Estimulação de interferência temporal não invasiva: modulando a memória associativa visando alvos profundos do cérebro (Deep-HiPs)

A doença de Alzheimer e seus estágios pré-clínicos são caracterizados por alterações neurodegenerativas progressivas no hipocampo e na rede de modo padrão [1], resultando em disfunções na memória episódica e em sua parte central, a memória associativa [1,2]. A codificação da informação associativa ocorre nas redes cerebrais distribuídas envolvendo o córtex frontal inferior, córtex fusiforme, lobo temporal medial, pré-motor e córtex parietal posterior, incluindo o pré-cúneo [3,4]. Estudos anteriores mostraram que, ao direcionar nós específicos dentro dos circuitos cortico-hipocampais por meio de ferramentas de estimulação cerebral não invasiva, o desempenho da memória associativa (AM) pode ser manipulado [5-8], no entanto, apenas áreas relativamente superficiais desse circuito foram acessível por técnicas atuais de estimulação não invasiva. Novas modalidades de estimulação elétrica transcraniana não invasiva, como a estimulação por interferência temporal (TIS), prometem estimular estruturas cerebrais mais profundas sem comprometer a focalidade [9].

O TIS depende de altas frequências que podem penetrar com perdas relativamente baixas. Portadores de alta frequência (>1 kHz) emitidos por dois (ou mais) pares de eletrodos cutâneos podem interferir temporariamente em alvos nervosos periféricos profundos. A frequência de estimulação efetiva é igual à frequência de compensação entre as portadoras. Ao controlar a orientação do campo e o deslocamento da frequência, o ponto quente da interferência construtiva pode ser direcionado com precisão. O aspecto chave deste método é o uso de ondas portadoras em frequências superiores a 1 kHz. Frequências acima dessa faixa são consideradas como tecidos não estimulantes e de passagem com perda relativamente baixa. Embora essas frequências mais altas não estimulem o tecido neural, o envelope de interferência de duas frequências com mudança de fase pode provocar potenciais de ação porque a frequência de deslocamento (também conhecida como "batida") pode ser ajustada de acordo com < 100 Hz. Os estudos mais recentes mostraram efeitos comportamentais positivos do TIS aplicado sobre o córtex motor primário [10] ou estriado motor [11] em adultos jovens saudáveis. Até o momento, nenhum estudo investigou o efeito do TIS na AM.

Os objetivos específicos incluem: 1) Implementar uma nova técnica de estimulação por interferência temporal (TIS) em um estudo de prova de conceito visando estruturas profundas do circuito córtico-hipocampal, que até esta data eram inatingíveis de forma confiável por técnicas de estimulação não invasivas, com o objetivo de modular a memória associativa em idosos saudáveis. 2) Explorar os fundamentos neurais dos efeitos do TIS e encontrar biomarcadores associados a melhores resultados de estimulação de interferência temporal e à seleção de candidatos ideais usando técnicas de EEG/fMRI

1. Salami, Alireza, et al. "A conectividade elevada do estado de repouso do hipocampo é a base da função neurocognitiva deficiente no envelhecimento". Proceedings of the National Academy of Sciences 111.49 (2014): 17654-17659.
2. Preston, A.R. e Eichenbaum, H. (2013). Interação do hipocampo e do córtex pré-frontal na memória. atual Biol. 23, R764-R773. doi: 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Eichenbaum, H. Interações pré-frontal-hipocampal na memória episódica. Nat. Rev. Neurosci. 18, 547-558 (2017).
4. Wagner, A.D., et al. Contribuições do lobo parietal para a recuperação da memória episódica. Tendências Cog. ciência 9, 445-453 (2005).
5. Koch, Giacomo, et al. "A estimulação magnética transcraniana do pré-cúneo melhora a memória e a atividade neural na doença prodrômica de Alzheimer." Neuroimage 169 (2018): 302-311.
6. Lang, Stefan, e outros. "A estimulação transcraniana de corrente alternada de banda teta de alta definição, mas não a estimulação transcraniana de corrente contínua, melhora o desempenho da memória associativa." Relatórios científicos 9.1 (2019): 1-11.
7. Wang, Jane X., e outros. "Aprimoramento direcionado de redes cerebrais corticais-hipocampais e memória associativa." Ciência 345.6200 (2014): 1054-1057.
8. Wang, Ele, e outros. "A estimulação magnética transcraniana repetitiva guiada pela conectividade do cérebro cortico-hipocampal melhora a memória associativa baseada em palavras com sinalização facial a curto prazo." Fronteiras em Neurociência Humana 14 (2020).
9. Grossman, Nir, et ai. "Estimulação cerebral profunda não invasiva por meio de campos elétricos de interferência temporal." Cela 169.6 (2017): 1029-1041.
10. Ma, Ru, e outros. "Estimulação de Interferência Temporal Alta Gama e Beta no Córtex Motor Humano Melhora as Funções Motoras." bioRxiv (2021).
11. Wessel, Maximilian Jonas, et al. "Evidência de efeitos de estimulação de interferência temporal (TI) no estriado motor." Estimulação Cerebral: Pesquisa Básica, Translacional e Clínica em Neuromodulação 14.6 (2021): 1684.