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tDCS over posterior parietal cortex increases cortical excitability but decreases learning: An ERPs and TMS-EEG study
Brain Research ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-12-30 , DOI: 10.1016/j.brainres.2020.147227
Paolo A Grasso 1 , Elena Tonolli 2 , Marta Bortoletto 3 , Carlo Miniussi 2
Affiliation  

The application of anodal transcranial direct current stimulation (AtDCS) is generally associated with increased neuronal excitability and enhanced cognitive functioning. Nevertheless, previous work showed that applying this straight reasoning does not always lead to the desired results at behavioural level. Here, we investigated electrophysiological markers of AtDCS-mediated effects on visuo-spatial contextual learning (VSCL). In order to assess cortical excitability changes after 3 mA AtDCS applied over posterior parietal cortex, event-related potentials (ERPs) were collected during task performance. Additionally, AtDCS-induced effects on cortical excitability were explored by measuring TMS-evoked potentials (TEPs) collected before AtDCS, after AtDCS and after AtDCS and VSCL interaction. Behavioural results revealed that the application of AtDCS induced a reduction of VSCL. At the electrophysiological level, ERPs showed enhanced cortical response (P2 component) in the group receiving Real-AtDCS as compared to Sham-AtDCS. Cortical responsiveness at rest as measured by TEP, did not indicate any significant difference between Real- and Sham-tDCS groups, albeit a trend was present. Overall, our results suggest that AtDCS increases cortical response to incoming visuo-spatial stimuli, but with no concurrent increase in learning. Detrimental effects on behaviour could result from the interaction between AtDCS- and task-mediated cortical activation. This interaction might enhance cortical excitability and hinder normal task-related neuroplastic phenomena subtending learning.



中文翻译:

后顶叶皮层上的 tDCS 增加皮层兴奋性但降低学习:ERP 和 TMS-EEG 研究

阳极经颅直流电刺激 (AtDCS) 的应用通常与神经元兴奋性增加和认知功能增强有关。然而,以前的工作表明,应用这种直接推理并不总是在行为层面上产生预期的结果。在这里,我们研究了 AtDCS 介导的对视觉空间情境学习 (VSCL) 影响的电生理标记。为了评估在后顶叶皮层应用 3 mA AtDCS 后皮层兴奋性的变化,在任务执行期间收集了事件相关电位 (ERP)。此外,通过测量在 AtDCS 之前、AtDCS 之后以及 AtDCS 和 VSCL 相互作用之后收集的 TMS 诱发电位 (TEP),探讨了 AtDCS 对皮质兴奋性的影响。行为结果显示 AtDCS 的应用导致 VSCL 减少。在电生理水平上,与 Sham-AtDCS 相比,接受 Real-AtDCS 的组中 ERP 显示出增强的皮质反应(P2 成分)。通过 TEP 测量的休息时皮质反应性并未表明 Real-tDCS 和假 tDCS 组之间有任何显着差异,尽管存在趋势。总的来说,我们的结果表明 AtDCS 增加了对传入视觉空间刺激的皮层反应,但没有同时增加学习。AtDCS 和任务介导的皮层激活之间的相互作用可能会对行为产生不利影响。这种相互作用可能会增强皮层的兴奋性并阻碍正常的任务相关的神经可塑性现象对向学习。与 Sham-AtDCS 相比,接受 Real-AtDCS 的组的 ERP 显示出增强的皮质反应(P2 成分)。通过 TEP 测量的休息时皮质反应性并未表明 Real-tDCS 和假 tDCS 组之间有任何显着差异,尽管存在趋势。总的来说,我们的结果表明 AtDCS 增加了对传入视觉空间刺激的皮层反应,但没有同时增加学习。AtDCS 和任务介导的皮层激活之间的相互作用可能会对行为产生不利影响。这种相互作用可能会增强皮层的兴奋性并阻碍正常的任务相关的神经可塑性现象对向学习。与 Sham-AtDCS 相比,接受 Real-AtDCS 的组的 ERP 显示出增强的皮质反应(P2 成分)。通过 TEP 测量的休息时皮质反应性并未表明 Real-tDCS 和假 tDCS 组之间有任何显着差异,尽管存在趋势。总的来说,我们的结果表明 AtDCS 增加了对传入视觉空间刺激的皮层反应,但没有同时增加学习。AtDCS 和任务介导的皮层激活之间的相互作用可能会对行为产生不利影响。这种相互作用可能会增强皮层的兴奋性并阻碍正常的任务相关的神经可塑性现象对向学习。尽管存在趋势,但并未表明 Real- 和 Sham-tDCS 组之间有任何显着差异。总的来说,我们的结果表明 AtDCS 增加了对传入视觉空间刺激的皮层反应,但没有同时增加学习。AtDCS 和任务介导的皮层激活之间的相互作用可能会对行为产生不利影响。这种相互作用可能会增强皮层的兴奋性并阻碍正常的任务相关的神经可塑性现象对向学习。尽管存在趋势,但并未表明 Real- 和 Sham-tDCS 组之间有任何显着差异。总的来说,我们的结果表明 AtDCS 增加了对传入视觉空间刺激的皮层反应,但没有同时增加学习。AtDCS 和任务介导的皮层激活之间的相互作用可能会对行为产生不利影响。这种相互作用可能会增强皮层的兴奋性并阻碍正常的任务相关的神经可塑性现象对向学习。

更新日期:2021-01-18
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