Name: メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS) (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-09-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 37 s
Description: 学ぶ経頭蓋直流刺激(tDCS)プロトコルによる記憶強化法。背外側前頭前野と後頭頂皮質を標的に、海馬-皮質ネットワークの活動を調節し、加齢や認知症研究への応用可能性を示す。

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この研究は、セルビア共和国の科学基金、PROMIS、#6058808、メモリストから支援されました。

著者は開示する相反する利益を持っていません

記憶に関するtDCS研究の結果は、因子の数に依存し、その一部は、サンプルの均質性/不均一性、十分な統計的能力、記憶タスクの難しさ、および参加者の動機が以前に議論されている(Berryhill,2014参照)。tDCS法に関するいくつかの優れた論文だけでなく、tDCSの認知機能を研究するためのアプリケーションに関するより一般的なチュートリアルが利用可能であり、メモリ研究にもよく適用することができます(17、43、44、45、46、47を参照)。ここでは、私たちの経験に基づいて、関連性があるが、しばしば見落とされたり、他の場所で十分な詳細に議論されていないプロトコルの側面に焦点を当てます。
戻り電極の配置。リターン電極は受動ではなく負極性端子(すなわち、陰極)であることを覚えておいてください。したがって、標的電極とは反対の生理的作用を誘発し得る。さらに、電流流量は、目標電極に依存する限りリターンの位置決めに依存する。また、電流は最も抵抗の少ない経路に沿って流れるので、アノードとカソードが互いに近づきすぎると、電極間の皮膚表面や脳脊髄液を介してのみ電流が流れ、皮質組織が影響を受けないようにする。これらの理由から、リターン電極の慎重な選択は、ターゲット電極の位置と同じくらい関連する。頭蓋外陰極が重要な効果を生み出す可能性が高いことを示唆するメタ分析的証拠があります48.メモリ増強のための対側頬のリターン電極の位置付けは、電流フローモデリングに基づいており、機能に関係しない脳領域に対して負の極性を発生させる潜在的な交交する影響を避けるために選択された。逆側頬の戻り電極の位置は、以前のWM研究(36、37、38、49、およびAM研究27、39、40)でうまく使用されており、他の認知機能を調節することを目指すtDCSモンタージュの良い選択肢として強調されています。
盲目。 単一のブラインド実験では、参加者の盲目を確実にするために、刺激装置および/または監視ディスプレイの位置は参加者の視界から外れるべきである。これは、ユニットがオンになっているタイミングや電流を供給するタイミングを示すライトを備えた刺激装置を使用する場合に特に重要です。二重盲検設計(参加者と実験者の両方が管理されるプロトコルを認識していない場合)の場合は、ダブルブラインドオプションまたは特定のデバイスで利用可能な同様のオプションを使用する必要があります。このようなオプションが使用できない場合は、2 つの実験手順を実行することをお勧めします。つまり、1人の実験者が刺激プロトコルを実行するためだけに入ってくるのに対し、その後のメモリタスクを含む実験を通して参加者を実行し、データを分析する他の実験者は、刺激の直前と最中に部屋を出る。方法論的基準では、二重盲検実験は偏りまたは「実験者」効果を減少させるため、単盲設計に好まれる。これは、臨床試験を実施したり、認知機能の面接ベースの評価を使用する場合に非常に関連性が高いです。しかし、実験者の盲目化は、参加者がパフォーマンスを最大化する意欲が高い場合(主にメモリ評価または認知機能強化の場合)、タスクが自動的に採点される場合(すなわち、実験者が評価段階にほとんど介入していない場合)、問題の少ない。
