Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS)

Published: September 18, 2021 doi: 10.3791/62681
Automatic Translation
1, 2, 1
1Institute for Medical Research, Human Neuroscience Group, University of Belgrade, 2Faculty of Philosophy, Institute of Psychology, University of Belgrade

Summary

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。

Abstract

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。

Introduction

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)。

Protocol

この手順は、機関倫理委員会によって承認されており、ヘルシンキ宣言と人間の研究のためのガイドラインに沿っています。

1. 材料

メモ:各tDCSセッションに対して、以下の資料を準備します(図1)。

  1. tDCS デバイスを取得する - バッテリ駆動の tDCS デバイスまたはメイン接続された光に接続された分離 tDCS デバイスのみを使用します。装置は、最大出力が数ミリアンペア範囲に限定された定電流刺激装置として機能するべきである。デバイスは、人間の使用のための規制の承認を持っている必要があります。
  2. ゴム電極を入手 - 5 cm x 5 cmの正方形または25 cm 2の円形の電極を使用する。これらの電極は、それぞれ1.5 mA-2 mAの電流に対して0.06 mA/cm2 と0.08 mA/cm2 の間の電流密度を有する。
  3. ゴム電極にフィットするスポンジポケットを準備します。スポンジポケットが大きすぎると、肌に接触面が大きくなります。
  4. 生理液(標準0.9%NaCl)を準備します。
  5. アルコールを準備する(70%)。
  6. 調節可能なシリコーンキャップを入手 - ヘッドストラップも同様に使用できますが、EEGシリコーンキャップは参加者の頭の大きさと形状により良く調整することができ、したがって電極の配置により快適です。
  7. 測定テープ(フレキシブル、プラスチックまたはリボン)を取得します。
  8. 皮膚マーカーを入手 - 皮膚マーカーの鉛筆や様々なメイクアップ製品(例えば、アイペンシルやアイシャドウクレヨン)、後者は、彼らが皮膚科学的にテストされ、簡単に取り外すことができるように、さらに便利にすることができます。
  9. 綿パッドを入手します。
  10. くしと使い捨てのミニシリコンヘアバンドを入手してください。
  11. 注射器またはプラスチックピペットを入手します。
  12. プロトコルシートを用意する - セッションに関する基本情報、すなわち、参加者ID、研究ID、日付、時刻、メモなどの基本的な情報を記入してください(例については 付録 を参照)。
  13. 電極の配置を支援するために、事前に計算されたヘッドメジャーを備えたテーブルを準備します。
    注: プロセスをスピードアップし、エラーの可能性を減らすために、このテーブルを事前に準備しておくことをお勧めします。測定は10-20 EEGの電極配置システムに基づいている;計算に使用される値は、鼻のイニオン/左-右前の前距離です(下記参照)。この表は、距離値の範囲に対して 20% の値を示します。この表をプロトコルシートに埋め込むのが最も便利だとわかっていました(付録)。
  14. アンケートを準備します。各セッションについて、tDCS の前後の感覚と副作用に関するデータを収集します。tDCS中の感覚と(un)快感のレベル;気分と一般的な主観的状態すなわち、新鮮さ/疲労。

Figure 1
図1:tDCS実験用の資料(詳細はテキストを参照 )tDCSデバイス2)電極;3)スポンジ;4)生理液溶液;5)アルコール;6)シリコーンキャップ;7)測定テープ。8)皮膚鉛筆;9)綿パッド。10)櫛とシリコンヘアバンド;11)注射器 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。

2. 刺激プロトコルのプログラミング

メモ: tDCS プロトコルのプログラミングの正確な手順は、tDCS システム/デバイスによって異なります。しかし、すべてのtDCSデバイスは、所望の刺激強度で一定電流を生成する機能、徐々に上下に立ち上がる能力、および刺激の持続時間を設定する方法という基本的な機能を提供します。シータ振動tDCSのようなより高度なプロトコルは、カスタム構築された刺激プロトコルを可能にするデバイス/システムを必要とします。

  1. 定数アノダル tDCS
    1. 標準のアノダル tDCS プロトコル (図 2A)を定義します: (1) フェードイン期間 30 秒、電流強度が徐々に 0 mA から目標強度まで上昇する (通常は 1.5 mA を使用しますが、他の強度は安全限界内にとどまれば、他の強度も同様に使用できます)。(2)目標強度の一定電流(例えば、1.5mA)が送達される刺激期間。電流強度が徐々に0mAに減少する場合は30秒のフェードアウト期間。

