The effects of transcranial direct current stimulation on oscillatory brain activity

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorNeuvonen, Tuomas
dc.contributor.advisorVirtanen, Jani
dc.contributor.authorRytioja, Maria
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorParkkonen, Lauri
dc.date.accessioned2016-11-02T09:38:32Z
dc.date.available2016-11-02T09:38:32Z
dc.date.issued2016-10-31
dc.description.abstractTranscranial direct current stimulation (tDCS) is a potential new brain stimulation method for depression treatment. The aim of this thesis was to investigate whether the effect of tDCS treatment in depression could be monitored with electroencephalography (EEG). This thesis comprises a review including literature of EEG-based depression biomarkers and tDCS-induced effects on healthy controls and a feasibility study of tDCS-induced effects on oscillatory brain activity. In order to treat each individual patient with the most efficient methods, there has been a great interest to study treatment-predictive biomarkers for depression. However, such biomarkers for tDCS have not yet been investigated. Although there is evidence of tDCS-induced effects on oscillatory brain activity and cognitive performance in healthy controls. In this feasibility study, we investigated whether the effects of tDCS can be measured in EEG after stimulation. Ten healthy volunteers, aged from 20 to 40 years, were studied by measuring their brain activity before and after a tDCS session with EEG. The tDCS protocol was similar to the one used in depression therapy. All subjects attended two sessions and received both active and sham stimulation on separate days in a random order. During the recording and stimulation subjects were executing sudokus to maintain constant cognitive load. Changes in brain activity were analysed in delta (2–4 Hz), theta (4–8 Hz), alpha (8–13 Hz) and beta (13–30 Hz) frequency ranges. The results show that tDCS, compared to sham stimulation, prevents the decrease of beta-band power in the frontopolar area and theta-band power in the right parietal cortex during the 30-min task performance. This study indicates that frontopolar EEG electrodes can be used to verify the tDCS-induced effects right after the stimulation. Studies on patients are needed to verify potential tDCS effects on depression.en
dc.description.abstractTranskraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS, transcranial direct current stimulation) on lupaava aivostimulaatiomenetelmä, jota voidaan hyödyntää masennuksen hoidossa. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia mahdollisuuksia tarkkailla tDCS-hoidon vaikutuksia aivosähkökäyrällä (EEG, electroencephalography). Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin EEG:llä mitattaviin masennuksen ilmaisimiin ja tDCS:n vaikutukseen aivojen sähköiseen toimintaan terveillä koehenkilöillä. Lisäksi tDCS:n vaikutuksia aivojen sähköiseen toimintaan tutkittiin kokeellisesti. Kiinnostus hoidon tehoa ennustaviin biologisiin ilmaisimiin on lisääntynyt, jotta potilaat saisivat mahdollisimman tehokasta hoitoa. tDCS:n osalta tällaisia ennustavia tekijöitä masennuksessa ei ole vielä tutkittu. Tämän työn kokeellisen osan tavoitteena oli selvittää, voidaanko tDCS aiheuttamia muutoksia aivoaktiivisuudessa mitata. Lisäksi arvioitiin mittausasetelman käytännöllisyyttä. Kymmenen vapaaehtoista iältään 20–40-vuotiasta koehenkilöä osallistui tutkimukseen tDCS:n vaikutuksesta aivojen rytmiseen aktiivisuuteen. Aivojen aktiivisuutta mitattiin EEG:lla ennen tasavirtastimulaatiota ja sen jälkeen. Stimulaationa sovellettiin masennushoidossa käytettäviä asetuksia. Kaikki koehenkilöt osallistuivat mittauksiin sekä aktiivi- että lumestimulaatiolla, satunnaisessa järjestyksessä. Kokeen aikana koehenkilöt ratkoivat sudokuja, jotta kognitiivinen kuorma pysyi vakaana. EEG-signaalin teho analysoitiin delta (2–4 Hz), theta (4–8 Hz), alpha (8–13 Hz) ja beta (13–30 Hz) taajuuskaistoilla. Tulokset osoittivat tDCS:n ehkäisevän beta-rytmin vähenemistä frontopolaarisella alueella sekä theta-rytmin vähenemistä parietaalialueella. Frontopolaarisia EEG-elektrodeja voitaisiin jatkossa hyödyntää tDCS:n vaikutuksen havaitsemiseen heti stimulaation jälkeen. EEG:n hyödyllisyys masennuksen hoidon seurannassa tulee kuitenkin todentaa masennuspotilailla tehtävillä jatkotutkimuksilla.fi
dc.format.extent10+58
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/23315
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201611025416
dc.language.isoenen
dc.locationP1fi
dc.programmeBioinformaatioteknologia fi
dc.programme.majorBiologinen tekniikkafi
dc.programme.mcodeF3013fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordbrain stimulationen
dc.subject.keywordtranscranial direct current stimulationen
dc.subject.keywordoscillatory brain activityen
dc.subject.keywordelectroencephalographyen
dc.subject.keyworddorsolateral prefrontal cortexen
dc.subject.keywordmajor depressive disorderen
dc.titleThe effects of transcranial direct current stimulation on oscillatory brain activityen
dc.titleTasavirtastimulaation vaikutus aivokuoren rytmiseen aktiivisuuteenfi
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.idinssi54947
local.aalto.openaccessno
Files
Collections
[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC