Abstract
많은 연구 변조의 가능성을 증명하는 최근에 등장하고, 어떤 경우에는, 두개 뇌 전기 자극을 이용하여 메모리 및 관심에 관련된 작업 흥미로운 뇌 영역에 의해인지 과정을 강화 하였다. 일부 연구자들은 이제 소뇌 가능성이 전두엽 피질에서 원격 neuromodulatory 효과를 통해 인식을 지원 믿습니다. 이 논문은 경 두개 직류 자극 (tDCS)를 사용하여인지에 소뇌의 역할을 조사하기위한 절차, 이전 작업 메모리, 관심과 소뇌의 기능을 포함하는 것으로 나타났다 다양한 작업 난이도의 정보 처리 작업의 선택을 설명합니다 . 하나의 작업은 페이스 청각 직렬 추가 작업 (PASAT)이 작업의 다른 새로운 변종 페이스 청각 직렬 빼기 작업 (PASST)라고라고합니다. 동사 생성 작업과 두 개의 컨트롤 (명사와 동사 읽기)도 조사 하였다. 모든 오톤전에 참가자의 세 가지 별도의 그룹에 의해 오른쪽 소뇌 피질을 통해 anodal, cathodal 또는 가짜 tDCS를 사용 cortico-소뇌 연결의 변조 이후에 수행 된 요청합니다. 절차는 성능 (정확성, 언어 적 응답 대기 시간과 변동성)을 선택적으로 cathodal 자극 후,하지만 참가자 어렵게하고, 쉬운 일이 아닙니다으로 평가 작업 중 개선 할 수있는 방법을 보여줍니다. 성능 anodal 또는 가짜 자극에 의한 변화는 없었다. 이러한 연구 결과는 왼쪽 전두엽 피질의 활동 가능성이 오른쪽 소뇌 피질을 통해 cathodal tDCS로 DIS-억제시킨다 인식에서 소뇌의 역할을 보여줍니다. 경 두개 뇌 자극은 다양한 실험실과 병원에서의 인기가 증가하고있다. 그러나 tDCS의 후유증은 개인과 항상 극성 별 사이의 불일치, 심지어 task- 또는로드 별, 더 많은 연구를 필요로 모두 할 수있다. 미래의 노력도 신경 enhanc으로 안내 될 수 있습니다인지 장애로 제시 소뇌 환자 장담 한 번 뇌 자극 메커니즘에 대한 이해가 등장했다.
Introduction
전기는 100 년 이상 의학에서 사용되어왔다. 오늘날 뇌 자극은 더 자주 모터와인지 기능이 대뇌와 소뇌, 어떻게이 두 뇌 영역 사이의 연결이 기능을 지원하여 수행하는 방법에 대한 가설 검정을위한 연구 도구 등 다양한 실험실과 클리닉에서 사용되고있다. 소뇌에 관해서,이 절차는 상대적이므로 인식에 관여하는 것으로 생각된다 횡 소뇌 반구, 두개 전기 자극으로 액세스 할 수있는 (아래 참조)의 편광 전류의 영향에 민감하고, 부분적으로하기 때문이다 저렴하고 쉬운 인간의 참가자에 수행 할 수 있습니다. 본 문서에서 설명하는 뇌 자극 절차는 작업 기억과주의 등의인지 과정이 '더'가 아니라 '덜'인지 적 일을 요구하고 작업시 용이하게 할 수있는 방법을 보여줍니다. 해석이러한 작업 별 결과 ATION는 단단히 세리 - 소뇌 통로의 생리에 대한 이해에 의해 제한됩니다. 신경 향상 효과는, 작업이 어려운 경우에도, 또한 2,3,4,5 전전두엽 피질의 전기 자극 후에 관찰된다.
소뇌 운동 6, 예측 타이밍 및 실행하는데 중요한 역할을한다. 그러나 연구의 다양한 라인은 지금 소뇌는인지 과정에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 해부학 적 영역에서, 예를 들어, 많은 연구는 전두엽 피질의 영역과 (즉, 세리 - 소뇌 통로) 소뇌 사이의 상호 연결이 7,8,9,10,11,12인지를 지원할 수 있다고 제안했다. 임상 영역에서, 그 증상 'dysmetria 생각의 가설에 개념화 지적, 정서적 문제를 가진 존재하는 후방 소뇌의 특정 부분에 손상 환자의 일부, 그리고13,14,15 운동의 dysmetria '손상 사람들은 모터 장애 (예를 들어, 운동 실조)와 현재와 개념화 소뇌의 일부를, 전방하면서, 소뇌인지 정서 증후군 (CCAS)'임상 적으로 불린다. 뇌 영상 도메인에서 Schmahmann와 동료 16, 17은 소뇌의 작업 별 영역을 맵핑하는 기능성 자기 공명 영상 (fMRI) 기능적인 연결을 사용하고 연결이 분야는 모터와인지 작업하는 동안 전두엽 엽과 함께합니다.
이들은 이전 소뇌 소위 비 모터 영역을 활성화하는 것으로 나타났다 때문에 본 연구에서 제시된 과제인지 선택 하였다. 그러나 그들은 또한 모터와 올바르게 수행하는 데 필요한 모터에 대한 요구인지의 상대적인 수준을 변화시킴으로써 달성되었다인지 태스크 컴포넌트, 및 뇌 자극 (PR)의 개입을 분할 할 수있게이전 뇌 동작 관계를 조절하는 것으로 나타났다 ocedure. 뇌의 기능 및 행동을 조절하는 최근의 시도들은 두피 되나, 두개 직류 자극 (tDCS)에 걸쳐 전류 편광의 사용을 포함 하였다. 사실, 임상 치료 결과 18 격려와 1970 년대 이후 환자 집단에 이식 된 전극과 소뇌 피질을 자극하고있다. 오늘날, 두피에 걸쳐 뇌 건강 참가자의 뇌 - 행동의 관계를 연구하는데 유용한 것으로 실현 자극.
