Forbedring af behandling af vrangforestillinger ved skizofreni gennem neuromodulation (tACS)

Formål:

Formålet med denne undersøgelse er at forbedre en form for ikke-farmakologisk behandling af vrangforestillinger ved skizofreni ved hjælp af neuromodulation og bekræfte effekten ved hjælp af elektroencefalogram (EEG) og adfærdsmæssige målinger (Whitman et al., i pressen; Whitman, Minz & Woodward, 2013). Specifikt vil transkraniel vekselstrømsstimulering (tACS) blive brugt til at forbedre resultatet af deltagelse i metakognitiv træning (MCT) til behandling af psykose.

MCT er et gruppebaseret program udviklet direkte fra aktuelle kognitive neuropsykiatriske forskningsresultater om skizofreni og psykose. MCT deler viden opnået i forskningslaboratorier for at hjælpe personer, der oplever psykose, med at blive mere bevidste om de tankemønstre, der er involveret i deres sygdom. Hovedformålet med den metakognitive træning er at hjælpe mennesker med at ændre de tankemønstre, der forårsager vrangforestillinger, og derved undgå tilbagefald til sygdom eller reducere virkningen af ​​vrangforestillinger (Moritz et al., 2014).

tACS er en ikke-invasiv hjernestimuleringsteknik, hvor en svag elektrisk strøm påføres hovedet for at ændre sandsynligheden for neural affyring i et område af cortex under stimulationselektroderne (Antal & Paulus, 2013).

Hypotese:

Neuromodulering vil øge fordelen ved det ikke-farmakologiske behandlingsprogram, MCT, i reduktionen af ​​sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger ved skizofreni.

Begrundelse:

Det er nu klart, at det at hjælpe personer med skizofreni med at blive opmærksomme på de tankemønstre, der ligger til grund for vrangforestillinger, giver effektive værktøjer til at imødegå disse tankemønstre (Moritz et al., 2013; Mortiz et al., 2014). MCT-programmet til behandling af vrangforestillinger går ud på at opleve situationer, hvor der skal stilles spørgsmålstegn ved hverdagsfortolkninger af virkeligheden. Empiriske undersøgelser og metaanalyser indikerer, at MCT er effektiv, selv op til tre år efter afsluttet behandling (i forhold til aktive kontroltilstande og behandling som sædvanlig (TAU)).

På trods af disse succeser kan ingen behandling af skizofreni betragtes som yderst effektiv, og der er altid plads til forbedring af effektstørrelsen. Neuromodulation kan give denne forbedring ved at påvirke patologisk hjernefunktion mod en sund tilstand før MCT, øge åbenheden for at stille spørgsmålstegn ved hverdagens fortolkninger af virkeligheden og øge effekten af ​​MCT-behandling af vrangforestillinger. tACS er næsten fuldstændig ikke-invasiv og rent modulerende, hvilket ændrer sandsynligheden for neural affyring i et område af cortex under stimuleringselektroderne. Det er nu muligt at modulere ved forskellige svingningsfrekvenser, i overensstemmelse med hvordan den raske hjerne fungerer, når den fortolker virkeligheden.

Den foreslåede forskning involverer anvendelse af oscillation-målrettede neuromodulationsprotokoller til at fordreje hjernens funktion i retning af en tilstand, der fremmer spørgsmålstegn ved hverdagens fortolkninger af virkeligheden, og derved reducere sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger og forbedre responsen på et træningsprogram til behandling af vrangforestillinger i skizofreni ved at øge indsigten om tænkemønstre, der fører til vrangforestillinger. Forskerne planlægger at dokumentere hjerneændringerne induceret af neuromodulation ved hjælp af præstations- og EEG-målinger taget på en beslutningsopgave, der involverer fortolkning af virkeligheden, og for hvilken præstation korrelerer med sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger. Denne opgave involverer at bedømme sandsynligheden for, at evidens matcher en hypotese, og det har vist sig, at denne vurderede sandsynlighed stiger, når patienter er stærkt vrangforestillinger. Efterforskerne har vist, at denne opgavetilstand (dvs. evidens-hypotese-match) fremkalder en stigning i alfa-styrke i det opgavepositive netværk og et fald i beta-styrke i standardtilstandsnetværket (Whitman et al., under tryk). Dette tyder på, at maksimering af kraften af ​​alfabåndet i det opgavepositive netværk bør føre hjernen mod en sundere tilstand til at veje beviser for at teste hypoteser om virkeligheden, og dette kan bekræftes med EEG og adfærdsmæssige foranstaltninger, der tages på den førnævnte beslutningsopgave , en øget respons på MCT og et tilsvarende fald i sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger.

Forskningsdesign:

Neuromodulation, der involverer tACS, vil målrette at øge alfabåndets kraft ved dorsomediale præfrontale regioner, og dette forventes også at mindske styrken af ​​betabåndet i ventro-mediale regioner. Dette vil blive bekræftet af EEG-optagelser og kildeestimering (Whitman et al., under tryk; Whitman, Minz & Woodward, 2013). MCT er et fire ugers program med otte en-times sessioner. TAU er en fire ugers ventelistekontrolgruppe. Sham neuromodulation vil involvere anvendelse af tilfældige mønstre af lavgradige strømme til den samme hjerneregion som neuromodulationsbetingelserne (Antal & Paulus, 2013). Sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger vil blive målt ved Psychotic Symptom Rating Scales in psychosis (PSYRATS) (Haddock et al., 1999). Det adfærdsmæssige mål for interesse er vurderingen af ​​overensstemmelsen mellem beviserne og hypotesen, som bør falde, efterhånden som vrangforestillingerne falder.

Statistisk analyse:

Mellem-grupper (neuromodulation/MCT vs. sham/MCT vs neuromodulation/TAU) variansanalyser (ANOVA) vil blive udført på ændringsscore beregnet på adfærdsmæssige mål og sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger, før og efter MCT eller TAU, under hypotesen at fald i sværhedsgraden af ​​vrangforestillinger vil være større i neuromodulations/MCT tilstanden i forhold til sham/MCT og neuromodulation/TAU tilstande.

Kontrolfasestudier: DREAM-undersøgelse, hørehjerneundersøgelse og effekten af ​​neuromodulation på saccades-undersøgelsen. Hver beskrevet nedenfor.

Formål med kontrolfaseundersøgelser:

Formålet med disse undersøgelser er at fastslå effektiviteten af ​​EGI GTEN-systemet til at modulere hjerneoscillationer i cortex hos raske deltagere ved hjælp af transkraniel vekselstrømsstimulering (tACS). I denne kontrol-/pilotfase af vores undersøgelse sigter vi mod at fastslå, at vi kan inducere ændringer i styrken af ​​et specifikt frekvensbånd i målrettede kortikale regioner med neuromodulation ved hjælp af GTEN-systemet, og vi vil vurdere, om det midlertidigt ændrer ydeevnen på simple kognitive og perceptuelle processer i sunde kontroller. Dette vil være det første skridt mod at oversætte vores stimuleringsprotokol til patientpopulationen for vores primære undersøgelse af interesse (tACS som et supplement til metakognitiv træning for vrangforestillinger i psykose).

Begrundelse for kontrolfaseundersøgelser:

Transkraniel vekselstrømsstimulering (tACS) er en ikke-invasiv metode, der bruges til at påvirke igangværende hjerneoscillationer hos mennesker ved at påføre sinusformede strømme til hovedbunden (Antal & Paulus, 2013; Vosskuhl, Strüber, & Herrmann, 2018). Menneskelige hjerneoscillationer, målt med elektroencefalografi (EEG), spænder fra 1 til 100 Hz og omtales som delta (1-3 Hz), theta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), beta-1 (13-30 Hz) og gamma (30-40 Hz) svingninger. Oscillationerne, genereret enten spontant eller som reaktion på ydre stimuli, er resultatet af rytmisk eller repetitiv elektrisk aktivitet af celler, og er kendt for at være involveret i kommunikationen af ​​hjerneregioner (Vosskuhl et al., 2018). Synkroniseringen af ​​rytmisk elektrisk aktivitet fører til øget effekt i frekvensbåndet af den rytmiske aktivitet. For eksempel øger præsentationen af ​​en auditiv stimulus ("auditiv meddrivelse") ved en frekvens på 40Hz styrken af ​​40Hz hjerneoscillationer i den auditive cortex; dette fænomen er kendt som Auditory Steady-State Response (ASSR; Galambos, Makeig, & Talmachoff, 1981; O'Donnell et al., 2013).

Tidligere undersøgelser har hovedsageligt været afhængige af systemer, der bruger to store elektroder på hovedbunden til at modulere den underliggende hjerneaktivitet i oscillationsfrekvensområdet af interesse. GTEN har 256 potentielle stimuleringssteder, såvel som avancerede kildelokaliseringsteknikker, der muliggør præcis planlægning og påføring af strøm via skræddersyede kombinationer af elektroder i henhold til 'gensidighedsprincippet' (Dmochowski, Koessler, Norcia, Bikson, & Parra, 2017; Fernandez-Corazza, Turovets, Luu, Anderson, & Tucker, 2016). 'Gensidighedsprincippet' er en proces, der muliggør optimal målretning/stimulering af hjernekilderne til registreret EEG-signal. GTEN-systemet har indbygget software til netop dette formål, som gør det muligt for forskere at programmere elektroder med den dominerende kraft af oscillationsfrekvenser ved at bruge en lille undergruppe af elektroder (4-7) for optimalt at målrette de interesserede hjerneområder. Dette reciprocitetsprincip er banebrydende i sin evne til at påvise årsagssammenhænge mellem hjerne og adfærd: ved at målrette mod selve hjernekilderne, der producerer hjerneaktivitet af interesse, og anvende tACS, mens man observerer adfærdsmæssige virkninger på ydeevne (f.eks. reaktionstid, nøjagtighed), man kan eksperimentelt koble kognitive processer til specifikke mønstre af hjerneoscillationer. At fastslå, at vi er i stand til at bruge disse metoder på denne måde, vil være en vigtig forløber for vores undersøgelse af tACS som et supplement til metakognitiv træning for vrangforestillinger. Vores arbejde med at bruge tACS til at påvirke igangværende netværksaktivitet i hjernen hviler på at være i stand til præcist at målrette de netværk, der producerer aktiviteten af ​​interesse, og dokumentere, om det midlertidigt ændrer ydeevnen på simple kognitive opgaver.

Vores "pilot/kontrol" fase med sunde kontroller vil gøre os bekendt med GTEN-systemet og gøre os i stand til at optimere de parametre, under hvilke GTEN tACS producerer kortsigtede ændringer i kortikal excitabilitet og kognitive processer. Disse indsigter vil informere vores større undersøgelse med fokus på at forbedre metakognitiv behandling af vrangforestillinger i skizofreni ved hjælp af neuromodulation For at validere, at GTEN tACS er i stand til at påvirke igangværende svingninger i målrettede kortikale områder på en biologisk-relevant måde, en indledende undersøgelse i raske kontroller ("The Hearing Brain") vil undersøge i hvilken grad GTEN tACS anvendt på den auditive cortex efterligner og/eller påvirker den ASSR, der endogent opstår under perception af en auditiv tone.

For at forstå, om GTEN tACS midlertidigt ændrer ydeevnen på kognitive processer ved at påvirke dominerende svingningsmønstre, vil der blive kørt et andet sæt indledende undersøgelser i raske kontroller kaldet "Dynamic Reciprocal Electroencephalography and Modulation (DREAM") undersøgelsen. DREAM-studiet vil anvende gensidighedsprincippet, mens deltagerne gennemgår simple kognitive og perceptuelle opgaver. Denne dataindsamling i raske kontroller vil omfatte de metoder, vi allerede har modtaget etisk tilladelse til at bruge med kliniske populationer (se f.eks. 'Forbedring af behandling af vrangforestillinger ved skizofreni gennem neuromodulationsprotokol'). At pilotere disse metoder vil tjene som en verifikation af, at tACS kan ændre kortikal excitabilitet i de kortikale regioner, der er impliceret i vrangforestillingstænkning, som vi allerede har fået tilladelse til at neuromodulere i vores primære undersøgelse af patienter med skizofreni. Pilotstudiet vil også tjene som en foreløbig undersøgelse af, om tACS har påviselige påvirkninger på kognitive opgaver, der korrelerer med psykopatologi (f.eks. vrangforestillinger). En opgave involverer at bedømme sandsynligheden for, at evidens matcher en hypotese, og det har vist sig, at denne vurderede sandsynlighed stiger, når patienter er stærkt vrangforestillinger.

