[AM-TACS]
Введение
Амплитудно-модулированная транскраниальная стимуляция переменным током (AM TACS) представляет собой неинвазивную методику нейромодуляции, развившуюся из стандартной TACS. Ключевое отличие AM TACS заключается в использовании переменного тока, амплитуда которого ритмически изменяется (модулируется) на определенной частоте (Fm, Modulation Frequency), в то время как сама стимуляция происходит на более высокой несущей частоте (Fc, Carrier Frequency). Целью AM TACS является более точное воздействие на нейронные осцилляции и динамику нейронных сетей, часто с акцентом на фазо-специфические эффекты, которые сложно достичь при помощи стандартной TACS. Ключевые исследования [1, 2, 4, 6] внесли значительный вклад в понимание механизмов, параметров и эффектов этой методики.
ПРЕИМУЩЕСТВА AM-TACS
[ AM-TACS VS TACS ]
AM TACS подразумевает подачу синусоидальных переменных токов с амплитудной модуляцией, используя несущие частоты (например, 140 Гц, 200 Гц) и модулирующие частоты (например, 8 Гц, 16 Гц) с целью воздействия на корковую возбудимость. В отличие от стандартной TACS, использующей постоянную синусоидальную форму волны, AM TACS нацелена на синхронизацию со сложными ритмами мозга, что потенциально усиливает нейромодулирующие эффекты.
[ Улучшение качества ЭЭГ записи]
Особенностью метода является возможность регистрации электрофизиологических сигналов во время стимуляции благодаря упрощенному удалению артефактов стимуляции по сравнению с классическими методами, как показано в исследовании, опубликованном в Nature.
ПАРАМЕТРЫ AM-TACS И ИХ ЗНАЧЕНИЕ
[01] ФАЗОВАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТОВ
Ключевой характеристикой AM TACS является ее способность вызывать фазозависимые эффекты. Экспериментально продемонстрировано, что стимуляция может как усиливать, так и подавлять текущую нейронную активность в зависимости от фазового соотношения между сигналом AM TACS и целевой осцилляцией мозга. Например, фазозависимая модуляция была показана для зрительных вызванных потенциалов (SSVEP) на частоте 10 Гц, где стимуляция в фазе с SSVEP приводила к усилению, а в противофазе – к подавлению [2]. Аналогичные фазозависимые эффекты (усиление/подавление амплитуды нейронного ответа и коррелирующие изменения восприятия громкости) были обнаружены для слуховых стационарных ответов (ASSR) гамма-диапазона (40 Гц) [1]. Эти данные подтверждают возможность точного вмешательства в нейронную динамику с помощью фазо-специфической AM TACS.
[02] РОЛЬ ПАРАМЕТРОВ (Fm vs Fc)
Выбор параметров стимуляции, в частности несущей (Fc) и модулирующей (Fm) частот, существенно влияет на эффекты AM TACS. Исследование восприятия фосфенов показало, что именно низкочастотная модулирующая частота (Fm), а не высокая несущая частота (Fc), определяет перцептивные характеристики, такие как воспринимаемая частота мерцания [4]. Это говорит о доминирующей роли огибающей сигнала AM TACS в нейронном ответе, по крайней мере, для зрительной системы. Однако в этом же исследовании было отмечено, что для достижения эффекта (индукции фосфенов) при AM TACS могут потребоваться более высокие интенсивности тока по сравнению со стандартной TACS на эквивалентной частоте (Fm) [4].
[03] МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕХАНИЗМЫ
Для понимания принципов действия AM TACS используются как экспериментальные данные, так и вычислительное моделирование. Экспериментальные работы [1, 2] указывают на фазозависимую интерференцию между внешним полем и эндогенными осцилляциями как на ключевой механизм модуляции. Вычислительные подходы, такие как модели нейронных популяций (neural mass models), позволяют теоретически исследовать, как AM TACS (в сравнении с другими типами стимуляции) взаимодействует с нейронными сетями и влияет на их осцилляторную динамику в зависимости от параметров стимуляции [6]. Это помогает лучше понять основы наблюдаемых эффектов и оптимизировать протоколы стимуляции.