인간의 TDCS는 일반적으로 15 ~ 20 분 동안 식염수를 적신 한 쌍의 전극을 통해 지속적으로 전류 (DC) 직접 (1-2 석사) 저를 전달하는 것을 포함한다. 아니오 (뇌를 자극 일반적인 전극 몽타주 (관심있는 뇌 영역에 대해) 머리에 배치되는 하나 (anodal) 전극을 포함 수도, 다른 (cathodal) 전극 뺨 (두부) 또는 어깨에 배치되는N-두부) 신체의 반대쪽에. 소뇌를 자극하는 경우, 두 전극 사이 뇌내 전류 흐름은 인근 지역 (예를 들면, 시각 피질 19)로 비교적 작은 기능적 확산을 가지고 있으며, 신경 생리 학적 및 행동 모두를 생산 자극 또는 소뇌 피질 20 조롱박 세포 우울 여겨진다 변경. 현재 인간 소뇌-tDCS의 효과 확산 모델링 데이터 또는 동물 연구에서와 운동 피질에 간접적 인 영향로부터 추정된다. 모터 도메인에서 효과는 운동 피질의 흥분 20 소뇌 자극의 결과에 의해 입증 극성 구체적으로 표시됩니다. 예를 들어, 자극 anodal 일반적 흥분성 효과를 가지며 조롱박 세포의 출력을 증가시킨다; cathodal 자극은 일반적으로 반대 EFFE있는 동안, 대뇌 피질, 소뇌 핵에서 facilitatory 경로의 억제를 증가CT 즉, 소뇌 핵의 조롱박 세포의 억제를 감소시킴으로써 대뇌 피질의 DIS-억제. 영장류의 해부학 적 연구는 조롱박 세포가 복부 - 측면 시상 (21)의 시냅스 릴레이를 통해, 모터 및인지 회로 모두 상 facilitatory 드라이브를 발휘할 수있는 방법을 알 수있다. 그러나, 인간의 최근 tDCS 연구 anodal-cathodal 구분이 명확한하지 않을 수 있습니다 것이 좋습니다. 예를 들어, 운동 피질을 통해 tDCS의 후유증은 개인 사이의 매우 다양하며, 항상 극성 별 22 없습니다. 비슷한 비판은인지 적 영역 (23)의 결과를 향해 부과됩니다. 인지 기능에 영향이 감지 및 소뇌 뇌의 억제에 의한 모터 영역에 소뇌의 직접 효과 (CBI 20)보다 해석하는 것이 더 어려운 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 관찰은 뇌 나은 stimulat의 효능을 결정하는 각각의 요인을 이해하는 필요성을 강조이온은 뇌를 자극에 대한 향상된 프로토콜을 개발.
모터와인지 두 기능의 변화는 cerebello-thalamo - 대뇌 피질의 통로 (24)의 전기 자극을 통해 생리 학적으로 타당하다. 인지 기능에 관해서, 언어 적 작업 메모리에 소뇌-tDCS의 조절 성 효과 (25), (26)를보고되었다. 그리고 전두엽 피질의 영역을 자극에서인지에 장기적인 영향은 2,3,4,5를 관찰된다. 그러나, 뉴런에서 뇌 자극의 생리 효과가 동작 중 (온라인 효과) 시험 여부에 따라 또는 자극주기 (27) (오프 - 라인 효과) 후에 다르다. 이는 오프 - 라인 효과 신경 activi에서 오래 지속 변화를 포함하는 반면에 라인 효과, 세포 내 환경의 변화 (예., 이온 농도) 및 전기 화학적 구배 (예를 들어, 막 전위)를 포함 할 수 있다는 것을 제안되어왔다타이 인해 변형 된 세포 내 프로세스 (예를 들어, 수용체 가소성) 27. tDCS가인지 테스트의 두 세션 사이에 도포하고, 동작은 두 개의 세션을 비교된다 본 연구는 오프라인 효과를 조사합니다.
인지의 소뇌의 역할을 조사하는 것은 이전 소뇌 기능을 포함하는 것으로 나타났다 태스크의 사용에 의해 지원된다. 하나의 특정 작업은 산술 추론과 분리주의를 포함하고 페이스 청각 직렬 추가 작업 (PASAT 28)이라고합니다. 이 건강 및 환자군 모두에서 다양한인지 기능을 평가하기 위해 널리 사용되어왔다. 이 검사는 일반적으로 숫자를 듣고 참가자가 3 초마다 제시, 그들은 그들이 심리 번호 (보다는 누계을주는)로들을 수를 추가하는 것을 포함한다. 이것은 어려운 작업이며, WM, 주의력 및 산술 능력의 높은 수준을 부과한다. 또한 ACTI 포함대뇌에서 vity 및 PET (29)과 자기 공명 영상 (30)에 계시 된 작업이 특정 요소와 관련된 소뇌. 더인지 적으로 어려운 최근의 연구 (31) 다른 사람에 의해 확인으로 attentionally (요구하는 작업을하려면, 원래 지침은 참가자가 자신이 들었던 수 듣고 수를 뺄 필요했다있다. 우리는이 새로운 작업을 호출 할 수 있도록 변경되었습니다 페이스 청각, 그것은 작업의 어려움의 주관적인 평가와 상당히 긴 반응 시간 (1)에 의해 입증 PASAT보다 수행하기 어렵습니다. 작업의 두 버전 모두 하나가 더인지 어려웠다 등 포함되었다 빼기 작업 (PASST 1) 직렬 모터 요구 (비밀 음성 조작) 사이의 비교 작업 동안 attentionally, 다른 것보다 수행하기 위해 요구. 소뇌 인식에 관여되어 있다면, tDCS와 그 기능을 교란하는 것은이 (S)의 역할을 방해 할 수도PASST 성능 동안 tructure, 그러나 반드시 PASAT에.
