The Effectiveness of Transcranial Direct Electrical Stimulation of the Brain (TDCS) on the Components of Working Memory in Children with Educable Mental Retardation

Document Type : Original Article

Author

PhD in Family Counseling, Department of Counseling, Faculty of Psychology and Educational Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran

Abstract

Objective: The aim of this study was to investigate the effectiveness of transcranial direct electrical stimulation of the brain (TDCS) on the components of working memory in children with mental retardation.
Methods: The research method was applied in terms of objective and semi-experimental in terms of data collection with a pre-test-post-test design with a control group. The statistical population included all mentally retarded children aged 5 to 12 years old in the "Nilofrane" rehabilitation center for the mentally disabled in Zahedan city in the year 2022-2023, and there were 70 of them, 30 of them using the sampling method. Targeted selection and random replacement were placed in the experimental and control groups (15 people in the experimental group / 15 people in the control group). The experimental group received transcranial direct electrical stimulation (TDCS) program, while the control group did not receive training. The research tool was the set of children's working memory test by Susan Pickering and Susan Goderkol (2001). The data were analyzed using covariance analysis and SPSS version 22 software.
Results: The results of multivariate covariance analysis showed that the effectiveness of transcranial direct electrical stimulation of the brain (TDCS) had a significant effect on memory and its components (central executive, visual spatial plane and phonological loop).
Conclusion: As a result, transcranial direct electrical stimulation of the brain can be used as an effective intervention to increase working memory performance and its components among children with intellectual disabilities.

