ABSTRACT

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a noninvasive brain stimulation tool appropriate to modulate cortical oscillations and activity via the application of weak currents. The major goal of this study was to investigate the effects of medial Prefrontal Cortex (mPFC) stimulation on sustained attention task performance measured by Rapid Visual Information Processing (RVIP) task and the brain networks assumed to be critical to sustained attention. mPFC has been shown to be involved in sustained attention performance and as a main hub in default mode network (DMN). mPFC activity modulation via theta tACS was implemented in this study. This was a single blind study with 21 participants receiving active and sham stimulation with the electrodes on FPz and the Inion. tACS was able to impact different RVIP measures (total hits, A’ (sensitivity to target), total correct rejection, etc.). Relative power spectrum density (PSD) analysis yielded significant increases in theta frequency mostly in the fronto-central regions after active tACS and current source density (CSD) analysis yielded significant power modulations in theta frequency band in post-central gyrus. Furthermore, phase locking value (PLV) analysis showed that there were significant changes in cortical connections in the Dorsal Attention Network (DAN) in alpha frequency band. This study showed that theta frequency tACS over mPFC, was able to produce significant modulations in an RVIP task and its associated brain networks in healthy participants.

摘要

经颅交流电刺激 (tACS) 是一种非侵入性脑刺激工具，适用于通过施加弱电流来调节皮质振荡和活动。本研究的主要目标是调查内侧前额叶皮层 (mPFC) 刺激对通过快速视觉信息处理 (RVIP) 任务和假定对持续注意力至关重要的大脑网络测量的持续注意力任务表现的影响。mPFC 已被证明参与持续注意力表现并作为默认模式网络 (DMN) 的主要枢纽。在本研究中实施了通过 theta tACS 进行的 mPFC 活性调节。这是一项单盲研究，21 名参与者使用 FPz 和 Inion 上的电极接受主动和假刺激。tACS 能够影响不同的 RVIP 措施（总命中数、A'（对目标的敏感性）、完全正确的拒绝等）。相对功率谱密度 (PSD) 分析在主动 tACS 和电流源密度 (CSD) 分析后在中央后回的 theta 频带中产生显着的功率调制后，主要在额中央区域产生了 theta 频率的显着增加。此外，锁相值（PLV）分析表明，在阿尔法频段的背侧注意力网络（DAN）中的皮层连接发生了显着变化。这项研究表明，mPFC 上的 theta 频率 tACS 能够在健康参与者的 RVIP 任务及其相关的大脑网络中产生显着的调节。相对功率谱密度 (PSD) 分析在主动 tACS 和电流源密度 (CSD) 分析后在中央后回的 theta 频带中产生显着的功率调制后，主要在额中央区域产生了 theta 频率的显着增加。此外，锁相值（PLV）分析表明，在阿尔法频段的背侧注意力网络（DAN）中的皮层连接发生了显着变化。这项研究表明，mPFC 上的 theta 频率 tACS 能够在健康参与者的 RVIP 任务及其相关的大脑网络中产生显着的调节。相对功率谱密度 (PSD) 分析在主动 tACS 和电流源密度 (CSD) 分析后在中央后回的 theta 频带中产生显着的功率调制后，主要在额中央区域产生了 theta 频率的显着增加。此外，锁相值（PLV）分析表明，在阿尔法频段的背侧注意力网络（DAN）中的皮层连接发生了显着变化。这项研究表明，mPFC 上的 theta 频率 tACS 能够在健康参与者的 RVIP 任务及其相关的大脑网络中产生显着的调节。锁相值（PLV）分析表明，在阿尔法频段的背侧注意力网络（DAN）中的皮层连接发生了显着变化。这项研究表明，mPFC 上的 theta 频率 tACS 能够在健康参与者的 RVIP 任务及其相关的大脑网络中产生显着的调节。锁相值（PLV）分析表明，在阿尔法频段的背侧注意力网络（DAN）中的皮层连接发生了显着变化。这项研究表明，mPFC 上的 theta 频率 tACS 能够在健康参与者的 RVIP 任务及其相关的大脑网络中产生显着的调节。