Temporal Interference Stimulation Can Enhance or Disrupt Human Memory Encoding as a Function of Brain Location and Frequency

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作者
Florian Missey,Eva Jouval-Missey,Mariane de Araújo e Silva,Adryelle Arantes,Claudia Lubrano,Jan Trajlínek,Samuel Klus,Ondřej Studnička,Inês R. Violante,Mélanie Boly,Viktor Jirsa,Giulio Tononi,Nigel P. Pedersen,Daniel L. Drane,Adam Williamson
出处
期刊: [Cold Spring Harbor Laboratory]
被引量:1
标识
DOI:10.1101/2025.09.22.677714
摘要

Visual memory relies on synchronized interactions and rhythms between the medial temporal lobes and neocortical brain regions. Non-invasive manipulation of memory-related brain regions, specifically deeper temporal lobe regions, has been limited by the lack of precision of non-invasive neuromodulation - when targeting deeper structures, the cortex is always stimulated, never deeper structures in isolation. Temporal Interference (TI) stimulation, a novel non-invasive technique, uses high-frequency carrier fields to deliver targeted, physiologically relevant neuromodulation via amplitude-modulated envelopes at specific brain regions. Here, we investigate TI's impact on figure memory encoding in 70 healthy participants using the Rey-Osterrieth and Taylor Complex Figure tasks, with TI applied in several brain regions independently and simultaneously - allowing investigation of combinations of medial temporal lobe and neocortical brain regions. Interestingly, higher frequency TI envelopes (130 Hz offset) targeting bilateral hippocampi and temporal cortices significantly impair recall (p = 6.54e-04), while lower frequency TI envelopes (5 Hz offset) targeting only the bilateral hippocampi significantly enhance recall (p = 0.0447). Stimulation using other combinations of medial temporal lobe and neocortical regions showed no effect, underscoring the critical role of frequency and focality of non-invasive brain stimulation and correct target selection. Finally, functional MRI reveals strong differences between the effects of 130 Hz and 5 Hz envelopes, specifically in hippocampal BOLD signals, brain connectivity, default mode, and attentional networks. These findings demonstrate TI's ability to bidirectionally modulate memory encoding through precise frequency and target tuning, offering a powerful tool for cognitive neuroscience and potential therapeutic applications for memory disorders.
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