Keywords


ابراهیمی، فاطمه؛ طاهر، محبوبه. (1397). تأثیر آموزش مهارت‌های خودتنظیمی بر مهارت‌های اجتماعی و کارکرد‌های اجرایی کودکان پیش‌دبستانی مبتلا به کم‌توانی ذهنی خفیف. مجلۀ روا­ن­شناسی استثنایی، 8(32): 125-101.
آقابابایی، سارا و امیری، شعله. (1394). بررسی مؤلفۀ دیداری- فضایی حافظۀ فعال و کوتاه مدت در دانش­آموزان با اختلالات یادگیری و مقایسه با دانش آموزان یادگیری. فصلنامۀ روان­شناسی شناختی، 2(4): 9-1.
آقابابایی، سارا و صمدی، مریم. (1397). بررسی و مقایسۀ مؤلفه­ای حافظۀ فعال در کودکان اوتیسم و عادی. روان­شناسی و روان­پزشکی شناخت، 5(4): 55-36.             [Doi:10.22054/jpe.2019.36937.1883]
باغنده، حسین؛ حومنیان، داود و عرب­عامری، الهه. (1394). تأثیر تمرینان ادارکی- حرکتی بر رشد مهارت­های حرکتی دختران کم توان ذهنی تربیت­پذیر.رشد و یادگیری حرکتی- ورزشی، 7(4): 490-473.
جعفری، فاطمه؛ ارجمندنیا، علی اکبر؛ رستمی، رضا. (1397). تأثیر برنامۀ توان­بخشی عصب- روان­شناختی بر حافظۀ فعال و بازداری پاسخ دانش­آموزان با ناتوانی یادگیری نوشتن. مجلۀ علوم روان­شناختی، 20(98): 245-233.
جلیل آبکنار، سیده سمیه؛ افروز، غلامعلی؛ ارجمندنیا، علی اکبر؛ غباری بناب، باقر. (1398). اثربخشی برنامه اوقات فراغت عرش بر نمیرخ حافظۀ فعال دانش آموزان کم­توان ذهنی آموزش­پذیر. آرشیو توانبخشی (توانبخشی)، 20(1): 99-85.
روح­الامینی، شکوفه؛ سلیمانی، مهران و واقف، لادن. (1402). اثربخشی تحریک الکتریکی مستقیم فراجمجمه­ای مغز (tDCS) بر حافظۀ کاری و سطح خواندن دانش­آموزان با ناتوانی یادگیری خواندن. فصلنامۀ کودکان استثنایی، 23(2): 118-105.
زمانی، گل اندام؛ دوستان، محمدرضا. (1396). تأثیر تحریک الکتریکی فراجمجمه­ای مغز بر حافظۀ کاری و زمان واکنش دختران ورزشکار. فصلنامۀ عصب روان­شناسی، 3(3): 44-33.
سعیدی، مریم؛ فیروزآبادی، سیدمحمد. (1398). اثر تحریک الکتریکی فراجمجمه­ای جریان مستقیم بر روی فعالیت­های قشرمغز: مدل محاسباتی نورون-آستروسیت. نشریۀ مهندسی پزشکی زیستی، 13(2): 324-313.       [Doi:10.22041/ijbme.2019.106436.1469]
سلمانی، علی؛ بشرپور، سجاد و صالحی‌نژاد، محمدعلی. (1403). اثربخشی تحریک الکتریکی مستقیم فراجمجمه‌ای بر ولع مصرف و سبک‌های تصمیم‌گیری در افراد مصرف‌کننده مواد. فصلنامه علمی اعتیادپژوهی. ۱۸(۷۱): ۳۱-۵۴.       [Doi:10.61186/etiadpajohi.18.71.31]
شباهنگ، آسیه؛ عابدان­زاده، رسول و رمضان­زاده، حسام. (1399). تأثیر تحریک الکتریکی مستقیم فراجمجمه­ای مغز بر حافظۀ کاری. مطالعات روان­شناسی ورزشی، 31.
عبادی، محبوبه؛ حسینی، فاطمه؛ اسمعیل زاده، محمد. (1399). اثربخشی تحریک الکتریکی مستقیم مغز (tDCS) بر حافظۀ فعال افراد مبتلا به افسردگی اساسی. مجلۀ دانشگاه علوم پزشکی اراک، 20(5): 47-38.
قمری گیوی، حسین؛ نادر، مقصود و دهقانی، فرشته. (1393). بررسی اثربخشی توان­بخشی شناختی در بازسازی کارکردهای اجرایی بیماران وسواسی- جبری. فصلنامۀ مطالعات روان­شناسی بالینی، 16(4): 129-101.      https://jcps.atu.ac.ir/article_59.html
مسلمی، بختیار؛ آزموده، معصومه؛ طباطبایی، سیدمحمود؛ علیوندی، مرضیه. (1398). تأثیر تحریک الکتریکی مغزی بر ناحیۀ پیش پیشانی پشتی- جانبی: مروری بر نقش آن در عملکردهای شناختی. شفای خاتم، 8(1): 88-71.             [Doi:10.29252/shefa.8.1.129]
مولایی، مهری؛ حاتمی، جواد؛ رستمی رضا. (1393). بررسی و مقایسۀ کارکردهای اجرایی در بیماران مبتلا به اختلال افسردگی اساسی و وسواسی جبری با افراد سالم. فصلنامه تازه­های علوم شناختی، 16(3): 11-1.
واقف، لادن؛ سلطانی مارگانی، فاطمه و بافنده، حسین. (1399). اثربخشی تحریک الکتریکی مستقیم فراجمجمه‌ای مغز (tDCS) بر توجه افراد مبتلا به افسردگی - مطالعۀ نیمه‌تجربی. مجلۀ مطالعات علوم پزشکی، 31(2):106-98.
وحید، راحله؛ آزموده، معصومه؛ طباطبایی، سیدمحمود؛ علیوندی وفا، مرضیه. (1400). اثربخشی مداخله­شناختی رایانه‌محور بر نظریۀ ذهن کودکان مبتلا به نقص توجه / بیش‌فعالی. دو ماهنامۀ علمی پژوهشی طب توان­بخشی، 10(4): 667-656.            [Doi:0.32598/SJRM.10.4.4]
Adair, D., Truong, D., Esmaeilpour, Z., Gebodh, N., Borges, H., Ho, L., ... & Bikson, M. (2020). Electrical stimulation of cranial nerves in cognition and disease. Brain stimulation13(3), 717-750. [Doi:10.1016/j.brs.2020.02.019]
Al-Saad, M. S. H., Al-Jabri, B., & Almarzouki, A. F. (2021). A review of working memory training in the management of attention deficit hyperactivity disorder. Frontiers in behavioral neuroscience15, 686873. [Doi: 10.3389/fnbeh.2021.686873]
Angelopoulou, E., & Drigas, A. (2021). Working memory, attention and their relationship: A theoretical overview. Research, Society and Development10(5), e46410515288-e46410515288. [Doi:10.33448/rsd-v10i5.15288]
Armstrong, N. M., An, Y., Shin, J. J., Williams, O. A., Doshi, J., Erus, G., ... & Resnick, S. M. (2020). Associations between cognitive and brain volume changes in cognitively normal older adults. Neuroimage223, 117289. [Doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117289]
Baddeley, A. D., Hitch, G. J., & Allen, R. J. (2019). From short-term store to multicomponent working memory: The role of the modal model. Memory & cognition47, 575-588. [Doi: 10.3758/s13421-018-0878-5]
Brunoni, A, R, Nitsche, M, A, Blognini, N, Bikson, M, Wagner, T, Merabet, L, et al. (2012).Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): Challenges and future directions. Brain Stimulation. 5(3), 175 -195. [Doi: 10.1016/j.brs.2011.03.002]