[04] ПРИМЕНЕНИЕ В СЕНСОРНЫХ СИСТЕМАХ (ЗРЕНИЕ И СЛУХ)
Рассмотренные ключевые исследования AM TACS продемонстрировали ее применение для модуляции активности в зрительной и слуховой системах. В зрительной модальности изучалось влияние AM TACS на восприятие фосфенов, где была показана доминирующая роль модулирующей частоты [4], а также фазозависимая модуляция стационарных зрительных вызванных потенциалов (SSVEP) [2]. В слуховой системе AM TACS на частоте 40 Гц использовалась для фазозависимой модуляции гамма-ASSR и связанного с этим восприятия громкости [1]. Эти работы подчеркивают потенциал AM TACS как инструмента для исследования и модуляции сенсорной обработки.
ПОДРОБНЫЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ AM-TACS
Фазозависимая модуляция слуховых гамма-ответов с помощью AM TACS
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Основная цель исследования — выяснить, может ли AM TACS, настроенная на модуляцию 40 Гц, влиять на амплитуду слуховых стационарных ответов (ASSR) гамма-диапазона (40 Гц) в зависимости от фазы стимуляции относительно нейронного ответа. Дополнительно проверялась гипотеза о том, что такая фазозависимая нейромодуляция повлияет на субъективное восприятие громкости звука.
МЕТОДОЛОГИЯ
Двадцать один здоровый участник пассивно слушал тоны, амплитудно-модулированные на 40 Гц, для вызова ASSR. Одновременно применялась AM TACS (несущая частота Fc=220 Гц, модулирующая частота Fm=40 Гц, интенсивность 1 мА пик) билатерально над слуховой корой. Фаза AM TACS контролировалась и устанавливалась в четыре разных соотношения (0°, 90°, 180°, 270°) относительно огибающей ASSR. Нейромагнитная активность регистрировалась с помощью оптически накачиваемых магнитометров (OPM) в магнитно-экранированной комнате. Анализировалась амплитуда ASSR в источниках слуховой коры и субъективные оценки громкости в зависимости от фазы стимуляции и по сравнению с sham-условием.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты подтвердили гипотезы: AM TACS значимо модулировала амплитуду 40 Гц ASSR в слуховой коре фазозависимым образом. Усиление ASSR наблюдалось, когда стимуляция была синфазна с огибающей нейронного ответа (фаза ~0°), а подавление — когда стимуляция была в противофазе (~180°). Субъективное восприятие громкости также модулировалось фазозависимо и коррелировало с изменениями амплитуды ASSR (звук казался громче при усилении ASSR и тише при подавлении). Использование OPM позволило успешно регистрировать нейронные ответы во время стимуляции.
МЕТА ИНФА
ДИЗАЙН: Within-subject, sham-controlled, single-blinded.
УЧАСТНИКИ: 21 здоровый взрослый (11 женщин, средний возраст 26.6 ± 4.1 лет).
МОНТАЖ: Цель: Билатеральная слуховая кора. Электроды: Два стимулирующих 5x5 см над левой и правой слуховой корой (примерно T7/T8), общий возвратный электрод 5x5 см над вертексом (Cz).
Параметры: AM TACS (Fc=220 Гц, Fm=40 Гц, 1 мА пик). Фаза: 0°, 90°, 180°, 270° отн. огибающей ASSR. Sham-условие.
Фазозависимое усиление и подавление осцилляций с помощью TACS
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Проверить, может ли AM TACS, подаваемая синхронно (с определенной фазой) с текущей активностью мозга (10 Гц SSVEP), модулировать эту активность. Оценить зависимость эффекта от фазы и интенсивности стимуляции. Гипотеза: AM TACS будет модулировать амплитуду SSVEP фазо-специфическим образом.
МЕТОДОЛОГИЯ
У 24 здоровых участников вызывался 10 Гц SSVEP с помощью мерцающего визуального стимула. Одновременно регистрировалась ЭЭГ и применялась AM TACS (Fc=250 Гц, Fm=10 Гц) через HD-монтаж над зрительной корой (Oz). Фаза AM TACS динамически подстраивалась относительно текущей фазы SSVEP (4 условия: 0°, 90°, 180°, 270°). Тестировались две интенсивности (0.5 и 1.0 мА пик).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
AM TACS значимо модулировала амплитуду SSVEP в зависимости от фазы стимуляции. Максимальное усиление SSVEP наблюдалось при стимуляции в фазе около 0° (синфазно), а максимальное подавление — около 180° (противофазно). Эффект был дозозависимым (сильнее при 1.0 мА). Результаты предоставляют прямые доказательства фазо-специфической модуляции нейронных осцилляций in vivo с помощью AM TACS.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, sham-controlled, double-blinded.