Figure 2
図 2: tDCS プロトコル: (A) 定数アノダル tDCS;(B) シータ振動tDCS;(3) シャムtDCS. 期間フェードはオレンジ色にマークされています。フェードアウト期間は緑色でマークされます。 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。

  1. シータ振動tDCS
    1. シータ振動tDCSは、様々な強度の電流を供給しますが、極性を切り替えません(図2B)。したがって、電流が供給される波形を次のように定義します: (1) フェードイン期間が 30 秒で、電流強度が 0 mA からターゲットの強度 (例えば、1.5 mA) まで徐々に上昇します。(2)電流が事前定義された振幅範囲内でターゲット強度の周りに振動する19分の刺激期間(我々は、ターゲット強度の±0.5 mAの振動を使用する)を選択した周波数で(我々は通常、シータリズムの代表として5 Hzの周波数を使用する)。(3)フェードアウト期間は30秒で、現在の強度を0 mAにします。
      注:このプロトコルは、任意の実験的制御ソフトウェア(例えば、CED信号)によって生成され、使用されるべきtDCSデバイスと互換性のあるインテリジェントインターフェイス(例えば、CED 1401デバイスの範囲)を介して配信することができます。tDCS 以外の高度な専用経頭蓋電気刺激(tES)システムも交流電流(tACS)とランダムノイズ刺激(tRNS)を提供することができます。また、振動 tDCS プロトコルの生成にも使用できます。例えば、StarStim では、シータ振動 tDCS プロトコルは、tDCS (1.5 mA) と tACS (±0.5 mA, 5 Hz) の線形の組み合わせとして定義されます。このタイプのプロトコルは、すべての参加者が同じ周波数(すなわち、5 Hz)で振動刺激を受けるわけではないが、周波数が各人のシータバンド内の支配的な周波数に調整されるという意味でパーソナライズすることができる(例えば、人1:5 Hz、人数2:6 Hz、人3:4.5Hzなど)。

   

  1. シャムtDCS
    1. 定数/振動 tDCS と同じ期間の sham プロトコルを使用します (図 2C)。つまり、(1)最初のフェードイン/アウト期間は、電流が徐々に目標強度まで上昇し(例えば、1.5 mA)、最初の60秒(2)0 mAの18分の間に徐々に0 mAまで下がり、(3)再び60秒続く2番目のフェードイン/アウト期間と定義します。
      注:別のアプローチは、全体の刺激期間(20分)にわたって非常に低い電流強度を使用することです。このタイプの偽プロトコルは、アノダル刺激と同じ(電流強度のみが(0.1mA)に設定され、皮感覚を生み出すように設計されているが、強度は生理学的効果33を生み出すには週すぎる。

3. 電極配置 (図 3)

  1. DLPFC電極モンタージュ:DLPFCの刺激のために、ターゲット(アノーダル)電極を国際10-20 EEGシステムのF3(左)またはF4(右)のいずれかに置きます。逆頬に戻り電極(陰極)を置きます - すなわち、F3アノードの右頬とF4アノードの左頬。
  2. PPC電極モンタージュ:PPC上の刺激のために、ターゲット(アノーダル)電極を国際的な10-20 EEGシステムのP3(左)またはP4(右)のいずれかに置きます。戻り電極(陰極)を、DLPFCモンタージュと同じ対側頬に置きます。
  3. ターゲット電極配置
    1. 参加者の頭に F3 を配置するには
      1. 測定テープを使用して、頭頂部を通過する鼻(鼻橋の最も深い点)とイニオン(外部後頭部突起の最も顕著な点)との間の距離を測定します。スキンマーカーで中間距離を細い線でマークします。
      2. 頭部の上部を通過する耳の間の距離を測定し(参照として前耳の点を使用)、中間距離を細い線でマークします。
      3. 2 つの中間線の交点で、頂点または中心の位置 (Cz と呼ばれる) を見つけます。スキンマーカーではっきりとマークします。
      4. 再び鼻のイニオン距離を測定しますが、今回はCzを越えて、今度は耳の間の距離をもう一度測定し、今度はCzを越えて距離を測定し、距離を測定Bとして注意してください。
      5. 距離 A の 20%、距離 B の 20% を計算します(または、事前計算値についてはプロトコル シートを参照してください)。
      6. Czからナションイニオンラインに沿って距離Aの20%を前進させ、Fz(正中前線)に到達し、スポットをマークします。
      7. C3(左中央)に到達するためにCzから左方向に距離Bの20%を移動し、スポットをマークします。
      8. 20%前方フォーム C3( 鼻のイニオンラインと並行して)、20%のFz(オーラクル間線と平行)を移動して、交点で F3 に到達します。F3をスキンマーカーでマークし、電極の中心をスポットに配置します。
    2. F4を見つけるには、ヘッドの右側のみ同じ手順に従います。
    3. 参加者の頭の上に P3 を配置するには
      1. 上記の手順に従って、手順 3.3.1.1-3.3.1.5 (Cz を見つける、 ノート距離 A と B, 20% を計算します。
      2. 距離Aの20%をナシオンイニオンに沿ってCzから後方に移動してPz(正中頭頂部)に到達し、スポットをマークします。
      3. C3 に到達し、スポットをマークするには、Cz から Cz から左に 20% の距離 B を移動します。
      4. C3 から 20% 後方 (鼻のイニオンラインと平行) 、Pz から左に 20% (オーラクル間線と平行) を移動して、それらの交点で P3 に到達します。 P3 をスキンマーカーでマークし、電極の中心をスポットに配置します。
    4. P4を見つけるには、頭の右側のみ同じ手順に従ってください。
  4. リターン電極配置
    1. ターゲット電極を調整可能なシリコンキャップで固定した後(ステップバイステップの手順を参照)、戻り電極を顎バンドの下に挿入して、電極と対側頬の接触を固定します。

