《NeuroImage》电刺激论文分享:通过解同步双焦振荡活动增强视觉运动辨别

2024-02-21 19:09
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2021年10月15日,来瑞士联邦理工学院Roberto F.在《NeuroImage杂志(影响因子7.4/Q1)上发表了题为:Enhancing visual motion discrimination by desynchronizing bifocal oscillatory activity (通过解同步双焦振荡活动增强视觉运动辨别)的文章,通过调节脑区之间的振荡同步,成功增强了视觉运动辨别能力,为非侵入性脑刺激技术的应用提供了新思路

研究中采用德国neuroConn公司的2套DC-Stimulator Plus多功能经颅电刺激器配合2组同心环形橡胶电极(中心电极直径1.5cm,环形电极外直径为5cm内直径2.5cm)探索颅交流电刺激(tACS)调节α相位同步,刺激位点右V1和V5区域电刺激频率:In-Phase组为9 Hz,Anti-Phase组为10 Hz,Sham组为10 Hz


论文原文参见 https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118299


原文摘要翻译如下:

视觉运动辨别涉及到主要视觉皮层(V1)和中颞区(V5/MT)之间在阿尔法波段中的相互作用。我们研究了使用个性化多站经颅交流电刺激(tACS)调节阿尔法相位同步是否能够改善运动辨别能力。我们测试了3组健康受试者,分别接受以下条件:(1)个性化同相位V1alpha-V5alpha tACS(0°滞后),(2)个性化反相位V1alpha-V5alpha tACS(180°滞后)和(3)假 tACS。在tACS之前、期间和之后记录了运动辨别能力和脑电图活动。与同相位组相比,反相位组的表现在刺激后10和30分钟显著提高。这个结果可以通过下行阿尔法-V1伽玛-V5相位幅度耦合的降低来解释。这些结果的一个可能解释是,反相位V1alpha-V5alpha tACS可能会由于波传播的固有速度在刺激部位之间施加**相位滞后,从而支持优化的神经元通讯。


利用ChatGPT总结如下,供参考:


论文简要 :

本研究通过调节脑区之间的振荡同步,成功增强了视觉运动辨别能力,为非侵入性脑刺激技术的应用提供了新思路。

背景信息:

论文背景: 过去的研究表明,视觉运动辨别涉及主要视觉皮层(V1)和中区域(V5/MT)之间α波频率的相互作用。

过去方案: 以往的研究主要集中在神经元的远距离神经振荡活动和人类的神经影像学研究。

论文的Motivation: 本研究旨在探究通过调节V1和V5之间的相位关系,是否可以增强运动辨别性能。

方法:

a. 理论背景:

本文讨论了大脑中区域间相互作用的重要性以及它们对各种脑功能的贡献。它提到了关于区域间相互作用及其与行为特征之间关系的先前研究。具体而言,它关注了视觉系统以及主要视觉皮层(V1)和中颞区域(V5/MT)之间在视觉运动辨别过程中的相互作用。这些区域之间的通信被认为是通过较低频率的振荡的相位同步来建立的,特别是在α和γ频率范围内。本文旨在研究使用经颅交流电刺激(tACS)调节α相位同步是否可以改善运动辨别表现。

b. 技术路线:

  • 本研究招募了50名健康受试者,全部为右撇子,具有正常或矫正到正常视力,无神经系统疾病或认知障碍的病史。

  • 研究设计包括熟悉阶段和实际实验。

  • 使用视觉辨别任务,涉及一组黑点在灰色背景上向左或向右移动。

  • 根据表现调整任务的难度。

  • 在右V1和V5区域上应用经交流电刺激(tACS)。

  • 受试者被随机分配到三组:同相tACS组,反相tACS组和假刺激组

  • 确定每个个体的α峰频率以进行个性化的tACS。

  • 实验在受控的光照条件下在屏蔽的法拉第笼内进行。

Note:

本总结源自于LLM的总结,请注意数据判别. Power by ChatPaper. End.


论文主要图示:

1. 研究的一般特征 (A) 实验设计。实验总持续间约为 3 小时。 (B) 法拉第笼内实验装置的真实示例。显示了脑电图系统和正在进行的视觉任务。 (B) 运动辨别任务的示意图示例。 (C) 当受试者执行全局方向辨别视觉任务时,在 P6 和 O2 上应用同心电极的双焦 tACS 示意图。 (D) 双焦点 tACS 在两个不同相位差下的电场 3D 表示(Thielscher 等人,2015)。在这两种条件下,场的分散不会随时间变化,而是电场线的大小发生变化(Saturnino 等人,2017)。



5. 双焦点 In-Phase tACS(左部分)和 Anti-Phase tACS(右部分)效果的总结和机制解释。