The underlying neural mechanisms of transcranial direct current stimulation (tDCS), especially beyond the primary motor cortex, remain unclear. Several studies examined tDCS effects on either functional activity, neurotransmitters or behavior but few investigated those aspects together to reveal how the brain responds to tDCS. The objective is to elucidate the underlying mechanisms of tDCS using a multimodal approach that extends from behavioral to neurotransmitter levels of explanation. Thirty‐two healthy participants performed an auditory dichotic listening task at two visits, one session with sham and one session with real tDCS (2 mA) while simultaneously undergoing functional magnetic resonance imaging (fMRI). The anode and cathode were placed over the left temporo‐parietal cortex (TPC) and dorsolateral prefrontal cortex, respectively. Before and after simultaneous dichotic listening/fMRI/tDCS, combined glutamate and glutamine (Glx) and myo‐inositol levels were assessed in the stimulated areas. While fMRI and dichotic listening showed expected functional activity and behavioral effects, neither method demonstrated differences between real and sham stimulation. Glx only showed a statistical trend towards higher levels after real tDCS in both stimulated brain areas. There were no significant correlations between behavior and Glx. Despite a reasonable sample size, electrical field strength, and replication of behavioral and functional activity results, tDCS had little to no effect on dichotic listening, Glx, and functional activity. The study emphasizes that findings about the underlying neural mechanisms of the primary motor cortex cannot simply be generalized to other brain areas. Particularly, the TPC might be less sensitive to tDCS. Moreover, the study demonstrates the general feasibility of multimodal approaches.

中文翻译：

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tDCS对双耳听觉期间背外侧前额叶和颞顶区的影响的多模式研究

经颅直流电刺激（tDCS），特别是初级运动皮层以外的潜在神经机制仍不清楚。几项研究考察了TDCS的影响无论是功能活性，神经递质或行为，但很少有人研究这些方面来揭示大脑对tDCS的反应。目的是使用多模式方法阐明tDCS的基本机制，该方法从行为解释的水平扩展到神经递质的解释水平。32名健康参与者在两次探访中执行了听觉二项听觉任务，一次为假，一次为真实tDCS（2 mA），同时进行了功能磁共振成像（fMRI）。阳极和阴极分别放置在左侧颞顶叶皮层（TPC）和背外侧前额叶皮层上。在同时进行双歧听/ fMRI / tDCS之前和之后，评估受刺激区域的谷氨酸和谷氨酰胺（Glx）和肌醇水平。尽管功能磁共振成像和二项听觉显示出预期的功能活动和行为效果，但两种方法均未显示真实刺激和假刺激之间的差异。真正的tDCS后，两个受刺激的大脑区域中，Glx仅显示出向更高水平的统计趋势。行为与Glx之间没有显着相关性。尽管有合理的样本量，电场强度以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。两种方法均未显示真实刺激与假刺激之间的差异。真正的tDCS后，两个受刺激的大脑区域中，Glx仅显示出向更高水平的统计趋势。行为与Glx之间没有显着相关性。尽管有合理的样本量，电场强度以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。两种方法均未显示真实刺激与假刺激之间的差异。真正的tDCS后，两个受刺激的大脑区域中，Glx仅显示出向更高水平的统计趋势。行为与Glx之间没有显着相关性。尽管有合理的样本量，电场强度以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。真正的tDCS后，两个受刺激的大脑区域中，Glx仅显示出向更高水平的统计趋势。行为与Glx之间没有显着相关性。尽管有合理的样本量，电场强度以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。真正的tDCS后，两个受刺激的大脑区域中，Glx仅显示出向更高水平的统计趋势。行为与Glx之间没有显着相关性。尽管有合理的样本量，电场强度以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。以及行为和功能活动结果的复制，tDCS对双耳听觉，Glx和功能活动几乎没有影响。该研究强调，关于初级运动皮层潜在神经机制的发现不能简单地推广到其他大脑区域。特别是，TPC对tDCS可能不太敏感。此外，研究证明了多峰方法的一般可行性。