Document Type : Original article
Authors
1 Department of Cognitive Neuroscience, Faculty of Educational Sciences and Psychology, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
2 Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Shahed University, Tehran, Iran.
Abstract
Keywords
Main Subjects
Introduction
Generalized anxiety disorder (GAD) is a chronic psychiatric condition that is primarily characterized by excessive and uncontrollable worry, which significantly affects both cognitive and emotional functioning. This disorder is frequently associated with disturbances in attention and concentration, which impair the ability to process information efficiently and respond to environmental demands. Elevated anxiety levels are often associated with deficits in attentional control, which further exacerbate the negative effect of the disorder on daily life.
Neurophysiological studies have provided valuable insights into the brain activity associated with GAD, specifically focusing on the power of brainwaves in regulating cognitive functions. Among the various brainwave frequencies, theta and alpha waves have garnered particular interest in the context of anxiety regulation and attentional processes. Theta waves (4–8 Hz) are believed to play a significant role in regulating cognitive functions, particularly in attention, while alpha waves (8–12 Hz) are associated with relaxation and inhibition of irrelevant information. Research has shown that absolute theta power is closely linked to attentional performance, while both alpha and theta waves are thought to modulate emotional regulation, including anxiety levels.
Given the critical role of these brainwaves in cognitive and emotional functioning, the present study seeks to explore the efficacy of transcranial direct current stimulation (tDCS) in modulating the absolute power of alpha and theta brainwaves. Moreover, this study aims to assess the impact of tDCS on improving visual and auditory attention in individuals with GAD. It is hypothesized that modulating brainwave activity by tDCS may enhance attentional performance and reduce anxiety-related cognitive deficits.
Methods
This is a single-blind randomized clinical trial conducted 24 individuals with GAD aged 18-40 years referred to medical centers in Tabriz, Iran, during 2023-2024. Before participation, all participants underwent clinical evaluations conducted by a licensed psychiatrist. The generalized anxiety disorder 7-item (GAD-7) scale was used for screening to diagnose GAD. The participants were randomly assigned to intervention (n=12) or control (n=12) groups. Both groups underwent pre- and post-intervention assessments using the integrated visual and auditory continuous performance test (IVA-2) to measure visual and auditory attention. Additionally, quantitative electroencephalography (qEEG) was used to record and analyze the absolute power of alpha and theta brainwaves before and after the intervention.
The intervention group received tDCS over the orbitofrontal cortex at an intensity of 2 mA at 10 sessions, every other day, each session for 30 minutes. The electrodes were placed at Fp1 (anode) and Fp2 (cathode). The control group received sham stimulation using the same electrode placements but with no active current. After the intervention, both groups were reassessed using qEEG to measure changes in alpha and theta wave power and the IVA-2 to evaluate improvements in attentional performance.
Results
Statistical analyses revealed a significant difference in the activity of theta and alpha brainwaves and visual and auditory attention in individuals with GAD. Specifically, the absolute power of theta waves decreased significantly from 108.28 to 99.44 after intervention, indicating an improvement in attention processes. In contrast, the absolute power of alpha waves showed a notable increase from 73.66 to 175.33 after intervention, suggesting a decline in anxiety.
The attentional performance of participants also improved significantly following the intervention. Visual attention scores increased from 596.86 to 1836.34, while auditory attention scores increased from 503.57 to 1850.30. These results indicate that tDCS not only modulated brainwave activity but also had a positive impact on cognitive functions, particularly visual and auditory attention.
Conclusion
The findings of this study provide strong evidence for the effectiveness of tDCS in modulating brainwave activity, specifically alpha and theta waves, and improving attentional performance in individuals with GAD. These results align with previous studies that have demonstrated the beneficial effects of non-invasive brain stimulation techniques, such as tDCS, in enhancing cognitive functions and regulating emotional processes. The decrease in theta wave power after intervention may indicate a reduction in the cognitive impairment caused by anxiety. Theta waves are often associated with increased worry and rumination, which are core features of GAD. By modulating theta wave activity, tDCS may help alleviate the attentional deficits typically seen in individuals with anxiety. The increase in alpha wave power suggests a shift towards a more relaxed and focused state, which is crucial for improving attentional control and reducing distractibility. The improvements in both visual and auditory attention after tDCS suggest that tDCS can enhance both sensory modalities, providing a more holistic approach to improving cognitive performance in individuals with anxiety disorders.
In conclusion, tDCS is an effective intervention for modulating the absolute power of alpha and theta brainwaves and improving attentional performance in individuals with GAD. These results support the potential use of tDCS as a therapeutic tool for enhancing cognitive functions and alleviating anxiety-related impairments in attention. However, further research is needed to optimize tDCS protocols, investigate the long-term effects of this neuromodulation technique, and explore its potential applications in clinical settings for anxiety-related disorders. Future studies should focus on refining the stimulation parameters, such as electrode placement, current intensity, and duration of treatment, to maximize the therapeutic benefits of tDCS. Additionally, longitudinal studies are required to assess the long-term efficacy of tDCS and determine whether its effects are sustained over time. Further research into the neural mechanisms underlying the observed changes in brainwave activity and attentional performance can also be valuable for understanding the precise mechanisms of action of tDCS in anxiety disorders.
Ethical Considerations
Compliance with ethical guidelines
This study was approved by the Ethics Committee of University of University of Tabriz, Iran (Code: IR.TABRIZU.REC.1402.131). All ethical principles were observed in this study, including obtaining informed consent from participants, maintaining the confidentiality of their information, and respecting their right to withdraw from the study.
Funding
This study was extracted from the PhD thesis of Mohammad Reza Gholipour Fallahy at University of Tabriz, Tabriz, Iran. This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-for-profit sectors.