tDCS 中のアクティビティ。 tDCS論文の著者は、参加者が刺激中に何をしていたかを報告することはめったにありません。活動が報告されない場合、通常、参加者は快適に座ってリラックスするように指示されたことを暗示しています。しかし、構造化された活動の欠如は、実験における制御不能な「ノイズ」の源を表す。つまり、20分はかなり長いので、一部の参加者はリラックスする時間を使用する可能性があります(眠りに落ちる可能性さえあります)、他の参加者はtDCS感覚に焦点を当てたり、tDCSに関係のないトピックについて過度に考え始めたりします。tDCS 中に行われる機能に関連するが、疲れない活動が tDCS 効果50を促進する可能性があることを示唆する証拠があります。これらの理由から、我々の実験では、参加者は結果尺度として使用されるメモリタスクの練習試験または同様のメモリタスクを実行します。練習試験は、ターゲット関数と同じニューラルネットワークに従事するが、参加者にとってイライラや疲れが簡単でないので、良い選択です。それに加えて、刺激中に練習試験を行うことは、特に研究設計がtDCS後に完了する複数のタスクを含む場合に利益となるtDCSに続くテスト時間を短縮するという意味で経済的である。しかし、練習試験は通常20分よりはるかに短いため、代替活動も提示する必要があります。このため、参加者を集中させ、時間を過ごし、tDCSによって誘発された感覚から心を保ち、テスト設定で全体的に快適にするための一般的なメモリゲーム40を使用しました。tDCS 中に実行するメモリ タスクを選択する際に留意すべき点は、タスクが難しいだけでなく退屈であってはならないということです (80% 成功率に設定された適応型タスクはこのコンテキストでは適切です)。タスクには、後続のメモリ評価を妨げる可能性のあるマテリアルを含めるべきではありません (例えば、顔と単語のメモリを評価する場合、抽象的な画像/図形のペアを使用できます)。もう一つの重要な問題は、「慣れ期間」すなわち、刺激の開始後、参加者が「気晴らし活動」を行い始めるべき期間である。感覚と習慣時間の強度には個人差がありますが、参加者の大半は3〜5分間の刺激の後に活動を開始する準備ができています。
皮感覚。 一部の参加者は、皮状tDCS効果に敏感である可能性があり、したがって、不快感のレベルが上昇すると報告しますが、これはあまり頻繁には起こりません。実験の前に経験する可能性のある感覚について参加者に知らせることが重要です。誰かが手順を恐れている場合、私たちはしばしば参加者が自分の頭の上にスポンジを置く前に自分の手に電流を「感じる」ことをさせました。参加者は継続的に監視され、一定の間隔で快適さと感覚のレベルに関するフィードバックを提供するように求められる必要があります。参加者が不快感のレベルを上げると報告した場合は、常に実験を中止するように申し出てください。参加者は、刺激をいつでも止められることを認識することが不可欠です。参加者が刺激を止めると決めた場合、電流はゆっくりと下げる必要があります(刺激プロトコルの突然のキャンセルは、さらに強い感覚を誘発する可能性があります)。不快な感覚の場合、参加者が調整するまで、電流強度を一時的に最高快適レベルに下げ、徐々に目標強度に戻すことをお勧めします。これは、特にtDCSが臨床現場で使用される場合、刺激プロトコルを停止する適切な代替手段のように思える。しかし、tDCSを研究目的で使用する場合、特に比較的小さいサンプルでは、すべての参加者が同じ手順を受けることが不可欠です。したがって、実験を停止することは、ある程度の間、一部の参加者に対する刺激の強度を低下させることに好ましい。
tDCS の方法論を報告し、潜在的な混乱を監視する。tDCSの研究分野は方法や対策に関して非常に異質であり、したがって、tDCS手順のすべての側面を明確に報告することが重要です。リターン電極の位置と同様にターゲットのヘッド位置;電極の大きさと形状;使用される伝導物質の種類(生理またはゲル);現在の強度(mA)と密度(mA/cm2)、フェードイン/アウト期間の持続時間。測定された場合のインピーダンスレベル。刺激の持続時間(フェードイン/アウト期間を含む);参加者が刺激の間に従事した活動の詳細な説明;刺激に続く認知タスクのタイミングと期間(ブレークタイムがあれば含む)。この種の情報は、公表された研究の標準化と系統的分析を容易にする(例えば、最近のレビューを参照してください51)。めったに報告されない側面は、tDCSセッションの時間、参加者が報告する疲労/気分のレベル、失明の成功(すなわち、受けている刺激の種類に関する信念)、被験者内の設計における実験セッションの順序などの潜在的に穏やか/交位する変数の効果である。これらの変数のほとんどは、tDCSの効果を調節すると報告されていますが、その効果は未調査のままであり、一貫性のない報告を受けています。したがって、tDCS の調査では、潜在的に交わす変数を収集して報告する必要があります。良い方法の詳細については、Antalと同僚による表10A、10B、11を参照してください。
アノダルtDCSに対する記述されたプロトコルの適用は、その標準またはさらに、その高度な形態(すなわち、振動変調tDCS)において、記憶機能の増強(および臨床集団における将来の使用)だけでなく、これらの機能の背後にある機能性ニューラルネットワークの神経生物学の調査を可能にする。

記憶は、人や場所に関する情報を記憶し、過去の出来事を思い出し、新しい事実やスキルを学び、判断や意思決定を行うことを可能にするので、日常的な機能において重要な役割を果たします。ここでは、ワーキングメモリ(WM)と連想メモリ(AM)の2種類のメモリに焦点を当てます。WMは、継続的な認知処理1のための情報を一時的に維持および保存する機能を提供し、AMは複数の経験や情報を一緒に縛って覚え出すことを可能にします。したがって、これら 2 種類のメモリは、ほぼすべての日常業務に下線を引きます。残念ながら、メモリは、通常の老化だけでなく、様々な病理学的状態および状態のために減少するので、最も脆弱な機能の1つです。WMとAMの両方の低下は、軽度の認知障害2、3および認知症4、5だけでなく、正常な老化6、7で顕著である。記憶障害は、高い疾患負担レベル8、9に関連し、生活の質に大きく影響するため10、11、12、13、記憶の予防と治療への新しいアプローチの必要性が高まっています。
経頭蓋直流刺激(tDCS)は、メモリの低下14、15、16に取り組み、一般的に脳機能のより良い理解を得るための有望なツールです17.tDCSは、弱い電流(通常は1 mA~2 mA)を用いて神経膜興奮性に影響を与え、脳活動を調節する非侵襲的な脳刺激技術である。tDCSの効果は極性依存性であり、陰極刺激が増加する一方で陰極興奮性が低下する。すなわち、アノダルtDCSは、神経膜の脱分極を通して起こる作用電位の可能性を高め、従ってアノード18の下で自発的な脳活動を促進する。また、活性化の増加の効果は局在したままではなく、中枢神経系の他の機能的に接続された領域に広がる傾向にあることが示されている。アノダルtDCSは、標的脳領域と機能的に相互接続された脳領域に依存する認知機能を促進することが期待されているが、陰極tDCSは逆の効果を有すると予想される。
tDCSは、他の脳刺激技術よりもいくつかの利点を有する:(1)tDCSは安全である、すなわち、健康上のリスクを引き起こさないし、任意の負の短期的または長期的な構造的または機能的変化を生じることはありません19;(2) tDCSは、刺激電極20の下で軽度のヒリヒリ感とかゆみ感の形で参加者に最小限の不快感を引き起こすので、脳刺激技術の中で最も高い耐容性によって特徴付けられる;(3) tDCS はコスト効率が高く、tDCS デバイスとアプリケーションの価格は他の治療オプションよりも 10 ~ 100 倍低く、患者や医療システムにとって魅力的です。(4) tDCSは使いやすく、家庭での設定でも適用される可能性が高く、患者のコンプライアンスの向上や医療スタッフや施設のコスト削減につながる可能性があります。
メモリ強化にtDCSを使用する主な課題は、メモリに確実な影響をもたらす最適な電極モンタージュと刺激プロトコルを見つけることです。ここでは 、電極モンタージュ という用語を使用して、電極の構成と位置(すなわち、ターゲットと基準(リターン)電極の配置)を指す。電界の性質上、参照(リターン)電極は中性ではなく、標的電極とは反対の極性を有し、したがって基礎となる神経組織に対する生物学的(神経調節的)効果を行使することもできる。したがって、参照電極の慎重な選択は、刺激の望ましくない追加効果を回避するために不可欠である。
刺激プロトコルという用語を使用する場合、現在の強度が時間の経過とともに変化する方法(すなわち、刺激全体で強度が一定であるか、特定の振幅と周波数を持つ正弦波波形に続く変化)に加えて、適用される電流の持続時間や強度などのtDCSパラメータを参照します。同じ電極モンタージュを使用して異なる刺激プロトコルを適用することができ、同じプロトコルを異なるモンタージュ間で使用することができます。
電極モンタージュを最適化するために、機能関連の脳領域と、電極の様々な位置によって引き起こされる電界がそれらの脳領域および結果的に認知機能にどのような影響を与えるかを見ています。いくつかの異なる皮質および皮質下構造は、前頭、側頭、頭頂皮質の領域を含む記憶機能において重要な役割を果たす。すなわち、WMは、ドーソラショナル(DLPFC)および腹側前頭前野(VLPFC)、前運動および補助運動皮質、ならびに後頭頂皮質(PPC)21を含む広範なニューラルネットワークによって支えられている。AMおよびエピソード記憶全般では、内側側頭葉内の構造は必須である22.しかし、頭頂部、前頭、側頭皮の連想領域は、海馬への収束経路も重要な役割を果たす。解剖学的位置のため、海馬はtDCSを使用して直接刺激できないため、海馬依存性記憶機能の強化は、後頭頂皮質などの海馬への高機能接続性を有する皮質標的を用いて行われる。これらの理由から、DLPFC および PPC は、最も頻繁に、メモリを強化する刺激ターゲットとして使用されます。電極の位置決めは、電流流量モデリング23 に基づいてさらに洗練され、tDCSと神経イメージング技術24を組み合わせた研究で検証することができる。
最も通常の 刺激プロトコル は10-30分の間続く1-2 mAの一定のアノダル電流である。このプロトコルの背後にある想定されるメカニズムは、正電荷を有する電極が基礎皮質組織の興奮性を高め、その後の記憶性能を向上させるものよりも高まることである。一定のアノダルtDCSとは異なり、電流強度は、全体の刺激期間中に同じままであるが、振動tDCSプロトコルでは、電流の強度は、設定値の周りに与えられた周波数で変動する。したがって、このタイプのプロトコルは、興奮性だけでなく、関連する脳領域の神経振動を緊張させるだけでなく、調節する。一定のtDCSと振動tDCSの両方について、電極は刺激の全期間にわたって同じ電流極性を保持することに注意することが重要です。
ここでは、メモリを促進するために前口パリエサイト海馬ネットワーク内のノードをターゲットとするtDCSモンタージュを提示します - WMとAMの両方:具体的には、左/右DLPFCまたは左/右PPC上のターゲット電極を持つ2つの電極モンタージュ。一定のアノダル tDCS プロトコルに加えて、シータ振動 tDCS プロトコルの概要を説明します。
スタディデザイン メモリ拡張に tDCS を使用する方法の詳細なガイドを提供する前に、メモリに関する tDCS の調査を計画する際に考慮すべき重要な実験計画のいくつかの重要な特性を概説します。
