Stimulation transcrânienne par courant alternatif sur plusieurs zones cérébrales sans

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12710 (2023) Citer cet article

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Bien que la synchronisation sans décalage de phase entre plusieurs régions du cerveau ait été largement observée, des rapports relativement récents indiquent que des retards de phase systématiques entre les régions corticales reflètent la direction des communications entre les régions corticales. Par exemple, il a été suggéré qu'un retard de phase non nul des signaux d'électroencéphalographie (EEG) dans la bande de fréquence gamma entre les zones pariétales bilatérales pourrait refléter la direction de la communication entre ces zones. Nous avons émis l'hypothèse que la direction de la communication entre des zones cérébrales distantes pourrait être modulée par une stimulation transcrânienne multisite par courant alternatif (tACS) avec des retards de phase spécifiques autres que 0° et 180°. Dans cette étude, une nouvelle méthode de stimulation cérébrale non invasive (NIBS) appelée tACS multi-site multiphase (msmp-tACS) a été proposée. L'efficacité de la méthode proposée a été testée dans une étude de cas utilisant un paradigme de mémoire de travail visuospatiale (VWM) dans lequel les conditions de stimulation optimales, y compris les amplitudes et les phases de plusieurs électrodes du cuir chevelu, ont été déterminées à l'aide d'une analyse par éléments finis adoptant une représentation de phaseur. msmp-tACS a été appliqué sur les sillons intrapariétaux bilatéraux (IPS) et a montré que le tACS à 80 Hz avec la phase de l'IPS droit menant de 90 ° à celle de l'IPS gauche (= 3,125 ms) partialisait les performances du VWM vers l'hémichamp visuel droit. Les trois conditions de stimulation étaient synchronisées, RL et LR, ce qui fait référence à une condition de stimulation sans décalage de phase, à la phase de stimulation de l'IPS droit (rIPS) menant à l'IPS gauche (lIPS) de 90° et à la stimulation de l'IPS menant au rIPS de 90°. respectivement. La latéralisation du VWM s'est significativement déplacée vers l'hémichamp visuel droit dans les conditions RL par rapport aux conditions synchronisées et LR. Le changement de VWM était le résultat de la stimulation affectant à certains degrés les essais de l'hémichamp visuel gauche et droit, plutôt que d'augmenter ou de diminuer de manière significative la capacité de VWM d'un hémichamp visuel spécifique. Modification de la dynamique cérébrale causée par les performances VWM partialisées de msmp-tACS, probablement en raison de la modulation de la connectivité efficace entre le rIPS et le lIPS. Nos résultats suggèrent que msmp-tACS est une méthode NBS prometteuse capable de moduler efficacement les réseaux corticaux qui ne peuvent pas être facilement modulés avec les méthodes de stimulation multi-sites conventionnelles.

La stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) est une méthode de stimulation cérébrale non invasive (NIBS) qui permet de moduler les oscillations neuronales. On pense que le tACS entraîne des activités cérébrales endogènes dans les formes d’onde du courant d’entrée en appliquant un faible courant alternatif via des électrodes du cuir chevelu1. Il a été démontré que l’amplitude, la fréquence et la phase du courant de stimulation sont considérées comme des facteurs importants déterminant l’efficacité du tACS. En effet, les effets spécifiques à la fréquence du tACS ont été rapportés dans plusieurs études2,3,4, dans lesquelles les fréquences de stimulation ont été sélectionnées sur la base de méthodes d'imagerie cérébrale, notamment l'électroencéphalographie (EEG) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). De plus, des études récentes ont déterminé une fréquence de simulation en utilisant des caractéristiques EEG complexes, telles que le couplage inter-fréquences5, la neutralisation des bandes EEG6 ou les composants P3007.

Alors que la plupart des études précédentes se sont concentrées sur la modulation des activités d'une seule région cérébrale, les preuves suggèrent que la synchronisation entre des régions corticales distantes peut également fournir des informations utiles pour comprendre la perception consciente et la cognition8,9,10. Ces études ont rapporté que la communication entre les zones corticales est observée sous la forme d’un couplage synchrone sur la bande gamma (30-100 Hz), également appelé hypothèse de communication par cohérence (CTC)11. Conformément à l'hypothèse CTC, le tACS multisite a été introduit pour moduler la synchronisation entre plusieurs régions du cerveau. Cependant, les résultats rapportés étaient déroutants ; La synchronisation induite par le tACS de deux régions corticales a amélioré la perception des formes8 et la mémoire de travail (WM)12, alors que la cartographie motrice auditive13 et l'avantage de l'oreille droite14 n'ont pas été affectés. De plus, la perception du mouvement bistable était améliorée lorsque le cortex pariétal-occipital était désynchronisé par l'application de tACS15.