Authors' contributions
Conceptualization and methodology: Mohammad Reza Gholipour Fallahy and Leila Mehdizadeh Fanid; Validation: Leila Mehdizadeh Fanid and Shahram Vahedi; Investigation and data analysis: Mohammad Reza Gholipour Fallahy, Leila Mehdizadeh Fanid, Shahram Vahedi, and Farrokh Bakht Shadi; Resources, writing initial draft, visualization: Mohammad Reza Gholipour Fallahy, Leila Mehdizadeh Fanid, and Mahdi Jafari Asl; Editing & review: Mahdi Jafari Asl; Supervision and project administration: Leila Mehdizadeh Fanid.
Conflict of interest
The authors declared no conflict of interest.
Acknowledgments
The authors would like to thank all individuals who volunteered to participate in this study.
مقدمه و اهداف
اختلال اضطراب فراگیر یک وضعیت روانشناختی ناتوانکننده است که با نگرانی مزمن، گسترده و غیرقابلکنترل مشخص میشود. این اختلال براساس نسخه پنجم راهنمای تشخیصیآماری اختلالات روانی مستلزم وجود علائمی، مثل نگرانی شدید و احساس بیقراری، احساس خستگی و عصبی بودن، زودرنجی و تحریکپذیری بالا و حتی در برخی مواقع با تنش و تونوس عضلانی همراه است که مجموعهای از علائم فوق در صورت پایدار بودن در یک دوره حداقل 6 ماهه نشاندهنده وجود این اختلال است [1].
اختلال اضطراب فراگیر، اختلال پیچیدهای است که میزان شیوع 12 ماهه آن در طول عمر حدود 2/8 الی 1/2 درصد است [2]. این اختلال با افزایش خطر ابتلا به بیماریهای جسمی همراه است و بهعنوان یک عامل خطر مهم در بروز طیف وسیعی از اختلالات روانپزشکی، ازجمله افسردگی و سوءمصرف مواد، مورد توجه قرار گرفته است. از دیدگاه بالینی، اضطراب بهعنوان یک پاسخ طبیعی و انطباقی در برابر تهدیدات در نظر گرفته میشود که عملکرد سیستم بدن را برای واکنشهای گریز یا ستیز آماده میکند. افرادی که بهطور مداوم درمورد مسائل مختلف نگرانی دارند، بهطور معمول بهعنوان مبتلایان به اختلال اضطراب فراگیر طبقهبندی میشوند [3].
یکی از ویژگیهای برجسته انسان، توانمندیهای عالی قشر مخ است که در پردازش اطلاعات نقش اساسی دارد. بهمنظور ورود یک موضوع به فرایند پردازش ادراک، نخستین مرحله توجه فرد به این موضوع است. باتوجهبه محدودیتهای دستگاههای حسی انسان و عدم امکان پردازش همه اطلاعات دریافتی بهطور همزمان، این امر حائز اهمیت است که فرد قادر باشد اطلاعاتی را که برای اهداف کنونیاش اهمیت بیشتری دارند انتخاب کند و اطلاعات غیرضروری را از فرایند تحلیل خارج کند [4].
توجه را میتوان بهعنوان فرایند متمرکز کردن ذهن بر یک فکر یا شیء خاص در میان افکار یا اشیا متعدد تعریف کرد، بهطوریکه این انتخاب بهصورت واضح و برجسته در ذهن فرد نمایان شود. باتوجهبه پیچیدگیهای این فرایند، طبیعی است که عوامل مختلفی میتوانند در تأثیرگذاری بر توجه نقش داشته باشند.
پژوهشهای متعددی در این زمینه انجام شده است که به تحلیل و بررسی این فرایند پرداختهاند [5]. بسیاری از بیماران مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر از مشکلاتی درزمینه تمرکز رنج میبرند. بهگونهای که این اختلال میتواند تأثیرات منفی قابلتوجهی بر عملکرد روزانه آنها داشته باشد. اختلال عملکرد شناختی بهعنوان یک معیار تشخیصی برای اختلال اضطراب فراگیر در نظر گرفته شده است و با عنوان «کاهش توانایی تفکر یا تمرکز» مطرح میشود. این مشکلات شناختی میتوانند شامل اختلال در عملکردهای اجرایی، یادگیری و حافظه، سرعت پردازش اطلاعات و همچنین در تمرکز و توجه باشند. علاوهبراین، این اختلالات میتوانند تأثیرات منفی قابلتوجهی بر درک زودهنگام روانی، اجتماعی و شغلی فرد داشته باشند. بهویژه اختلالات توجه میتواند در عملکرد روزانه فرد اختلال ایجاد کرده و کیفیت زندگی او را تحت تأثیر قرار دهند [6].
2 ناحیه از مغز، شامل قشر مخ در شیار درونآهیانهای و میدان چشمی پیشانی بخشی از سیستمی به نام سیستم توجه پشتی هستند. عبارت سیستم آناتومیکی برای گروهی از نواحی به کار میرود که بههم پیوسته هستند. علاوهبراین، اندازهگیریها زمانی انجام میگیرد که فرد در دستگاه اسکنر در حالت استراحت است که به این فعالیت پیوستار (کوواریانس حالت استراحت) میگویند. درون سیستم توجه پشتی قشر مغز، شیار درونآهیانهای و میدان چشمی پیشانی بهصورت فضایی ترسیم میشوند؛ یعنی زمانی که افراد توجه پنهان دارند اگر اسکن از ناحیه مذکور صورت گیرد، موقعیت فعالسازی افزایش مییابد. مسیری که بیشترین تأثیر را در توجه دیداری و شنیداری دارد، ناحیه فوزیفرم پردازش چهرهای است. اثبات و مطالعه بیشتر در خصوص این فرضیه که نمایش چهره افراد از نقطههای متحرک تهیه شده است، با آزمونهایی مورد بررسی قرار گرفته است.