シャムコントロール tDCSがメモリに及ぼす影響を評価するには、研究をシャム制御する必要があります。これは、実験条件の1つでプロトコルが実際の刺激セッションに似ているが、治療が行かがないことを意味する。この偽または偽のセッションは、実際の tDCS に続くパフォーマンスを比較し、その有効性について推論するための参照ポイントとして機能します。一般的に、shamプロトコルでは、電流は短い期間(通常は最初に60秒まで、ランプアップの最後に即時ランプダウン(フェードイン/フェードアウト、それぞれ30秒まで)の流行に適用されます。このようにして、刺激の持続時間が不十分であり、任意の行動または生理的作用を生じるようにする。局所的な皮膚/頭皮感覚は、通常、刺激の開始時および終了時に最も顕著であるので(現在の強度の変化に起因する)、すべてのプロトコルで誘発される感覚は同等であり、25を区別することは困難である。このように、参加者は刺激が本物かどうか、特に被験者内の設計において重要であるかどうかについて盲目になる。
シャム制御に加えて、振動プロトコルの効果の特異性を評価するために、アクティブな制御条件を有することが推奨される。例えば、発振プロトコルのアクティブ制御は、同じ強度26、27、または異なる周波数の振動刺激の一定のアノダル刺激、例えばシータ対ガンマ28であり得る。
対象内または対象間の設計。 被験者内設計では、各参加者は実数と偽の両方のtDCSを受け、被験者間の設計では参加者の1つのグループが実際を受け取り、もう一方のグループは偽のtDCSを受け取ります。被験者内設計の主な利点は、主題固有の交点のより良い制御である。つまり、解剖学と認知能力の個人差は、各参加者が自分と比較される際に最もよく制御されます。しかし、対象内のデザインはクロスオーバー方法で適用する必要があるため(すなわち、参加者の半数は最初のセッションで実際のtDCSを受け取り、残りの半数は第1および実際のtDCS秒でシャムを受け取ります)、この設計は臨床研究やトレーニング研究、および連続した数日間にわたるいくつかのtDCSセッションを含む研究に最適ではないかもしれません。 クロスオーバー設計は、クロスオーバーアーム間のベースラインが等しくない可能性があるためです。したがって、単一のtDCSセッションの行動または生理学的影響を評価する場合、およびベースラインが等しくない場合、被験者内設計が最適である。単一のtDCSセッションの影響を評価する対象内設計では、キャリーオーバー効果を避けるために、実際と偽のtDCSセッションの間に7日間を維持することをお勧めします(しかし、いくつかの研究は、より短い洗浄期間が結果29、30に有意に影響を与えないことを示唆しています)、トレーニングとセッション間学習効果を最小限にするためにカウンターバランスの順序でメモリタスクの並列形式を使用することをお勧めします。
被験者間設計を使用する場合、制御グループは、ベースラインのパフォーマンスと、tDCSの有効性に関連することが知られている他の関連特性と慎重に一致する必要があります。ランダムグループの割り当ては、最適でないマッチングにつながる可能性があるため、小さなサンプルサイズ(例えば、<100)では最良のアプローチではない可能性があります。いずれの場合も、統計分析ではベースラインパフォーマンスを考慮する必要があります。
サンプルサイズ。 よくある質問の1つは、「tDCS効果を検出するために必要な参加者の数」です。この質問に対する答えは、実験計画、期待効果サイズ、統計分析の種類など、研究のいくつかの側面に依存します。脳刺激実験のサンプルサイズは小さすぎることが多く、この分野での研究は、31の力不足のため、真陽性の結果の約50%を見逃すことが推定される。電力分析により、スタディの設計に基づいて各特定の実験に適したサンプルサイズを決定し、計画された統計分析に期待される効果のサイズを決定できます。電力分析は、R環境で、またはG *Power32などの無料の特殊ソフトウェアを使用して行うことができます。 電力は >.80 (理想的には .95) に設定し、1 つの tDCS セッションに続くメモリ タスクの期待される効果サイズは、通常、.15-.20 (η2)の間、つまり Cohen f 0.42-0.50 です。したがって、1つは通常、被験者内実験のための合計20〜30人の参加者と被験者間の研究のためのグループあたり30〜40人の参加者を登録する必要があり、満足のいく力を達成し、したがってタイプIIの誤差を減少させる。ただし、サンプルサイズは、計画分析を含む他の要因の数や使用される動作の測定の感度によって異なります。したがって、理想的には、最初の実験を実行して、特定の設計の効果サイズを理解し、それらのデータを電力分析の入力として使用します。ただし、少数の参加者に対してパイロット実験を実行すると、効果サイズの推定値が誤りで信頼性が低くなります。したがって、リソースが限られている場合は、同等の結果を伴う以前の研究に依存し、少し保守的なアプローチを取る方が、文献で報告されているよりもやや小さな効果サイズを推定することによって、
結果対策 メモリ上の tDCS の有効性を評価するには、適切な動作タスクを選択する必要があります。実際、メモリタスクの選択は、tDCS効果を直接検出する能力がタスクの感度に依存するため、研究設計の重要な側面の1つです。ここでの課題は、最も標準化されたメモリ評価ツールや古典的な神経心理学的タスクは、特定の集団におけるtDCS効果を検出するのに十分な感度ではない可能性があるということです。さらに、標準化されたタスクのほとんどは、2 つ以上の並列形式では使用できないため、被験者内の設計では使用できません。そのため、tDCS メモリの調査のほとんどは、カスタム ビルド タスクを使用します。結果メジャーを設計または選択する場合、タスクが(1)関心のあるメモリ関数の焦点/選択的尺度であることを確認する必要があります。(2)敏感(すなわち、小さな変化を検出するのに十分なスケールが細かいことに)(3)参加者にとって挑戦的な(すなわち、タスクの難易度が十分であり、したがって細胞化効果を避けるために)。(4)信頼性の高い(すなわち、測定誤差が可能な限り最小限に抑えられること)。したがって、測定の感度を確保し、信頼性を最大化するために、十分な数の試行を有する経験的に検証された厳密に並列型のメモリタスクを使用する必要があります。理想的には、最大パフォーマンスが達成不可能であり、タスクフォームが等しい難易度の指標を持っていることを確認するために、実験参加者と同じ集団からサンプリングされたグループでタスクを事前にテストする必要があります。最後に、制御された期間と正確なタイミングを可能にするため、可能な限りコンピュータ化されたタスクを使用することをお勧めします。このようにして、研究者は、刺激のタイミング(tDCS中または後方のいずれか)に関して、すべての参加者が同時にメモリ評価を受けることを保証することができます。疲労や注意レベルの変動を避けるために、各タスクまたはタスク ブロックの期間は 10 分を超えないようにしてください。認知評価は、合計で 90 分を超えてはならない (tDCS の間と後の両方のタスクを含む)。

<table><tbody><tr><td>調節可能なシリコンキャップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、アルコール</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>コーム</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、コットンパッド、</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>測定テープ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、ゴム電極</td><td></td><td></td><td></td></tr>、<tr><td>生理食塩水</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、使い捨てミニシリコンヘアバンド、</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>スキンマーカー</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、スポンジポケット、</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリンジ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>、tDCSデバイス</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tdcs)

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement

記憶の強化は、認知神経科学と神経リハビリテーションにおける大きな課題の一つです。メモリ増強に用いられる様々な技術の中で、経頭蓋直流刺激(tDCS)は、非侵襲的な方法での記憶機能の改善のための特に有望なツールとして浮上している。ここでは、健康参加者研究、加齢・認知症研究において記憶力増強を応用できるtDCSプロトコルを紹介する。このプロトコルは、弱い一定のアノダル電流を使用して、記憶プロセスに従事するコルチコ海馬機能ネットワーク内の皮質標的を刺激する。ターゲット電極は後頭頂皮質(PPC)または側側頭前野(DLPFC)のいずれかに配置され、戻り電極は外見的に(すなわち、対側頬に)配置される。さらに、海馬依存記憶機能を促進するための自然な脳リズムを模倣し、より高度な振動tDCSの方法を概説し、パーソナライズされたパーソナライズされていない方法で適用することができます。1.5mA~1.8mAの電流強度で記載された電極モンタージュを用いた単一tDCSセッション(20分)に続く、連想およびワーキングメモリの改善の例示的な結果を提示する。最後に、メモリに関する tDCS スタディを設計する際に行う必要のあるプロトコルと方法論的決定の重要なステップについて説明します。