인식의 음성 및 언어 측면 동안 소뇌의 역할을 조사하기 위해 광범위하게 사용되는 또 다른 작업은 동사 생성 작업 (VGT 32,33,34,35,36,37)입니다. PASAT처럼, 그것은 건강하고 환자군에서 언어 적 작업 메모리를 테스트하기 위해 광범위하게 사용되어왔다. 기본적으로, VGT는 참가자들이 큰 소리로 명사를 읽을 수있다 제어 작업의 성능과 비교하여, 시각적으로 제시 명사 (예를 들면, 자동차)에 대한 응답으로 소리내어 동사 (예를 들어, 드라이브)를 말할 참가가 필요합니다. 생성 동사와 독서 명사 유사한 지각과 모터의 요구를 가지고 있지만, 다른 언어 WM 요구 (즉, 더 큰 의미 분석). 그리고 세리 - 소뇌 네트워크에서 더 큰 활동은 명사 34,35,36의 독서에 비해 동사를 생성과 관련이 있습니다. 단어는 또한 더 빨리 (프라이밍 효과) 작업을하는 경우 생성되는PET (33)과의 fMRI (37) 관찰과 동일한 (무작위로) 단어 블록에 걸쳐, 그리고 세리 - 소뇌 활동 증가를 사용하여 반복.
이 글에서, 절차는 다양한 난이도의 두 연산 (실험 한) 세 언어 작업 (실험이), 세 가지 별도의 그룹과 함께, 인식이 뇌 구조의 역할을 조사하기 위해 소뇌를 통해 tDCS를 적용하기위한 설명 참가자 전과 자극 기간 후에 수행. 우리는 더 까다로운 작업에 그 성능 (즉, PASST 및 동사 세대)가 덜 까다로운 작업에 대한 성능보다 tDCS (오프라인 효과) (PASAT과 명사에 의해 더 많은 영향을받을 것인지에 소뇌의 역할 부여, 가정 / 동사 읽기).
Protocol
참고 : 모든 참가자는 동의서를주고 연구는 버밍엄 윤리위원회의 대학에 의해 승인되었다.
1. tDCS의 screeningquestionnaire (부록 1) 정보 시트를 읽고 완료하기 위해 참가자를 요청하고, 수행 tDCS에 금기가없는 경우, 동의서에 서명하도록 요청합니다.
2. 실험 온 (계산 작업)을 수행하고, (세션 일) 전에 의사 - 랜덤 순서에, 차례로 두 (언어 작업) 실험 (세션 두개) 산만을 줄이기 위해 조용한 실내에서 자극 기간 후의 오프 - 라인으로 계산되고 청각 응답 시간의 정확한 기록을 허용한다.
3. 실험에서, (재료 / 장비의 표) 헤드셋을 통해 청각 자극 (예., 숫자)를 제시한다. 두 실험에서, 컴퓨터 화면 상에 시각적 자극 (즉, 단어)을 제시한다. 두 실험에서, 게이트 headse참가자의 청각 반응의 진폭에 의해 t 마이크.
참고 : 모든 작업을 전산화했다 및 자극 프레 젠 테이션 및 레코딩 소프트웨어 (재료 / 장비의 표)에 의해 제어되는 노트북 컴퓨터에 달렸다.
끝에 4. 참가자들에게 연구 (즉, 디 브리핑)의 목적을 설명하고, 1 (쉬운)의 규모에 각 작업의 어려움을 평가하도록 요청 - 10 (하드). 또한, 최소 7 일 동안 또 다른 뇌 자극 실험에 참여하고, 그들이 tDCS의 부작용을 생각해야하는 경우 실험자에게 연락하지 참가자들에게 설명합니다.
5. 실험 한 (계산 작업)
5.1) 페이스 청각 직렬 추가 작업을 수행
참고 : PASAT은 3 초와 2 초 버전에서 제공됩니다.
- 각각 가산 및 감산 태스크 태스크에 대한 3 초, 2 초 버전에 포함 된 항목 (60)을 각각 사용한다. Furtherm광석, 자극주기 (하나의 세션) 전에 PASAT 형의 항목을 사용하고, 자극주기 (두 세션) 후 PASAT B 형의 항목.
참고 : 참가자가 PASAT과 PASST을 수행하는 순서 균형을, 그래서 하나의 작업에서 그 성능은 다른 전송하지 않습니다. - 후 컴퓨터 화면 앞에 참가자 앉아서들이 헤드셋을 통해 일련의 숫자들을가는 것을 그들에게 설명하고, 그들이 번호를 추가해야 할 것이라고 그들은 그 직전 들었 번호 듣고 답을 보칼, 그것은 (그리고 누적 합계를 제공하지 않음)하기 전에 하나에 그들이 듣고 번호를 추가하는 것을 계속한다. 작업을 시작하기 전에 참가자의 입 앞에 마이크를 배치합니다.
- 작업을 시작하고 공식적으로 PASAT을 수행하는 방법에 대해 설명합니다 컴퓨터 화면에 표시되는 표준 지침을 읽어 참가자를 부탁드립니다. 수행참가자 한 번 작업은 완전히 지침을 이해하고있다.
참고 : 쓴 또한 그들에게 제공됩니다. 이러한 지침은 태스크의 원래 버전의 것과 유사하다. - 작업하는 동안, 이후 검증을위한 인쇄 점수 시트 (부록 2)에 각각 답을 적어 둡니다. 참가자가 오답을 제공하거나 응답하지 않으면 점수를주지 말 것. 작업이 다음에 할 수있다 (또는 큰 소리로 스피커를 통해 실험을 제시), 차례로 각각의 정답을 표시하도록 자극들을 수 있는지 확인합니다.
