DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-026-03942-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41844582
تاريخ النشر: 2026-03-17
المؤلف: Ranjan Debnath وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات علم النفس العصبي والسلوكي
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تأثير التحفيز الكهربائي المتناوب عبر الجمجمة (tACS) على تذبذبات الدماغ عند ترددات ثيتا (5 هرتز) وبيتا (25 هرتز)، تحديدًا في سياق معالجة التغذية الراجعة المتعلقة بالمكافأة. أجريت الدراسة مع 28 مشاركًا صحيًا، حيث تضمنت ثلاث جلسات تلقى فيها المشاركون إما تحفيز ثيتا، أو بيتا، أو تحفيز وهمي فوق القشرة الجبهية الجانبية اليسرى (DLPFC) أثناء انخراطهم في مهمة قمار. تم جمع بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) لتقييم تنشيط مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) المرتبط بالتغذية الراجعة حول المكاسب والخسائر.
تشير النتائج إلى أن تحفيز ثيتا زاد بشكل كبير من النشاط في مناطق الدماغ المرتبطة بمعالجة الحواس، ورصد الأخطاء، والتحكم المعرفي، وتنظيم العواطف أثناء التغذية الراجعة للخسارة. على العكس، أثر تحفيز بيتا على التنشيط في المناطق المتعلقة بحساسية المكافأة ومعالجة العواطف أثناء التغذية الراجعة للمكاسب. تسلط هذه النتائج الضوء على الأدوار الوظيفية المتميزة لتذبذبات ثيتا وبيتا في معالجة التغذية الراجعة السلبية والإيجابية، على التوالي، مما يشير إلى أن التعديل المستهدف لهذه التذبذبات قد يعزز فهمنا لآليات التغذية الراجعة في الدماغ.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تجنيد 28 مشاركًا صحيًا في البداية، مع الالتزام بمعايير إدخال صارمة تتطلب رؤية طبيعية أو مصححة إلى طبيعية وعدم وجود تاريخ من الاضطرابات العصبية أو النفسية، بالإضافة إلى الأهلية لإجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي والتحفيز الكهربائي المتناوب عبر الجمجمة (tACS). تم استبعاد أربعة مشاركين – ثلاثة بسبب مشاكل تقنية وواحد لعدم الامتثال – مما أسفر عن عينة نهائية من 24 متطوعًا صحيًا (17 أنثى) تتراوح أعمارهم بين 20 و55 عامًا (متوسط العمر = 24.83، الانحراف المعياري = 6.99).
شارك المشاركون في مهمة قمار داخل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي عبر ثلاث جلسات، تفصل بينها حوالي 7 أيام. خلال هذه الجلسات، تلقوا tACS تحت واحدة من ثلاث حالات: بيتا، ثيتا، أو تحفيز وهمي، مع توازن ترتيب الحالات لتخفيف تأثيرات التسلسل. التزمت الدراسة بإعلان هلسنكي وحصلت على موافقة من لجنة الأخلاقيات في جامعة جوستوس ليبيغ، غيسن، مع تقديم جميع المشاركين لموافقة خطية مستنيرة قبل مشاركتهم.
النتائج
في قسم النتائج، تم تحديد تنشيطات دماغية كبيرة تحت ظروف تحفيز مختلفة، خاصة عند مقارنة سيناريوهات المكسب والخسارة. أظهر التباين بين المكسب تحت تحفيز بيتا مقابل التحفيز الوهمي تنشيطات ملحوظة في البوتامين الثنائي (البوتامين الأيسر: $p = .002$، الإحداثيات $(-28, -12, 0)$، $T = 5.82$؛ البوتامين الأيمن: $p = .01$، الإحداثيات $(30, 2, 4)$، $T = 5.06$) واللوزة اليسرى ($p = .048$، الإحداثيات $(-26, -2, -12)$، $T = 3.54$). وبالمثل، أظهر تحفيز ثيتا تنشيطات كبيرة في القشرة الجبهية الجانبية اليسرى (DLPFC) ($p = .008$، الإحداثيات $(52, 10, 3)$، $T = 5.23$) والبوتامين الأيسر ($p = .006$، الإحداثيات $(-22, 4, 6)$، $T = 5.22$).
في حالة الخسارة، أدى تحفيز بيتا إلى تنشيط كبير فقط في البوتامين الأيسر ($p = .011$، الإحداثيات $(-28, -12, -2)$، $T = 4.98$). على العكس، أثر تحفيز ثيتا بشكل كبير على تنشيط BOLD، حيث أظهر التباين بين الخسارة تحت ثيتا مقابل التحفيز الوهمي زيادة في التنشيط عبر مناطق متعددة مرتبطة بالعمليات الحسية، والعاطفية، والمعرفية. ومن الجدير بالذكر أن مقارنة حالات الخسارة بين تحفيز ثيتا وبيتا أظهرت تنشيطات كبيرة في المخيخ الثنائي، والنواة الذيلية اليمنى، والباليدوم الأيسر، والتلفيف الزمني الأوسط الأيمن، والتلفيف قبل المركزي الأيمن، دون ملاحظة تأثيرات كبيرة للتباين العكسي للخسارة أو التباينات المتعلقة بالمكاسب.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات تحفيز ثيتا (5 هرتز) وبيتا (25 هرتز) عبر الجمجمة (tACS) على نشاط الدماغ أثناء معالجة التغذية الراجعة المتعلقة بالمكافأة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). شارك المشاركون في مهمة قمار أثناء تلقيهم إما تحفيز وهمي، أو ثيتا، أو بيتا فوق القشرة الجبهية الجانبية اليسرى (DLPFC). أشارت النتائج إلى أن تحفيز ثيتا عزز التنشيط في المناطق المرتبطة بالتحكم المعرفي، ورصد الأخطاء، وتنظيم العواطف، خاصة أثناء التغذية الراجعة للخسارة. على العكس، زاد تحفيز بيتا بشكل أساسي من التنشيط في البوتامين واللوزة أثناء التغذية الراجعة للمكاسب، مما يبرز الشبكات العصبية المتميزة التي تشاركها ترددات التحفيز المختلفة.
