Estimulación de interferencia temporal no invasiva: modulación de la memoria asociativa al enfocarse en objetivos del cerebro profundo (Deep-HiPs)

La enfermedad de Alzheimer y sus etapas preclínicas se caracterizan por cambios neurodegenerativos progresivos en el hipocampo y la red de modo predeterminado [1] que dan como resultado disfunciones en la memoria episódica y su parte central, la memoria asociativa [1,2]. La codificación de la información asociativa ocurre en las redes cerebrales distribuidas que involucran la corteza frontal inferior, la corteza fusiforme, el lóbulo temporal medial, la corteza premotora y parietal posterior, incluido el precúneo [3,4]. Estudios previos han demostrado que al dirigirse a nodos específicos dentro de los circuitos cortico-hipocampales a través de herramientas de estimulación cerebral no invasiva, el rendimiento de la memoria asociativa (AM) puede manipularse [5-8], sin embargo, solo áreas relativamente superficiales de este circuito fueron manipuladas. accesible por las actuales técnicas de estimulación no invasiva. Las nuevas modalidades de estimulación eléctrica transcraneal no invasiva, como la estimulación por interferencia temporal (TIS), prometen estimular estructuras cerebrales más profundas sin comprometer la focalidad [9].

TIS se basa en frecuencias altas que pueden penetrar con una pérdida relativamente baja. Los portadores de alta frecuencia (>1 kHz) emitidos por dos (o más) pares de electrodos cutáneos pueden interferir temporalmente en objetivos de nervios periféricos profundos. La frecuencia de estimulación efectiva es igual a la frecuencia de compensación entre las portadoras. Al controlar la orientación del campo y la compensación de frecuencia, el punto caliente de la interferencia constructiva se puede enfocar con precisión. El aspecto clave de este método es el uso de ondas portadoras a frecuencias superiores a 1 kHz. Las frecuencias por encima de este rango se consideran tejidos no estimulantes y de paso con una pérdida relativamente baja. Si bien estas frecuencias más altas no estimulan el tejido neural, la envolvente de interferencia de dos frecuencias desfasadas puede provocar potenciales de acción porque la frecuencia de compensación (también conocida como "latido") se puede sintonizar en consecuencia a < 100 Hz. Los últimos estudios mostraron efectos conductuales positivos de TIS aplicados sobre la corteza motora primaria [10] o el cuerpo estriado motor [11] en adultos jóvenes sanos. Hasta la fecha, ningún estudio ha investigado el efecto de TIS en AM.

Los objetivos específicos incluyen: 1) Implementar una técnica novedosa de estimulación por interferencia temporal (TIS) en un estudio de prueba de concepto dirigido a estructuras profundas del circuito cortico-hipocampal, que hasta la fecha eran inalcanzables de manera confiable mediante técnicas de estimulación no invasivas, con el objetivo de modular la memoria asociativa en adultos mayores sanos. 2) Explorar los fundamentos neurales de los efectos TIS y encontrar biomarcadores asociados con mejores resultados de estimulación de interferencia temporal y con la selección de candidatos óptimos mediante el uso de técnicas de EEG/fMRI

1. Salami, Alireza, et al. "La conectividad elevada del estado de reposo del hipocampo subyace a la función neurocognitiva deficiente en el envejecimiento". Actas de la Academia Nacional de Ciencias 111.49 (2014): 17654-17659.
2. Preston, A. R. y Eichenbaum, H. (2013). Interacción del hipocampo y la corteza prefrontal en la memoria. actual Biol. 23, R764-R773. doi: 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Eichenbaum, H. Interacciones prefrontales-hipocampales en la memoria episódica. Nat. Rev. Neurosci. 18, 547-558 (2017).
4. Wagner, A. D., et al. Contribuciones del lóbulo parietal a la recuperación de la memoria episódica. Cognición de tendencias. ciencia 9, 445-453 (2005).
5. Koch, Giacomo, et al. "La estimulación magnética transcraneal del precúneo mejora la memoria y la actividad neuronal en la enfermedad de Alzheimer prodrómica". Neuroimagen 169 (2018): 302-311.
6. Lang, Stefan, et al. "La estimulación de corriente alterna transcraneal de alta definición de banda theta, pero no la estimulación de corriente continua transcraneal, mejora el rendimiento de la memoria asociativa". Informes científicos 9.1 (2019): 1-11.
7. Wang, Jane X., et al. "Mejora dirigida de las redes cerebrales cortico-hipocampales y la memoria asociativa". Ciencia 345.6200 (2014): 1054-1057.
8. Wang, Él, et al. "La estimulación magnética transcraneal repetitiva guiada por la conectividad del cerebro cortico-hipocampal mejora la memoria asociativa basada en palabras con claves faciales a corto plazo". Fronteras en neurociencia humana 14 (2020).
9. Grossman, Nir, et al. "Estimulación cerebral profunda no invasiva a través de campos eléctricos que interfieren temporalmente". Celda 169.6 (2017): 1029-1041.
10. Ma, Ru, et al. "La alta estimulación de interferencia temporal gamma y beta en la corteza motora humana mejora las funciones motoras". bioRxiv (2021).
11. Wessel, Maximiliano Jonas, et al. "Evidencia de efectos de estimulación de interferencia temporal (TI) en el estriado motor". Estimulación cerebral: investigación básica, traslacional y clínica en neuromodulación 14.6 (2021): 1684.