Cianconi, P., Betrò, S., & Janiri, L. (2020). The impact of climate change on mental health: a systematic descriptive review. Frontiers in psychiatry11, 74. [Doi:10.3389/fpsyt.2020.00074]
Costanzo, F., Rossi, S., Varuzza, C., Varvara, P., Vicari, S., & Menghini, D. (2019). Long-lasting improvement following tDCS treatment combined with a training for reading in children and adolescents with dyslexia. Neuropsychologia130, 38-43. [Doi:10.1016/j]
Deschamps, I., Courson, M., Dick, A. S., & Tremblay, P. (2020). The phonological loop: is speech special?. Experimental Brain Research238, 2307-2321. [Doi: 10.1007/s00221-020-05886-9]
Filmer, H. L., Dux, P. E., & Mattingley, J. B. (2014). Applications of transcranial direct current stimulation for understanding brain function. Trends in neurosciences, 37(12), 742-753. [Doi:10.1016/j.tins.2014.08.003]
Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M., Bermpohl, F., Antal, A., Feredoes, E., ... & Pascual-Leone, A. (2005). Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory. Experimental brain research166, 23-30. [Doi: 10.1007/s00221-005-2334-6]
Gandhi, T., & Lee, C. C. (2021). Neural mechanisms underlying repetitive behaviors in rodent models of autism spectrum disorders. Frontiers in cellular neuroscience14, 592710. [Doi: 10.3389/fncel.2020.592710]
Jog, M. A., Anderson, C., Kubicki, A., Boucher, M., Leaver, A., Hellemann, G., ... & Narr, K. (2023). Transcranial direct current stimulation (tDCS) in depression induces structural plasticity. Scientific reports, 13(1), 2841. [Doi:10.1038/s41598-023-29792-6]
Kassai, R., Futo, J., Demetrovics, Z., & Takacs, Z. K. (2019). A meta-analysis of the experimental evidence on the near-and far-transfer effects among children’s executive function skills. Psychological Bulletin145(2), 165. [Doi: 10.1037/bul0000180]
Kuo, H. I., Qi, F. X., Paulus, W., Kuo, M. F., & Nitsche, M. A. (2021). Noradrenergic enhancement of motor learning, attention, and working memory in humans. International Journal of Neuropsychopharmacology24(6), 490-498. [Doi: 10.1093/ijnp/pyab006]
Liu, J., Liao, X., Xia, M., & He, Y. (2018). Chronnectome fingerprinting: Identifying individuals and predicting higher cognitive functions using dynamic brain connectivity patterns. Human brain mapping39(2), 902-915. [Doi: 10.1093/ijnp/pyab006]
Marshall, L., Matthias, M., Hartwig, R., & Siebner. J.B. (2005). Bifrontal transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neuroscience, 6, 23.  [Doi:10.1186/1471-2202-6-23]
Patel, D. R., Cabral, M. D., Ho, A., & Merrick, J. (2020). A clinical primer on intellectual disability. Translational pediatrics9(Suppl 1), S23. [Doi:10.21037/tp.2020.02.02]
Polanczyk GV, Willcutt EG, Salum GA, Kieling C, Rohde LA. (2014). ADHD prevalence estimates across three decades: an updated systematic review and meta-regression analysis. International journal of epidemiology, 43(2), 434-442. [Doi: 10.1093/ije/dyt261]
Salmani, A., Basharpoor, S. & Salehinejad, M. A. The Effectiveness of Transcranial Direct Electrical Stimulation (tDCS) on Craving and Decision-Making Styles in Substance Users. Research on Addiction, 18(71): 31-54. [Doi:10.61186/etiadpajohi.18.71.31]
Schalock, R. L., Luckasson, R., & Tassé, M. J. (2019). The contemporary view of intellectual and developmental disabilities: Implications for psychologists. Psicothema. [Doi: 10.7334/psicothema2019.119]
Thornicroft, G., Deb, T., & Henderson, C. (2016). Community mental health care worldwide: current status and further developments. World Psychiatry15(3), 276-286. [Doi:10.1002/wps.20349]
Vergallito, A., Varoli, E., Pisoni, A., Mattavelli, G., Del Mauro, L., Feroldi, S., ... & Lauro, L. J. R. (2023). State-dependent effectiveness of cathodal transcranial direct current stimulation on cortical excitability. NeuroImage, 120242. [Doi:10.1016/j.neuroimage.2023.120242]
Villamar, M. F., Portilla, A. S., Fregni, F., & Zafonte, R. (2012). Noninvasive brain stimulation to modulate neuroplasticity in traumatic brain injury. Neuromodulation: Technology at the Neural Interface, 15(4), 326-338.  [Doi:10.1111/j.1525-1403.2012.00474.x]
Walia, P., Kumar, K. N., & Dutta, A. (2021). Neuroimaging guided transcranial electrical stimulation in enhancing surgical skill acquisition. Comment on Hung et al. The efficacy of transcranial direct current stimulation in enhancing surgical skill acquisition: a preliminary meta-analysis of randomized controlled trials. Brain Sci. 2021, 11, 707. Brain Sciences, 11(8), 1078. [Doi: 10.3390/brainsci11081078]
Wu, C. S., Shang, C. Y., Lin, H. Y., & Gau, S. S. F. (2021). Differential treatment effects of methylphenidate and atomoxetine on executive functions in children with attention-deficit/hyperactivity disorder. Journal of Child and Adolescent Psychopharmacology31(3), 187-196. [Doi:10.1089/cap.2020.0146]