Neinvazivní stimulace časové interference: Modulace asociativní paměti zacílením na hluboké mozkové cíle (Deep-HiPs)

Alzheimerova choroba a její preklinická stadia se vyznačují progresivními neurodegenerativními změnami v hippocampu a síti default mode [1], což vede k dysfunkcím epizodické paměti a její centrální části, paměti asociativní [1,2]. Ke kódování asociativní informace dochází v distribuovaných mozkových sítích zahrnujících dolní frontální kůru, fusiformní kůru, mediální temporální lalok, premotorickou a zadní parietální kůru včetně precunea [3,4]. Předchozí studie ukázaly, že cílením na specifické uzly v kortiko-hipokampálních okruzích prostřednictvím nástrojů neinvazivní mozkové stimulace lze manipulovat s výkonností asociativní paměti (AM) [5-8], avšak pouze relativně povrchové oblasti tohoto okruhu byly dostupné současnými neinvazivními stimulačními technikami. Nové způsoby neinvazivní transkraniální elektrické stimulace, jako je temporální interference stimulace (TIS), jsou příslibem stimulace hlubších mozkových struktur, aniž by byla ohrožena ohnisková vzdálenost [9].

TIS se spoléhá na vysoké frekvence, které mohou pronikat s relativně nízkou ztrátou. Vysokofrekvenční nosiče (>1 kHz) emitované dvěma (nebo více) páry kožních elektrod mohou dočasně interferovat v hlubokých periferních nervových cílech. Efektivní stimulační frekvence je rovna offsetové frekvenci mezi nosiči. Řízením orientace pole a frekvenčního offsetu lze přesně zaměřit aktivní bod konstruktivní interference. Klíčovým aspektem této metody je použití nosných vln o frekvencích vyšších než 1 kHz. Frekvence nad tímto rozsahem jsou považovány za nestimulující a procházející tkáně s relativně nízkou ztrátou. Zatímco tyto vyšší frekvence nestimulují nervovou tkáň, interferenční obálka dvou fázově posunutých frekvencí může vyvolat akční potenciály, protože offset (neboli "úder") frekvence může být odpovídajícím způsobem naladěna na < 100 Hz. Nejnovější studie prokázaly pozitivní behaviorální účinky TIS aplikované na primární motorický kortex [10] nebo motorické striatum [11] u zdravých mladých dospělých. Dosud žádné studie nezkoumaly vliv TIS na AM.

Specifické cíle zahrnují: 1) Implementovat novou techniku ​​temporální interference stimulace (TIS) ve studii proof-of-concept zaměřené na hluboké struktury kortiko-hipokampálního okruhu, které byly až do tohoto data spolehlivě nedosažitelné neinvazivními stimulačními technikami, s cílem je modulovat asociativní paměť u zdravých seniorů. 2) Prozkoumejte nervové základy účinků TIS a najděte biomarkery spojené s lepšími výsledky stimulace časové interference a s optimálním výběrem kandidátů pomocí technik EEG/fMRI

1. Salami, Alireza a kol. "Zvýšená konektivita hippocampu v klidovém stavu je základem nedostatečné neurokognitivní funkce při stárnutí." Proceedings of the National Academy of Sciences 111.49 (2014): 17654-17659.
2. Preston, A. R. a Eichenbaum, H. (2013). Souhra hippocampu a prefrontálního kortexu v paměti. Curr. Biol. 23, R764-R773. doi: 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Eichenbaum, H. Prefrontální-hippokampální interakce v epizodické paměti. Nat. Neurosci. 18, 547-558 (2017).
4. Wagner, A. D., a kol. Příspěvky parietálního laloku k epizodickému získávání paměti. Trends Cogn. Sci. 9, 445-453 (2005).
5. Koch, Giacomo a kol. "Transkraniální magnetická stimulace precuneus zvyšuje paměť a nervovou aktivitu u prodromální Alzheimerovy choroby." Neuroimage 169 (2018): 302-311.
6. Lang, Stefan a kol. "Transkraniální stimulace střídavým proudem v pásmu Theta s vysokým rozlišením, ale ne stimulace transkraniálním stejnosměrným proudem, zlepšuje výkon asociativní paměti." Vědecké zprávy 9.1 (2019): 1.-11.
7. Wang, Jane X. a kol. "Cílené vylepšení kortikálně-hipokampálních mozkových sítí a asociativní paměti." Science 345.6200 (2014): 1054-1057.
8. Wang, He a kol. "Opakující se transkraniální magnetická stimulace řízená kortiko-hipokampální mozkovou konektivitou krátkodobě zlepšuje asociativní paměť založenou na slovech na základě tváří." Frontiers in Human Neuroscience 14 (2020).
9. Grossman, Nir a kol. "Neinvazivní hluboká stimulace mozku prostřednictvím dočasně rušivých elektrických polí." Cell 169,6 (2017): 1029-1041.
10. Ma, Ru a kol. "Vysoká gama a beta stimulace časové interference v lidské motorické kůře zlepšuje motorické funkce." bioRxiv (2021).
11. Wessel, Maximilian Jonas a kol. "Důkaz pro účinky stimulace časové interference (TI) na motorické striatum." Mozková stimulace: základní, translační a klinický výzkum neuromodulace 14.6 (2021): 1684.