Theta oscillations over the posterior medial frontal cortex (pMFC) and lateral prefrontal cortex (LPFC) play vital roles in sustained attention. Specifically, pMFC power and pMFC-LPFC synchronization correlate with cognitive control in sustained-attention-related tasks, but the causal relationships remain unknown. In the present study, we first analyzed the correlation between EEG theta oscillations (characterized by time-frequency power and phase-based connectivity) and the level of sustained attention (Experiment 1) and then utilized transcranial alternating current stimulation (tACS) to modulate theta oscillations and in turn observed its effects on sustained attention (Experiment 2). In Experiment 1, two time-frequency regions of interest (ROIs) were determined, in which high/low time-frequency power and high/low phase-based connectivity corresponded to high/low-level sustained attention. In Experiment 2, time-frequency power and phase-based connectivity of theta oscillations were compared between the sham and tACS groups within the time-frequency ROIs determined in Experiment 1. Results showed that phase-based connectivity between pMFC and LPFC significantly decreased in the tACS group compared with the sham group during the first five minutes of the poststimulation period. Moreover, a marginal trend existed that sustained attention was downregulated by tACS in the same time interval, suggesting that theta phase synchronization between pMFC and LPFC may play a causal role in sustained attention.

中文翻译：

---

Theta-tACS 对外侧和内侧额叶皮层持续注意力的调节

后内侧额叶皮层 (pMFC) 和外侧前额叶皮层 (LPFC) 上的θ振荡在持续注意力中起着至关重要的作用。具体来说，pMFC 功率和 pMFC-LPFC 同步与持续注意相关任务中的认知控制相关，但因果关系仍然未知。在本研究中，我们首先分析了 EEG θ 振荡（以时频功率和基于相位的连接为特征）与持续注意力水平（实验 1）之间的相关性，然后利用经颅交流电刺激 (tACS) 来调节θ振荡，然后观察其对持续注意力的影响（实验 2）。在实验 1 中，确定了两个感兴趣的时频区域 (ROI)，其中高/低时频功率和高/低基于相位的连接对应于高/低水平的持续关注。在实验 2 中，在实验 1 中确定的时频 ROI 内，比较了假组和 tACS 组之间的时频功率和基于相位的 theta 振荡连通性。结果表明，pMFC 和 LPFC 之间基于相位的连通性在实验 1 中显着降低。在刺激后的前五分钟，tACS 组与假手术组进行了比较。此外，存在一个边际趋势，即在同一时间间隔内，tACS 下调持续注意力，这表明 pMFC 和 LPFC 之间的θ相位同步可能在持续注意力中起因果作用。在实验 1 中确定的时频 ROI 内，比较了假组和 tACS 组之间的时频功率和基于相位的 theta 振荡连接性。结果表明，与 tACS 组相比，pMFC 和 LPFC 之间基于相位的连接性显着降低刺激后前五分钟的假组。此外，存在一个边际趋势，即在同一时间间隔内，tACS 下调持续注意力，这表明 pMFC 和 LPFC 之间的θ相位同步可能在持续注意力中起因果作用。在实验 1 中确定的时频 ROI 内，比较了假组和 tACS 组之间的时频功率和基于相位的 theta 振荡连接性。结果表明，与 tACS 组相比，pMFC 和 LPFC 之间基于相位的连接性显着降低刺激后前五分钟的假组。此外，存在一个边际趋势，即在同一时间间隔内，tACS 下调持续注意力，这表明 pMFC 和 LPFC 之间的θ相位同步可能在持续注意力中起因果作用。结果显示，在刺激后的前五分钟，tACS 组与假手术组相比，pMFC 和 LPFC 之间基于相位的连接性显着降低。此外，存在一个边际趋势，即在同一时间间隔内，tACS 下调持续注意力，这表明 pMFC 和 LPFC 之间的θ相位同步可能在持续注意力中起因果作用。结果显示，在刺激后的前五分钟，tACS 组与假手术组相比，pMFC 和 LPFC 之间基于相位的连接性显着降低。此外，存在一个边际趋势，即在同一时间间隔内，tACS 下调持续注意力，这表明 pMFC 和 LPFC 之间的θ相位同步可能在持续注意力中起因果作用。