданная разность фаз помогает контролировать взаимодействие этих областей.

ОБЗОР PL-TACS ПОДРОБНЕЕ

ВВЕДЕНИЕ

Транскраниальная стимуляция переменным током с фазовым сдвигом (PL-tACS) — это развивающаяся техника нейромодуляции, которая подает переменный ток на несколько областей мозга с определенной разностью фаз для управления нейронной синхронизацией и десинхронизацией. Этот метод привлек внимание благодаря своему потенциалу влиять на когнитивные функции, такие как рабочая память, ингибиторный контроль, зрительное восприятие, слуховое восприятие, а также возможностям клинического применения, особенно при таких состояниях, как шизофрения. Учитывая недавнее развитие этой техники, данная статья направлена на рассмотрение всех существующих исследований по PL-tACS по состоянию на апрель 2025 года.

МЕТОДОЛОГИЯ

Методология PL-tACS включает подачу слабых переменных токов, обычно на частотах, соответствующих диапазонам колебаний мозга (например, тета для памяти, гамма для восприятия), с определенным фазовым сдвигом между участками стимуляции. Фазовый сдвиг может варьироваться от 0° (в фазе, усиление синхронизации) до 360°, с распространенными ненулевыми сдвигами, такими как 45°, 90° или 180° (в противофазе, потенциально нарушающими синхронизацию). Электроды стратегически размещаются на участках кожи головы, соответствующих интересующим сетям мозга, определенным с помощью методов нейровизуализации, таких как фМРТ. Ключевые параметры включают частоту, амплитуду (обычно 1-2 мА), продолжительность и сам фазовый сдвиг, которые корректируются в зависимости от изучаемой когнитивной функции.

ТАБЛИЦА СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Название и год исследованияМетодыРезультатыВыводы
Phase-lagged tACS between executive and default mode networks modulates working memory, 2025 (Scientific Reports)Применяли PL-tACS с фазовыми сдвигами 45° и 180° между CEN и DMN на тета-частоте, используя фМРТ для оценки активности мозга. У респондентов с быстрой реакцией: сдвиг 180° ухудшил производительность (замедление реакции) и повысил активацию ЗПк/гиппокампа; сдвиг 45° не повлиял на производительность, но увеличил функциональную связность. PL-tACS модулирует рабочую память: сдвиг 45° улучшает связность, а сдвиг 180° ухудшает производительность у респондентов с быстрой реакцией.Transcranial alternating current stimulation over multiple brain areas with non-zero phase delays modulates visual spatial working memory, 2023Применяли msmp-PL-tACS на частоте 80 Гц с фазовым сдвигом 90° между билатеральными ВТЗ (IPS) для оценки зрительно-пространственной рабочей памяти.Стимуляция (90° сдвиг) латерализовала производительность зрительно-пространственной РП вправо. Определенные фазовые сдвиги в PL-tACS могут избирательно улучшать зрительно-пространственную рабочую память, подчеркивая эффекты направленной коммуникации. Neuromodulation of inhibitory control using phase-lagged transcranial alternating current stimulation, 2024 Применяли тета-PL-tACS (0° и 180° сдвиг) между dACC и lDLPFC во время теста Струпа, регистрировали ЭЭГ.Стимуляция в противофазе (180°) улучшила ингибиторный контроль (ускорение реакции в тесте Струпа) без изменения точности; наблюдались изменения ЭЭГ (тета/альфа мощность, ВП).Тета-PL-tACS в противофазе улучшает ингибиторный контроль, подтверждая возможность ее использования для повышения производительности.No Evidence for Phase-Specific Effects of 40 Hz HD–tACS on Multiple Object Tracking, 2018Использовали HD-PL-tACS (40 Гц) в фазе и в противофазе во время задачи отслеживания нескольких объектов.Не выявлено фазо-специфических эффектов на производительность в задаче; общая производительность снижалась во время активной стимуляции (независимо от фазы).Предполагает, что задача может не сильно зависеть от сетей, модулируемых этим протоколом PL-tACS, что указывает на ограниченное фазо-специфическое влияние. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation, 2014 Применяли PL-tACS (40 Гц) с разностью фаз между полушариями во время задачи бистабильного кажущегося движения.Стимуляция в противофазе (40 Гц) смещала восприятие бистабильного движения в сторону вертикального. Фазо-специфическая PL-tACS может влиять на зрительное восприятие, изменяя межполушарную синхронизацию.Intrinsic 40Hz-phase asymmetries predict tACS effects during conscious auditory perception, 2019Применяли HD-PL-tACS (40 Гц, сдвиг 180°) между полушариями во время дихотического прослушивания, регистрировали ЭЭГ. Эффекты PL-tACS зависели от исходной фазовой асимметрии ЭЭГ у индивида; группового эффекта на восприятие не выявлено.Индивидуальные различия в базовой осцилляторной активности влияют на эффективность PL-tACS, предлагая персонализированные подходы.Online Left-Hemispheric In-Phase Frontoparietal Theta tACS Modulates Theta-Band EEG Source-Based Large-Scale Functional Network Connectivity in SchizophreniaПрименяли тета-PL-tACS в фазе (0°) над левыми фронтопариетальными областями у пациентов с шизофренией, анализировали ЭЭГ покоя.Стимуляция изменила тета-связность, в частности, снизила фазовую синхронизацию между ЗПк и парагиппокампом справа.Тета-PL-tACS в фазе может изменять крупномасштабную сетевую связность, предполагая потенциал для лечения шизофрении.

ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ PL-TACS КОРОТКО

[01] РАБОЧАЯ ПАМЯТЬ

Название и год исследования: Phase-lagged tACS between executive and default mode networks modulates working memory, 2025
Методы: Применяли PL-tACS с фазовыми сдвигами 45° и 180° между сетями CEN и DMN на тета-частоте, используя фМРТ для оценки активности мозга.
Результаты (сокращенно): У респондентов с быстрой реакцией: сдвиг 180° ухудшил производительность (замедление реакции) и повысил активацию ЗПк/гиппокампа; сдвиг 45° не повлиял на производительность, но увеличил функциональную связность.
Выводы: PL-tACS модулирует рабочую память: сдвиг 45° улучшает связность, а сдвиг 180° ухудшает производительность у респондентов с быстрой реакцией.
Ссылка: Scientific Reports

[02] РАБОЧАЯ ПАМЯТЬ

Название и год исследования: Transcranial alternating current stimulation over multiple brain areas with non-zero phase delays modulates visu spatial working memory, 2023
Методы: Применяли msmp-PL-tACS на частоте 80 Гц с фазовым сдвигом 90° между билатеральными ВТЗ (IPS) для оценки зрительно-пространственной рабочей памяти.
Результаты (сокращенно): Стимуляция (90° сдвиг) латерализовала производительность зрительно-пространственной РП вправо.
Выводы: Определенные фазовые сдвиги в PL-tACS могут избирательно улучшать зрительно-пространственную рабочую память, подчеркивая эффекты направленной коммуникации.
Ссылка: Nature Communications

[03] ИНГИБИТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ

Название и год исследования: Neuromodulation of inhibitory control using phase-lagged transcranial alternating current stimulation, 2024
Методы: Применяли тета-PL-tACS (0° и 180° сдвиг) между dACC и lDLPFC во время теста Струпа, регистрировали ЭЭГ.
Результаты (сокращенно): Стимуляция в противофазе (180°) улучшила ингибиторный контроль (ускорение реакции в тесте Струпа) без изменения точности; наблюдались изменения ЭЭГ (тета/альфа мощность, ВП).
Выводы: Тета-PL-tACS в противофазе улучшает ингибиторный контроль, подтверждая возможность ее использования для повышения производительности.
Ссылка: Journal of NeuroEngineering

[04] ЗРИТЕЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Название и год исследования: Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation, 2014
Методы: Применяли PL-tACS (40 Гц) с разностью фаз между полушариями во время задачи бистабильного кажущегося движения.( это зрительная иллюзия, когда восприятие направления движения объекта может спонтанно переключаться между двумя устойчивыми вариантами, хотя сам стимул (изображение) не меняется.)
Результаты (сокращенно): Стимуляция в противофазе (40 Гц) смещала восприятие бистабильного движения в сторону вертикального.
Выводы: Фазо-специфическая PL-tACS может влиять на зрительное восприятие, изменяя межполушарную синхронизацию.
Ссылка: Current Biology

[05] СЛУХОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Название и год исследования: Intrinsic 40Hz-phase asymmetries predict tACS effects during conscious auditory perception, 2019
Методы: Применяли HD-PL-tACS (40 Гц, сдвиг 180°) между полушариями во время дихотического прослушивания, регистрировали ЭЭГ.
Результаты (сокращенно): Эффекты PL-tACS зависели от исходной фазовой асимметрии ЭЭГ у индивида; группового эффекта на восприятие не выявлено.
Выводы: Индивидуальные различия в базовой осцилляторной активности влияют на эффективность PL-tACS, предлагая персонализированные подходы.
Ссылка: PLOS One