記載されたプロトコルは、我々の研究室のいくつかの研究でメモリ性能を向上させるために正常に使用されています.しかし、同様のプロトコルは他の研究所でも使用されています(例えば、36,37参照)。
ワーキングメモリに関しては、右前頭tDCS(F4位置、1.8mAの一定電流)の20分が言語WMを強化し、左頭頂皮質(P3位置)に適用された同じ刺激プロトコルがより良い空間WM性能をもたらしたことが我々の結果で示されました。対照的に、左前頭(F3)と右頭頂(P4)皮質に同じ刺激プロトコルが適用された場合、有意な効果は見つからなかった。 図4 は、2021年38日ジヴァノヴィッチらで報告されたデータに基づいて、tDCSによって生成された電界のモデリングの代表的な結果と、活性および偽のtDCSに続く性能尺度を示す。
<img alt="機能イメージング脳図、空間的および言語的作業記憶に対するtDCSの影響、バイオリンプロット" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig04.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> 図4:(A)左PPCの一定のアノダルtDCS(P3逆角頬モンタージュ)が空間ワーキングメモリのパフォーマンス(空間的な3バックタスク)に及ぼす影響;(B)右DLPFC(F4-逆側頬モンタージュ)の一定のアノダルtDCSの影響は、口頭でのWMパフォーマンス(口頭3バックタスク)に及ぼす影響。 この図は、tDCSによって誘発された電界のシミュレーション、タスク試行の概要、およびアクティブおよびシャム状態にわたる被験者内のパフォーマンスを示しています(値はカウンターバランスを考慮してセッションの順序に中央に配置され、正の値は平均以上のパフォーマンスを示し、負の値はセッション時の平均パフォーマンスを下回ることを示しています)。電極設定によって発生する局所電界のシミュレーションは、COMETS2 MATLABツールボックス 41を用いて行われる。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig04large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
頭頂tDCSが連想記憶に及ぼす影響は一貫しており、堅牢であった。すなわち、一連の被験者内実験では、左PPC上のtDCSの20分(P3位置;1.5mAの一定電流)が、顔と単語の関連付け27、39、40のメモリを向上させることを示した。図 5は代表的なタスクと結果を示しています。また、同一の一定tDCSプロトコル40を用いて右PPC(P4位置)が刺激された場合のオブジェクト・ロケーションの関連を評価するAMタスクに対しても同等の効果が認められた。
<img alt="顔認識プロセス、図、結果、学習ブロックとアクティブ tDCS と偽の効果を示します。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62681/62681fig05.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 5"> 図5:左PPCの一定のアノダルtDCS(P3-対角頬モンタージュ)の連想記憶性能(A)フェイスワードペアタスクに及ぼす影響;(B) 左PPCの一定のアノダルtDCS(P3-対角頬モンタージュ)が連想記憶性能(キュー上で正しくリコールされた単語の割合)に及ぼす影響。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/62681fig05large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
シータ振動tDCSのようなより高度なプロトコルはあまり広く研究されていませんが、Langと同僚26 の研究と私たちの研究室27 で行われた最近の研究は、恥と比較してシータ振動tDCSプロトコルに続く顔ワードAMの改善を示しました。アニメーション図は、左PPC上のシータ振動tDCSによって誘導される電界のシミュレーションを示しています。
ビデオ 1.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/Video1.mp4" target="_blank">こちらをクリックして、このビデオをダウンロードしてください。</a>
付録。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62681/Appendix.zip" target="_blank">これらのファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

海馬皮質ネットワーク内のコア皮質ノードとして、側頭蓋前頭前部および後頭頂皮質を標的とする経頭蓋直流刺激(tDCS)を用いた記憶増強のプロトコルが提示される。このプロトコルは、健康な参加者研究で十分に評価されており、老化および認知症研究にも適用可能です。

メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS)

Memory enhancement is one of the great challenges in cognitive neuroscience and neurorehabilitation. Among various techniques used for memory enhancement, ...

