Einfluss von frontaler Theta-Oszillation auf kognitive Kontrolle mittels transkranieller Wechselstromstimulation (tACS)

The role of frontal midline theta oscillation in cognitive control

by Hannah Bürger
Doctoral thesis
Date of Examination:2022-05-05
Date of issue:2022-04-20
Advisor:Prof. Dr. Andrea Antal
Referee:PD Dr. Peter Dechent
Referee:Prof. Dr. Thomas Meyer
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9185

 

 

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Abstract

English

θ band and θ-γ cross-frequency coupling (CFC) of the cingulate and frontal cortices have been linked to fundamental processes of cognitive control. This work investigates the role of specific brain oscillations in cognitive control by using noninvasive brain stimulation. We used a double-blind, randomized study design were healthy participants were subjected to transcranial alternating current stimulation (tACS). In three different study designs we evaluated the effects of tACS using θ band and θ-γ CFC stimulation. The brain stimulation was applied during a Go/NoGo monetary reward- and punishment-based instrumental learning task. Our results suggest that cognitive control depends on the length and the frequency of the stimulation. Furthermore, the findings indicate that effects of the stimulation are phase specific during the CFC protocol.
Keywords: tACS; cognitive control; instrumental learning

German

Die θ-Band- und die θ-γ-Frequenzkopplung (CFC) des cingulären und des frontalen Kortex wurden bereits mit grundlegenden Prozessen der kognitiven Kontrolle in Verbindung gebracht. In dieser Arbeit wird daher die Rolle spezifischer Oszillationen des Gehirns in Bezug auf kognitive Kontrolle mit Hilfe von nichtinvasiver Hirnstimulation untersucht. Wir verwendeten ein randomisiertes, doppelblindes Studiendesign, bei dem gesunde Teilnehmer*innen einer transkraniellen Wechselstromstimulation (tACS) ausgesetzt wurden. In drei verschiedenen Studienaufbauten untersuchten wir die Auswirkungen der tACS mittels θ-Band- und θ-γ-CFC-Stimulation. Die Hirnstimulation wurde während einer Go/NoGo-Aufgabe mit monetärer Belohnung und Bestrafung zur Überprüfung des instrumentellen Lernens durchgeführt. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die kognitive Kontrolle von der Dauer und der Frequenz der Stimulation abhängt. Außerdem deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Auswirkungen der Stimulation während des CFC-Protokolls phasenspezifisch sind.
Schlagwörter: tACS; kognitive Kontrolle; instrumentelles Lernen
 
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