بالإضافة إلى ذلك، كانت الاندفاعية مرتبطة سلبًا بتنشيط DLPFC أثناء التغذية الراجعة للخسارة تحت تحفيز ثيتا، مما يشير إلى أن الاندفاعية العالية قد تكون مرتبطة بانخفاض التحكم المعرفي في معالجة النتائج السلبية. تدعم النتائج الفكرة القائلة بأن التعديل العصبي المحدد بالتردد يمكن أن يؤثر على معالجة التغذية الراجعة، حيث تلعب تذبذبات ثيتا وبيتا أدوارًا تكاملية في تنشيط المناطق المعنية في الدماغ. تؤكد الدراسة على إمكانية استخدام tACS كأداة لتعديل النشاط العصبي وتعزيز فهمنا للآليات العصبية الكامنة وراء معالجة التغذية الراجعة، مما قد يكون له آثار على التدخلات في الاضطرابات المتعلقة بالاندفاع.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-026-03942-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41844582
Publication Date: 2026-03-17
Author(s): Ranjan Debnath et al.
Primary Topic: Neural and Behavioral Psychology Studies
Overview
This study explores the impact of transcranial alternating current stimulation (tACS) on brain oscillations at theta (5 Hz) and beta (25 Hz) frequencies, specifically in the context of reward-related feedback processing. Conducted with 28 healthy participants, the research involved three sessions where participants received either theta, beta, or sham stimulation over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) while engaged in a gambling task. Functional MRI (fMRI) data were collected to assess blood-oxygen-level-dependent (BOLD) activations linked to feedback on gains and losses.
The results indicate that theta stimulation significantly increased activity in brain regions associated with sensory processing, error monitoring, cognitive control, and emotion regulation during loss feedback. Conversely, beta stimulation influenced activation in areas related to reward sensitivity and emotional processing during gain feedback. These findings highlight the distinct functional roles of theta and beta oscillations in processing negative and positive feedback, respectively, suggesting that targeted modulation of these oscillations could enhance our understanding of feedback mechanisms in the brain.
Methods
In this study, 28 healthy participants were initially recruited, adhering to strict inclusion criteria that mandated normal or corrected-to-normal vision and no history of neurological or psychiatric disorders, alongside eligibility for MRI and transcranial alternating current stimulation (tACS) procedures. Four participants were excluded—three due to technical issues and one for noncompliance—resulting in a final sample of 24 healthy volunteers (17 female) aged 20 to 55 years (mean age = 24.83, standard deviation = 6.99).
Participants engaged in a gambling task within an MRI scanner across three sessions, spaced approximately 7 days apart. During these sessions, they received tACS under one of three conditions: beta, theta, or sham stimulation, with the order of conditions counterbalanced to mitigate sequence effects. The study adhered to the Declaration of Helsinki and received approval from the Ethics Committee of Justus Liebig University, Giessen, with all participants providing written informed consent prior to their involvement.
Results
In the results section, significant brain activations were identified under various stimulation conditions, particularly contrasting gain and loss scenarios. The contrast of gain under beta stimulation versus sham stimulation revealed notable activations in the bilateral putamen (left putamen: $p = .002$, coordinates $(-28, -12, 0)$, $T = 5.82$; right putamen: $p = .01$, coordinates $(30, 2, 4)$, $T = 5.06$) and the left amygdala ($p = .048$, coordinates $(-26, -2, -12)$, $T = 3.54$). Similarly, theta stimulation showed significant activations in the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) ($p = .008$, coordinates $(52, 10, 3)$, $T = 5.23$) and left putamen ($p = .006$, coordinates $(-22, 4, 6)$, $T = 5.22$).
In the loss condition, beta stimulation resulted in significant activation only in the left putamen ($p = .011$, coordinates $(-28, -12, -2)$, $T = 4.98$). Conversely, theta stimulation significantly influenced BOLD activation, with the contrast of loss under theta versus sham revealing increased activation across multiple regions involved in sensory, affective, and cognitive processes. Notably, the comparison of loss conditions between theta and beta stimulation indicated significant activations in the bilateral cerebellum, right caudate nucleus, left pallidum, right middle temporal gyrus, and right precentral gyrus, with no significant effects observed for the reverse loss contrast or gain-related contrasts.
Discussion
In this study, the effects of theta (5 Hz) and beta (25 Hz) transcranial alternating current stimulation (tACS) on brain activity during reward-related feedback processing were investigated using fMRI. Participants engaged in a gambling task while receiving either sham, theta, or beta stimulation over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The results indicated that theta stimulation enhanced activation in regions associated with cognitive control, error monitoring, and emotional regulation, particularly during loss feedback. Conversely, beta stimulation primarily increased activation in the putamen and amygdala during gain feedback, highlighting distinct neural networks engaged by different stimulation frequencies.
Additionally, impulsivity was negatively correlated with DLPFC activation during loss feedback under theta stimulation, suggesting that higher impulsivity may be linked to reduced cognitive control in processing negative outcomes. The findings support the notion that frequency-specific neuromodulation can influence feedback processing, with theta and beta oscillations playing complementary roles in engaging relevant brain regions. The study underscores the potential of tACS as a tool for modulating neural activity and enhancing our understanding of the neural mechanisms underlying feedback processing, which may have implications for interventions in impulsivity-related disorders.