연구 논문

경두개 교류 자극과 뇌파도의 조합

DOI:

10.3791/68743

⸱

2025년 10월 10일

 ,  ,  , 
1Faculty of Psychology, Southwest University

이 논문에서

요약

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이 프로토콜은 작업 기억의 세타 주파수 자극을 예로 사용하여 인지 작업 중 신경 진동에 대한 자극 효과를 조사하기 위해 HD-tACS와 EEG를 결합하기 위한 실용적인 접근 방식을 확립합니다.

초록

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신경 진동은 작업 기억, 주의력, 지각을 포함한 다양한 인지 과정에 필수적입니다. 경두개 교류 자극(tACS)은 뇌 진동과 인지 기능 사이의 인과 관계를 조사하기 위한 비침습적 도구로 등장했습니다. 특정 주파수를 목표로 삼음으로써 tACS는 진동 활동을 조절하여 인지 성능에서 신경 리듬의 역할에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. tACS가 진동 역학 및 인지 과정에 미치는 영향을 이해하려면 EEG와 같은 생리학적 측정과 행동 데이터를 결합하는 것이 필수적입니다. 고화질 tACS(HD-tACS)는 자극의 공간적 정밀도를 향상시켜 특정 피질 영역을 보다 국소적으로 표적으로 삼을 수 있습니다. 이 프로토콜은 왼쪽 두정엽 피질의 세타 주파수(4Hz) 진동의 변화를 평가하기 위해 HD-tACS와 EEG를 결합하는 방법을 간략하게 설명합니다. EEG 기록은 세타 활동을 조사하기 위해 2-백 작업 기억 작업 동안 자극 전후에 수행됩니다. 이 접근 방식은 리드미컬한 뇌 자극을 통해 인지 조절의 기초가 되는 신경 메커니즘을 탐색하기 위한 강력한 도구를 제공합니다.

서론

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경두개 교류 자극(tACS)은 특정 주파수 또는 주파수 조합으로 뇌에 약한 정현파 전류를 전달하는 비침습적 신경 조절 방법입니다 1,2. 경두개 직류 자극(tDCS), 경두개 랜덤 노이즈 자극(tRNS) 및 경두개 펄스 전류 자극(tPCS)3도 포함하는 경두개 전기 자극(tES)의 광범위한 범주의 일부로서 tACS는 내인성 뇌 리듬을 조절하는 능력으로 특히 주목할 만합니다. 다른 tES 양식과 달리 tACS는 진행 중인 신경 진동과 동기화할 수 있으므로 목표 주파수 1,4,5,6에서 신경 진동을 동반시켜 인지 기능을 향상시키거나 회복할 수 있습니다. 또한, tACS는 알츠하이머병 환자의 기억력 향상7 및 우울 증상 완화 등 광범위한 정신 장애 치료를 위한 잠재적인 치료 옵션으로 ....

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프로토콜

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이 프로토콜은 Southwest University의 Institutional Review Board의 승인을 받았으며 기관 지침에 따라 수행되었습니다. 이 프로토콜 데모는 프로토콜 절차를 설명하기 위해 한 명의 건강한 성인 참가자(연령 = 25, 여성)의 데이터를 제공합니다. 참가자는 실험 전에 서면 동의서를 제공했습니다. 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.

1. 자극 매개변수 결정

작업 기억 16,25,26의 기초가 되는 신경 진동을 조사한 이전 연구를 기반으로 4Hz 자극 주파수, 10분 자극 지속 시간 및 왼쪽 두정엽 영역을 이 프로토콜의 표적 부위로 선택했습니다.

2. 자극 전 EEG 기록

참가자가 작업 기억 2-백 작업을 완료하는 동안 기본 EEG 데이터가 기록되었습니다....

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결과

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EEG 데이터는 시간 영역(예: 이벤트 관련 전위), 주파수 영역(예: 스펙트럼 분석) 또는 시간-주파수 영역(예: 시간-주파수 분석)에서 분석할 수 있습니다. 이 경우 자극과 관련된 진동 활동의 변화를 조사하기 위해 시간-주파수 분석을 사용했습니다. 대표 피험자로부터 자극 전후에 획득한 EEG 데이터는 MATLAB의 EEGLAB 도구 상자를 사용하여 전처리되었습니다. 전처리 단계에는 다음이 포함되었습니다. 연속 EEG는 40Hz 저역 통과 및 0.1Hz 고역 통과 필터로 필터링되었습니다. 그런 다음 EEG 데이터를 자극 시작 전 1000ms부터 1300ms 후까지의 에포크로 분할했습니다. 긴 에포크는 시간-주파수 분석에서 윈도우 아티팩트를 방지했습니다. 기준선 보정은 200ms에서 0ms까지 적용되었습니다. 참조는 양측 유양돌기에 대해 다시 참조되었습니다. 독립 성분 분석(ICA)을 사용하여 비피질 생리적 인공물(예: 심장, 근육, 안구) 및 비생리학적 인공물(예: .......

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토론

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경두개 교류 자극(tACS)은 특정 뇌 리듬을 조절하는 비침습적 접근 방식을 제공합니다. 뛰어난 해상도로 인해 EEG는 자발적 및 외부에 동반된 신경 진동을 모두 검사하는 데 매우 적합합니다. tACS와 EEG를 결합하면 뇌의 기능과 구조를 조사하고 tACS 효과의 기본 신경 메커니즘을 추가로 탐색하기 위한 다중 모드 접근 방식을 제공합니다. 따라서 이 프로토콜은 HD-tACS를 EEG와 통합하기 위한 실용적인 방법을 제시합니다.

동시 EEG 기록은 눈에 띄는 tACS 아티팩트로 인해 방해를 받습니다. 이 인공물을 뇌 활동에서 분리하기 위해 많은 방법이 제안되었지만 Noury et al.18 은 이러한 제거 시도의 타당성에 대한 우려를 제기하여 tACS 인공물이 심장 및 호흡 주파수에서 비선형 및 진폭 변조가 될 수 있음을 보여주었습니다. 대조적으로, Neuling et

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공개 사항

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저자는 공개할 것이 없습니다.

감사의 글

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이 작업은 중국 국가자연과학재단(31972906), 중앙대학기초연구기금(SWU2209235), 사우스웨스트 대학교 혁신 연구 2035 시범 계획(SWUPilotPlan006), 인지 신경과학 및 학습 국가 핵심 연구소(CNLZD2102)의 공개 연구 기금, 사우스웨스트 대학교 대학원 연구 혁신 프로젝트(SWUS24034)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
뇌파 뇌캡뇌 제품BC-64-X42-UAMW-5610-20 시스템을 기반으로 한 64채널
4&급성; 1 HD-tES소테릭스 메디컬4&급성; 1-C3A소테릭스 4× 1개의 HD-tDCS / HD-tES 어댑터는 2채널 Soterix Medical tDCS 자극기를 HD-tDCS / tES 장치로 변환합니다. 4× 1개의 HD-tES 어댑터는 독립형 자극기가 아니며, 자극 중에는 전류를 발생시키지 않습니다. 오히려 4× 1개의 HD-tES 어댑터는 2채널 장치에서 생성된 전류를 지능적으로 분할하고 유도하여 HD-tES(HD-tDCS, HD-tACS, HD-tRNS, HD-tPCS, HD-tODCS)로 변환합니다.

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hanslmayr, S., Axmacher, N., Inman, C. S. Modulating human memory via entrainment of brain oscillations. Trends Neurosci. 42 (7), 485-499 (2019).
  2. Alekseichuk, I., Turi, Z., De Lara, G. A., Antal, A., Paulus, W. Spatial working memory in humans depends....

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재인쇄 및 허가

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Transcranial Alternating CurrentElectroencephalogram RecordingHigh Definition TACSTheta OscillationsWorking Memory TaskNeural OscillationsEEG CapCognitive ModulationBrain StimulationParietal Cortex

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