Влияние транскраниальной стимуляции постоянным током на кратковременную пространственную память у здоровых добровольцев

V. M. Kislitskiy1, E. A. Yatsenko1, A. A. Yatsenko1, V. A. Kushnarev2, M. S. Pomazkov3
1ФГБОУ ВО «Амурская государственная медицинская академия», Благовещенск, Россия; 2ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова», Благовещенск, Россия; 3ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», Томск, Россия

Аннотация


Введение. Транскраниальная стимуляция постоянным током (transcranial direct current stimulation, tDCS) — один из методов неинвазивной стимуляции головного мозга. Воздействие слабого подпорогового постоянного тока на кору головного мозга приводит к изменению активности корковых нейронов, которое продолжается определенное время и по завершении воздействия. Основной механизм этого эффекта заключается в подпороговых изменениях мембранного потенциала, в то время как феномен последействия связан с влиянием tDCS на синаптическую пластичность.

Цель исследования — изучить влияние tDCS задней теменной коры головного мозга на отдельные виды пространственной памяти при расположении электродов в позициях P3– P4+ и P3+ P4–.

Материалы и методы. В исследование были включены 18 здоровых добровольцев (10 мужчин и 8 женщин) в возрасте 18–23 лет. В эксперименте использовались точки стимуляции P3 и P4 по международной системе расположения электродов «10–20%». Стимуляцию производили постоянным током силой 0,7 мА в течение 20 мин. Участники эксперимента проходили три сессии стимуляции (P3– P4+, P3+ P4–, P30 P40) в рандомизированном порядке с интервалом между ними 3 дня. После каждой сессии оценивали состояние кратковременной пространственной памяти с использованием тестов Spatial Memory (категориальная пространственная память) и Spatial Span от Cambridge Brain Sciences (координатная пространственная память) и субъективный эффект tDCS.

Результаты. Статистически значимых различий в прохождении нейропсихологических тестов между «активными» стимуляциями (P3– P4+, P3+ P4–) и имитацией стимуляции не выявлено. Отсутствие эффекта может быть связано с использованием недостаточной силы тока (0,7 мА) или другими факторами (скважность, расположение электродов, время стимуляции и др.). Нежелательных эффектов стимуляции не зарегистрировано.

Заключение. tDCS током силой 0,7 мА не влияет на пространственную память у здоровых людей при использовании монтажей электродов P3– P4+ и P3+ P4–.

Ключевые слова: транскраниальная электрическая стимуляция постоянным током, пространственная память, неинвазивная стимуляция мозга.

 


Ключевые слова

транскраниальная электрическая стимуляция постоянным током; пространственная память; неинвазивная стимуляция мозга

Полный текст:

PDF

Литература

Bindman L.J., Lippold O., Redfearn J. The action of brief polarizing currents on the cerebral cortex of the rat (1) during current flow and (2) in the production of long-lasting after-effects. J Physiol 1964; 172: 369–382. PMIID: 14199369.

Nitsche M.A., Liebetanz D., Antal A. et al. Modulation of cortical excitability by weak direct current stimulation—technical, safety and functional aspects. Suppl Clin Neurophysiol 2003; 56: 255–276. PMID: 14677403.

Purpura D.P., McMurtry J.G. Intracellular activities and evoked potential changes during polarization of motor cortex. J Neurophysiol 1965; 28: 166–185. PMID: 14244793.

Nitsche M.A., Paulus W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology 2001; 57: 1899–1901. PMID: 11723286.

Fertonani A., Miniussi C. Transcranial electrical stimulation: what we know and do not know about mechanisms. Neuroscientist 2017; 23: 109–123. DOI: 10.1177/1073858416631966. PMID: 26873962.

Liebetanz D., Nitsche M.A., Tergau F., Paulus W. Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced after-effects of human motor cortex excitability. Brain 2002; 125: 2238–2247. PMID: 12244081.

Nitsche M.A., Fricke K., Henschke U. et al. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. J Physiol 2003; 553: 293–301. PMID: 12949224.

Coffman B.A., Clarck V.P., Parasuraman R. Battery powered thought: enhancement of attention, learning, and memory in healthy adults using transcranial direct current stimulation. Neuroimage 2014; 85: 895–908. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.07.083. PMID: 23933040.

Kuo M.F., Nitsche M.A. Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clin EEG Neurosci 2012; 43: 192–199. DOI: 10.1177/1550059412444975. PMID: 22956647.

Kuo M.F., Paulus W., Nitsche M.A. Therapeutic effects of non-invasive brain stimulation with direct currents (tDCS) in neuropsychiatric diseases. Neuroimage 2014; 85: 948–960. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.05.117. PMID: 23747962.

Flöel A. tDCS-enhanced motor and cognitive function in neurological diseases. Neuroimage 2014; 85: 934–994. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.05.098. PMID: 23727025.

Brunoni A.R., Kemp A.H., Shiozawa P. et al. Impact of 5-HTTLPR and BDNF polymorphisms on response to sertraline versus transcranial direct current stimulation: implications for the serotonergic system. Eur Neuropsychopharmacol 2013; 23: 1530–1540. DOI: 10.1016/j.euroneuro.2013.03.009. PMID: 23615118.

Göder R., Baier P.C., Beith B. et al. Effects of transcranial direct current stimulation during sleep on memory performance in patients with schizophrenia. Schizophr Res 2013; 144: 153–154. DOI: 10.1016/j.schres.2012.12.014. PMID: 23336963.

Boggio P.S., Ferrucci R., Mameli F. et al. Prolonged visual memory enhancement after direct current stimulation in Alzheimer’s disease. Brain Stimul 2012; 5: 223–230. DOI: 10.1016/j.brs.2011.06.006. PMID: 21840288.

Cotelli M., Manenti R., Brambilla M. et al. Anodal tDCS during face-name associations memory training in Alzheimer’s patients. Front Aging Neurosci 2014; 6: 38. DOI: 10.3389/fnagi.2014.00038. PMID: 24678298.

Hampstead B.M., Stringer A.Y., Stilla R.F. et al. Where did I put that? Patients with amnestic mild cognitive impairment demonstrate widespread reductions in activity during the encoding of ecologically relevant object-location associations. Neuropsychologia 2011; 49: 2349–2361. DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2011.04.008. PMID: 21530556.

Postma A., De Haan E.H. What was where? Memory for object locations. Q J Exp Psychol 1996; 49: 178–199. PMID: 8920102.

Kessels R.P., de Haan E.H., Kappelle L.J., Postma A. Selective impairments in spatial memory after ischaemic stroke. J Clin Exp Neuropsychol 2002; 24: 115–129. DOI: 10.1076/jcen.24.1.115.967. PMID: 11935430.

Postma A., Kessels R., Van Asselen M. How the brain remembers and forgets where things are: the neurocognition of object-location memory. Neurosci Biobehav Rev 2008; 32: 1339–1345. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2008.05.001. PMID: 18562002.

England H.B., Fyock C., Meredith Gillis M., Hampstead B.M. Transcranial direct current stimulation modulates spatial memory in cognitively intact adults. Behav Brain Res 2015; 283: 191–195. DOI: 10.1016/j.bbr.2015.01.044. PMID: 25647757.

Kosslyn S.M. Seeing and imagining in the cerebral hemispheres: a computational approach. Psychol Rev 1987; 94: 148–175. PMID: 3575583.

van der Ham I.J., Raemaekers M., van Wezel R.J. et al. Categorical and coordinate spatial relations in working memory: an fMRI study. Brain Res 2009; 1297: 70–79. DOI: 10.1016/j.brainres.2009.07.088. PMID: 19651111.

Trojano L., Conson M., Maffei R., Grossi D. Categorical and coordinate spatial processing in the imagery domain investigated by rTMS. Neuropsychologia 2006; 44: 1569–1574. DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2006.01.017. PMID: 16529780.

Medina J., Beauvais J., Datta A. et al. Transcranial direct current stimulation accelerates allocentric target detection. Brain Stimul 2013; 6: 433–439. DOI: 10.1016/j.brs.2012.05.008. PMID: 22784444.

Woods A.J., Antal A., Bikson M. et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clin Neurophysiol 2016; 127: 1031–1048. DOI: 10.1016/j.clinph.2015.11.012. PMID: 26652115.




DOI: http://dx.doi.org/10.25692/ACEN.2019.2.2