یکی از این آزمونها تشخیص جنسیت چهره افراد است و آزمون دیگر، جهت حرکت نقطهها. درصورتیکه به چهره توجه شود، تحریک ناحیه پیشپیشانی منجر به افزایش فعالسازی در ناحیه فوزیفرم پردازش چهرهای، ناحیهای در قشر گیجگاهیتحتانی که در تشخیص چهرهها درگیر است، میشود. همچنین اگر به حرکت نقطهها توجه شود، تحریک پیشپیشانی منجر به افزایش فعالسازی در نواحی حسی بالاتر میشود. بنابراین قشر پیشپیشانی در توجه دیداری و شنیداری نقش اساسی و شروعکننده سیگنالهای بالارونده را ایفا میکند [7].
در حوزه عصبروانشناختی، روشهای تحریک مغناطیسی و الکتریکی مغز بهعنوان راهکارهای نوین مورد توجه قرارگرفتهاند. علاوهبراین درمانهای روانشناختی مانند روانتحلیلگری، درمانهای رفتاری و شناختی، بهصورت فردی یا گروهی قابلاجرا هستند. در برخی موارد نیز از درمانهای ترکیبی که شامل چندین روش درمانی است استفاده میشود. همچنین مداخلات دارویی نشان دادهاند علیرغم اثربخشی، ممکن است با عوارضی همچون مشکلات گوارشی، افزایش وزن، اختلال در عملکرد جنسی و مشکلات خواب همراه باشند. این عوارض معمولاً پس از چند هفته کاهش مییابند، اما در برخی موارد ممکن است در درازمدت نیز ادامه داشته باشند [8].
پژوهشها حاکی از آن است که افزایش سطح اضطراب میتواند منجر به کاهش توانایی توجه و تمرکز شود. توانایی شناسایی دقیق حالات چهره دیگران، نقشی اساسی در تعاملات اجتماعی ایفا میکند. در این میان، قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت چپ، بهعنوان یک گره محوری در شبکه عصبی پردازش هیجانات چهره، در شناخت و تفسیر حالات عاطفی نقش کلیدی دارد [9].
کریستین و همکاران در سال 2018 با هدف بررسی تأثیرگذاری انجام تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تکجلسهای روی شناخت افراد سالم مطالعهای انجام دادند [10]. در این مطالعه، باتوجهبه بحث روششناختی فعلی درمورد تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای، رویکردی جایگزین برای اندازهگیری اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تکجلسهای بر روی فرایند های شناختی با آزمون استروپ ایجاد شد. ناحیه قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت چپ در طراحی قبلی با یک الکترود 9 سانتیمتر مربعی الکترودگذاری شده بود. درحالیکه در پروتکل جدید پیشنهادی مطالعه، این الکترود با اندازه 35 سانتیمتر مربعی روی قشر جانبیپسسری قرار داده شد. تحریک آندی در مقابل تحریک کاتدی انجام شد و آزمون استروپ برای اندازهگیری اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تکجلسهای روی آزمودنیها انجام شد. در این پژوهش در یک نمونه 32 نفری از دانشآموزان سالم، کریستین و همکاران بهصورت تک جلسهای، اث قابلتوجهی از تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر روی اثر استروپ در دادههای خطا را مشاهده کردند. یافتههای این مطالعه، نتایج بهدستآمده از مطالعات قبلی را تأیید میکند که بیانکننده تأثیرگذاری در تعدیل عصبی قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت چپ بر پردازش شناختی است.
در مطالعهای دیگر وو و همکاران [11] پیشنهاد کردند تحریک کاتدی در نقطه قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست موجب کاهش فعالیت نورونها میشود. علاوهبراین ممکن است بر نواحی قشری و زیرقشری مثل آمیگدال و اینسولا نیز تأثیرگذار باشد. همچنین تحقیقات طولی نشان میدهند اضطراب مراجعان با استفاده از تحریک مغناطیسی مکرر مغزی بر روی قشر پشتی جانبی پیشپیشانی (DLPFC) مؤثر بوده است. ازاینرو، این نقطه نقش مؤثری در کنترل اضطراب افراد دارد.
در مطالعهای دیگر کی و همکاران [12] به این دست یافتند که افراد دچار اختلال اضطراب فراگیر در کنشهای مغزی نیز دچار مشکل هستند و فعالیت بیشازحد آمیگدال موجب تداخل در پردازش ترس میشود. همچنین پاسخهای اضطرابی توسط تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای برطرف میشوند که باعث کنترل بیشتر فرد روی هیجانات خود میشود [13، 14].
عبدیان و همکاران براساس نتایجی که ارائه کردهاند، به تفاوت معنیداری بین تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در 2 نقطه پشتی جانبی ناحیه پیشپیشانی و ناحیه گیجگاهیآهیانهای که در گروه کنترل وجود داشت، دست یافتند. بهطوریکه این تفاوت میان 2 گروه تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تحریک در نواحی اعلامی چشمگیر بود. حتی در بررسی آنها، این نکته قابلاشاره است که اثربخشی قسمت پشتی جانبی ناحیه پیشپیشانی بر مؤلفه ذهن در کودکان دارای اختلال کمتوجهی/بیشفعالی (ADHD) بیشتر از اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در ناحیه گیجگاهیآهیانهای است[15].
در پژوهشی دیگر، کولزاتو و همکاران پیشنهاد کردند تحریک کاتدی در ناحیه قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست موجب کاهش فعالیت نورونها در این بخش از مغز میشود. این کاهش فعالیت میتواند تأثیر مستقیمی بر فرایندهای شناختی مانند بازداری پاسخ، تنظیم هیجانی و پردازش توجه داشته باشد. همچین کاهش فعالیت در قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست میتواند منجر به افزایش تکانشگری، کاهش توانایی مهار پاسخهای خودکار و تغییر در ارزیابی شناختی از هیجانات شود. این یافتهها نقش کلیدی این ناحیه در تنظیم رفتار و هیجانات و توجه و تمرکز را تأیید میکنند [16].
در مطالعات دیگری از نوبوساکو و همکاران، نشان داده شده است تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در ناحیه قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست میتواند تأثیرات مهمی بر تنظیم هیجانی و کاهش اضطراب داشته باشد. این روش نهتنها باعث تغییر در فعالیت این ناحیه از مغز میشود، بلکه ممکن است بر نواحی قشری و زیرقشری مرتبط با پردازش هیجانی، مانند آمیگدال و اینسولا نیز تأثیر بگذارد. همچنین بررسی تحقیقات انجامشده نشان میدهد تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست در کاهش اضطراب مراجعان مؤثر بوده است. این یافتهها نقش کلیدی این ناحیه را در کنترل اضطراب و تنظیم پاسخهای هیجانی تأیید میکنند. در نتیجه استفاده از فناوریهای جدید مانند تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بهعنوان یک روش درمانی مکمل برای اختلال اضطراب فراگیر مورد توجه قرار گرفته است. این روش، علاوه بر داروها و درمانهای شناختیرفتاری، میتواند در طیفی از مسائل روانشناختی، ازجمله اضطراب، افسردگی و تنظیم شناختی هیجانات مفید باشد [15-18].
باتیستا و همکارانش در نتایج نشان دادند تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای آندی روی DLPFC سمت راست به مدت 7 جلسه در میان بیماران وابسته به مواد مخدر تحت درمان متادون، میزان افسردگی، اضطراب و استرس را در مقایسه با افراد گروه ساختگی بهطور قابلتوجهی بهبود میدهد [19]. همچنین ژنگ و همکارانش در یک آزمایش تصادفی کنترلشده از روش تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای آندی بر قشر پشتی جانبی پیشپیشانی سمت راست روی بیماران وابسته به کوکائین استفاده کردند و کاهش قابلتوجهی در حس اضطراب بیمارانی که تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای دریافت کردند را دست یافتند [20، 21]. لیئو و همکارانش در یک مطالعه تصادفی کوچک، در 20 بیمار با اختلال اضطراب فراگیر که بهطور تصادفی برای دریافت تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای فعال و ساختگی حضور داشتند، DLPFC سمت راست را به مدت 20 دقیقه در بیش از 10 روز بهصورت کاتدی مورد تحریک قرار دادند. شرکتکنندگانی که تحریک فعال دریافت کرده بودند، گزارش کردند اضطرابشان بهبود پیدا کرده است. این گزارش نشاندهنده ارتباط ناحیه DLPFC اضطراب است [22]. علاوهبراین در مطالعهای که مسلمی و همکاران درمورد تأثیر مثبت تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در ناحیه DLPFC برای افزایش توجه دیداری، شنیداری و همچنین افزایش حافظه دیداری با تعدیل امواج تتا انجام دادند که همسو با پژوهش حاضر میباشد، در 15 جلسه 20 دقیقهای تحریکات آندی با شدت 2 میلیآمپر را روی نمونهها بررسی کردند که نتایج این پژوهش، اثربخشی تحریک و بهبود حافظه و توجه را دربرداشت [23].
تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای با تغییر تحریکپذیری نورونها، ازطریق جابهجایی پتانسیل غشای نورونهای سطحی در جهت دپلاریزاسیون (افزایش فعالیت) یا هایپرپولاریزاسیون (کاهش فعالیت) میتواند بر میزان فعالسازی نورونها تأثیر بگذارد. اگرچه محدوده کانونی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تا حدی محدود است، اما تأثیرات کارکردی آن مستقیماً در ناحیه زیر الکترودها نمایان میشود. مطالعات اولیه در این حوزه، عمدتاً بر قشر حرکتی و بینایی متمرکز بوده است، اما اخیراً تحقیقات بیشتری بر تأثیر تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر DLPFC در حال انجام است. این افزایش توجه به نقش DLPFC، به دلیل اهمیت آن در تنظیم شناختی، کنترل هیجانات و کاهش اضطراب است.
در حالت کلی، میتوان به این پرسشها رسید که آیا تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در بهبود عملکرد شناختی بخصوص توجه دیداری و شنیداری بیماران اختلال اضطراب فراگیر اثرگذار است؟ آیا کار با نمونههای ایرانی هم حاوی چنین اثربخشی هست؟ آیا این فرایند میتواند تا حدی نتایج دقیق و قابلاطمینان جهت رفع تناقضات مطالعات قبلی فراهم میکند؟ برایناساس فرضیاتی مطرح میشود: 1. آیا تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای روی امواج تتا و آلفا تأثیرگذار است یا خیر؟ 2. آیا تحریک مدنظر روی توجه دیداری و شنیداری نیز تأثیرگذار است یا خیر؟
برای پاسخ به این سؤالات میتوان گفت در پژوهش حاضر پروتکل و ناحیهای که برای تحریک انتخاب شده ناحیه خاصی از قشر پیشپیشانی است که براساس بررسیهای آناتومیکی نواحی مغزی و مطالعات انجامشده بر توجه، تمرکز و اضطراب، مورد هدف قرار گرفته است، بهطوریکه در مطالعات قبلی ناحیه DLPFC راست / چپ و نواحی Fp2 و F3 بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است، اما در مطالعه حاضر قشر اوربیتوفرونتال و نواحی Fp1 و Fp2 مورد بررسی قرار گرفته است. علاوهبراین در مطالعه حاضر توجه و تمرکز روی امواج مغزی نیز مورد بررسی قرار گرفته است که در مطالعات قبلی که پیشتر شرح داده شد، فقط ازطریق آزمونهای توجهی مورد بررسی قرار گرفته بودند. ضمناً اکثر پژوهشها روی شبکه توجهی تمرکز کردهاند، اما در پژوهش حاضر روی توجه دیداری، شنیداری و زیرمجموعههای آنها تمرکز شده است.
