اثر تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای جریان مستقیم روی فعالیت‌های قشرمغز: مدل محاسباتی نورون-آستروسیت

Abstract

تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه‌ای (tDCS) یک روش‌ غیرتهاجمی تحریک مغزی است که نسبت به سایر تکنیک‌های تنظیم فعالیت عصبی، مقرون‌به‌صرفه بوده و دارای کارکرد ساده‌ای می‌باشد. با وجود امیدبخش بودن این روش در درمان مشکلات و بیماری­های عصب‌شناختی و ارتقای عمل‌کردهای شناختی، هنوز سازوکار دقیق نحوه‌ی اثرگذاری این تحریک زیرآستانه‌ای مشخص نشده است. شناخت این سازوکار از این لحاظ حائز اهمیت است که به طراحی پروتکل و سیستم مناسب جهت دست‌یابی به اثر مطلوب از تحریک الکتریکی مغز کمک می‌کند. هدف مقاله‌ی حاضر، شناخت این سازوکار با رویکرد مدل‌سازی نورونی است. از آن‌جا که نتایج برخی از تحقیقات فیزیولوژیکی نشان داده‌اند که در اثر tDCS، نوسانات ناگهانی کلسیم مربوط به سیگنالینگ کلسیم سلول آستروسیت در مغز بروز پیدا می‌کند، در مدل پیشنهادی، این سلول نیز در کنار نورون­های اصلی و نورون‌های میانی در نظر گرفته شده است. هدف این مدل، شبیه‌سازی اثر tDCS روی فعالیت قشری مربوط به پتانسیل پاسخ برانگیخته (ERP) و مقایسه‌ی آن با نتایج واقعی در مطالعات آزمایشگاهی گذشته روی موش صحرایی است. نتایج نشان می‌دهد که این مدل می‌تواند تمام شواهد مطالعات آزمایشگاهی را شبیه‌سازی کند، در حالی که مدل صرفا نورونی پیشنهاد شده در مطالعات گذشته توانایی شبیه‌سازی تمام شواهد را نداشته است.