High-definition brain stimulation targeting separate regions leads to differential word retrieval outcomes in patients with primary progressive aphasia: a pilot study

Dugas, C. S.; Chiang, H.; Devora, P.; Lucas-Mendoza, K.; Abasi, C.; Adhikari, A.; Nguyen, T.; Frolov, A.; Kelley, B. J.; LoBue, C.; Mudar, R. A.; Jr, J. Hart

Abstract:

Background: word retrieval deficits are the most prominent symptoms reported in primary progressive aphasia (PPA) and related syndromes. Current treatments, such as speech and language therapy, have shown limited success, highlighting the need for alternative non-pharmacological interventions with high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) emerging as a promising tool. Objective: this study aimed to evaluate the effects of HD-tDCS on word retrieval function in individuals with PPA by comparing two stimulation sites: the pre-supplementary motor area (pre-SMA) and the left inferior frontal gyrus (LIFG), and to assess the relative benefits of each site. Methods: eight individuals with PPA underwent 10 sessions of open-label HD-tDCS targeting either the LIFG (n = 4) or pre-SMA (n = 4). Word retrieval was assessed at baseline, immediately post-stimulation, and at 8-week follow-up. Electrophysiological measures, including event-related potentials during a non-verbal Go-NoGo task, were also collected to explore neural mechanisms. Results: LIFG stimulation yielded statistically significant improvements in phonemic fluency at immediate post testing compared to baseline, with 25–50% showing clinically meaningful improvement. Clinically meaningful improvement was observed in category fluency in 25–50% of the patients receiving stimulation at either site. Lastly, electrophysiological measures indicated HD-tDCS targeting LIFG differentially modulated event-related potential effects during non-verbal Go-NoGo tasks. Conclusion: this research provides preliminary evidence supporting the use of both traditional (LIFG) and alternative (pre-SMA) stimulation sites for treating word retrieval deficits in individuals with PPA. The findings also suggest potential neural mechanisms of HD-tDCS intervention, which can inform future designs of non-invasive brain stimulation for cognitive symptoms in PPA.

Patologie/Applicazioni:

• Stimolazione elettrica transcranica (TES)
• Afasia

Anno:

2025

Tipo di pubblicazione:

Articolo

Parola chiave:

HD-tDCS; afasia; afasia primaria progressiva; stimolazione transcranica; stimolazione transcranica a corrente diretta ad alta definizione

Testata scientifica:

Frontiers

Mese:

09

Nota:

Il presente studio pilota ha esplorato gli effetti della stimolazione transcranica a corrente diretta ad alta definizione (HD-tDCS) su pazienti affetti da afasia primaria progressiva, con l’obiettivo di valutare l’impatto della modulazione di due regioni corticali distinte - il giro frontale inferiore sinistro (LIFG) e la pre-SMA - sul recupero lessicale e sui correlati neurofisiologici. Otto soggetti con PPA in fase iniziale hanno ricevuto dieci sessioni di stimolazione attiva, distribuite in due settimane, seguite da valutazioni linguistiche e neurofisiologiche immediate e a otto settimane. I risultati, ottenuti utilizzando un sistema Neuroelectrics Starstim, hanno evidenziato un miglioramento statisticamente significativo della fluenza fonemica immediatamente dopo la stimolazione del LIGF, con un effetto clinicamente rilevante nel 50% dei partecipanti al follow-up, mentre la stimolazione della pre-SMA ha mostrato un miglioramento ritardato nei punteggi di fluenza categorica e nella produzione discorsiva. Le misure elettroencefalografiche (ERP) hanno indicato una modulazione della risposta di Go/NoGo task, suggerendo una normalizzazione dell’attività frontale nei soggetti sottoposti a stimolazione LIFG, ma non in quelli trattati sulla pre-SMA. Gli effetti comportamentali e neurofisiologici differenziali suggeriscono che le due aree target contribuiscano a meccanismi distinti del recupero verbale: il LIFG sembra potenziare la selezione e la produzione linguistica specifica, mentre la pre-SMA può favorire processi di controllo cognitivo e generalizzazione linguistica tardiva. Il protocollo si è dimostrato sicuro e ben tollerato, con effetti collaterali lievi e transitori. Complessivamente, questi risultati forniscono evidenze preliminari a sostegno dell’uso mirato dell’HD-tDCS come approccio terapeutico non invasivo per la modulazione dei circuiti frontali del linguaggio nella PPA, aprendo la strada a futuri studi controllati e su campioni più ampi per ottimizzare parametri, durata e specificità della stimolazione.

DOI:

10.3389/fneur.2025.1630103