مواد و روشها
پژوهش حاضر از کمیته اخلاق زیست پزشکی دانشگاه تبریز، بهصورت نیمهآزمایشی با 2 متغیر پیشآزمون و پسآزمون با 2 گروه کنترل و آزمایش انجام شد. در ادامه فرایند مطالعه، جامعه آماری شامل کلیه مراجعین دارای اختلال اضطراب فراگیر از شهر تبریزبودند که در بازه زمانی شهریور 1402 تا شهریور 1403 به یکی از مراکز درمانی شهر تبریز مراجعه کرده بودند. برای انتخاب نمونه در این پژوهش بعد از مصاحبه نیمهساختاریافته بالینی توسط روانپزشک مشخص از تست اضطراب اختلال فراگیر (GAD-7) استفاده شد.
معیارهای ورود: تشخیص وجود اختلال توسط روانپزشک، اخذ نمره بالاتر از 15 در تست GAD-7، راست دست بودن برای یکسانی ارزیابی در تحلیل امواج مغزی توسط نرمافزار نوروگاید، عدم سوءمصرف مواد، نداشتن سایر اختلالات روانپزشکی، عدم مصرف داروهای روانپزشکی و داشتن رضایت کامل برای ورود به پژوهش. معیارهای خروج: عدم تمایل به ادامه درمان و غیبت بیش از 1 جلسه در طول درمان.
شیوه نمونهگیری از نوع دردسترس بود. 24 نفر در محدوده سنی 18 تا 40 سال و از هر دو جنسیت انتخاب و بهصورت تصادفی و یکسوکور به 2 گروه کنترل و آِزمایش تقسیم شدند. سپس از کلیه افراد شرکتکننده قبل از شروع مداخله، آزمون بررسی یکپارچه عملکرد دیداریشنیداری و در خصوص انحرافات احتمالی در امواج مغزی، تست نقشه مغزی (الکتروانسفالوگرافی کمی) در حالت استراحت اخذ شد تا تکتک امواج ثبت و مطالعه شود. بعد از اجرای آزمونهای ارزیابی مذکور، همانطورکه در تصویر شماره 1 ارائه شده است، تحریک الکتریکی جریان مستقیم فرا جمجمهای اعمال شد.
فرایند انجام تحریک به این صورت مورد بررسی قرار گرفت که بهصورت غیرتهاجمی روی پوست سر فرد آزمودنی الکترودهایی با پدهای آغشته به آب نمک با اندازه 5 سانتیمتر قرار گرفت. ازطریق این الکترودها، جریانهای الکتریکی ضعیفی در حد 2 میلیآمپر با مدتزمان مشخص، براساس هر پروتکل، به نواحی مغزی برای هر دو گروه ارسال شد.
تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای یکی از انواع روشهای تحریک الکتریکی فراجمجمهای است که در آن تحریک دارای 2 کانال آند (جریان مثبت) و کاتد (جریان منفی) است که بهصورت مستقیم امواج را به داخل مغز هدایت میکند.
در پژوهش حاضر نیز در گروه آزمایش تحریک واقعی با شدت جریان 2 میلیآمپر طی 10 جلسه 30 دقیقهای در قشر پیشپیشانی و نواحی Fp1 و Fp2 بهصورت تحریک آند و کاتد یک روز در میان انجام شد. در گروه کنترل، تحریک ساختگی طی 10 جلسه بهصورت یک روز در میان در همان نواحی مغزی انجام شد.
بعد از اتمام جلسات برای ثبت تغییرات در امواج مغزی از نقشه مغزی و برای ثبت تغییرات در بعد توجه دیداری و شنیداری تست یکپارچه عملکرد دیداریشنیداری مجدداً انجام شد. اطلاعات مستخرج از الکتروآنسفالوگرافی توسط نرمافزار نوروگاید به الکتروانسفالوگرافی کمی تبدیل شد تا تجزیهوتحلیل توان مطلق امواج آلفا و تتا انجام شود. برای تحلیل دادهها، از روشهای آماری توصیفی بهمنظور بررسی ویژگیهای اولیه دادهها و همچنین از روشهای آماری استنباطی جهت استخراج نتایج معنادار و آزمون فرضیاتی که در قسمت انتهای مقدمه مطرح شد استفاده شد. ابتدا با استفاده از آمار توصیفی، اطلاعاتی نظیر فراوانی، درصد، میانگین و انحراف استاندارد به دست آمد. سپس برای تحلیل دقیقتر و بررسی تأثیر متغیرها، از آمار استنباطی و آنالیز چندمتغیره کوواریانسها(مانکووا) به کمک نرمافزار بسته آماری برای علوم اجتماعی (SPSS نسخه 20) استفاده شد.
یافتهها
در این بخش، نتایج حاصل از تجزیهوتحلیل دادهها ارائه شده است. ابتدا، شاخصهای توصیفی شامل میانگین، انحراف استاندارد و سایر معیارهای آماری مرتبط با متغیرهای پژوهش در دو گروه آزمایش و کنترل گزارش میشود. سپس بهمنظور بررسی تأثیر تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر مؤلفههای توجه دیداری و شنیداری، تحلیلهای آماری استنباطی شامل آزمونهای همگنی واریانس، همگنی شیب رگرسیون و مانکووا بررسی و نتایج آنها ارائه شد. درنهایت، یافتههای پژوهش باتوجهبه آزمونهای آماری انجامشده تفسیر شد و میزان تأثیر مداخله بر متغیرهای وابسته مشخص شد.
همانطور که در جدول شماره 1 مشاهده میشود، میانگین و انحرافمعیار نمرات پیشآزمون و پسآزمون برای متغیرهای پژوهش در 2 گروه آزمایش و کنترل ارائه شده است.
