Auswirkungen der transkraniellen elektrischen Stimulation auf die Aufgabenleistung bei gesunden Erwachsenen (BRAIN-STIM)

Die transkranielle elektrische Stimulation (TES) ist eine nicht-invasive Neuromodulationstechnik, die elektrische Ströme mit geringer Intensität (z. B. <2 mA) durch Kopfhautelektroden liefert, um die Gehirnaktivität zu modulieren. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass TEs kognitive Funktionen wie Lernen, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung bei gesunden Personen verbessern und therapeutische Vorteile bei psychiatrischen und neurologischen Populationen bieten können. Trotz dieser Ergebnisse bleiben wesentliche Wissenslücken in Bezug auf die Auswirkungen von TEs, insbesondere im Kontext komplexer, operativ relevanter Aufgaben.

Bestehende Untersuchungen haben sich in erster Linie auf die Auswirkungen von TEs auf einfache kognitive Aufgaben konzentriert, wobei eine begrenzte Untersuchung der Aufgabe untersucht wird, für die mehrere kognitive Domäne gleichzeitig arbeiten müssen. Die Leistung bei komplexen Aufgaben, wie z. B. diejenigen, die motorische Koordination, visuell-räumliche Prozesse, Entscheidungsfindung und schnelle Reaktion beinhalten, können unterschiedlich auf TEs reagieren als einfache, isolierte Aufgaben. Das Verständnis dieser Effekte könnte umfassende Anwendungen bei der Optimierung der kognitiven Leistung in verschiedenen Einstellungen mit hoher Nachfrage haben.

Diese Studie soll mehrere wichtige Unsicherheiten behandeln:

1. Interindividuelle Variabilität der Verhaltens- und neurophysiologischen Reaktionen auf TES.
2. Der Einfluss von Stimulationsparametern (Ort, Typ, Intensität) auf die Aufgabenleistung.
3. Die Größe und Dauer sowohl der sofortigen als auch der Nachstimulationseffekte auf das Verhalten.

Um diese Fragen zu untersuchen, führen gesunde Erwachsene eine computergestützte Track-and-Capture-Aufgabe durch, die mit Dual-Hand-Controllern eine Echtzeit-Motorkontrolle und Entscheidungsfindung erfordert. Die Teilnehmer unterziehen sowohl eine aktive als auch Scheinstimulation in einem randomisierten, doppelblinden Crossover-Design. Die Stimulation richtet sich entweder auf den linken dorsolateralen präfrontalen Kortex oder auf die linke vordere Insula, die von der aktuellen Flussmodellierungssoftware geleitet wird. Die Leistung wird während der Stimulation unmittelbar danach und 24 und 48 Stunden nach der Stimulation bewertet, um sowohl unmittelbare als auch kurzfristige Nachwirkungen zu bewerten.

Die Ergebnismaße umfassen Metriken zur Aufgabenleistung (z. B. Geschwindigkeit, Genauigkeit, Gesamterfolg) und neurophysiologische Daten, die durch nicht-invasive Überwachung mit funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (FNIRs) gesammelt wurden. Die Studie ist Teil einer breiteren Forschungsanstrengung, um die funktionellen Auswirkungen von TEs auf komplexes Verhalten zu charakterisieren und zukünftige Anwendungen bei der Verbesserung der kognitiven Leistungsverbesserung zu informieren.

Alle Stimulationsverfahren folgen festgelegten Sicherheitsrichtlinien für TEs mit geringer Intensität, einschließlich der kontinuierlichen Überwachung der Elektrodenimpedanz und der nach der Sitzung nachteiligen Ereignisfragebögen, die Beschwerden, Stimmung und kognitive Status bewerten. Das Soterix Medical MXN-33 HD-TES-System umfasst integrierte Schutzmaßnahmen, um eine übermäßige Stromversorgung zu verhindern und während der gesamten Stimulation einen sicheren Kontakt mit sicherem Elektroden zu gewährleisten. Die Teilnehmer dienen als eigene Kontrollen in einem Crossover-Design innerhalb des Subjekts und erhöhen die statistische Leistung, um Unterschiede zwischen den aktiven und scheinigen Bedingungen innerhalb der Subjekte zu erkennen.