Neuromodulazione e Attenzione Visuospaziale: Effetti Comportamentali e Correlati Neurofunzionali della Stimolazione Transcranica a Corrente Diretta della Corteccia Parietale Destra

Several studies have shown the efficacy of Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in the modulation of behavioral symptoms deriving from some psychic and neuropsychological disorders, among which Spatial Neglect. Specifically, tDCS represents an important resource in the rehabilitation of Visuospatial deficits caused by Spatial Neglect, improving patients' performance in bisection and visual Search tasks and increasing their awareness of the disorder. In the present study, we used Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) to study the modulatory effects of tDCS on brain activations during Visual Search tasks. We applied dual tDCS (2 mA for 20 minutes) on 14 healthy volunteers, with the anode and cathode positioned respectively on the right and the left side of the parietal lobe (P4). All subjects also received “sham” tDCS as a control condition. Following each session, an fMRI scan was performed, during which we administered one Conjunction Search task, and one Single Feature (“Pop-out”) Search task. Contrary to what literature reports, we did not find significant differences between active tDCS and sham tDCS at a behavioral level; however, Functional analysis found different brain activity patterns for the two conditions. During sham tDCS there were marked activation in the occipital cortex, involving the Extrastriate Cortex and the Precuneus in particular, as well as extensive frontal activations, including the Cingulate Cortex and Middle Frontal Gyrus, and subcortical activations in the Basal Ganglia and in the Thalamus. During active tDCS, we found extensive bilateral frontal activations in the Medial Frontal Gyrus, the Supplementary Motor Area, and the Anterior Cingulate Cortex; the right Caudate Nucleus was also active. It is possible that Dual tDCS decreases the level of visual, mnestic and attentional resources employed during complex Visual Search tasks, allowing greater activation of the frontal areas associated with executive and motor functions that allow the subjects to focus on the successful execution of the task.

Diversi studi hanno dimostrato l’efficacia della Stimolazione Transcranica a Corrente Diretta (tDCS) nella modulazione di alcuni sintomi comportamentali derivanti da disturbi psichici e neuropsicologici, tra i quali la Negligenza Spaziale Unilaterale (Neglect). In particolare, la tDCS rappresenta un’importante risorsa nella riabilitazione dei deficit Visuospaziali causati dal Neglect, migliorando le performance dei pazienti in compiti di bisezione e ricerca visiva e aumentando la consapevolezza che il soggetto ha del disturbo. Nel presente studio abbiamo utilizzato la tecnica di Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI) per studiare gli effetti modulatori della tDCS sulle attivazioni cerebrali durante compiti di esplorazione spaziale visiva. Abbiamo sottoposto 14 volontari sani a tDCS biemisferica di intensità pari a 2 mA per 20 minuti, con anodo e catodo posizionati rispettivamente sul lato destro e sinistro del lobo parietale (P-4). Tutti i soggetti hanno, inoltre, preso parte a una sessione di tDCS “sham” utilizzata come controllo. A seguito di ciascuna sessione è stata effettuata una scansione fMRI, durante la quale sono stati somministrati un compito di Ricerca Visiva Seriale e un compito di Ricerca Visiva “Pop-out”. Diversamente da quanto riportato dalla letteratura, non abbiamo riscontrato differenze significative a livello comportamentale tra la condizione attiva e quella sham; tuttavia, l’analisi Funzionale ha rilevato pattern di attività cerebrale distinti per le due condizioni. Durante la tDCS sham si è registrata una marcata attivazione della corteccia occipitale, in particolare della Corteccia Extrastriata e del Precuneo, oltre ad ampie attivazioni frontali comprendenti la Corteccia Cingolata e la Circonvoluzione Frontale Media e attivazioni sottocorticali di Gangli della Base e Talamo. Durante la condizione attiva si sono evidenziate estese attivazioni frontali bilaterali, comprendenti la Circonvoluzione Frontale Mediale, l’Area Motoria Supplementare e la Corteccia Cingolata Anteriore; risultava attivo anche il Nucleo Caudato destro. È possibile che la tDCS biemisferica diminuisca il livello di risorse visive, mnesiche e attentive normalmente impiegate durante i compiti di Ricerca Visiva complessa, permettendo una maggiore attivazione delle aree frontali associate alle funzioni esecutive e motorie grazie alla quale è possibile focalizzarsi sulla buona riuscita del compito.