علاوهبراین، در این جدول نتایج آزمون کولموگروف اسمیرنف برای ارزیابی نرمال بودن توزیع متغیرها در هر گروه گزارش شده است. طبق نتایج، آزمون مذکور برای تمامی متغیرها معنادار نبوده است، بنابراین میتوان نتیجه گرفت توزیع این متغیرها در گروهها نرمال است. همانطور که مشخص است در مرحله پسآزمون برای بررسی اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای متغیرهای وابسته که شامل توجه دیداری و شنیداری است، افزایشیافته است. همچنین بهمنظور بررسی اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر مؤلفههای توجه دیداری و شنیداری، از تحلیل کوواریانس چندمتغیره استفاده شده است. نتایج آزمون بررسی همگنی شیب رگرسیون پیشآزمون و پسآزمون این متغیرها در گروههای آزمایش و کنترل نشان داد شیب رگرسیون در هر دو گروه برابر است. این نتایج نشان میدهد که همگنی واریانسها درمورد متغیرهای پژوهش برقرار بوده است. همچنین، نتایج آزمون امباکس برای بررسی برابری ماتریس کوواریانس متغیرهای وابسته بین گروههای آزمایش و کنترل نشان داد که ماتریس کوواریانس در 2 گروه برابر است (P<0/05 ،F=1/62 ،MBox=44/66).
در ادامه، پس از بررسی پیشفرضهای تحلیل کوواریانس چندمتغیری، نتایج آزمون جدول شماره 2 نشان داد بین 2 گروه در بخش مؤلفههای توجه دیداری و شنیداری تفاوت معناداری وجود دارد.
برای بررسی اینکه گروههای آزمایش و کنترل در کدامیک از مؤلفههای توجه دیداری و شنیداری با یکدیگر تفاوت دارند، نتایج تحلیل کوواریانس چندمتغیری در جدول شماره 2 گزارش شده است.
برای ارزیابی میزان اضطراب افراد شرکتکننده از آزمون اضطراب فراگیر استفاده شد. همچنین برای بررسی پیشفرض همگنی ماتریس کوواریانس از آزمون امباکس استفاده شد. همانطور که نتایج جدول شماره 3 نشان میدهد، همبستگی بین متغیرهای موردمطالعه همگن است، زیرا F مشاهدهشده برای این آزمون در سطح P<0/05 ازنظر آماری معنیدار نیست.
بنابراین پیشفرض همگنی ماتریس کوواریانس برقرار است.
برای بررسی پیشفرض یکسانی واریانس خطا از آزمون لون استفاده شد. نتایج جدول شماره 4 نشان میدهد واریانس خطای متغیرهای موردمطالعه در گروههای پژوهش همگن است، زیرا F مشاهدهشده برای این آزمون در متغیرهای موردبررسی، در سطح P<0/05 ازنظر آماری معنیدار نیست.
بنابراین پیشفرض همگنی واریانس خطا نیز برقرار است.
برای بررسی پیشفرض همبستگی متعارف متغیر وابسته از آزمون کرویت بارتلت استفاده شد. طبق نتایج جدول شماره 5، بین متغیرهای موردمطالعه همبستگی متعارف وجود دارد و این متغیرها بهطور ترکیبی یک متغیر وزنی جدید ایجاد کردهاند، زیرا شاخص بارتلت (X²=0/05) محاسبهشده و در سطح P<0/01 ازنظر آماری معنیدار است.
نتایج جدول شماره 6 نشان میدهد تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای ازنظر آماری تأثیر معناداری بر توجه دیداری و شنیداری دارد.
بهنحویکه امواج بتا و تتا کاهش پیدا کرده و امواج دلتا و آلفا افزایش چشمگیری داشته است. از طرفی توجه دیداری و شنیداری نیز بهطور چشمگیری افزایش پیداکرده است که این تغییرات باتوجهبه جدول شماره 1، تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در گروه پسآزمون باعث افزایش در تمامی زیرمجموعههای توجه دیداری و شنیداری شده است.
در گروه آزمایشی، پس از مداخله، افزایش معناداری در توان مطلق امواج آلفا مشاهده میشود که نشاندهنده بهبود اضطراب بعد از مداخله است. در مقابل توان مطلق امواج تتا در گروه آزمایشی پس از مداخله کاهش چشمگیری دارد که بیانگر بهبود فرایندهای توجهی است. درحالیکه در گروه کنترل، تغییرات قابلتوجهی مشاهده نمیشود که این امر اثربخشی اختصاصی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در تعدیل نوسانات عصبی مرتبط با تنظیم اضطراب و ارتقای شناختی را برجسته میکند.
تصویر شماره 2، تغییرات میانگین توان امواج آلفا و تتا را در گروههای آزمایشی و کنترل، قبل و بعد از مداخله نشان میدهد.
در گروه آزمایشی، پس از مداخله، افزایش معناداری در توان امواج آلفا مشاهده میشود که نشاندهنده بهبود آرامش و افزایش کارایی شناختی مرتبط با تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای است. در مقابل، توان امواج تتا در گروه آزمایشی پس از مداخله کاهش چشمگیری دارد که بیانگر کاهش اضطراب و بهبود تنظیم هیجانی است. درحالیکه در گروه کنترل، تغییرات قابل توجهی مشاهده نمیشود که این امر اثربخشی اختصاصی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در تعدیل نوسانات عصبی مرتبط با تنظیم اضطراب و ارتقای شناختی را برجسته میکند.
تصویر شماره 3، فعالیت عصبی پایه را در نواحی کلیدی مورد مطالعه در گروه آزمایشی نشان میدهد.
پس از مداخله، نقشه مغزی افزایش فعالیت در نواحی مرتبط با تنظیم شناختی و هیجانی بهویژه در نواحی تحت تأثیر پروتکل تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای را آشکار میکند. این نمایش تصویری تغییرات، اثرات موضعی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای را نشان میدهد که تعدیل قابلتوجهی در توان مطلق فرکانسهای آلفا و تتا ایجاد کرده است. این یافتهها با فرضیهای که تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای باعث بهینهسازی تحریکپذیری و اتصال قشری شده و منجر به بهبود عملکرد شناختی و هیجانی میشود، همسو است.
تصویر شماره 4، معناداری آماری تفاوتها را در معیارهای کلیدی (امواج آلفا، امواج تتا، توجه بینایی و توجه شنوایی) نشان میدهد.
مقادیر F بالا و p کمتر از 0/05 تأیید میکند مداخله تأثیر معناداری بر این متغیرها، بهویژه در گروه آزمایشی داشته است.
علاوهبراین، نتایج ارائهشده در تصویر شماره 5 (الف، ب) تغییرات جنسیتمحور در توان مطلق امواج آلفا و تتا را برای گروههای آزمایشی و کنترل نشان میدهد.
شرکتکنندگان مرد و زن در گروه آزمایشی بهبود قابلتوجهی در توان مطلق امواج آلفا و کاهش در توان مطلق امواج تتا نشان دادند. درحالیکه تغییرات در گروه کنترل حداقل است. این تحلیل نشان میدهد اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در هر دو جنسیت پایدار است و شواهد بیشتری در حمایت از کارایی آن ارائه میدهد.
بحث
در این پژوهش، هدف اصلی بررسی اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم بر توان مطلق امواج آلفا و تتا و بهبود عملکرد توجهی دیداری و شنیداری در افراد مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر بود. اختلال اضطراب فراگیر یکی از اختلالات شایع روانپزشکی است که بهطور معمول با علائم اضطراب عمومی، نگرانیهای مزمن و کاهش تمرکز همراه است. یکی از رویکردهای نوین درمان این اختلالات، تحریک مغزی غیرتهاجمی با استفاده از روشهایی مانند تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای است که میتواند به تعدیل فعالیتهای مغزی و بهبود عملکردهای شناختی کمک کند. در این پژوهش، انتخاب ناحیه تحریک و پروتکل استفادهشده بهطور ویژه به قشر اوربیتوفرونتال و نواحی Fp1 و Fp2 معطوف شد. این انتخاب برخلاف بسیاری از مطالعات پیشین که بیشتر به نواحی DLPFC و F3 و F4 پرداختهاند، به دلیل اهمیت بالای قشر اوربیتوفرونتال در فرایندهای شناختی، بهویژه در مدیریت هیجانات و استرس، بهعنوان هدف تحریک در نظر گرفته شد.
قشر اوربیتوفرونتال در تنظیم هیجانات، کنترل استرس و فرایندهای تصمیمگیری نقش کلیدی ایفا میکند و ارتباط مستقیمی با عملکردهای اجرایی و عاطفی دارد. ازآنجاکه این قشر در مدیریت اضطراب و استرس تأثیرگذار است، تحریک آن میتواند به کاهش علائم اضطراب عمومی کمک کند. این در حالی است که مطالعات پیشین نشان دادهاند تحریک نواحی خاصی از مغز، از جمله DLPFC، با کاهش اضطراب و بهبود توجه مرتبط است، اما مطالعات کمتری بر تأثیر تحریک قشر اوربیتوفرونتال متمرکز بودهاند. به همین دلیل، این پژوهش به دنبال بررسی اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در نواحی مختلف مغزی و شناسایی بهترین ناحیه برای تأثیرگذاری بر عملکردهای شناختی در افراد مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر بود.
نتایج این پژوهش نشان داد تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تأثیر معناداری بر تعدیل امواج مغزی و بهبود عملکردهای توجهی دارد. بهویژه، توان مطلق امواج آلفا و تتا که بهطور ویژه در فرایندهای توجهی و تمرکز و همچنین در اضطراب نقش دارند، پس از مداخله تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تغییرات قابلتوجهی را نشان دادند. امواج آلفا که معمولاً با حالت آرامش و کاهش اضطراب ارتباط دارند، پس از تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای افزایش یافتند. درحالیکه امواج تتا که به اضطراب و اختلالات توجهی مرتبط هستند، کاهش یافتند. این تغییرات در امواج مغزی نشاندهنده بهبود در عملکرد توجهی دیداری و شنیداری شرکتکنندگان بود؛ بهویژه افراد پس از مداخله قادر بودند بهطور بهتری به محرکهای دیداری و شنیداری پاسخ دهند و توجه خود را بهطور مؤثرتری متمرکز کنند.
یافتههای این پژوهش با نتایج مطالعات پیشین همخوانی دارند و شواهد جدیدی را در حمایت از استفاده از تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای برای بهبود اختلالات توجه و تمرکز و کاهش علائم اضطرابی ارائه میدهند. نتایج بهدستآمده از این تحقیق نشان میدهند تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای میتواند منجر به تعدیل امواج مغزی آلفا و تتا و بهبود عملکردهای توجهی در بیماران مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر شود. بهعلاوه، این مطالعه بر اهمیت استفاده از روشهای غیرتهاجمی مانند تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای تأکید دارد که میتوانند بهعنوان یک روش درمانی مؤثر در مدیریت اختلالات اضطرابی مورد استفاده قرار گیرند.
در این پژوهش، بهطور اختصاصی تغییرات در توان مطلق امواج آلفا و تتا که در توجه و تمرکز و اضطراب نقش اساسی دارند، بررسی و تحلیل شدند. پس از مداخله تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای، افزایش در فعالیت امواج آلفا و کاهش در امواج تتا در نواحی مغزی موردنظر مشاهده شد که ارتباط مستقیمی با بهبود توجه دیداری و شنیداری داشت. این نتایج نهتنها به درک دقیقتری از اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر تغییرات امواج مغزی میپردازد، بلکه باعث پیشرفت در فهم نحوه ارتباط بین این امواج و بهبود عملکرد توجه دیداری و شنیداری در افراد مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر میشود. این یافتهها همچنین نشاندهنده پتانسیل استفاده از تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بهعنوان یک درمان مکمل برای اختلالات اضطرابی هستند.