- 참가자 이야기 및 / 또는 구두 계산을 수행 할 수 없습니다에게 (또는 성능을 지원하기 위해 손가락을 사용) 작업 중에 만 대답은 큰 소리로 말해야한다는 것을.
5.2) 페이스 청각 직렬 빼기 작업을 수행
- 빼기 작업에 대한 지침 (PASST가) 그들이이 시간을 제외하고는 추가 작업 (PASAT)에 대해 같은 것을 참가자들에게그들이 그것을 바로 앞에 들어 수 듣고 수를 빼기하고 답을 보칼하고 즉시 전에이 하나의 의견 수를 빼 계속하는 데 필요한 (및 누적 합계를 제공하지 말 것). 또, 마이크가 떨어져 참가자의 입에서 이동되지 않았는지 확인합니다.
- 참가자 감산 태스크에 관련된 컴퓨터 화면에 제시 지시를 읽고 그들을 완전히 이해되면 - 작업을 수행한다. 다시, 경구 또는 손가락의 도움으로 계산을 수행하지 않도록 상기시킨다.
5.3) 연습 세션 (PASAT 및 PASST을 Perforing)
주 : 연습 세션 참가자 천정 효과를 피하기 위해 특정 한도 내에서 작업을 수행 할 수있는 속도를 결정하기 위해 실험 한 각 작업을 수행하기 전에 각 참가자에 의해 수행된다. 페이지 중 45 항목을 포함하여이 달성ractice (원래 10 항목에 반대).
- 그들은 PASAT 및 / 또는 전술 한 바와 같이 (제 작업 수행 될에 따라) PASST을 수행하려는 참가자 설명한다. 단지 연습 세션 동안, 4.2-1.8 초 범위의 간격 사이, 다섯 항목마다 300 밀리 초 블록 다음에 의해 자극 간 간격을 감소시킴으로써 청각 항목의 표시 속도를 증가시킨다.
- 연습 동안, 세 개의 연속 에러를 확인 (그러나 그들 연습 세션을 종료 할 수 있도록), 그리고 작업 중에이 컷오프 포인트를 선행 레이트를 사용하는 참가자를 야기 프레젠테이션 구성 비율.
- 각 참가자에 대한 자극 프리젠 테이션 속도를 선택하고 세션 하나, 둘, (예., 전 자극 후) 사이의 속도를 유지. 참가자에게 각 작업 (약 30 초) 사이의 짧은 휴식을 제공합니다.
6. Experiement 두 (언어 작업)
(6).1) 동사 생성 작업을 수행
참고 : 동사 읽기 작업에 제시된 단어가 동사 생성 작업에하지 프라임 빠른 응답을 할 수 있도록 명사 읽기, 동사의 생성 및 (짧은 휴식으로 구분)의 순서로 동사 읽기 작업을 수행합니다. 각각의 작업은 세 단어를 연습 10 시련의 6 블록으로 구성되어 있습니다.
- 도구 / 손이나 발을 조작 할 수있는 개체 및 도구를 사용하여 수행하는 조치와 관련된 40 콘크리트 동사와 관련된 40 콘크리트 명사의 목록을 구축 / 참가자의 독립적 인 그룹에서 개체는 같은 명사 동사 쌍 생성된다 교황과 Miall 1과 절반 이상 그룹에 의해. 동일한 응답을 생성하는 명사 동사 쌍을 피하십시오 (예, 저녁 식사를 먹을 수있는 사과 먹기) 또는 인간의 행동 (예를 들어, 오븐 베이킹)에 관련되지 않습니다. 현재 반 세션 하나의 단어와 세션이있는 다른 반.
- 참가자들에게 설명하는 그들은 시간제시된 명사 (예 : 자동차)에 응답하여 적절한 동사 장치 (드라이브)에 대답 집결지. 작업의 시작 부분에서 참가자들에게이 명사 - 동사 관계를 명확히.
- 블록 1-5 (반복되는 단어)에서 다른 임의의 순서로 컴퓨터 화면에 중앙 단어를 제시하고, 블록 (6) (새로운 단어)에 새로운 단어를 제시한다. 마이크가 응답을 감지하면 각 단어는 다음 단어로 대체되어 있는지 확인합니다.
참고 : 세션 하나와 두 개의 단어 목록이 다른, 참가자 사이에 카운터 있는지 확인합니다. - 작업을 시작하고 공식적으로 동사 생성 작업을 수행하는 방법에 대해 설명 컴퓨터 화면에 표시되는 표준 지침을 읽어 참가자를 부탁드립니다.
- 참가자가 충분히 작업을 이해하면, 입 앞에 마이크를 놓고 즉시이 컴퓨터 화면 상에 나타나는 단어를 생성하도록 지시.
- 기록 또는 각각의 대답은 이야기 기록N 큰 소리로 후속 검증을위한 참가자. 오류 또는 누락의 답변을 적어 둡니다.
6.2) 명사와 동사 읽기 작업 수행
주 : 동사 태스크 생성과 동일한 방법으로 단어를 제시. 참가자는 동사 읽기 작업에서 명사 읽기 작업에서 명사와 동사를 참조하십시오.
- 모두 판독 작업의 경우는 컴퓨터 화면에 표시되는 소리내어 즉시 각 단어를 읽어 참가자 지시.
- 참가자는 단어를 소리내어 읽는대로 화면을 통해 모두 읽기 작업 동안 제대로 각각의 단어를 읽을되었는지 확인합니다.
참고 : 마이크의 위치가 작업 사이에 참가자의 입에서 이동되지 않았 음을 확인합니다.