Figure 3
図3:電極配置スキーム。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。

4. ステップバイステップの手順

  1. tDCS セッションの前に
    1. 各参加者が、調査の倫理的承認で定義されている包含基準を満たしているかどうかを確認します(最も一般的な包含/除外基準については 付録 を参照してください)。
    2. 参加者に参加者情報シート(年齢、性別、ニコチン/アルコール消費量などすべての関連情報を含む)を記入してもらいます。
    3. 機関審査委員会の倫理ガイドラインに従い、参加者にインフォームド・コンセントに署名するよう依頼します。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。
    4. 研究の設計に応じて、ベースライン認知評価(メモリおよび/またはその他の認知機能)を実行します。
  2. tDCS のセットアップと刺激
    1. 参加者を椅子に座らせる。
    2. 参加者にtDCS以前の感覚チェックリストに記入し、全体的な状態(すなわち、現在の気分;新鮮さ/疲労- これらは単一のLikertタイプの項目として、または簡単な気分内分化スケール35などの標準化されたアンケートを使用して評価することができます)を報告するように依頼してください。
    3. 測定テープを使用してヘッド対策を取ります。
    4. DLPFCまたはPPCを見つけるには、上記の手順(電極配置)に従ってください。各参加者の「プロトコル」シートに、その測定値を書き留めます。これらは、後続のセッションで測定を行う際にチェックするために使用できます。
    5. コンダクタンスを高めるには、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には櫛とヘアバンドを使用してください)。
    6. 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。
    7. アルコールを浸した綿パッドを使ってグリースや汚れを取り除き、乾かして下さい(参加者が頬に重い化粧をしている場合は、メイク除去製品を使用)電極が置かれる皮膚の表面を清掃します。
    8. シリコンキャップを参加者の頭にかぶせ、あごひずみで固定します。キャップをきつくしないでください(これは後で行われます)。
    9. スポンジポケットに生理液を浸し、電極を中に入れます。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。スポンジ当たり生理液の通常10〜15 mLで十分です。スポンジが乾燥しすぎると、高い抵抗を引き起こし、導電率が悪くなり、回路接続が失われることさえあります。
      注:tDCSデバイスのほとんどは、抵抗インジケータを持っています。しかし、スポンジは湿気のために時々検査されるべきです。一方、スポンジが過度に濡れている場合、刺激中に電流が頭を横切ってシフトする可能性があります。スポンジが乾燥しすぎた場合は、スポンジ中程度の濡れを持ち、注射器を使用して実験中に生理食音溶液を追加することをお勧めします。
    10. シリコンストラップの下にスポンジ電極を置き、印の付いたヘッド位置にターゲット電極の中心を配置します。逆頬に戻り電極をセットします。シリコンストラップを使用して、キャップを参加者のヘッドサイズと形状に調整します。キャップは、電極が動かないようにしっかりとする必要がありますが、参加者にとって快適です。
    11. 刺激装置をオンにし、事前定義されたtDCSプロトコル(アクティブなアノダル刺激またはシャム)を選択して実行します。
    12. 参加者にリラックスしてもらい、刺激の最初の数分(1〜3分)の間に彼らがどのように感じるかを報告してもらいます。感覚は慣れ親しんだり、他の活動に注意を向け始めたりすると、ゆっくりと消え去ることを説明する。
    13. 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 の間に軽い認知的関与を使用します。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(3〜5分の刺激の後から始まります)。刺激中のこのタイプの認知的関与は、tDCS効果を促進する可能性を秘めており、参加者がtDCSによって引き起こされる皮膚感覚から心を保つのに役立ちます。
    14. 刺激中に複数回どのように感じるかを報告するよう参加者に報告してもらいます(例えば、刺激の5分ごとに10ポイントスケールで不快感のレベルを報告する、1 - 完全に不在、10 - 非常に集中的)。一部の参加者では、フェードインフェードアウト期間中に、より高いレベルの不快感(>6)が予想される可能性があります。不快感のレベルが5分後に高いままであれば、刺激を中止します。
