De rol van alfa oscillaties bij spatieel updaten: een transcraniële wisselstroom stimulatie studie

We beschouwen onze omgeving als een stabiele wereld, ondanks de vele
veranderingen in de binnenkomende visuele signalen, veroorzaakt door onze eigen
bewegingen. Als het lichaam in beweging wordt gebracht, zoals tijdens het
rijden met de auto, worden er vestibulaire signalen gebruikt om deze beweging
in te schatten, maar hoe deze signalen aan visuele stabiliteit bijdragen is nog
onbekend. In een recente studie, met een bewegende vestibulaire slee, hebben we
laten zien dat interne representaties van visuele objecten opgeslagen worden
als reductie van een spatieel-specifiek oscillerende signaal in de alfa
frequentie (10Hz) in de posterieure hersengebieden, welke verplaatsen naar de
andere hersenhelft wanneer het object de middellijn ten opzichte van fixatie
overschrijdt tijdens de beweging. De activiteit in occipitaal-parietale
gebieden zou een implementatie kunnen zijn van een 'aandachts-locatie' van het
onthouden object in retinale coördinaten. Tevens vonden wij dat de sterkte van
de modulaties in de alfa band in de parietale gebieden significant correleerden
met de prestaties op gedragsniveau. Het zou dus kunnen zijn dat de parietale
cortex signalen gerelateerd aan bewegingen van het hele lichaam integreert en
deze toepast om een update te maken van spatiele representaties in
occipitaal-parietale gebieden. Echter, er nog geen causaal bewijs voor deze
hypothese.

Het primaire doel van het onderzoek is het bevestigen van een causale rol van
gelateraliseerde alfa oscillaties in occipitaal-parietale gebieden bij spatieel
updaten tijdens beweging met het hele lichaam, gebruikmakend van transcraniële
wisselstroom stimulatie in de alfa frequentie band. We verwachten dat het
updaten van onthouden locaties aan de hand van signalen die informeren over
lichaamsbeweging verstoord worden tijdens stimulatie van occipitaal-parietale
gebieden met een alfa (10Hz) frequentie.

Placebo gecontroleerd dubbelblind binnen-proefpersonen opzet

Het experiment bestaat uit twee sessies: een experimentele sessie en een controle sessie (placebo). Tijdens de experimentele sessie wordt 25 minuten aan tACS toegepast over occipitaal-parietale geboeden van de linker of rechter hemisfeer tijdens het uitvoeren van een spatieel updating taakje. In de controle sessie wordt de stimulatie kort aangezet en uitgezet, zonder daadwerkelijk stimulatie te geven tijdens de taak. Online transcraniële wisselstroom stimulatie (tACS) wordt door een batterij-gedreven elektrische stimulator (Eldith DC Stimulator (CE 0118), Ilmenau) toegepast met een paar elektrodes die op de occipitaal-parietale gebieden en over de middelijn van de hersenen worden geplaatst.

Proefpersonen hebben geen direct voordeel van het meedoen met de studie,
afgezien van (financiële) compensatie. Transcraniele stroom stimulatie
(transcranial current stimulatie, tCS) is een veelvuldig gebruik niet-invasieve
hersenstimulatie techniek, waarbij zwakke gelijk/wisselstroom wordt toegepast
middels geleidende rubber/spons electrodes op de scalp. Deze zwakke stroom kan
het membraan potentiaal van onderliggende neuronen licht verschuiven, en
daarbij een verhoging of verlaging van spontane activiteit veroorzaken, maar
geen actiepotentiaal veroorzaken zoals bij magnetische stimulatie. Tijdens de
stimulatie kunnen proefpersonen een licht jeukend of brandend gevoel onder de
electrodes ervaren, wat onprettig kan zijn. De meest gebruikelijke
neveneffecten zijn vermoeidheid en een lichte hoofdpijn. In het huidige
experiment worden proefpersonen gestimuleerd met een protocol dat algemeen
aanvaard is als veilig, volgend de laatste veligheidsstudies. Bij alle
proefpersonen wordt navraag gedaan naar de relevante medische geschiedenis en
andere veiligheidsaspecten die te maken hebben met tCS (b.v. metalen
implantaten in het hoofd, huidaandoeningen). Samenvattend, omdat het risico is
verwaarloosbaar en de belasting van de proefpersoon minimaal, verwachten we
geen ernstige ongewenste voorvallen tijdens de studie.