7. 소뇌 tDCS를 수행
참고 : TDCS는 인간에 사용하는 것이 안전 간주됩니다. 그러나이 연구에서 tDCS 관리 연구원은 제-처치자는이었다. 그것은 ADV입니다그들은 절차를 수행하는 동안 희미한 / 불편 함을 느끼면 참가자들의 안전이 손상되지 않도록, tDCS를 수행 할 때 isable은 응급 처치 손에 있음. tDCS를 관리 할 때 무인 참가자를 두지 마십시오.
- 예비 침지 두 스폰지 전극 (면적 = 25cm 2) 표준 0.9 % 염화나트륨 식염수 그들이 포화 될 때까지.
- 오른쪽 소뇌 피질을 통해 흥분성 (anodal) 자극을 관리하려면, 적색 전극, 아래에 1cm 및 후두골 (inion)의 가장 눈에 띄는 투사의 오른쪽에 4cm를 배치합니다.
참고 : 두피에이 측면 위치는 소뇌 소엽의 VII의 위치에 근접. - 전극 몽타주를 완료하려면, 삼각근을 통해 오른쪽 어깨에 참조 또는 cathodal 전극 (파란색)를 배치합니다.
- (억제 (cathodal) 자극을 관리 위의 절차를 반복 라운드 두 스폰지 전극 다른 방법으로 위치를 즉,머리에 푸른 전극과 어깨에 붉은 전극)을 배치합니다.
- 20 분 대신에 자극 전류 (15 밀리 초 동안 모든 550 밀리 초를 예를 들면, 110 UA) 의사 자극을 제공, 가짜 tDCS를 관리합니다. 상기와 같은 두 개의 전극을 위치하지만 가짜 그룹의 가입자간에 적색 및 청색의 전극 위치를 상쇄.
- 고무 스트랩 또는 자체 접착 포장으로 머리와 팔 위쪽에 단단히 젖은 전극을 고정합니다. 식염수 떨어지는 걸레질하는 참가자의 목 뒤쪽 주위에 일부 종이 타월을 놓습니다.
주 :이 확보 된 후 전극의 의도 된 위치가 이동되지 않았 음을 확인합니다. 최적의 전극 피부 인터페이스를 보장하기 위해, 전극이 머리를 통해 두피 평면에 배치, 그리고 있는지 확인합니다. - 각각 각각의 자극 개입 증가와 감소, 10 초 (38, 39)을 통해 램프와 같은 방식으로 DC 전류를 발병 및 오프셋합니다.2mA에서 자극의 강도를 설정하고 신뢰할 수있는 현재의 규제 DC 자극기 (재료 / 장비의 표)를 사용하여 20 분 동안 제공합니다.
참고 :이 강도가 다른 사람 (25)에 의해 사용되는 것과 유사하고, 잘 조직 손상 (41)을 일으키는 임계 값 아래, 노출 (40)의 안전한 수준으로 간주됩니다. - 그래서 잠재적 실험의 결과에 영향을 미칠 수있는 교란 변수를 피하고, 자극 기간 동안 이완 / 휴식 참가자에게, 전자 장치를 사용하여 그들을 억제.
참고 : 참가자가 하나의 가벼운 가려움증 또는 두 전극 사이트 (및 / 또는 입에서 금속 맛) 자극 전류가 시작 느끼는 것이 일반적이다. 눈치 채이지 tDCS를 떠나 - 이러한 감각은 몇 초 후에 사라진다 참가자들을 안심. - 의사 랜덤 ORD 참가자의 세 개의 그룹에 anodal, cathodal 또는 가짜 자극을 적용어 (간 참가자, 관련이없는 샘플). 참가자의 전체 수, 성별, 평균 연령은 교황과 Miall 1과 그룹 간의 비교 있는지 확인하십시오.
8. 다음 뇌 자극, PASAT (단계 5.1-5.1.5)와 평형 순서로 PASST (단계 5.2-5.2.2), 그리고 명사와 동사 읽기 작업 (단계 6.2-6.2.2) 및 반복 동사 생성 작업이 순서 (단계 6.1-6.1.6). 실험 한 (계산 작업)을 수행하고, 의사 임의의 순서로 두 (언어 작업)을 실험. 뇌 stimuation 다음 중 하나를 작업에 연습을 제공하지 않습니다.
참고 : 인식의 다른 연구에서, 현실과 가짜 자극이 동일한 집단에 적용된 적어도 5~7일 (25), (26)의 워시 아웃 기간으로 구분, (관련 샘플 - 참가자 이내). 그러나, 가짜와 진짜 자극을 구별하는 것은 더 높은 전류의 강점 (42)에 용이하다. 이과에서 문제가 될 수있다에 - 참가자 디자인,하지만 여기에 기술 된 바와 같이 간 참가자 디자인 때문에.
Representative Results
데이터 분석
실험에서, 결과가 정답 정확성 점수의 수의 관점에서 분석 하였다 두 작업 모두를위한, 평균 분리 혼합 ANOVAs를 이용하여 참가자들의 구두 응답 시간의 변동 (표준 편차) ((퍼센트 정확로 표시) PASST 대 PASAT), 세션 사이에 () 그룹 (anodal, cathodal 또는 가짜 후 대 전) 가로 질러. 실험 두에서 평균과 참가자들의 언어 적 반응의 변화는 각 작업 (동사 내에서 별도의 혼합 ANOVAs를 사용하여 반복되는 단어의 (블록 5) (블록 1) 첫 번째와 마지막 세트 (학습의 총량) 사이를 비교하여 분석 하였다 대 이전에 동사 읽기 대 세대의 대 명사 읽기), 세션 (후) 및 그룹 (anodal, cathodal 또는 가짜). 잘못된 답변의 결과는 실험이 만에 (평균의 + 2SD 초과) 연장 된 답변과 함께, 모든 데이터 분석에서 제외 하였다.
