Неинвазивная стимуляция темпоральной интерференцией: модулирование ассоциативной памяти путем воздействия на мишени глубокого мозга (Deep-HiPs)

Болезнь Альцгеймера и ее доклинические стадии характеризуются прогрессирующими нейродегенеративными изменениями в гиппокампе и сети пассивных режимов [1], приводящими к дисфункциям эпизодической памяти и ее центрального отдела — ассоциативной памяти [1,2]. Кодирование ассоциативной информации происходит в распределенных сетях мозга, включающих нижнюю лобную кору, веретенообразную кору, медиальную височную долю, премоторную и заднюю теменную кору, включая предклинье [3,4]. Предыдущие исследования показали, что путем нацеливания на определенные узлы в корково-гиппокампальных цепях с помощью инструментов неинвазивной стимуляции мозга можно манипулировать работой ассоциативной памяти (АМ) [5-8], однако только относительно поверхностные области этой цепи были затронуты. доступны с помощью современных неинвазивных методов стимуляции. Новые методы неинвазивной транскраниальной электростимуляции, такие как временная интерференционная стимуляция (TIS), обещают стимулировать более глубокие структуры мозга без ущерба для очагов [9].

TIS использует высокие частоты, которые могут проникать с относительно низкими потерями. Высокочастотные несущие (> 1 кГц), излучаемые двумя (или более) парами кожных электродов, могут временно интерферировать с мишенями глубоких периферических нервов. Эффективная частота стимуляции равна частоте смещения между несущими. Управляя ориентацией поля и смещением частоты, можно точно определить горячую точку конструктивных помех. Ключевым аспектом этого метода является использование несущих на частотах выше 1 кГц. Частоты выше этого диапазона считаются нестимулирующими и проходят через ткани с относительно низкими потерями. Хотя эти более высокие частоты не стимулируют нервную ткань, интерференционная огибающая двух частот со сдвигом по фазе может вызывать потенциалы действия, потому что частота смещения (также известная как «биения») может быть настроена соответственно до < 100 Гц. Последние исследования показали положительные поведенческие эффекты TIS, применяемые к первичной моторной коре [10] или моторному стриатуму [11] у здоровых молодых людей. На сегодняшний день ни одно исследование не изучало влияние TIS на AM.

Конкретные цели включают в себя: 1) Внедрить новый метод временной интерференционной стимуляции (TIS) в экспериментальном исследовании, нацеленном на глубокие структуры корково-гиппокампального контура, которые до настоящего времени были недостижимы надежно с помощью неинвазивных методов стимуляции, с целью модуляции ассоциативной памяти у здоровых пожилых людей. 2) Изучить нейронные основы эффектов TIS и найти биомаркеры, связанные с лучшими результатами временной интерференционной стимуляции и с оптимальным выбором кандидатов с использованием методов ЭЭГ/фМРТ.

1. Салами, Алиреза и др. «Повышенная связь гиппокампа в состоянии покоя лежит в основе недостаточной нейрокогнитивной функции при старении». Труды Национальной академии наук 111.49 (2014): 17654-17659.
2. Престон, А. Р., и Эйхенбаум, Х. (2013). Взаимодействие гиппокампа и префронтальной коры в памяти. Курс. биол. 23, Р764-Р773. doi: 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Эйхенбаум, Х. Префронтально-гиппокампальные взаимодействия в эпизодической памяти. Нац. Преподобный Нейроски. 18, 547-558 (2017).
4. Вагнер, А.Д., и соавт. Вклад теменной доли в эпизодическую память. Тенденции Познан. науч. 9, 445-453 (2005).
5. Кох, Джакомо и др. «Транскраниальная магнитная стимуляция предклинья улучшает память и нервную активность при продромальной стадии болезни Альцгеймера». Нейроизображение 169 (2018): 302-311.
6. Ланг, Стефан и др. «Тета-диапазон высокой четкости транскраниальной стимуляции переменным током, но не транскраниальной стимуляции постоянным током, улучшает работу ассоциативной памяти». Научные отчеты 9.1 (2019): 1-11.
7. Ван, Джейн X. и др. «Целенаправленное улучшение корково-гиппокампальных сетей мозга и ассоциативной памяти». Наука 345.6200 (2014): 1054-1057.
8. Ван, Хе и др. «Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция, управляемая связями коры и гиппокампа мозга, на короткое время улучшает ассоциативную память, основанную на словах». Границы нейронауки человека 14 (2020).
9. Гроссман, Нир и др. «Неинвазивная глубокая стимуляция мозга с помощью временных интерферирующих электрических полей». Сотовый 169.6 (2017): 1029-1041.
10. Ма, Ру и др. «Высокая гамма- и бета-временная стимуляция интерференции в моторной коре головного мозга человека улучшает моторные функции». биоРксив (2021).
11. Вессель, Максимилиан Джонас и др. «Доказательства влияния стимуляции временной интерференции (TI) на моторное полосатое тело». Стимуляция мозга: фундаментальные, трансляционные и клинические исследования нейромодуляции 14.6 (2021): 1684.