Transcranial alternating current Stimulation (tACS) induced aftereffects in the individual Alpha frequency band: an EEG/fNIRS study
Final Report Abstract
Die Bewegungen oder kognitiven Prozessen zugrundeliegende bioelektrische Gehirnaktivität kann gut mittels Elektroenzephalogramm (EEG) erhoben werden. Eine weitere wichtige Methode zur Analyse der Gehirnaktivität stellt die Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS) dar, die aufgabenabhängige Veränderungen in der Gehirndurchblutung abbildet. Neben der passiven Beobachtung und Analyse dieser Prozesse kann die Gehirnaktivität aber auch aktiv durch elektrische Stimulation, der sogenannten transkranielle Elektrostimulation (tES) direkt beeinflusst werden. Im Rahmen dieses Projektes wurde untersucht, wie lange diese Beeinflussung der Gehirnaktivität nach einer Stimulation - in diesem Falle der sogenannten Wechselstromstimulation (tACS), anhält. Es gibt einige Studien, die solche Effekte bis zu 90 Minuten nach Ende der Stimulation zeigen. In unserer Studie sollten daher die Effekte bis zu fünf Stunden nach der Stimulation untersucht und zwar in Hinblick auf Veränderungen im EEG, fNIRS, auf Reaktionszeiten bei einer Vigilanzaufgaben und mit einem impliziten Lernparadigma. In mehreren Studien wurde gezeigt, dass eine solche Modulation der bioelektrischen Prozesse positive Auswirkungen auf kognitive Leistungen und motorisches Lernen zeigen kann. Dies wiederum könnte es ermöglichen z.B.: nach Schlaganfällen das „Wieder-“Erlernen von Bewegungen und Ähnliches zu beschleunigen und hätte somit für die Betroffenen, deren Angehörige aber auch die Sozietät enorme Vorteile. Es wurden zwei Gruppen von insgesamt 26 Versuchspersonen 20 Minuten lang entweder mit einer 1 mA starken tACS stimuliert oder sie erhielten eine Scheinstimulation. Schon kurz vor, während und bis zu 5 Stunden nach der Stimulation wurden unterschiedliche Parameter des EEGs, des fNIRS und der Leistungsfähigkeit (Reaktionszeit und implizites Lernen) erhoben. Aufgrund unterschiedlicher substanzieller Probleme, wie wiederholter technischer Defekte, Umbau des Labors, längerfristige Erkrankungen und Ausfälle von Mitarbeitern, sowie Wechsel des Großteils der Laborbelegschaft konnte das Projekt nur teilweise und mit langen Verzögerungen durchgeführt werden. Erste Analysen zeigten, dass die erwarteten Veränderungen im EEG, fNIRS oder bei behavioralen Daten nicht auftraten. Im Anschluss an die offizielle Projektlaufzeit und basierend auf den Ergebnissen der ersten Analysen wurde begonnen, Pilot-Probanden mit einer höheren Stromstärke von 1,5 mA aufzuzeichnen. Diese Aufzeichnungen wurden durch und die Corona Pandemie unterbrochen und konnten erst unlängst wieder aufgenommen werden. Die Daten von sechs Pilot-Probanden wurden testweise mit in die Analysen aufgenommen und zeigen Ergebnisse, die in die erwartete Richtung gehen. Es liegt daher nahe, dass die fehlenden Effekte, durch die doch im Vergleich zu anderen Studien recht niedrige Stimulationsstärke von nur 1 mA, bedingt waren. Eine Erweiterung der Studie auf eine dritte Gruppe mit 1,5 mA-Stimulation erscheint daher durchaus sinnvoll. Dies wird in nächster Zeit umgesetzt.
Publications
- 52 DGPS Kongress 2022 Hildesheim 10.-15.9.2022. Modulation of reaction times in vigilance tasks by individually adjusted transcranial alternating current stimulation – tACS
Doppelmayr, M., Varel, M., Berger, A., Pixa, N.