"ove_content> 실험 한 (산술 작업)자극 프리젠 테이션 평가
다중 비교 조정 쌍대 t-시험 연습 중 설립 참가자 특정 자극 프리젠 테이션 비율이 세 그룹 (가짜, anodal 및 cathodal 그룹, 2.56, 2.50 및 2.49 초 사이에 유의 한 차이가 없었다 확인, 각각 F 2, (63) = 0.23, P = 0.79).
정확도 점수
정답의 수는 아마도 때문에 연습 세션 하나 (76.30 %)에 (그림 1)에 비해 세션 두 개 (84.47 %)에서 증가하지만, 더 그렇게 대 이후 anodal보다 cathodal (77.50 대 89.32 %) (77.80 후 . 82.80 %) 또는 가짜 (ANOVA와 유의 한 작업 X 세션 X 그룹의 상호 작용에 의해 확인으로 77.81 대 80.91 %) 자극 (F 2,63 = 4.61, P <0.05).
그림 1 :. 전 소뇌 tDCS 후 정확도 점수 정답의 수는 선택적으로 세션이 (포스트 자극)에 세션 하나 (사전 자극)에서 cathodal 자극 후 개선 훨씬 더 (+1은 SEM, N = 20 말)을 또한 작업 (PASAT)보다 빼기 작업 (PASST)에서. 별표가 수정 짝 - 비교와 함께 계시 유의 한 차이 (P <0.05)를 보여줍니다. 이 수치는 교황과 Miall 1에서 수정되었습니다.
구두 응답 시간
(; F, 57 = 11.70, P <0.001 1372 대 1447 밀리 초), 그리고 더 많은 그래서 tDCS (1446 대 1374 밀리 초 후, 정답은 PASST 동안보다 PASAT 동안 훨씬 빠르게 있었다 F 1,57 = 36.43, P <0.001). 실제로 그룹 상호 작용에 의해 세션으로 작업은 대 (F, 57 = 2.65, P = 0.08), PASST 동안 응답 시간 후 anodal보다 cathodal 자극 (1,509 대 1,322 밀리 초) 후 더 감소된다 (1491 거의 유의 한 . 1427 밀리 초) 또는 가짜 (1504 대 1427 밀리 초) 자극. 이러한 경향은 PASAT 동안 분명 아니었다.
응답 시간 변동
응답 시간의 일관성도 크게 한 세션 (386 밀리 초) 사이와 두 감소 (354 밀리; F = 16.86, 57, P <0.001)도 2b에 도시 된 바와 같이. 특별한 관심, 작업은 세션 그룹의 상호 작용이 유의 한 X (F 2,57 = 11.16, P <0.001) ×. 이 결과는 PASST 동안 응답 시간 변동이 cathodal (403 대 이후에 더 감소 제안273 밀리 초)보다 anodal (418 대 398 밀리 초) 또는 가짜 (396 대 368 밀리 초) 후. 응답 시간의 변동의 감소는 또한 작업 동안 세 자극 그룹간에 동등했다.
그림 2 : 이전과 소뇌 tDCS 후 (A) 평균 구두 응답 시간. 참가자의 구두 응답 시간의 평균은 선택적으로 심각하지 불구하고, 세션에 세션 하나 (사전 자극)에서 cathodal 자극이 (포스트 자극) 후 개선 (P = 0.08) (+1 SEM, N = 20을 의미) 또한 작업보다 빼기 작업. 이 수치는 교황과 Miall 1. (B) 이전과 소뇌 tDCS 후 구두 응답 시간 변동에서 수정되었습니다. 참가자의 구두 응답 시간의 변동성 (표준 편차) (1 SEM을 의미, N = 20)을 선택적으로 개선크게 뺄셈 동안 세션 사이 cathodal 자극 후, 그러나 첨가시 d를. 이 수치는 교황과 Miall 1에서 수정되었습니다.
2 개 (언어 작업) 실험
평균 전체 학습
블록 1-5 사이에 학습의 효과는 각 참가자에 대해 계산하고 동사 생성 작업 중에 명사 (0.03 초)와 동사 (0.03 초) 읽기 작업 동안 비교,하지만 더 큰 것으로 나타났다 (0.20 초 [그림 3 참조] ) 작업의 중요한 주요 효과 (F 2,56 = 67.17, P <0.001)에 의해 계시. 흥미롭게도, 중요한 세션 X 작업 X 그룹의 상호 작용 (F 4,114 = 2.44, P = 0.05) tDCS 선택적하지만 이후 anodal, cathodal 후 동사 생성 작업 (0.18 대 0.31 초)에 세션 사이에 학습 개선 제안 (0.18 대 0.17 초) 또는 가짜 (0.17 대 0.19 초).
그림 3 :. 블록 1-5 명사 (NR), 읽기, 동사 동안보다, 동사 세대 (VG) 작업 중에 tDCS 후 빠르게 있었다 사이에 반복 블록 사이의 총 학습을 평균 평균 응답 (+1 SEM, N = 20을 의미) (VR) 작업을 읽고. 별표가 수정 짝 - 비교와 함께 계시 유의 한 차이 (P <0.05)를 보여줍니다. 이 수치는 교황과 Miall 1에서 수정되었습니다.
총 학습 변동
블록 1-5 사이에 학습의 일관성도 (그림 4 참조) 계산, 선택적 cathodal (0.08 대 0.19 초) 후 동사 생성 작업 중 개선이 발견 되었으나되지 후 anodal (0.08 대 0.08 초) 또는 가짜 (0.08 대 0.06 초) tDCS를 signif에 의해 표시로icant 세션 작업 그룹의 상호 작용 (F 4,114 = 2.23 P <0.05) X X.
그림 4 :. 반복 블록 사이의 총 학습 변동성 응답의 변화 블록 1-5 읽고 명사 동안보다, 동사 세대 (VG) 작업 중에 tDCS 후 더 일치 하였다 사이 ((20 SD +1 SEM을 의미, N =) NR), 동사 읽기 (VR) 작업. 별표가 수정 짝 - 비교와 함께 계시 유의 한 차이 (P <0.05)를 보여줍니다. 이 수치는 교황과 Miall 1에서 수정되었습니다.
Discussion
TDCS 뇌 - 행동의 관계를 연구하기위한 최근 몇 년 동안에서 인기있는 도구가되었습니다. 본 기사는 tDCS과 작업 기억과주의 다양한 학위를 필요로 산술 언어의 다양한 테스트를 사용하여 소뇌의인지 기능을 조사하는 절차를 설명합니다. 한 실험에 대한 결과는 정신 빼기 (페이싱 청각 직렬 빼기 작업을 [포함 어렵고하고인지 능력을 많이 필요로하는 정보 처리 작업 중에 어떻게 cathodal (anodal하는 상대와 가짜 자극) 오른쪽 소뇌 반구 개선 작업의 정확성과 언어 적 반응 변화의 자극을 보였다 PASST),하지만 정신 또한 (진행 청각 직렬 또한 작업 [PASAT])를 포함하는 단순하고 덜 까다로운 버전 중. 이러한 작업이 모두 비슷한 모터 제어 (즉, 언어 적 작업),하지만 서로 다른인지 부하 (예., 정신적 노력)을 공유하기 때문에, 우리는 우리의 이전 연구에서 추측작업 요구가 높을 때 (1) 오른쪽 소뇌 피질의 cathodal 우울증은 여분의인지 적 자원을 해제 할 수 있습니다. Cathodal tDCS는 소뇌 hyperpolarize 조롱박 전지 출력 우울, 및 (CBI 20) 소뇌 뇌 억제를 감소시킬 것으로 예상되었다. 이보기는 소뇌와 전두엽 피질 사이의 기능적 연결 (즉, cerebello-thalamo - 대뇌 피질의 통로 10) 산술 동안이 task-하고 difficulty- 민감한 43 것을 발견에 의해 지원된다. 이러한 하나로서, 모터 제어에 공헌 소뇌의 변화에 의해 설명 할 수없는 실험에서 결과 PASAT과 PASST에 필적하지만, 또한 대 감산을 수행하는 데 필요한 정신 과정이 다르다. 이 실험의 결과는인지에 소뇌-tDCS의 효과 가능성이 task- 또는 부하 고유의 것을 대신 좋습니다. 실험 두에서 cathodal 자극은 선택적 동안 작업 성능을 향상응답이 빨라졌습니다보다 지속적으로 참가자가 시각적으로 제시 명사에 대한 응답으로 동사를 생성하는 실험의 장이 넘는 연속 블록을 초과 하였다하도록 언어 프로토콜. 이 프라이밍 효과는 언어 유창성 (40)와 그림 이름 대기 시간 41,44 향상시킬 수 있습니다 왼쪽 배 외측 전두엽 피질 (DLPFC)를 통해 방법 anodal tDCS를 보여주는 다른 사람도 실험 한 결과, 및 연구 결과를 보완 - 가설 지원을 동일한 촉진 패턴이 수 (실험 두 관찰) 오른쪽 소뇌 반구를 통해 cathodal tDCS 후 관찰 될 수있다. 함께 찍은, 이러한 결과는 소뇌의 역할을 지원 - 간접적이기는하지만 - 언어, 소뇌는 전두엽 피질의인지 과정에 영향을 미칠 수 있다는 생각에 추가 지원을 대출, 학습과 기억 (45) : (많은 작업 메모리의 주요 사이트 WM을 ) 작업.
인지 기능 향상 아칸소전자 소뇌는 세리의 여기를 통해, DLPFC의 흥분을 통해 원격 영향력을 발휘하기 때문에 생리적으로 그럴듯 - 소뇌 통로입니다. 소뇌와 전두엽 피질 사이의 커플 링에 대한 추가 증거 25 밀리 초에 한 쌍의 감각 / 모터 자극에 의해 유도 결합 가소성이있다 하마다와 동료에 의해 작업에 설명되어 있습니다 - 연관 자극 (PAS)를 쌍, cerebellar-에 의해 차단 될 관찰되었다 tDCS (46). 그리고 소뇌 이상 경 두개 자기 자극 (TMS)의 일상 세션은 소뇌 위축 (47) 환자의 자세 제어 및 산책, 듀얼 태스킹을 개선하는 것으로 나타났다. 이 모터 및인지 개선 모터의 증가에 의해 표시된 유발 소뇌는 사전에 (이중 코일, 쌍 펄스 TMS와 함께 조사) 몇 밀리 초를 흥분 때 감소로 인해 소뇌 뇌 억제, 모터 대뇌 피질의 자극에 의해 유발 전위 ( CBI) 그6개월 치료 후 지속되었다. Farzan 및 동료 (47)는 강화 된 운동 기능의 결과 및 이중 작업의 성능을위한 자원의 해방에인지 기능의 개선을 적립. 소뇌 회로 - - TMS에 의해 유도 된 CBI의 감소는 또한 흥미로운 C의 erebro을 통해 직접 전두엽 대뇌 피질의 기능을 개선 할 수있다인지 능력을 향상시킬 수있다. 즉 선택적 소뇌-tDCS 후 구두 WM 개선하는 절차를 보여 본 문서에 기재된 방법을 사용하여 관찰하여 후자 설명은 일치한다.
