Zusammenfassung
Anodale transkranielle Gleichstromstimulation (anodal transcranial direct current
stimulation, atDCS) kann kognitive Funktionen bei Menschen verbessern. Die neuronalen
Grundlagen ihrer Funktionsweise wurden allerdings bisher noch unzureichend untersucht.
In einer Plazebo-kontrollierten Studie untersuchten wir daher die neuronalen Korrelate
der Leistungsverbesserung in einer semantischen Wortfindungsaufgabe mittels funktioneller
Magnetresonanztomografie (fMRT) bei gleichzeitiger Stimulation des linken Gyrus frontalis
inferior (IFG), einem zentralen sprachrelevanten Gehirnareal. atDCS wurde dabei im
MRT während der Aufgabendurchführung appliziert. Simultan gemessene aufgaben-spezifische
sowie aufgaben-unabhängige Ruhe-fMRT (sog. resting-state) Messungen dienten zur Charakterisierung
der Auswirkung von atDCS auf Hirnfunktionen. Der durch atDCS signifikant verbesserte
Wortabruf ging mit einer selektiven Aktivitätsreduktion im linken ventralen IFG einher,
welcher speziell für semantische Abrufprozesse eine Rolle spielt. Des Weiteren erhöhte
atDCS die funktionelle Konnektivität des linken IFG und anderer sprachrelevanter Hirnareale
im Rahmen der Ruhe-fMRT Untersuchung. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass
atDCS bedingte Leistungsverbesserungen mit charakteristischen Veränderungen von Hirnaktivität-
und Konnektivität assoziiert sind, die u. U. erhöhte Verarbeitungseffizienz widerspiegeln.
Abstract
Excitatory anodal transcranial direct current stimulation (atDCS) can improve human
cognitive functions, but neural underpinnings of its mode of action remain elusive.
In a cross-over placebo (“sham”) controlled study we used functional magnetic resonance
imaging (fMRI) to investigate neurofunctional correlates of improved language functions
induced by atDCS over a core language area, the left inferior frontal gyrus (IFG).
Intrascanner transcranial direct current stimulation-induced changes in overt semantic
word generation assessed behavioural modulation; task-related and task-independent
(resting state) fMRI characterised language network changes. Improved word retrieval
during atDCS was paralleled by selectively reduced task-related activation in the
left ventral IFG, an area specifically implicated in semantic retrieval processes.
Under atDCS, resting state fMRI revealed increased connectivity of the left IFG and
additional major hubs overlapping with the language network. In conclusion, atDCS
modulates endogenous low-frequency oscillations in a distributed set of functionally
connected brain areas, possibly inducing more efficient processing in critical task-relevant
areas and improved behavioural performance.
Schlüsselwörter
transkranielle Gleichstromstimulation - funktionelle Magnetresonanztomografie - semantische
Flüssigkeit - Ruhe-fMRT - Eigenvektor-Zentralität
Key words
transcranial direct current stimulation - functional magnetic resonance imaging -
semantic fluency - resting state fMRI - eigenvector centrality mapping