The effect of transcranial direct current stimulation (tDCS) on working memory in schizophrenia

Abstract

Die vorliegende Dissertation untersucht die Anwendung von tDCS zur Behandlung von kognitiven Defiziten bei Menschen mit Schizophrenie in mehreren Experimenten. Im Experiment von Schwippel und Kollegen wurde die Verbesserung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses mit 2 mA tDCS nachgewiesen. Es zeigten sich erste Hinweise darauf, dass die Stimulationswirkung von den allgemeinen kognitiven Fähigkeiten der Patienten und von der Schwierigkeit der Aufgabe beeinflusst wird. Der Stimulationseffekt zeigte sich in der Verbesserung der Fehlerrate in Kombination mit einer Verlangsamung der Reaktionszeit, was für eine Anpassung der Balance zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit spricht. In Bezug auf das verbale Arbeitsgedächtnis wiesen Papazova und Kollegen einen positiven Einfluss von tDCS auf die Arbeitsgedächtnisleistung von Menschen mit Schizophrenie nach. Interessanterweise wurde kein Intensitätseffekt beobachtet, obwohl sich in der post hoc Analyse tDCS in der niedrigeren Intensität (1 mA) als effektiver erwies. Eine Verlangsamung der Reaktionszeit war lediglich numerisch nachweisbar. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass tDCS die Arbeitsgedächtnisleistung von Menschen mit Schizophrenie verbessern kann. Die optimalen Stimulationsparameter und weitere Prädiktoren für die Wirksamkeit der Stimulation sind Gegenstand der zukünftigen Forschung.

The present dissertation presents the application of tDCS for the treatment of cognitive deficits in patients with schizophrenia in two publications. The studies systematically investigate the effect of different stimulation intensities on verbal and spatial working memory in schizophrenia. The investigations are based on preliminary work in healthy volunteers (Ruf et al., 2017). In the experiment by Schwippel and colleagues, improvement of spatial working memory was demonstrated with 2 mA tDCS (Schwippel et al., 2018b). There is first evidence that the stimulation effect is influenced by general cognitive abilities of the patients and by task difficulty. The stimulation effect is manifested in the improvement of the error rate, in combination with a slowing of response time, which is suggestive for a speed-accuracy trade-off. With regard to verbal working memory, Papazova and colleagues showed a beneficial effect of tDCS on working memory performance (Papazova et al., 2018). Interestingly, no effect of intensity was observed, although tDCS with lower intensity (1 mA) proved to be more effective. A slowing of the response time was only numerically present. In summary, tDCS can improve working memory performance in schizophrenia, although the optimal stimulation parameters and predictors of effectiveness remain the subject of future research.