このビデオの目的は、メモリの強化に使用される経頭蓋直流刺激プロトコルを示すものです。このプロトコルは、健康な参加者研究で十分に評価されており、老化および認知症研究にも適用可能です。記憶は、人や場所に関する情報を記憶し、過去の出来事を思い出し、新しい事実やスキルを学び、判断や意思決定を行うことを可能にするので、日常的な機能において重要な役割を果たします。ここでは、作業と連想記憶に焦点を当てます。ワーキング メモリとは、問題解決や推論など、継続的な認知処理のための情報を一時的に管理および格納する機能です。一方、連想記憶は、複数の経験や情報が結びついているのを覚えています。この2種類の記憶は、私たちの日々の活動のほとんどすべてを強調しています。残念ながら、記憶能力は、通常の老化とともに、ならびに様々な病理学的状態および状態のために低下する最も脆弱な機能の一つです。このため、記憶低下の予防と治療に対する新しいアプローチの必要性が高まっています。経頭蓋直流刺激は、短い場合のtDCSは、弱い電流を使用して脳活動を調節する非侵襲的な脳刺激技術である。tDCS の効果は極性に依存します。すなわち、アノーダル刺激は、陰極的興奮性を低下させる一方で増加する。したがって、アノダルtDCSは、標的脳領域に依存する認知機能を促進することが期待される。tDCSは安全で、非常に耐容力があり、費用効果が高く、使いやすいです。tDCSを使用するための主な課題は、信頼性の高い効果を生み出す最適な電極モンタージュと刺激プロトコルを見つけることです。記憶を調節するには、皮質海馬ネットワーク内の活動に影響を与える必要があります。したがって、アノードは、ネットワークの2つの最も顕著な皮質結び目として、側側前頭前野または後頭頂皮質の上に配置される。最も通常の刺激プロトコルは10から30分の間に続く1と2ミリアンペア間の一定のアナログ電流である。このプロトコルの背後にある想定されるメカニズムは、正電荷を有する電極が下層皮質組織の興奮性を高め、その後の記憶性能を増強させることである。一定のアノダル tDCS とは異なり、電流強度は全体の刺激期間中に同じままであり、電流の振動tDCSプロトコル強度は、設定値の周りの特定の周波数で変動します。したがって、このタイプのプロトコルは興奮性だけでなく、関連する脳領域の神経振動を緊張させるだけでなく、調節する。メモリに関するtDCS研究を計画する際には、被験者間または被験者間の設計における偽制御の実施を慎重に検討し、満足のいく力を達成するための適切なサンプルサイズを決定する必要があります。さらに、参加者にとって焦点、敏感、信頼性、および困難なメモリタスクである適切な結果尺度を開発または選択することが重要です。tDCS セッションごとに、以下の資料を準備する必要があります。さらに、セッションに関する基本情報を記入するプロトコルシートと、電極の配置に役立つ事前計算されたヘッドメジャーを備えたテーブルを持つことをお勧めします。tDCS セッションの前に、調査の倫理的承認で定義されている包含条件を満たすかどうかを確認します。参加者にインフォームド・コンセントに署名してもらいます。この機会に、受講者が受ける手順の基本的な側面を説明し、参加者が抱える質問に答えます。参加者を椅子に座り、tDCS以前の感覚チェックリストに記入してもらいます。このセッションでは、右後頭頂皮質を刺激します。まず、頭の上を行く鼻とイニオンの間の距離を測定します。中間距離を薄い線でスキンマーカーでマークします。次に、頭の上を通過する耳の間の距離を測定し、細い線で中間距離をマークします。頂点または Cz は、2 本の中間線の交点に見つかります。再び鼻イオンイニオン距離を測定し、Aを測定するに注意してください。各参加者のプロトコルシートのB.Writedownメジャーとして、耳間の距離をメモしてください。これらは、後続のセッションで対策を講じるときにチェックするために使用できます。距離 A を Cz から 20% 後方に移動して Pz に到達し、スポットをマークします。距離 B の 20% を Cz から C4 まで右に移動し、スポットをマークします。C4から始めて、鼻のイニオンラインに平行に後方に移動します。それからPzから右に行くとPzから右に向かってP4.20%の領域に到達し、C4から20%後方にP4を見つけるところです。コンダクタンスを増やすには、刺激部位から参加者の髪を離します。長い髪を持つ参加者のために櫛とヘアバンドを使用してください。刺激の場所で皮膚損傷の兆候がないか検査します。損傷した皮膚の上に電極を配置することを避けてください。アルコール浸した綿パッドを使用して皮膚の表面をきれいにし、乾燥させます。リターン電極が置かれる頬をきれいにします。参加者の頭にシリコンキャップを置き、あごストラップで固定します。シリコンストラップを使用して、参加者のヘッドサイズと形状に合わせてキャップを調整しますが、あまりタイトにしないでください。これは後で行われます。スポンジポケットに生理液を浸します。スポンジは湿っているはずですが、滴り落ちることはありません。通常、スポンジ当たり10〜15ミリリットルの生理食塩水で十分です。スポンジポケットの中に電極を入れます。対角頬に戻り電極をセットし、キャップを調整します。アノードを配置するには、シリコンストラップの下にスポンジ電極を置き、電極の中心が印の付いたヘッド位置の上に置かれて固定します。キャップは、電極が動くことができないが、参加者のためにまだ快適になるようにタイトでなければなりません。刺激を開始するには、デバイスの電源を入れ、事前定義された tDCS プロトコルを選択して実行します。刺激効果を妨げる可能性のある非構造化活動を避けるために、tDCS中の軽い認知的関与が推奨されます。例えば、参加者は、認知タスクの練習試験を行ったり、刺激中に簡単なメモリゲームに従事することができます。参加者に,刺激中の感じを何度も報告してもらいます。刺激プロトコルが終了したら、刺激器をオフにし、まずスポンジ電極を取り外し、次にシリコーンキャップを取り外します。参加者に、ポストtDCSセンセーションチェックリストに記入し、まだリストされていない副作用について報告してもらいます。マークされた場所の皮膚をきれいにし、皮膚に変化がないか検査します。参加者間でメモリ評価を標準化するには、コンピュータ化されたタスクを使用することをお勧めします。被験者内実験を行う場合は、厳密に並列的な形のタスクを使用する必要があります。盲目の成功を評価するために、参加者は、彼らが実際と恥の刺激を受けたセッションを推測しようとするように頼みます。倫理的ガイドラインに沿って、参加者は関与が完了した後、詳細に報告されるべきです。スポンジを流水と石鹸で洗い、生理液を完全に洗い流します。ぬるま湯とアルコールを使用して、くし、シリコーンキャップ、測定テープを含むすべての再利用可能な材料を洗浄します。ワーキングメモリに関しては、我々の結果は、右前頭前野の20分が言語記憶を強化し、左前頭前野に適用された同じ刺激プロトコルがより良い容量性能をもたらしたことを示した。頭頂tDCSが連想記憶に及ぼす影響は一貫しており、堅牢であった。すなわち、一連の被験者内実験では、左頭頂皮質上のtDCSの20分が顔と単語の関連の記憶を改善することが示された。要約すると、アノダルtDCSに対する記述プロトコルの適用は、tDCSの振動変調のような高度な形で、標準またはそれ以上に、メモリ機能の信頼性の高い強化手段を提供すると言える。これは、メモリ機能の背後にある機能性神経ネットワークの神経生物学の調査を可能にする。そして、それは臨床研究にも使用することができます。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）皮質の興奮性を調節するために確立された技術です。...