여기에 기술 된 방법은 소뇌의 전기 자극은 뇌의인지 기능을 조절 및인지 부하의 높은 수준을 요구하는 작업시 성능을 향상시킬 수있는 방법을 보여준다. 이 발견은 긴 지속 시간이 연산을 통해 성능을 향상시킬 수 DLPFC을 자극에서 긍정적 인 효과를 평행 3. 사실, 전두엽 피질 이상 tDCS 뇌졸중 48 후 환자의인지 결손 치료를위한 치료 도구로 전기 뇌 자극을 채용하는 연구원을 선도하고, 건강한 참가자 4,5에서인지 다양한 작업에서 성능을 향상하고, 파킨슨 병 환자의 수 (41). 사실, tDCS에 대한 향후 방향은 뇌에 지속적인 변화를 유도하여 동작을 수정하기위한 도구로 사용을 포함한다. 뇌 자극 치료의 한 형태로 TDCS는 분명한 이유 (24) 환자군에서 탐구 가치가있다.
이 글에서는인지 사용 tDCS의 성공적인 변조를위한 가장 중요한 단계는 다음과 같습니다 성능의 참가자들의 수준 1) 재봉 작업 난이도; 2) 목적하는 뇌 영역 위에 자극 전극의 일관되고 정확한 위치; 3) 보장 t모자 양 전극이 전원을 끄기 자극기 방지 자극 기간 동안 유지된다 촉촉한 (추가 식염수 필요 적셔서). 눈치 채이지 tDCS를 떠나 - 또한 감각은 몇 초 후에 사라 자극하는 동안 느낀 참가자 (감소 불안을) 안심하는 것이 중요합니다. 미래의 수정은 온라인 미치는 영향을 조사하기 위해 (또는 그렇게 행동과 중복) 과제 수행 중에 tDCS 관리를 포함 할 수 있습니다. 작업 성능은 다음 활성 및 기준 조건 (즉, anodal 대 가짜 및 / 또는 가짜 대 cathodal) 사이에 비교 될 것이다, 오히려 이전과 자극 기간 후 성능을 비교보다. DC 자극의 장기적인 효과는보다 강력한 효과를 얻을 수있다 패러다임과 함께, 또한,인지 기능 장애의 증상을 개선하기 tDCS 사용의 관점에서 탐구 가치가있다. 이 짧은 자극 기간의 승계를 제공 프로토콜을 포함 할 수있다 (오히려 하나의 BLO보다CK), 이에 tDCS '맨 업'이전 세션에서 효과의 후속 세션. 여러 자극 세션을 제공하는 것이 아니라 하나의 세션을 통해 더 천천히 개발 작은 변화보다 성능이 누적 증가를 생성 할 수있다. 이와과 tDCS 임상 연구를위한 미래 방향 등의 과제 Brunoni와 동료 49에 의해 검토되고있다.
절차는 더 잘 이해하고 습득 한 번만 나타나서 특정 질병의인지 적 증상 또는 치료에 대한 치료 학적 도구로서 tDCS를 사용하기위한 잠재력. 예를 들어, 운동 피질 위에 tDCS의 효과는 최근 개인간 매우 가변적 것으로 발견되었고, 22, 23, 항상 특정 극성. 동일은인지 적 영역 (23)에 tDCS의 효과를 말했다되었습니다. 일반적으로 tDCS의 신경 향상 효과에 관한 데이터에 대한 제한은 여전히있다. 하지만 제 경우 일 수있다오프라인에서 소뇌 이상 tDCS의 효과는 참가자가 완전히 어려운인지 작업에 참여해야 할 때 행동을 개선하는 가장 할 수있다, 또는 그들이 그것을 WM과 주의력 자원에 대한 높은 수요를 만들기 때문에 수행하기 어려운 작업을 찾을 때. 이보기는 인식에 소뇌-tDCS의 효과가 task- 또는 하중에 의존 할 수 있음을 시사 : 자극하는 동안 활성화 된 세리 - 소뇌 경로의 부분에서인지 기능을 개선하여 아마도 중재. 물론 현재 자극 50 시간 동안 활성 네트워크의 상태에 민감 할 것으로 생각된다인지에 tDCS의 온라인 효과의 우리의 데이터 평행선이 해석. 또한 작업을 수행 할 수있는 충분한 자원인지가 있는지 TDCS는하지만 더 많은 자원을 사용하도록 시스템이 결합 될 때만, 성능의 변화를 초래할 수 없다. 실제로,의 fMRI 연구는 정면 정수리 네트워크의 신경 활동이 positi입니다 방법을 보여줍니다vely 증가 작업의 복잡성 (51)의 상관 관계.
결론적으로,이 문서는 attentionally 요구하고 어려운 동안 소뇌 활동 (그리고 anodal 여기) 개선 된 성능의 우울증을 cathodal하는인지 부하를, 변화와 정보 처리 일련의 작업 중 소뇌를 자극하는 tDCS를 사용 뇌 자극 절차를 설명 인지 작업. 여분의인지 리소스를 해제 특정 작업을 수행하기 어려운 경우 :이이 전두엽 피질의 WM 지역의 DIS-억제에 의해 달성 될 수 있는지 여부를 추측했다. 희망 건강하고 환자 집단에서 전기 뇌 자극을 전달하기위한 개선 된 프로토콜과 함께, 더 많은 연구에서 나타날 것입니다 tDCS의 효과가 지금 필요한 결정하는 개별 요소의 이해. 따라서, 장래의 노력은 두개 ELECTR를 이용한 특정 질병의 증상 또는 치료인지쪽으로 안내 될 수도세리 - 소뇌 회로를 조절하는인지 재활 도구로적인 뇌 자극.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Headset | Beyerdynamic | DT234 Pro | Ensure the microphone does not move from the participants mouth in between testing. |
| DC stimulator | Magstim | DC Stimulator Plus | Electrode placement is a critical success factor for tDCS efficacy |
| Stimulus presentation and recording software | www.neurobs.com | Presentation (Version 14.2) | Maintain participant-specific stimulus presentation rate between sessions in experiment one |
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