[06] СЛУХОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ(БИНАУНАРНОЕ ВОСПРИЯТИЕ)

Название и год исследования: Selective modulation of interhemispheric connectivity by transcranial alternating current stimulation influences binaural integration, 2018
Методы: Применяли PL-tACS (40 Гц) с фазовым сдвигом 0° (в фазе) и 180° (в противофазе) между областями, соответствующими слуховой коре левого и правого полушарий, во время задачи на обнаружение межушных временных разниц (ITDs).
Результаты (сокращенно): Стимуляция в противофазе (180°) ухудшала способность обнаруживать ITDs по сравнению с плацебо. Стимуляция в фазе (0°) не показала значимого эффекта на уровне группы.
Выводы: Фазо-специфическая PL-tACS (в частности, противофазная) может влиять на бинауральную интеграцию, ухудшая восприятие ITD путем модуляции межполушарной связности.
Ссылка: NeuroImage (журнал публикации)

[07] КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Название и год исследования: Online Left-Hemispheric In-Phase Frontoparietal Theta tACS Modulates Theta-Band EEG Source-Based Large-Scale Functional Network Connectivity in Schizophrenia
Методы: Применяли тета-PL-tACS в фазе (0°) над левыми фронтопариетальными областями у пациентов с шизофренией, анализировали ЭЭГ покоя.
Результаты (сокращенно): Стимуляция изменила тета-связность, в частности, снизила фазовую синхронизацию между ЗПк и парагиппокампом справа.
Выводы: Тета-PL-tACS в фазе может изменять крупномасштабную сетевую связность, предполагая потенциал для лечения шизофрении.
Ссылка: PMC

ПОДРОБНЫЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ PL-TACS

[01] PL-TACS МЕЖДУ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СЕТЬЮ И СЕТЬЮ ПАССИВНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ МОЗГА МОДУЛИРУЕТ РАБОЧУЮ ПАМЯТЬ

Дизайн: Контролируемое исследование с внутрисубъектным сравнением условий (No-tACS, 45°-lag tACS, 180°-lag tACS); онлайн tACS-fMRI.
РКИ: Нет (не сравнивались независимые группы с плацебо, порядок активных стимуляций был рандомизирован/контрбалансирован).
Ослепление: Не указано.
Кол-во участников: 26 (20 проанализированы), здоровые добровольцы.
Монтаж: Многоканальная HD-tACS система, целевые регионы: CEN (dlPFC, PPC), DMN (mPFC, PCC).
Протокол: Индивидуализированная CFC-tACS (тета/альфа фаза, гамма амплитуда), сдвиг фаз 45° или 180° между CEN и DMN. Интенсивность < 1.5 мА (подпороговая). Стимуляция онлайн во время 9 сек удержания в задаче Стернберга.

Исследователи изучали влияние PL-tACS на рабочую память, стимулируя ключевые узлы исполнительной сети (CEN) и сети пассивного режима (DMN). Поскольку для эффективной работы памяти важно взаимодействие этих сетей (особенно подавление DMN во время задач), гипотеза состояла в том, что управление фазовыми соотношениями между ними с помощью PL-tACS изменит их динамику и повлияет на когнитивную производительность.

Эксперимент включал тета-частотную PL-tACS с фазовыми сдвигами 45° и 180° между областями CEN и DMN, с отслеживанием активности мозга (фМРТ) и производительности. У участников с быстрой реакцией стимуляция со сдвигом 180° (противофаза) ухудшила выполнение задачи (замедлила реакцию) и повысила активность DMN, тогда как сдвиг 45° не изменил производительность, но усилил функциональную связность между сетями.

Исследование подтвердило, что PL-tACS модулирует рабочую память через воздействие на взаимодействие CEN-DMN. Однако результат сильно зависит от фазового сдвига: противофазная стимуляция (180°) нарушила работу памяти (у быстрых респондеров), а сдвиг 45° повлиял только на связность. Это подчеркивает необходимость тщательного подбора параметров стимуляции и учета индивидуальных различий.