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

出典: Pope, PA 小脳の経頭蓋直流刺激を使用した認知の調節。J. Vis. 経験。(2015年)このビデオは、小脳の神経活動を調節することにより、認知機能に対する陰極 tDCS の効果を示しています。tDCS...

ヒトの認知を調節するための小脳の経頭蓋直流刺激

出典: Shaw, M. T. et al.遠隔監視経頭蓋直流刺激 安全性と忍容性に関する最新情報J. Vis. 経験。(2017年)このビデオは、認知機能を強化するための経頭蓋直流刺激 (tDCS) を自己管理するプロセスを示しています。電極の配置、刺激のセットアップ、忍容性の評価、および tDCS...

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経頭蓋直流電流刺激（TDCは）は非侵襲的脳刺激法である。これは正常ヒト脳機能を調節するために、基礎研究および臨床の設定で使用されている。この記事では、TDCは効果の神経基盤を調べるために、TDCは同時機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の実装について説明します。...

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この原稿は、自宅治療のセッションを受けながら経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)...

リモートでチャイルドの経頭蓋直通電流刺激: 安全性と忍容性に関する更新プログラム

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マウスにおける経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)

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言語学習と単語習得の研究におけるヴェルニッケとブロカの領域の経頭蓋直流刺激(tDCS)

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機能的磁気共鳴画像法中に投与される神経ナビゲートされた焦点化経頭蓋直流刺激

この研究は、高解像度経頭蓋直流刺激 (HD-tDCS) を適用して、人間と AI の委任タスクにおける人間のメタ認知を改善する実験パラダイムを提案しました。この結果は、メタ認知感度の向上における HD-tDCS...

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このプロトコルは、睡眠中の高精細経頭蓋直流刺激と同時心波計モニタリングを用いて、標的脳領域と睡眠およびそれに関連する過程との因果関係を調査することを目的としています。...

高精細経頭蓋直流刺激(睡眠中の刺激)

学ぶ経頭蓋直流刺激(tDCS)プロトコルによる記憶強化法。背外側前頭前野と後頭頂皮質を標的に、海馬-皮質ネットワークの活動を調節し、加齢や認知症研究への応用可能性を示す。

メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS)

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