    15. 定義済みのプロトコル実行が経過したら、刺激をオフにします。
    16. まずスポンジ電極を取り外し、シリコンキャップを取り外します。
    17. 参加者に、ポスト tDCS 感覚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。
    18. 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。皮膚反応がある場合(例えば、局所血管拡張すなわち、頬の皮膚の赤み)、それは通常敏感肌を有する参加者の一過性反応であり、10〜15分以内に消えるはずです。
  3. メモリ評価
    1. 参加者間での評価を標準化するには、コンピュータ化された評価ツール、つまり自動スコア付きのメモリタスクを使用します。いくつかのWMタスク(例えば、口頭および空間的な3バックタスク)およびAMタスク(口頭ペア学習;顔文字のキュードリコール、オブジェクトの位置など)は、ここで見つけることができます: https://osf.io/f28ak/?view_only=f8d5e8dd71d24127b3668ac3d8769408
    2. メモリに対するtDCS効果の特異性を評価するには、制御タスク、すなわち他の認知機能または運動機能をタップするタスクを含めるのが推奨される。
  4. 実験セッション/研究の終了
    1. 研究の(最後の)実験セッションの後、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。すべての回答に注意し、得られた比率が確率よりも高いかどうかを確認します。そうでなければ、ブラインドは成功しました。参加者が実際と偽の刺激を区別することができた場合は、正しく推測された人と、ブラインドが失敗した人がtDCS効果に影響を与えたかどうかを確認しなかった人のデータを分析します。
    2. 倫理指針に沿って、参加者の関与が完了した後、参加者に詳細に報告する。
  5. 実験セッション後
    1. 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。スポンジを完全に乾かしてから片付けましょう。
    2. 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きれいにしてください。
    3. 機器の故障、参加者による関連コメント、中断など、セッション中に発生した可能性のある、異常な、予期しない、または計画外のすべてのイベントに関するメモを作成します。

Representative Results

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。

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。 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。

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。

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。 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。

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.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。

付録。 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。

Discussion

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。

Disclosures

著者は開示する相反する利益を持っていません

Acknowledgments

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。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adjustable silicone cap
Alcohol
Comb
Cotton pads
Measuring tape
Rubber electrodes
Saline solution
Single-use mini silicon hair bands
Skin marker
Sponge pockets
Syringe
tDCS device