УЧАСТНИКИ: 24 здоровых участника (12 женщин, средний возраст 24.4 ± 3.1 лет).
МОНТАЖ: Цель: Зрительная кора (Oz). Электроды: Один центральный над Oz (d=3 см), четыре возвратных вокруг него (Pz, PO3, PO4, Iz, d=2 см).
Параметры: AM TACS (Fc=250 Гц, Fm=10 Гц). Фаза: 0°, 90°, 180°, 270° отн. SSVEP. Интенсивность: 0.5, 1.0 мА (пик). Sham: 30 сек.
Преобладание модулирующей частоты над несущей в восприятии фосфенов (Hsu et al., 2023, Human Brain Mapping)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Определить, какой параметр AM TACS – несущая частота (Fc, Carrier Frequency) или модулирующая частота (Fm, Modulation Frequency) – в большей степени определяет восприятие фосфенов. Сравнить пороги индукции фосфенов для AM TACS и стандартной TACS. Гипотеза: модулирующая частота (Fm) доминирует в формировании перцептивного эффекта.
МЕТОДОЛОГИЯ
У 24 здоровых участников измерялись пороги восприятия фосфенов при стимуляции зрительной коры (Oz-Cz). Сравнивались стандартная TACS (10-80 Гц) и AM TACS (Fc=80/160 Гц, Fm=10/20/40 Гц). Оценивалась также воспринимаемая частота мерцания фосфенов. Интенсивность варьировалась до 3 мА пик-пик.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Воспринимаемая частота мерцания фосфенов при AM TACS определялась преимущественно модулирующей частотой (Fm), а не несущей (Fc). Пороги интенсивности для индукции фосфенов были значительно выше для AM TACS по сравнению со стандартной TACS на эквивалентной частоте (Fm). Это указывает на ключевую роль низкочастотной огибающей сигнала AM TACS в перцептивном эффекте.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, single-blinded.
УЧАСТНИКИ: 24 здоровых участника (12 женщин, средний возраст 23.5 ± 2.9 лет).
МОНТАЖ: Цель: Зрительная кора (Oz). Электроды: Один стимулирующий над Oz (d=2 см), один возвратный над Cz (d=3 см).
Параметры: TACS (10, 20, 40, 80 Гц); AM TACS (Fc=80/160 Гц, Fm=10, 20, 40 Гц). Интенсивность до 3 мА (пик-пик).
Оценка эффективности AM TACS методом индукции фосфенов (Thiele et al., 2021, Scientific Reports)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Основная цель исследования — оценить биологическую эффективность AM TACS, то есть ее способность влиять на нейронную активность. Гипотеза заключалась в том, что AM TACS может стимулировать зрительную кору достаточно сильно, чтобы вызвать у участников субъективное ощущение вспышек света — фосфены.
МЕТОДОЛОГИЯ
Исследователи применяли AM TACS к зрительной коре участников, используя различные параметры стимуляции. Одним из ключевых параметров была несущая частота 50 Гц. Основным показателем эффективности служили вербальные отчеты участников о восприятии фосфенов. Также оценивалась переносимость стимуляции при интенсивности до 2 мА (пик-пик) путем регистрации побочных эффектов (например, покалывания). Основные результаты:
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследование показало, что AM TACS с несущей частотой 50 Гц действительно способна вызывать фосфены, что подтверждает ее нейромодуляторный потенциал и способность воздействовать на нейроны зрительной коры. Было также отмечено, что при использованных параметрах стимуляция хорошо переносилась участниками, вызывая лишь минимальные побочные эффекты, что свидетельствует о вероятной безопасности метода при краткосрочном применении
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, sham-controlled.Слепота не указана явно в абстракте/методах.
УЧАСТНИКИ: 12 здоровых (6 женщин, средний возраст 26.9 ± 4.5 лет).
МОНТАЖ: Цель: Зрительная кора (Oz).
Электроды: 1 центральный стимулирующий электрод (3.14 см²) над Oz, 1 большой возвратный электрод (31.5 см²) над Cz.
Параметры: AM-TACS (Fc = 50 Гц, Fm = 10, 14, 20 Гц; Fc = 250 Гц, Fm = 10, 14, 20 Гц) и стандартная TACS (10, 14, 20 Гц). Интенсивность варьировалась для определения порога фосфенов (до 2 мА пик-пик). Sham: 30 сек стимуляции с ramp-up/down.
Влияние нелинейных характеристик оборудования на возникновение ложных артефактов при AM TACS (Kasten et al., 2018, Neuroimage)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Цель работы — выяснить причину возникновения ложных низкочастотных артефактов в сигналах ЭЭГ/МЭГ при одновременной записи во время стимуляции AM TACS. Гипотеза состояла в том, что эти артефакты не являются результатом реальной нейронной активности, а порождаются нелинейным взаимодействием сложного сигнала AM TACS с аппаратным обеспечением (стимулятором и записывающей системой).
МЕТОДОЛОГИЯ
Сигнал AM TACS (Fc=220 Гц, Fm=10 Гц, 1 мА пик) подавался через резистивный фантом (5 кОм) и записывался с помощью стандартного ЭЭГ-усилителя (BrainAmp DC). Выходной сигнал анализировался в частотной области для выявления компонентов, не присутствующих в исходном стимуле
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Анализ подтвердил гипотезу: были обнаружены значительные спектральные компоненты на частоте модуляции (Fm=10 Гц) и ее гармониках, которых не было в исходном сигнале AM TACS. Это демонстрирует, что нелинейные передаточные характеристики оборудования могут создавать ложные низкочастотные артефакты, что требует осторожности при интерпретации ЭЭГ/МЭГ данных, полученных во время AM TACS.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Методологическое исследование с использованием измерений на фантоме и анализа сигнала. Не подразумевает участников или стандартный клинический дизайн (sham/blinding).
УЧАСТНИКИ: Не применимо (измерения на фантоме и анализ оборудования).
МОНТАЖ: Использовались различные конфигурации для измерения артефактов, включая резистивный фантом (5 кОм).
Параметры: AM-TACS с Fc = 220 Гц и Fm = 10 Гц. Интенсивность 1 мА (пик). Анализировался сигнал, записанный через усилитель ЭЭГ (BrainAmp DC).
Транзиентная модуляция альфа-осцилляций с помощью tACS с замкнутой обратной связью (Zarubin et al., 2020, Frontiers in Human Neuroscience)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Проверить возможность кратковременной модуляции альфа-ритма с помощью tACS, управляемой в реальном времени (closed-loop) на основе текущей мощности альфа-активности по ЭЭГ. Предполагалось, что короткие импульсы tACS, подаваемые при низкой мощности альфа, смогут эффективно повлиять на последующую активность этого ритма.
МЕТОДОЛОГИЯ
Исследователи применяли AM TACS к зрительной коре участников, используя различные параметры стимуляции. Одним из ключевых параметров была несущая частота 50 Гц. Основным показателем эффективности служили вербальные отчеты участников о восприятии фосфенов. Также оценивалась переносимость стимуляции при интенсивности до 2 мА (пик-пик) путем регистрации побочных эффектов (например, покалывания). Основные результаты:
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Closed-loop tACS значимо модулировала мощность альфа-ритма в последующие 1-2 секунды после стимуляции по сравнению с sham и open-loop условиями. Результаты показали, что кратковременная прерывистая tACS, управляемая состоянием мозга в реальном времени, является эффективным инструментом для транзиентной модуляции нейронных осцилляций.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, closed-loop tACS, sham-controlled, double-blinded.
УЧАСТНИКИ: 19 здоровых участников (9 женщин, возраст 19–31 лет).
МОНТАЖ: Цель: Персонализированная область с максимальной альфа-активностью (чаще всего Pz или POz).
Электроды: Один центральный 3х3 см над целью, четыре возвратных 3х3 см вокруг него (расстояние 5 см).
Параметры: Кратковременная (500 мс) прерывистая tACS на индивидуальной альфа-частоте (IAF) ± 2 Гц, запускаемая при низкой мощности альфа-ритма. Интенсивность 1 мА (пик). Sham: идентичный протокол, но без подачи тока.
Таргетирование альфа-осцилляций с использованием AM TACS ВЧ стимуляции (Negahbani et al., 2018, Neuroimage)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследовать, способна ли AM TACS с высокой несущей частотой (Fc=250 Гц), модулированная на частоте альфа-ритма (IAF), влиять на мощность этого ритма. Оценить преимущество ВЧ несущей для снижения ЭЭГ-артефактов. Гипотеза: AM-tES может модулировать альфа-ритм, а ВЧ несущая облегчит удаление артефактов.
МЕТОДОЛОГИЯ
Исследование включало: 1) Вычислительное моделирование с использованием нейронной сети (neural mass model) для предсказания эффектов AM-tES. 2) Экспериментальное ЭЭГ-исследование (within-subject, sham-controlled, single-blinded) у 12 участников. AM-tES (Fc=250 Гц, Fm=IAF, 1 мА пик) подавалась через 4x1 HD-монтаж над индивидуальным пиком альфа-активности в течение 20 минут. Анализировалась мощность альфа-ритма по ЭЭГ и уровень артефактов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Моделирование предсказало возможность модуляции альфа-ритма с помощью AM-tES. Экспериментальные результаты ЭЭГ показали тренд к модуляции альфа-мощности, однако эффекты были вариабельны и не достигли статистической значимости на групповом уровне. Важным результатом стало подтверждение, что AM-tES с ВЧ несущей приводит к значительно меньшим артефактам в ЭЭГ по сравнению с симулированной стандартной низкочастотной tACS.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Вычислительное моделирование (нейронная сеть) и экспериментальное ЭЭГ-исследование (within-subject, sham-controlled, single-blinded).
УЧАСТНИКИ: 12 здоровых участников (6 женщин, средний возраст 24.8 ± 2.9 лет).
МОНТАЖ: Цель: Индивидуальная область с максимальной альфа-активностью (определялась по ЭЭГ покоя).
Электроды: 4x1 HD-монтаж (4 внешних кольцевых, 1 центральный дисковый), расположение подбиралось индивидуально.
Параметры: AM-tES (амплитудно-модулированная транскраниальная электрическая стимуляция) с Fc = 250 Гц, Fm = индивидуальная альфа-частота (IAF). Интенсивность 1 мА (пик). Sham: 30 сек стимуляции с ramp-up/down. Длительность стимуляции 20 мин.
Преобладание модулирующей частоты над несущей в восприятии фосфенов (Hsu et al., 2023, Human Brain Mapping)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Определить, какой параметр AM TACS – несущая частота (Fc, Carrier Frequency) или модулирующая частота (Fm, Modulation Frequency) – в большей степени определяет восприятие фосфенов. Сравнить пороги индукции фосфенов для AM TACS и стандартной TACS. Гипотеза: модулирующая частота (Fm) доминирует в формировании перцептивного эффекта.
МЕТОДОЛОГИЯ
У 24 здоровых участников измерялись пороги восприятия фосфенов при стимуляции зрительной коры (Oz-Cz). Сравнивались стандартная TACS (10-80 Гц) и AM TACS (Fc=80/160 Гц, Fm=10/20/40 Гц). Оценивалась также воспринимаемая частота мерцания фосфенов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Воспринимаемая частота мерцания фосфенов при AM TACS определялась преимущественно модулирующей частотой (Fm), а не несущей (Fc). Пороги интенсивности для индукции фосфенов были значительно выше для AM TACS по сравнению со стандартной TACS на эквивалентной частоте (Fm). Это указывает на то, что низкочастотная огибающая сигнала AM TACS доминирует в перцептивном эффекте.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, сравнение порогов фосфенов для разных условий стимуляции. Слепота участников к условию стимуляции (single-blinded).
УЧАСТНИКИ: 24 здоровых участника (12 женщин, средний возраст 23.5 ± 2.9 лет).
МОНТАЖ: Цель: Зрительная кора (Oz).
Электроды: Один стимулирующий электрод над Oz (d=2 см), один возвратный над Cz (d=3 см).
Параметры: Стандартная tACS (10, 20, 40, 80 Гц) и AM-TACS (Fc=80 Гц, Fm=10, 20, 40 Гц; Fc=160 Гц, Fm=10, 20, 40 Гц). Интенсивность варьировалась для определения порога (до 3 мА пик-пик).
Картирование вовлеченных мозговых осцилляций во время tACS (Helfrich et al., 2014, Current Biology)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Основная цель этого исследования заключалась в том, чтобы определить, может ли AM TACS, настроенная на частоту 10 Гц и подаваемая с определенным фазовым соотношением к эндогенным стационарным зрительно вызванным потенциалам (SSVEP) той же частоты, модулировать амплитуду этих SSVEP. Исследователи также хотели оценить, зависит ли величина этого эффекта от интенсивности стимуляции. Гипотеза состояла в том, что AM TACS способна фазо-специфически влиять на амплитуду SSVEP, то есть результат стимуляции (усиление или ослабление) будет зависеть от фазового сдвига между сигналом стимуляции и целевой нейронной активностью.
МЕТОДОЛОГИЯ
Дизайн within-subject, double-blind, sham-controlled. У 24 здоровых участников вызывался 10 Гц SSVEP с помощью мерцающего визуального стимула. Одновременно регистрировалась ЭЭГ и применялась AM TACS (Fc=250 Гц, Fm=10 Гц) через HD-монтаж над Oz. Фаза AM TACS подстраивалась относительно фазы SSVEP (4 условия: 0°, 90°, 180°, 270°). Тестировались две интенсивности (0.5 и 1.0 мА пик). Анализировалась амплитуда SSVEP.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
AM TACS значимо модулировала амплитуду SSVEP в зависимости от фазы. Наибольшее усиление SSVEP наблюдалось при фазе стимуляции около 0°/360°, а наибольшее подавление - около 180°. Эффект был дозозависимым (более выражен при 1.0 мА). Результаты подтверждают возможность фазо-специфической модуляции нейронных осцилляций с помощью AM TACS. (Публикация Data Brief описывает сам набор данных).
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, closed-loop tACS, sham-controlled, double-blinded.
УЧАСТНИКИ: 19 здоровых участников (9 женщин, возраст 19–31 лет).
МОНТАЖ: Цель: Персонализированная область с максимальной альфа-активностью (чаще всего Pz или POz).
Электроды: Один центральный 3х3 см над целью, четыре возвратных 3х3 см вокруг него (расстояние 5 см).
Параметры: Кратковременная (500 мс) прерывистая tACS на индивидуальной альфа-частоте (IAF) ± 2 Гц, запускаемая при низкой мощности альфа-ритма. Интенсивность 1 мА (пик). Sham: идентичный протокол, но без подачи тока.
Облегченные модуляции мощности, связанные с событиями, во время tACS (Ruhnau et al., 2018, eNeuro)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Проверить возможность кратковременной модуляции альфа-ритма с помощью tACS, управляемой в реальном времени (closed-loop) на основе текущей мощности альфа-активности по ЭЭГ. Предполагалось, что короткие импульсы tACS, подаваемые при низкой мощности альфа, смогут эффективно повлиять на последующую активность этого ритма.
МЕТОДОЛОГИЯ
Исследователи применяли AM TACS к зрительной коре участников, используя различные параметры стимуляции. Одним из ключевых параметров была несущая частота 50 Гц. Основным показателем эффективности служили вербальные отчеты участников о восприятии фосфенов. Также оценивалась переносимость стимуляции при интенсивности до 2 мА (пик-пик) путем регистрации побочных эффектов (например, покалывания).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Closed-loop tACS значимо модулировала мощность альфа-ритма в последующие 1-2 секунды после стимуляции по сравнению с sham и open-loop условиями. Результаты показали, что кратковременная прерывистая tACS, управляемая состоянием мозга в реальном времени, является эффективным инструментом для транзиентной модуляции нейронных осцилляций.
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, closed-loop tACS, sham-controlled, double-blinded.
УЧАСТНИКИ: 19 здоровых участников (9 женщин, возраст 19–31 лет).
МОНТАЖ: Цель: Персонализированная область с максимальной альфа-активностью (чаще всего Pz или POz).
