BACKGROUND Transcranial electrical stimulation (tES) is a popular method to modulate brain activity by sending a weak electric current through the head. Despite its popularity, long-term effects are poorly understood. OBJECTIVE We wanted to test if anodal tES immediately changes cerebral responses to visual stimuli, and if repeated sessions of tES produce plasticity in these responses. METHODS We applied repeated anodal tES, like transcranial direct current stimulation (tDCS), but pulsed (8 s on, 10 s off), to the visual cortex of mice while visually presenting gratings. We measured the responses to these visual stimuli in the visual cortex using the genetically encoded calcium indicator GCaMP3. RESULTS We found an increase in the visual response when concurrently applying tES on the bone without skin (epicranially). This increase was only transient when tES was applied through the skin (transcutaneous). There was no immediate after-effect of tES. However, repeated transcutaneous tES for four sessions at two-day intervals increased the visual response in the visual cortex. This increase was not specific to the grating stimulus coupled to tES and also occurred for an orthogonal grating presented in the same sessions but without concurrent tES. No increase was found in mice that received no tES. CONCLUSION Our study provides evidence that tES induces long-term changes in the mouse brain. Results in mice do not directly translate to humans, because of differences in stimulation protocols and the way current translates to electric field strength in vastly different heads.

中文翻译：

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通过反复经颅电刺激小鼠视觉皮层长期增强视觉反应

背景技术经颅电刺激（tES）是一种通过向头部发送微弱电流来调节大脑活动的流行方法。尽管它很受欢迎，但其长期影响却知之甚少。目标我们想测试阳极 tES 是否会立即改变大脑对视觉刺激的反应，以及 tES 的重复会话是否会在这些反应中产生可塑性。方法我们对小鼠的视觉皮层应用重复的阳极 tES，如经颅直流电刺激 (tDCS)，但脉冲（8 秒开，10 秒关），同时在视觉上呈现光栅。我们使用基因编码的钙指示剂 GCaMP3 测量了视觉皮层对这些视觉刺激的反应。结果 我们发现在没有皮肤的骨骼上同时应用 tES 时视觉反应增加（颅外）。当通过皮肤（经皮）应用 tES 时，这种增加只是暂时的。tES 没有立即的后遗症。然而，每隔两天重复进行四次经皮 tES 会增加视觉皮层的视觉反应。这种增加不是特定于耦合到 tES 的光栅刺激，也发生在相同会话中呈现的正交光栅，但没有并发 tES。在未接受 tES 的小鼠中未发现增加。结论 我们的研究提供了 tES 诱导小鼠大脑长期变化的证据。小鼠的结果不会直接转化为人类，因为刺激方案的差异以及电流转化为截然不同头部的电场强度的方式。tES 没有立即的后遗症。然而，每隔两天重复进行四次经皮 tES 会增加视觉皮层的视觉反应。这种增加不是特定于耦合到 tES 的光栅刺激，也发生在相同会话中呈现的正交光栅，但没有并发 tES。在未接受 tES 的小鼠中未发现增加。结论 我们的研究提供了 tES 诱导小鼠大脑长期变化的证据。小鼠的结果不会直接转化为人类，因为刺激方案的差异以及电流转化为截然不同头部的电场强度的方式。tES 没有立即的后遗症。然而，每隔两天重复进行四次经皮 tES 会增加视觉皮层的视觉反应。这种增加不是特定于耦合到 tES 的光栅刺激，也发生在相同会话中呈现的正交光栅，但没有并发 tES。在未接受 tES 的小鼠中未发现增加。结论 我们的研究提供了 tES 诱导小鼠大脑长期变化的证据。小鼠的结果不会直接转化为人类，因为刺激协议的差异以及电流转化为截然不同头部的电场强度的方式。这种增加不是特定于耦合到 tES 的光栅刺激，也发生在相同会话中呈现的正交光栅，但没有并发 tES。在未接受 tES 的小鼠中未发现增加。结论 我们的研究提供了 tES 诱导小鼠大脑长期变化的证据。小鼠的结果不会直接转化为人类，因为刺激方案的差异以及电流转化为截然不同头部的电场强度的方式。这种增加不是特定于耦合到 tES 的光栅刺激，也发生在相同会话中呈现的正交光栅，但没有并发 tES。在未接受 tES 的小鼠中未发现增加。结论 我们的研究提供了 tES 诱导小鼠大脑长期变化的证据。小鼠的结果不会直接转化为人类，因为刺激方案的差异以及电流转化为截然不同头部的电场强度的方式。