مطالعات پیشین نیز تأثیر تحریک الکتریکی فراجمجمهای و بهویژه تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای را در تعدیل امواج مغزی و بهبود اختلالات توجهی و اضطرابی تأیید کردهاند. پژوهش حاضر این یافتهها را تقویت میکند و نشان میدهد مداخله تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای میتواند موجب بهبود امواج آلفا و تتا و افزایش عملکرد توجهی دیداری و شنیداری شود. نتایج تحلیلهای آماری و نقشههای مغزی پس از مداخله نشان داد تمامی فرضیهها تأیید شدند و تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای منجر به تغییرات معنادار در این متغیرها شده است. این تحقیق همچنین بهطور جامعتری به بررسی اثرات تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر فعالیتهای مغزی و کارکردهای شناختی پرداخته و به افزایش دانش علمی در این حوزه کمک کرده است.
در ادامه، این پژوهش شواهدی قوی در حمایت از اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای در تعدیل امواج مغزی آلفا و تتا و بهبود عملکردهای توجهی (دیداری و شنیداری) ارائه میدهد و بر ضرورت انجام مطالعات بیشتر برای بهینهسازی پروتکلهای تحریک و بررسی اثرات بلندمدت این روش تأکید میکند. این پژوهش همچنین به محدودیتهایی مانند حجم نمونه پایین، وجود اختلالات روانپزشکی دیگر در برخی از شرکتکنندگان و نبود پیگیریهای طولانیمدت اشاره میکند. در مطالعات آینده پیشنهاد میشود حجم نمونه افزایش یابد و تأثیر تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر سایر اختلالات اضطرابی و کارکردهای اجرایی دیگر مانند حافظه و تصمیمگیری نیز بررسی شود. علاوهبراین، استفاده از روشهای تصویربرداری مغزی پیشرفته مانند الکتروانسفالوگرافی (EEG) یا تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی مغز (f-MRI) با رزولوشن بالا میتواند به تحلیل دقیقتر تغییرات مغزی کمک کند و به درک بهتر اثرات تحریک مغزی بر عملکردهای شناختی و هیجانی منجر شود.
درنهایت، نتایج این پژوهش تأثیر مثبت تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای را بر بهبود عملکرد توجهی و کاهش علائم اضطراب در بیماران مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر تأیید میکند و بهعنوان یک روش نوآورانه در درمان اختلالات اضطرابی میتواند کاربرد داشته باشد. این نتایج میتوانند مبنای مطالعات آینده در این حوزه قرار گیرند و به توسعه پروتکلهای درمانی جدید و بهبود کیفیت زندگی افراد مبتلا به اختلالات اضطرابی کمک کنند.
نتیجهگیری
مطالعه حاضر با هدف بررسی اثربخشی تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بر الگوی قدرت مطلق امواج مغزی آلفا و تتا، توجه دیداری و شنیداری در بیماران مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر انجام شده است.
نتایج این پژوهش نشان داد تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بهطور معناداری موجب بهبود توجه دیداری و شنیداری در بیماران مبتلا به اختلال اضطراب فراگیر میشود. این یافتهها حاکی از آن است که این روش میتواند در بهبود تمرکز، افزایش پردازش اطلاعات و کاهش تأثیر اضطراب بر عملکردهای شناختی نقش مهمی ایفا کند. این نتایج با مطالعات پیشین که اثربخشی تحریک الکتریکی مغز را در تعدیل نوسانات عصبی و اثرات درمانی آن برای اختلالات روانپزشکی، ازجمله اضطراب، تأیید کردهاند، همخوانی دارد. بنابراین یافتههای این پژوهش حمایت بیشتری از نقش تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای بهعنوان یک رویکرد درمانی مکمل در مدیریت اختلال اضطراب فراگیر ارائه میدهد. بااینحال پیشنهاد میشود در پژوهشهای آینده، اثرات طولانیمدت این مداخله، بههمراه ارزیابی سایر نشانگرهای زیستی و رفتاری مرتبط با اضطراب، مورد بررسی دقیقتری قرار گیرد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
در اجرای پژوهش ملاحظات اخلاقی مطابق با دستورالعمل کمیته اخلاق دانشگاه تبریز در نظر گرفته شده و کد اخلاق به شمارهIR.Tabrizu.rec.1402.131 دریافت شده است. این مقاله هیچ تامین کننده مالی نداشته و با هزینه شخصی انجام شده است.
حامی مالی
این مقاله برگرفته از رساله دکتری محمدرضا قلیپور در گروه علوم اعصاب شناختی دانشگاه تبریز است. این پژوهش هیچگونه کمک مالی از سازمانیهای دولتی، خصوصی و غیرانتفاعی دریافت نکرده است.
مشارکت نویسندگان
مفهومسازی، روششناسی: محمدرضا قلیپور فلاحی و لیلا مهدیزاده فانید؛ اعتبارسنجی: لیلا مهدی زاده فانید و شهرام واحدی؛ تحلیل، تحقیق و بررسی: محمدرضا قلیپور فلاحی، لیلا مهدیزاده فانید، شهرام واحدی و فرخ بخت شادی؛ منابع، نگارش پیشنویس، بصریسازی: محمدرضا قلیپور فلاحی، لیلا مهدیزاده فانید و مهدی جعفری اصل؛ ویراستاری و نهائیسازی نوشته: مهدی جعفری اصل: نظارت و مدیریت پروژه: لیلا مهدیزاده فانید.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان این مقاله تعارض منافع ندارد.
References