[02] МНОГОКАНАЛЬНАЯ ТРАНСКРАНИАЛЬНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ С НЕНУЛЕВЫМИ ФАЗОВЫМИ ЗАДЕРЖКАМИ МОДУЛИРУЕТ ЗРИТЕЛЬНО-ПРОСТРАНСТВЕННУЮ РАБОЧУЮ ПАМЯТЬ

ДИЗАЙН: Within-subject (Внутригрупповой дизайн), Double-blind (Двойное ослепление)
Кол-во участников: 16 (здоровые добровольцы).
Монтаж: 8 электродов (P3, Pz, P4, PO3, PO4, PO7, Oz, PO8), целенаправленно на билатеральные IPS. Конфигурация оптимизирована.
Протокол: 80 Гц msmp-tACS онлайн во время VWM задачи. Условия: 0° сдвиг (Synchronized), левая опережает правую на 90° (LR), правая опережает левую на 90° (RL). Интенсивность < 2мА.

Это исследование было сфокусировано на изучении того, как многосайтовая многофазная транскраниальная стимуляция переменным током (msmp-tACS), примененная одновременно к двум ключевым областям с определенным фазовым сдвигом, может модулировать зрительно-пространственную рабочую память (VWM). Исследователи предположили, что применение тока на частоте 80 Гц (высокий гамма-диапазон) с ненулевым фазовым сдвигом (90°) между левой и правой внутритеменными бороздами (IPS) — узлами сети, важными для VWM — может повлиять на латерализацию обработки пространственной информации.

В эксперименте использовалась задача на VWM ("задержка-сличение с образцом"), где участникам нужно было запоминать цвета и расположение квадратов, предъявляемых в левом или правом зрительном полуполе. Стимуляция msmp-tACS (80 Гц) подавалась на области, соответствующие левой и правой IPS, с тремя условиями фазового сдвига: 0° (синхронно), 90° с опережением левой IPS (LR) и 90° с опережением правой IPS (RL). Основной интерес представляло то, как эти специфические фазовые конфигурации повлияют на производительность в зависимости от того, в каком зрительном полуполе (левом или правом) предъявлялась информация.

Ключевым результатом стало обнаружение эффекта латерализации: стимуляция RL (правая IPS опережает левую на 90°) привела к значимому смещению доминантности VWM в сторону правого зрительного полуполя по сравнению с синхронной стимуляцией или стимуляцией LR. Это не было общим улучшением памяти, а специфическим модуляционным эффектом, зависящим от примененного фазового сдвига между полушариями.

В целом, это исследование демонстрирует, что предложенный метод msmp-tACS, позволяющий создавать ненулевые фазовые сдвиги между областями мозга, способен оказывать направленное воздействие на латерализацию когнитивных функций, таких как зрительно-пространственная рабочая память. Возможность влиять на баланс обработки информации между полушариями открывает перспективы для более тонкой модуляции когнитивных процессов и исследования роли фазовой синхронизации в межполушарном взаимодействии.

[03] НЕЙРОМОДУЛЯЦИЯ ИНГИБИТОРНОГО КОНТРОЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ

(Neuromodulation of inhibitory control using phase-lagged transcranial alternating current stimulation, 2024 (Journal of NeuroEngineering))

ДИЗАЙН: Within-subject (Внутригрупповой), Single-blind (Одинарное ослепление), Sham-controlled (Шам-контроль), Crossover (Перекрестный)
ПЛАЦЕБО КОНТРОЛЬ: Да (использовалась sham-сессия в дополнение к активным условиям 0° и 180°)
УЧАСТНИКИ: 27 здоровых молодых людей
МОНТАЖ: Два 4x1 HD монтажа одновременно: Центры над левой lDLPFC (Дорсолатеральная префронтальная кора, цель F3) и dACC (Дорсальная передняя поясная кора, цель FCz). Фазовый сдвиг 0° или 180° применялся между этими двумя центральными точками на частоте 6 Гц (Тета).

Это исследование ставило целью выяснить, можно ли с помощью PL-tACS улучшить ингибиторный контроль — когнитивную функцию, позволяющую подавлять нежелательные или автоматические реакции и концентрироваться на цели. Исследователи сосредоточились на взаимодействии между двумя областями мозга, критически важными для ингибиторного контроля: дорсальной частью передней поясной коры (dACC) и левой дорсолатеральной префронтальной корой (lDLPFC). Предполагалось, что модуляция синхронизации между этими областями с помощью PL-tACS на тета-частоте (связанной с когнитивным контролем) может повлиять на эффективность ингибирования.

В эксперименте применялась тета-частотная PL-tACS с двумя условиями фазового сдвига между областями dACC и lDLPFC: 0° (в фазе, для усиления синхронизации) и 180° (в противофазе, для потенциального нарушения или изменения характера синхронизации). Эффективность ингибиторного контроля оценивалась с помощью классического теста Струпа, где участникам нужно называть цвет чернил, которыми написано слово, игнорируя само слово (например, слово "КРАСНЫЙ", написанное синими чернилами). Время реакции и точность в этом тесте являются показателями ингибиторного контроля. Параллельно регистрировалась ЭЭГ для оценки нейрофизиологических изменений.

Основным результатом стало то, что стимуляция PL-tACS в противофазе (180° сдвиг) привела к статистически значимому улучшению производительности в тесте Струпа — участники реагировали быстрее, не теряя при этом в точности, по сравнению со стимуляцией в фазе (0° сдвиг). Это улучшение сопровождалось специфическими изменениями в ЭЭГ: усилением мощности тета- и альфа-ритмов в фронтоцентральных областях перед предъявлением стимула и изменениями в вызванных потенциалах (ERP), связанных с обработкой конфликта. Стимуляция в фазе (0°) не показала такого улучшения.

Таким образом, исследование продемонстрировало, что тета-частотная PL-tACS, примененная в противофазе между dACC и lDLPFC, способна улучшать ингибиторный контроль. Результаты предполагают, что не усиление, а скорее специфическая модуляция (возможно, десинхронизация или изменение паттерна) взаимодействия между этими ключевыми областями контроля с помощью противофазной стимуляции может быть более эффективной для улучшения данной когнитивной функции. Это открывает перспективы для использования PL-tACS как инструмента для неинвазивного улучшения когнитивного контроля.

[04] ОНЛАЙН ТЕТА-TACS В ФАЗЕ НАД ЛЕВЫМИ ФРОНТОПАРИЕТАЛЬНЫМИ ОБЛАСТЯМИ МОДУЛИРУЕТ КРУПНОМАСШТАБНУЮ ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ СЕТЕВУЮ СВЯЗНОСТЬ В ТЕТА-ДИАПАЗОНЕ НА ОСНОВЕ ИСТОЧНИКОВ ЭЭГ ПРИ ШИЗОФРЕНИИ

(Online Left-Hemispheric In-Phase Frontoparietal Theta tACS Modulates Theta-Band EEG Source-Based Large-Scale Functional Network Connectivity in Schizophrenia)

ДИЗАЙН: Within-subject (Внутригрупповой), Randomized (Рандомизированный), Sham-controlled (Шам-контроль), Crossover (Перекрестный)
ПЛАЦЕБО КОНТРОЛЬ: Да (использовалась sham-сессия)
УЧАСТНИКИ: 24 пациента с диагнозом шизофрения
МОНТАЖ: Два 4x1 HD монтажа одновременно: Центры над левой F3 (фронтальный узел) и левой P3 (париетальный узел) фронтопариетальной сети. Фазовый сдвиг 0° (In-phase) применялся между этими двумя центральными точками на частоте 6 Гц (Тета).

Цель и гипотеза исследования: Это исследование было направлено на изучение того, может ли тета-частотная PL-tACS, примененная в фазе (сдвиг 0°) над ключевыми узлами фронтопариетальной сети в левом полушарии, модулировать крупномасштабную функциональную связность мозга у пациентов с шизофренией. Шизофрения часто ассоциируется с нарушениями когнитивных функций и изменениями в синхронизации нейронной активности, особенно в тета- и гамма-диапазонах, а также с аномальной работой фронтопариетальных сетей, важных для когнитивного контроля и рабочей памяти. Гипотеза заключалась в том, что применение синхронизирующей (в фазе) стимуляции к этим сетям может повлиять на их связность.

Методология: В ходе исследования пациентам с шизофренией проводилась тета-частотная PL-tACS. Стимуляция была "в фазе" (in-phase, 0° сдвиг), что теоретически должно усиливать синхронизацию, и подавалась на области левой фронтопариетальной сети. Эффект стимуляции оценивался путем анализа изменений в функциональной связности мозга, измеренной с помощью ЭЭГ покоя и методов локализации источников сигнала (source-based connectivity analysis), которые позволяют оценить взаимодействие между различными областями мозга. Исследователи сравнивали показатели связности до, во время и после стимуляции.