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4, 829-839 (2003).
  2. Aurtenetxe, S., et al. Interference Impacts Working Memory in Mild Cognitive Impairment. Frontiers in Neuroscience. 10, 443 (2016).
  3. Chen, P. C., Chang, Y. L. Associative memory and underlying brain correlates in older adults with mild cognitive impairment. Neuropsychologia. 85, 216-225 (2016).
  4. Bastin, C., et al. Associative memory and its cerebral correlates in Alzheimer's disease: Evidence for distinct deficits of relational and conjunctive memory. Neuropsychologia. 63, 99-106 (2014).
  5. McKhann, G. M., et al. The diagnosis of dementia due to Alzheimer's disease: Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer's Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer's disease. Alzheimer's & Dementia. 7, 263-269 (2011).
  6. Bopp, K. L., Verhaeghen, P. Aging and Verbal Memory Span: A Meta-Analysis. Journals of Gerontology: Social Sciences section of The Journal of Gerontology Series B. 60, 223-233 (2005).
  7. Chalfonte, B. L., Johnson, M. K. Feature memory and binding in young and older adults. Memory & Cognition. 24, 403-416 (1996).
  8. Livingston, G., et al. Dementia prevention, intervention, and care: 2020 report of the Lancet Commission. Lancet. 396, 413-446 (2020).
  9. Dharmarajan, T. S., Gunturu, S. G. Alzheimer's disease: A healthcare burden of epidemic proportion. American Health & Drug Benefits. 2, 39-47 (2009).
  10. Stites, S. D., Harkins, K., Rubright, J. D., Karlawish, J. Relationships between cognitive complaints and quality of life in older adults with mild cognitive impairment, mild Alzheimer disease dementia, and normal cognition. Alzheimer Disease and Associated Disorders. 32, 276-283 (2018).
  11. Montejo, P., Montenegro, M., Fernández, M. A., Maestú, F. Memory complaints in the elderly: Quality of life and daily living activities. A population based study. Archives of Gerontology and Geriatrics. 54, 298-304 (2012).
  12. Hussenoeder, F. S., et al. Mild cognitive impairment and quality of life in the oldest old: a closer look. Quality of Life Research. 29, 1675-1683 (2020).
  13. Mol, M., et al. The effect of percieved forgetfulness on quality of life in older adults; a qualitative review. International Journal of Geriatric Psychiatry. 22, 393-400 (2007).
  14. Malkani, R. G., Zee, P. C. Brain Stimulation for Improving Sleep and Memory. Sleep Medicine Clinics. 15, 101-115 (2020).
  15. Sandrini, M., Manenti, R., Sahin, H., Cotelli, M. Effects of transcranial electrical stimulation on episodic memory in physiological and pathological ageing. Ageing Research Reviews. 61, (2020).
  16. Manenti, R., Cotelli, M., Robertson, I. H., Miniussi, C. Transcranial brain stimulation studies of episodic memory in young adults, elderly adults and individuals with memory dysfunction: A review. Brain Stimulation. 5, 103-109 (2012).
  17. Filmer, H. L., Dux, P. E., Mattingley, J. B. Applications of transcranial direct current stimulation for understanding brain function. Trends in Neuroscience. 37, 742-753 (2014).
  18. Stagg, C. J., Antal, A., Nitsche, M. A. Physiology of Transcranial Direct Current Stimulation. Journal of ECT. 34, 144-152 (2018).
  19. Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimulation. 9, 641-661 (2016).
  20. Brunoni, A. R., et al. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. International Journal of Neuropsychopharmacology. 14, 1133-1145 (2011).
  21. Owen, A. M., McMillan, K. M., Laird, A. R., Bullmore, E. N-back working memory paradigm: A meta-analysis of normative functional neuroimaging studies. Human Brain Mapping. , 46-59 (2005).
  22. Staresina, B. P., Henson, R. N. A., Kriegeskorte, N., Alink, A. Episodic Reinstatement in the Medial Temporal Lobe. Journal of Neuroscience. 32, 18150-18156 (2012).
  23. Bai, S., Loo, C., Dokos, S. A review of computational models of transcranial electrical stimulation. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 41, 21-35 (2013).
  24. Esmaeilpour, Z., et al. Methodology for tDCS integration with fMRI. Human Brain Mapping. 41, 1950-1967 (2020).
  25. Gandiga, P. C., Hummel, F. C., Cohen, L. G. Transcranial DC stimulation (tDCS): A tool for double-blind sham-controlled clinical studies in brain stimulation. Clinical Neurophysiology. 117, 845-850 (2006).
  26. Lang, S., Gan, L. S., Alrazi, T., Monchi, O. Theta band high definition transcranial alternating current stimulation, but not transcranial direct current stimulation, improves associative memory performance. Scientific Reports. 9, (2019).
  27. Vulić, K., Bjekić, J., Paunović, D., Jovanović, M., Milanović, S., Filipović, S. R. Theta-modulated oscillatory transcranial direct current stimulation over posterior parietal cortex improves associative memory. Scientific Reports. 11, 3013 (2021).
