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Exploring the effects of anodal and cathodal high definition transcranial direct current stimulation targeting the dorsal anterior cingulate cortex

WT, To; J, Eroh; JJr., Hart; S, Vanneste
Abstract:
The dorsal anterior cingulate cortex (dACC) has been identified as a core region affected by many disorders, representing a promising target for neuromodulation. High Definition-transcranial Direct Current Stimulation (HD-tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique that has already shown promising outcomes and has been tested to engage deeper structures. This study investigates whether it is possible to modulate dACC activity using anodal and cathodal HD-tDCS. Furthermore, it examines what effects anodal and cathodal HD-tDCS targeting dACC have on cognitive and emotional processing. Forty-five healthy subjects were randomly assigned to 1 of 3 groups: anodal, cathodal, and sham. Resting-state electroencephalography (rsEEG) and a cognitive and emotional Counting Stroop task were administered before and after HD-tDCS. RsEEG showed changes: anodal HD-tDCS showed significant increase in beta frequency band activity in dACC, while cathodal HD-tDCS led to significant increase in activity at dorsal and rostral ACC in the theta frequency band. Behavioral changes were also found after anodal HD-tDCS in the cognitive Counting Stroop for incongruent trials and after cathodal HD-tDCS in the emotional Counting Stroop for emotional trials. This study demonstrated that HD-tDCS is able to modulate dACC activity, suggesting that it has the potential to be used as a treatment tool.
Patologie/Applicazioni:
Anno:
2018
Tipo di pubblicazione:
Articolo
Parola chiave:
stimolazione elettrica transcranica; neuromodulazione; corteccia cingolata anteriore DACC; sham; riabilitazione cognitiva
Testata scientifica:
Scientific Reports
Nota:
Questo studio indaga se sia possibile modulare l'attività del DACC (corteccia cingolata anteriore) usando una stimolazione HD-tDC anodica e catodica. Inoltre, esamina quali effetti dell'HD-tDCS anodico e catodico abbiano come bersaglio la DACC sull'elaborazione cognitiva ed emotiva. Dopo le misurazioni di base, i pazienti sono stati assegnati in modo casuale a uno dei tre gruppi: anodica HD-tDC, catodica HD-tDCS o sham HD-tDCS che bersagliavano il dACC. Tutti i gruppi hanno ricevuto una procedura HD-tDCS (~ 5 minuti impostati, 20 minuti HD-tDCS, ~ 5 minuti di rimozione dati) seguiti da misurazioni post (cioè EEG a riposo, impostazione di 30 minuti, registrazione di 5 minuti, Counting Stroop task cognitivo ed emotivo-15 minuti, Trail Making test, ~ 3 minuti, State-Trait Anxiety Inventory, ~ 2 minuti) e un questionario sulla loro esperienza HD-tDCS (circa 5 minuti). La corrente diretta è stata trasmessa attraverso 5 elettrodi circolari Ag / AgCl (raggio di 1 cm) con gel conduttivo su una cuffia in neoprene e fornito da uno stimolatore elettrico transcranico multicanale a batteria (Starstim tCS della nostra azienda partner Neuroelectrics). Per tutti i soggetti, abbiamo usato un montaggio in cui l'elettrodo centrale è stato posizionato sopra la DACC e i 4 elettrodi di ritorno sono stati distribuiti sulla fronte. Sono stati scelti 1 elettrodo target e 4 elettrodi di ritorno sparsi sulla fronte su una configurazione classica HD-tDCS ad anello 4 × 1 o il montaggio 2 × 2 HD-tDCS. Questo studio ha dimostrato che l'HD-tDCS è in grado di modulare l'attività nel dACC, suggerendo che ha potenziale utilizzo come strumento di trattamento. Il protocollo di stimolazione è fattibile per il trattamento clinico di routine ed è stato ben tollerato da tutti i partecipanti.

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