Основные результаты : Результаты показали, что онлайн (т.е. во время самой стимуляции) тета-tACS в фазе действительно модулировала крупномасштабную функциональную связность в тета-диапазоне у пациентов с шизофренией. Конкретно, наблюдалось снижение временной фазовой синхронизации (lagged phase synchronization) между задней поясной корой (PCC, узел сети пассивного режима) и парагиппокампальной извилиной в правом полушарии. Хотя стимуляция была левосторонней и синхронизирующей, ее эффект проявился в изменении связей и в правом полушарии, что указывает на воздействие на крупномасштабные сетевые взаимодействия.

Выводы и значение : Выводы этого исследования предполагают, что даже стимуляция "в фазе", направленная на усиление локальной синхронии, может вызывать сложные изменения в глобальной сетевой динамике мозга у пациентов с шизофренией. Обнаруженная модуляция тета-связности указывает на то, что PL-tACS потенциально может быть использована для воздействия на аномальные паттерны нейронной коммуникации, наблюдаемые при этом расстройстве. Хотя необходимы дальнейшие исследования для выяснения терапевтического значения этих изменений, работа демонстрирует принципиальную возможность использования PL-tACS для модуляции крупномасштабных сетей мозга при психических заболеваниях.

[05] ВОВЛЕЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ МОЗГА ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИЕЙ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

Дизайн: Внутрисубъектный, контрбалансированный, плацебо(sham)-контролируемый.

Ослепление: Не указано явно.
Кол-во участников: 40 (здоровые добровольцы).
Монтаж: Билатеральный HD-tACS (4x1 кольцевые электроды), центры над V5 (P7/PO7, P8/PO8).
Протокол (активный): 40 Гц tACS, 1 мА пик-к-пику, 15 мин. Фазовый сдвиг: 0° (in-phase) или 180° (anti-phase) между полушариями.
Протокол (контроль): Sham (25 сек активной стимуляции с рампами).
Статистическая мощность: Не рассчитана априорно, но N=40 больше, чем в предыдущем исследовании Helfrich et al. (N=14), что предполагает достаточную мощность для обнаружения эффекта схожего размера. Нулевой результат затрудняет пост-хок оценку.
Журнал: Frontiers in Psychology.
Импакт-фактор: ~3.8 (2023 JCR).

Цель и гипотеза: Это одно из основополагающих исследований, показавших возможность влиять на сознательное восприятие с помощью фазо-специфической tACS. Цель работы заключалась в том, чтобы продемонстрировать, что искусственное навязывание определенных фазовых соотношений между колебаниями в зрительных областях двух полушарий мозга может изменять то, как человек воспринимает неоднозначный (бистабильный) зрительный стимул. Авторы исходили из гипотезы, что синхронизация нейронной активности между полушариями, особенно в гамма-диапазоне (около 40 Гц), играет важную роль в зрительном восприятии и интеграции информации.

Методы: В эксперименте участникам предъявляли стимул, вызывающий бистабильное кажущееся движение – такой стимул можно было субъективно воспринимать либо как движущийся горизонтально (между полушариями), либо вертикально (внутри одного полушария). Во время предъявления стимула применялась tACS на частоте 40 Гц к зрительным областям обоих полушарий. Ключевым моментом было манипулирование фазовым сдвигом тока между левым и правым полушариями: использовались условия стимуляции "в фазе" (0° сдвиг) и "в противофазе" (anti-phase, 180° сдвиг). Участники сообщали, какое направление движения они воспринимали в данный момент.

Результаты: Главный результат исследования был весьма убедительным: фазовый сдвиг стимуляции напрямую влиял на субъективное восприятие движения. Когда стимуляция подавалась в противофазе (180°), участники значительно чаще сообщали о восприятии вертикального движения (т.е. движения внутри одного полушария). Предположительно, противофазная стимуляция нарушала или ослабляла синхронную коммуникацию между полушариями, необходимую для восприятия горизонтального движения, тем самым делая восприятие вертикального движения более вероятным.

Выводы и значение: Это исследование предоставило прямые доказательства того, что tACS может не просто влиять на общую возбудимость, но и целенаправленно изменять восприятие путем манипулирования фазовыми отношениями нейронных колебаний между областями мозга. Оно показало, что межполушарная синхронизация на гамма-частоте каузально связана с обработкой зрительной информации и что фазо-специфическая tACS является действенным инструментом для изучения и потенциальной модуляции перцептивных процессов.