  28. Pahor, A., Jaušovec, N. The effects of theta and gamma tacs on working memory and electrophysiology. Frontiers in Human Neuroscience. 11, 651 (2018).
  29. Dedoncker, J., Brunoni, A. R., Baeken, C., Vanderhasselt, M. A. The effect of the interval-between-sessions on prefrontal transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognitive outcomes: a systematic review and meta-analysis. Journal of Neural Transmission. 123, 1159-1172 (2016).
  30. Sarkis, R. A., Kaur, N., Camprodon, J. A. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS): Modulation of Executive Function in Health and Disease. Current Behavioral Neuroscience Reports. 1, 74-85 (2014).
  31. Mitra, S., Mehta, U. M., Binukumar, B., Venkatasubramanian, G., Thirthalli, J. Statistical power estimation in non-invasive brain stimulation studies and its clinical implications: An exploratory study of the meta-analyses. Asian Journal of Psychiatry. 44, 29-34 (2019).
  32. Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., Buchner, A. G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods (Psychonomic Society Inc.). , 175-191 (2007).
  33. Coffman, B. A., Clark, V. P., Parasuraman, R. Battery powered thought: Enhancement of attention, learning, and memory in healthy adults using transcranial direct current stimulation. Neuroimage. 85, 895-908 (2014).
  34. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clinical Neurophysiology. 128, 1774-1809 (2017).
  35. Mayer, J. D., Gaschke, Y. N. The experience and meta-experience of mood. Journal of Personality and Social Psychology. 55, 102-111 (1988).
  36. Berryhill, M. E., Wencil, E. B., Branch Coslett, H., Olson, I. R. A. A selective working memory impairment after transcranial direct current stimulation to the right parietal lobe. Neuroscience Letters. 479, 312-316 (2010).
  37. Berryhill, M. E., Jones, K. T. tDCS selectively improves working memory in older adults with more education. Neuroscience Letters. 521, 148-151 (2012).
  38. Živanović, M., et al. The Effects of Offline and Online Prefrontal vs Parietal Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) on Verbal and Spatial Working Memory. Neurobiology of Learning and Memory. 179, 107398 (2021).
  39. Bjekić, J., et al. The immediate and delayed effects of single tDCS session over posterior parietal cortex on face-word associative memory. Behavioural Brain Research. 366, 88-95 (2019).
  40. Bjekić, J., Čolić, V. M., Živanović, M., Milanović, D. S., Filipović, R. S. Transcranial direct current stimulation (tDCS) over parietal cortex improves associative memory. Neurobiology of Learning and Memory. 157, 114-120 (2019).
  41. Lee, C., Jung, Y. J., Lee, S. J., Im, C. H. COMETS2: An advanced MATLAB toolbox for the numerical analysis of electric fields generated by transcranial direct current stimulation. Journal of Neuroscience Methods. 277, 56-62 (2017).
  42. Berryhill, M. E. Hits and misses: leveraging tDCS to advance cognitive research. Frontiers in Psychology. 5, (2014).
  43. Kuo, M. F., Nitsche, M. A. Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clinical EEG and Neuroscience. 43, 192-199 (2012).
  44. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. , 2744 (2011).
  45. Reinhart, R. M. G., Cosman, J. D., Fukuda, K., Woodman, G. F. Using transcranial direct-current stimulation (tDCS) to understand cognitive processing. Attention, Perception, & Psychophysics. 79, 3-23 (2017).
  46. Santarnecchi, E., et al. Enhancing cognition using transcranial electrical stimulation. Current Opinion in Behavioral Sciences. 4, 171-178 (2015).
  47. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127, 1031-1048 (2016).
  48. Imburgio, M. J., Orr, J. M. Effects of prefrontal tDCS on executive function: Methodological considerations revealed by meta-analysis. Neuropsychologia. 117, 156-166 (2018).
  49. Lally, N., Nord, C. L., Walsh, V., Roiser, J. P. Does excitatory fronto-extracerebral tDCS lead to improved working memory performance. F1000Research. 2, (2013).
  50. Nozari, N., Woodard, K., Thompson-Schill, S. L. Consequences of cathodal stimulation for behavior: When does it help and when does it hurt performance. PLoS One. 9, (2014).
  51. Hoebeke, Y., Desmedt, O., Özçimen, B., Heeren, A. The impact of transcranial Direct Current stimulation on rumination: A systematic review of the sham-controlled studies in healthy and clinical samples. Comprehensive Psychiatry. 106, 152226 (2021).

Tags

神経科学、問題175、
メモリ強化のための経頭蓋直流刺激(tDCS)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bjekić, J.,… More

Bjekić, J., Živanović, M., Filipović, S. R. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement. J. Vis. Exp. (175), e62681, doi:10.3791/62681 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter