Der Einfluss verschiedener transkranieller Wechsel- und Gleichstromstimulationen auf die Leistung des visuellen Arbeitsgedächtnisses

Einführung Das menschliche Arbeitsgedächtnis gehört zu den wichtigsten kognitiven Funktionen unseres Alltags. Defizite desselbigen werden häufig bei neuropsychiatrischen Erkrankungen wie der Schizophrenie beobachtet. Daher ist das Arbeitsgedächtnis ein interessantes Ziel für nicht-invasive Hirnstimulationsmethoden wie der transkraniellen elektrischen Stimulation. Während EEG-Studien eine Beteiligung der oszillatorischen Aktivität im Theta-Frequenzband bei Arbeitsgedächtnisprozessen gefunden haben, konnte mithilfe von fMRT-Studien hierbei die Aktivierung eines frontoparietalen Netzwerkes, u. a. des dorsalen präfrontalen Kortex (DLPFC) sowie des posterioren parietalen Kortex (PPC), gezeigt werden. Diese Arbeit vergleicht vorrangig den Einfluss unterschiedlicher transkranieller elektrischer Stimulationsarten bezüglich Stromart (Wechsel- vs. Gleichstrom) oder Stimulationsort (frontal vs. parietal) auf die Leistung des visuellen Arbeitsgedächtnisses.

Methoden Es wurde eine „delayed-match-to-sample (DMTS)“-Aufgabe verwendet, bei der abstrakte, nicht-natürliche visuelle Stimuli mit niedriger (2 Objekte) oder hoher (4 Objekte) Arbeitsgedächtnisladung präsentiert werden und abgerufen werden müssen. 16 gesunden Probanden wurden an jeweils 4 Tagen währenddessen mit verschiedenen Setups stimuliert: Einer Wechselstromstimulation (tACS) mit einer Frequenz von 5 Hz (Thetaband) über dem linken DLPFC (Anode über EEG-Elektrodenposition F3) (1) oder über dem rechten posterioren Parietalkortex (Anode über P4) (2), einer Gleichstromstimulation (tDCS) über dem linken DLPFC (3) sowie einer Scheinstimulation (sham) (4). Bei allen Konfigurationen wurde ein high-density (HD) Setup mit 3-zu-1 Elektroden (Kathoden zu Anoden) und eine Stimulationsstärke von 1,5 mA (Spitze-Spitze bei Wechselstrom) verwendet.

Ergebnisse In der ANOVA zeigte sich ein signifikanter Effekt (Stimulationsart × Ladung) bei der Arbeitsgedächtnisleistung. Dies wurde durch eine signifikante Verbesserung der Arbeitsgedächtnisleistung bei hoher Ladung während einer Wechselstromstimulation über dem linken DLPFC im Vergleich zur Scheinstimulation qualifiziert.

Zusammenfassung Eine fokussierte HD-Wechselstromstimulation mit einer Frequenz von 5 Hz über dem linken DLPFC kann die Arbeitsgedächtnisleistung verbessern. Möglicherweise könnten auch Patienten, die aufgrund von neuropsychiatrischen Erkrankungen wie der Schizophrenie unter Arbeitsgedächtnisdefiziten leiden, von dieser Hirnstimulationsart profitieren.