[06] ВНУТРЕННИЕ 40 ГЦ ФАЗОВЫЕ АСИММЕТРИИ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ ЭФФЕКТЫ TACS ВО ВРЕМЯ СОЗНАТЕЛЬНОГО СЛУХОВОГО ВОСПРИЯТИЯ (PLOS One, 2019)

ДИЗАЙН: Внутрисубъектный, контрбалансированный, Sham-контролируемый
ПЛАЦЕБО КОНТРОЛЬ: Да (Sham-контроль)
ОСЛЕПЛЕНИЕ: Одинарное (участники)
УЧАСТНИКИ: 26 здоровых участников
МОНТАЖ/ПРОТОКОЛ: HD-tACS (8 электродов), билатеральная стимуляция вторичной слуховой коры (BA42), частота 40 Гц, фазовый сдвиг 180° между полушариями, сила тока 1 мА (пик-к-пику), 20 мин онлайн во время задачи дихотического прослушивания.



Это исследование было сфокусировано на изучении того, как индивидуальные характеристики мозговой активности влияют на результаты применения PL-tACS. Конкретно, авторы хотели выяснить, зависит ли эффект стимуляции на частоте 40 Гц (гамма-диапазон, часто связываемый с процессами сознательного восприятия и интеграции сенсорной информации) от исходных, присущих человеку, фазовых соотношений между полушариями мозга на этой же частоте. Они предположили, что стимуляция может по-разному взаимодействовать с мозгом в зависимости от его "предустановок".

В качестве метода исследования была выбрана стимуляция HD-PL-tACS на частоте 40 Гц с фазовым сдвигом 180° (в противофазе) между электродами, расположенными над областями, соответствующими слуховой коре левого и правого полушарий. Такой тип стимуляции предположительно должен был влиять на межполушарное взаимодействие во время обработки слуховой информации. Участники выполняли задачу дихотического прослушивания – стандартный тест, при котором в каждое ухо одновременно подаются разные звуковые стимулы (например, слоги или слова). Этот тест чувствителен к процессам внимания и латерализации функций (например, к "преимуществу правого уха" при восприятии речи). Параллельно с выполнением задачи и стимуляцией проводилась запись ЭЭГ для анализа как исходной активности мозга, так и ее изменений под воздействием tACS.

Ключевым результатом исследования стало то, что не было обнаружено общего, одинакового для всех участников, влияния стимуляции на слуховое восприятие (например, на степень выраженности "преимущества правого уха"). Однако выяснилось, что эффект от PL-tACS сильно зависел от индивидуальных особенностей ЭЭГ каждого участника, а именно – от исходной (до начала стимуляции) асимметрии в фазовых соотношениях между полушариями на частоте 40 Гц. Другими словами, то, как стимуляция повлияет на восприятие звуков у конкретного человека, можно было предсказать, зная характеристики его собственной мозговой активности на стимулируемой частоте.

Выводы этого исследования имеют большое значение для понимания механизмов действия tACS и для ее практического применения. Они убедительно показывают, что эффективность PL-tACS (и, вероятно, tES в целом) не является универсальной, а зависит от индивидуального нейрофизиологического состояния мозга в момент стимуляции. Это подчеркивает важность учета индивидуальных различий и потенциальную необходимость персонализации протоколов стимуляции – возможно, с предварительным измерением базовой активности мозга (например, с помощью ЭЭГ), чтобы подобрать оптимальные параметры tACS для каждого человека.

[07] СЕЛЕКТИВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ МЕЖПОЛУШАРНОЙ СВЯЗНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ ВЛИЯЕТ НА БИНАУРАЛЬНУЮ ИНТЕГРАЦИЮ

РКИ: Да (внутригрупповой дизайн с рандомизацией порядка условий)
ПЛАЦЕБО КОНТРОЛЬ: Да (sham-контроль)
ОСЛЕПЛЕНИЕ: Одинарное (участники)
УЧАСТНИКИ: 24 здоровых добровольца
МОНТАЖ: Стимуляция переменным током (40 Гц) между двумя монтажами, расположенными над левым и правым полушариями (центры монтажей над областями C5/CP5 слева и C6/CP6 справа) с фазовыми сдвигами 0° или 180° между полушариями.

Целью данного исследования было выяснить, может ли транскраниальная стимуляция переменным током (tACS), направленная на изменение синхронизации между слуховыми областями левого и правого полушарий мозга, повлиять на бинауральную интеграцию. Бинауральная интеграция — это процесс объединения звуковой информации, поступающей от обоих ушей, что критически важно для таких задач, как определение местоположения источника звука на основе межушных временных разниц (interaural time differences, ITDs). Исследователи предположили, что модуляция нейронной синхронности в гамма-диапазоне (около 40 Гц), который связывают с перцептивной обработкой, между слуховыми корами двух полушарий с помощью tACS с определенным фазовым соотношением может изменить способность человека воспринимать тонкие межушные различия во времени.

В эксперименте здоровые участники подвергались воздействию tACS на частоте 40 Гц. Электроды располагались над областями, соответствующими слуховой коре в левом и правом полушариях. Ключевым моментом было использование трех различных условий фазового соотношения стимуляции между полушариями: 1) стимуляция "в фазе" (0° разности фаз), которая, как ожидалось, должна усиливать синхронность; 2) стимуляция "в противофазе" (180° разности фаз), которая, как предполагалось, должна нарушать синхронность; 3) sham-стимуляция (плацебо) для контроля. Во время стимуляции участники выполняли слуховую задачу, направленную на оценку их способности обнаруживать ITDs, представленные в виде тонких временных сдвигов между звуками, подаваемыми на левое и правое ухо, часто на фоне шума. Дизайн исследования был внутригрупповым (within-subject), что означает, что каждый участник прошел все три условия стимуляции.

Основные результаты показали, что стимуляция в противофазе (180°) значительно ухудшала способность участников обнаруживать межушные временные разницы (ITDs) по сравнению с плацебо-условием. В то же время, стимуляция в фазе (0°) не привела к статистически значимому улучшению или ухудшению выполнения задачи на уровне группы по сравнению с плацебо. Этот эффект был специфичен именно для задачи, требующей точной бинауральной интеграции временных сигналов. Таким образом, исследование продемонстрировало, что целенаправленная модуляция межполушарной связности в гамма-диапазоне с помощью фазо-специфичной tACS (конкретно, противофазной стимуляции) может избирательно влиять на сложные слуховые функции, такие как бинауральная интеграция. Это подтверждает как роль межполушарной гамма-синхронизации в обработке ITD, так и способность tACS каузально воздействовать на эти нейронные механизмы и связанное с ними восприятие.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Метод транскраниальной стимуляции переменным током с фазовым сдвигом (PL-tACS) открывает захватывающие перспективы в изучении и модуляции работы человеческого мозга. Представьте себе возможность не просто активировать или подавлять активность определенных зон, а тонко настраивать «диалог» между ними, изменяя временнýю синхронизацию их нейронной активности. Как показывают рассмотренные исследования, этот подход уже продемонстрировал потенциал влиять на такие важные функции, как рабочая память, способность к концентрации внимания, торможение нежелательных реакций и даже восприятие окружающего мира. Возможность управлять фазовыми соотношениями между различными участками нейронных сетей – это как если бы мы получили пульт для управления слаженностью игры нейронного оркестра, что может стать ключом к пониманию того, как именно скоординированная активность мозга порождает наше мышление и поведение.

Однако, несмотря на многообещающие результаты, путь к полному пониманию и широкому применению PL-tACS еще долог. Эффекты стимуляции оказались весьма чувствительны к деталям: выбранная частота тока, точная величина фазового сдвига, конкретная выполняемая задача – все это может кардинально изменить результат. Более того, исследования подчеркивают важность индивидуальных различий – то, как мозг конкретного человека отреагирует на стимуляцию, может зависеть от его собственной, уникальной «настройки» нейронных ритмов.

ВНИМАНИЕ: ДАННАЯ СТАТЬЯ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННО-ПРОСВЕТИТЕЛЬСКИЙ ХАРАКТЕР И НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ РУКОВОДСТВА К ДЕЙСТВИЮ. ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, НЕ ЯВЛЯЕТСЯ МЕДИЦИНСКОЙ, ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ИЛИ ИНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОНСУЛЬТАЦИЕЙ. АВТОРЫ И ИЗДАТЕЛИ НЕ НЕСУТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ РЕШЕНИЯ ИЛИ ДЕЙСТВИЯ, ПРЕДПРИНЯТЫЕ ЧИТАТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ДАННОЙ СТАТЬИ.

Нейромодуляция

AM-TACS (Амплитудно модулированная TACS)