Recently a positive treatment effect on disorders of consciousness (DOCs) with high-definition transcranial direct-current stimulation (HD-tDCS) has been reported; however, the neural modulation mechanisms of this treatment’s efficacy need further investigation. To better understand the processing of HD-tDCS interventions, a long-lasting HD-tDCS protocol was applied to 15 unresponsive wakefulness syndrome (UWS) patients and 20 minimally conscious states (MCS) patients in this study. Ten minutes of resting-state electroencephalograms (EEGs) were recorded from the patients, and the coma recovery scale-revised scores (CRS-Rs) were assessed for each patient from four time-points (T0, T1, T2, and T3). Brain networks were constructed by calculating the EEG spectral connectivity using the debiased weighted phase lag index (dwPLI) and then quantified the network information transmission efficiency by graph theory. We found that there was an increasing trend in local and global information processing of beta and gamma bands in resting-state functional brain networks during the 14 days of HD-tDCS modulation for MCS patients. Furthermore, the increased functional connectivity not only occurred in the local brain area surrounding the stimulation position but was also present across more global brain areas. Our results suggest that long-lasting HD-tDCS on the precuneus may facilitate information processing among neural populations in MCS patients.

中文翻译：

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高清经颅直流电刺激对意识障碍患者静息状态功能连接的影响

最近报道了高清经颅直流电刺激 (HD-tDCS) 对意识障碍 (DOC) 的积极治疗效果；然而，这种治疗效果的神经调节机制需要进一步研究。为了更好地了解 HD-tDCS 干预的处理过程，在本研究中，对 15 名反应迟钝的觉醒综合征 (UWS) 患者和 20 名最低意识状态 (MCS) 患者应用了持久的 HD-tDCS 协议。记录患者 10 分钟的静息状态脑电图 (EEG)，并从四个时间点 (T0、T1、T2 和 T3) 评估每位患者的昏迷恢复量表修订评分 (CRS-R)。通过使用去偏加权相位滞后指数（dwPLI）计算脑电图谱连通性来构建大脑网络，然后通过图论量化网络信息传输效率。我们发现，在 MCS 患者进行 HD-tDCS 调制的 14 天期间，静息状态功能性脑网络中的 beta 和 gamma 波段的局部和全局信息处理有增加的趋势。此外，增加的功能连接不仅发生在刺激位置周围的局部大脑区域，而且还存在于更多的全局大脑区域。我们的结果表明，楔前叶上的长效 HD-tDCS 可能有助于 MCS 患者神经群体之间的信息处理。我们发现，在 MCS 患者进行 HD-tDCS 调制的 14 天期间，静息状态功能性脑网络中的 beta 和 gamma 波段的局部和全局信息处理有增加的趋势。此外，增加的功能连接不仅发生在刺激位置周围的局部大脑区域，而且还存在于更多的全局大脑区域。我们的结果表明，楔前叶上的长效 HD-tDCS 可能有助于 MCS 患者神经群体之间的信息处理。我们发现，在 MCS 患者进行 HD-tDCS 调制的 14 天期间，静息状态功能性脑网络中的 beta 和 gamma 波段的局部和全局信息处理呈增加趋势。此外，增加的功能连接不仅发生在刺激位置周围的局部大脑区域，而且还存在于更多的全局大脑区域。我们的结果表明，楔前叶上的长效 HD-tDCS 可能有助于 MCS 患者神经群体之间的信息处理。增加的功能连接不仅发生在刺激位置周围的局部大脑区域，而且还存在于更多的全局大脑区域。我们的结果表明，楔前叶上的长效 HD-tDCS 可能有助于 MCS 患者神经群体之间的信息处理。增加的功能连接不仅发生在刺激位置周围的局部大脑区域，而且还存在于更多的全局大脑区域。我们的结果表明，楔前叶上的长效 HD-tDCS 可能有助于 MCS 患者神经群体之间的信息处理。