Электроды: Один центральный 3х3 см над целью, четыре возвратных 3х3 см вокруг него (расстояние 5 см).
Параметры: Кратковременная (500 мс) прерывистая tACS на индивидуальной альфа-частоте (IAF) ± 2 Гц, запускаемая при низкой мощности альфа-ритма. Интенсивность 1 мА (пик). Sham: идентичный протокол, но без подачи тока.
НАБОР ДАННЫХ ЭЭГ ВО ВРЕМЯ AM TACS, НАЦЕЛЕННОЙ НА SSVEP 10 ГЦ (HASLACHER ET AL., 2021/2022)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Основная цель этого исследования заключалась в том, чтобы определить, может ли AM TACS, настроенная на частоту 10 Гц и подаваемая с определенным фазовым соотношением к эндогенным стационарным зрительно вызванным потенциалам (SSVEP) той же частоты, модулировать амплитуду этих SSVEP. Исследователи также хотели оценить, зависит ли величина этого эффекта от интенсивности стимуляции. Гипотеза состояла в том, что AM TACS способна фазо-специфически влиять на амплитуду SSVEP, то есть результат стимуляции (усиление или ослабление) будет зависеть от фазового сдвига между сигналом стимуляции и целевой нейронной активностью.
МЕТОДОЛОГИЯ
Дизайн within-subject, double-blind, sham-controlled. У 24 здоровых участников вызывался 10 Гц SSVEP с помощью мерцающего визуального стимула. Одновременно регистрировалась ЭЭГ и применялась AM TACS (Fc=250 Гц, Fm=10 Гц) через HD-монтаж над Oz. Фаза AM TACS подстраивалась относительно фазы SSVEP (4 условия: 0°, 90°, 180°, 270°). Тестировались две интенсивности (0.5 и 1.0 мА пик). Анализировалась амплитуда SSVEP.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
AM TACS значимо модулировала амплитуду SSVEP в зависимости от фазы. Наибольшее усиление SSVEP наблюдалось при фазе стимуляции около 0°/360°, а наибольшее подавление - около 180°. Эффект был дозозависимым (более выражен при 1.0 мА). Результаты подтверждают возможность фазо-специфической модуляции нейронных осцилляций с помощью AM TACS. (Публикация Data Brief описывает сам набор данных).
ВЫЖИМКА
Дизайн: Within-subject, sham-controlled, double-blinded. Мультифакторное исследование параметров.
УЧАСТНИКИ: 24 здоровых участника (12 женщин, средний возраст 24.4 ± 3.1 лет).
МОНТАЖ: Цель: Зрительная кора (Oz).
Электроды: Один центральный над Oz (d=3 см), четыре возвратных вокруг него (Pz, PO3, PO4, Iz, d=2 см).
Параметры: AM-TACS (Fc=250 Гц, Fm=10 Гц), сравнение разных интенсивностей (0.5, 1.0 мА пик), фазовых сдвигов относительно SSVEP (0°, 90°, 180°, 270°). Sham: 30 сек стимуляции с ramp-up/down.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
АМ-TACS представляет собой многообещающий подход к нейромодуляции со значительным потенциалом как для фундаментальных нейронаучных исследований, так и для клинических применений. Текущие исследования продемонстрировали ее способность модулировать нейронные осцилляции фазозависимым образом и влиять на различные когнитивные, перцептивные и моторные функции. Несмотря на проблемы, связанные с индивидуальной вариабельностью, техническими параметрами и ограничениями измерений, растущий объем данных свидетельствует о том, что АМ-TACS может стать важным инструментом для лечения расстройств, характеризующихся аномальными нейронными осцилляциями.
АМ-TACS может предложить новые терапевтические возможности для состояний, варьирующихся от нейродегенеративных до психиатрических расстройств. Разработка персонализированных систем с замкнутой обратной связью и комбинированных подходов с другими вмешательствами особенно перспективна для повышения эффективности и специфичности АМ-ТACS в будущих применениях. Продолжение строгих исследований с большими выборками, стандартизированными протоколами и долгосрочным наблюдением будет иметь важное значение для реализации полного потенциала этой методики как в исследованиях, так и в клинической практике.
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.
[ФЁДОР КОСТИН -
АВТОР ПОРТАЛА ]
