اثر تحریک الکتریکی فراجمجمه ای جریان مستقیم بر روی فعالیت های قشرمغز: مدل محاسباتی نورون-آستروسیت

تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه ای (tDCS) یک روش غیرتهاجمی تحریک مغزی است که نسبت به سایر تکنیک های تنظیم فعالیت عصبی، مقرون به صرفه و دارای کارکرد ساده ای است. با وجود امید بخش بودن این روش در درمان مشکلات و بیماری-های عصب شناختی و ارتقا عملکردهای شناختی هنوز سازوکار دقیق نحوه اثرگذاری این تحریک زیر آستانه ای 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 می نماید. هدف این مقاله، شناخت این سازوکار با رویکرد مدلسازی نورونی است. از آنجا که نتایج برخی از تحقیقات فیزیولوژیکی نشان داده اند که در اثر tDCS، نوسانات ناگهانی کلسیم مربوط به سیگنالینگ کلسیم سلول آستروسیت در مغز بروز پیدا می کند، در مدل پیشنهادی، این سلول هم در کنار نورون های اصلی و نورون های میانی در نظر گرفته شده است. هدف این مدل، شبیه سازی اثر tDCS بر روی فعالیت قشری مربوط به پتانسیل پاسخ برانگیخته (ERP) و مقایسه آن با نتایج واقعی در مطالعات آزمایشگاهی گذشته بر روی موش صحرایی است. نتایج نشان می دهد که این مدل می تواند تمام شواهد مطالعات آزمایشگاهی را شبیه سازی کند در صورتی که مدل صرفا نورونی پیشنهاد شده در مطالعات گذشته نتوانست تمام شواهد را شبیه سازی نماید.