Vi sigter også mod at studere de adfærdsmæssige virkninger af tACS i "The Effect of Neuromodulation on Saccades Study." I stedet for at bruge komplekse adfærdsmæssige opgaver, tilstræber vi at bruge en enklere og bedre forstået adfærdsrespons - den oculomotoriske respons. I denne undersøgelse sigter vi mod at bruge tACS til at stimulere de områder, der er involveret i oculomotorisk kontrol til at påvirke øjenbevægelser. Deltageres blik vil blive sporet kikkert ved hjælp af Eyelink 1.000-systemet (SR Research, Kanata, ON). Den oculomotoriske reaktion er en velforstået adfærdsreaktion, der ikke er kompleks af natur og ville give os mulighed for at studere virkningerne af tACS på adfærd, dette ville udvide vores viden om de adfærdsmæssige virkninger af tACS. Rationalet bag at bruge tACS er, at vi kan målrette en specifik igangværende hjerneoscillation. I denne proof-of-concept-undersøgelse planlægger vi at bruge tACS til at stimulere frontale øjenfelter (FEF), som vi forventer vil afbryde den naturlige netværksbalance og langsomme saccader. De overordnede mål for denne undersøgelse er således (1) at identificere hjerneoscillationerne i FEF, der ligger til grund for saccade-forberedelse og -udførelse, og (2) at ændre aktivitet i disse netværk gennem neuromodulation.

Hypotese:

I "Hearing Brain" proof-of-concept-pilotstudiet antager vi, at auditiv medrivning ved 40 Hz såvel som GTEN-stimulering ved 40Hz, men ikke falsk stimulation, vil øge gammabåndstyrken i den auditive cortex. Ydermere antager vi en stærkere gammabåndstyrke efter GTEN-stimulering sammenlignet med auditiv medrivning.

Med hensyn til "DREAM-studierne" forudsiger vi, at den GTEN, der anvendes baseret på gensidighedsprincippet, vil ændre deltagernes nøjagtighed og reaktionstid, mens de gennemgår simple kognitive og perceptuelle opgaver. Specielt med hensyn til piloten af ​​metoderne i den primære undersøgelse (Enhancement of Treatment of Delusions in Skizophrenia through Neuromodulation), antager vi, at neuromodulation, der involverer tACS, vil sigte mod at øge alfabåndets kraft ved dorsomediale præfrontale regioner og skævvridende vores adfærdsmæssige mål for interesse (vurderingen af ​​overensstemmelsen mellem beviserne og hypotesen (se figur 1 i 'Forbedring af behandling af vrangforestillinger ved skizofreni gennem neuromodulationsprotokol').

Med hensyn til "The Effect of Neuromodulation on Saccades Study" forudsiger vi følgende: 1. Øget kraft af alfa-oscillation i FEF vil blive detekteret af hdEEG, når saccader udføres 2. GTEN-inducerede alfa-oscillationer i FEF vil øge saccade-latenstiden .

Forskningsdesign:

Eksperimentelt design: proof-of-koncept undersøgelse "The Hearing Brain"

Vi vil bruge et design mellem emner til at undersøge indflydelsen af ​​auditiv medrivning, neuromodulation, sham-stimulering (kontroltilstand) og kontrolfrekvensstimulering (aktiv kontroltilstand) på styrken af ​​gammabåndet (30-40Hz) i den auditive cortex . Alle deltagere vil blive tildelt enten Neuromodulation, Sham eller Active Control (kontrolfrekvens) tilstand, med eller uden også at gennemgå den auditive meddrivningstilstand.

Neuromodulation: For hver deltager vil vi etablere en tærskel, hvor deltageren først opdager stimulationerne (f.eks. på grund af phosphener eller hudfornemmelser). I overensstemmelse med andre tærskelprotokoller vil vi starte med tACS-stimulering ved 40 Hz og 1000 µA i 1 sekund og øge amplituden af ​​stimulationen trinvist med 250 µA til et maksimum på 3000 µA (Zaehle et al., 2010). Deltagerne vil blive bedt om at angive tilstedeværelsen af ​​enhver fornemmelse, de oplever. Hver deltagers maksimale stimulationsintensitet vil blive holdt 250 µA under deres tærskel for at opleve phosphener eller hudfornemmelser (afhængig af hvilken tærskel der er lavere).

Under stimulering vil tACS blive påført over den auditive cortex med en frekvens på 40 Hz. For hver stimulation vil strømmen langsomt blive rampet op til deltagerens skræddersyede intensitet og rampet ned i slutningen af ​​segmentet. Stimuleringselektroderne i den nuværende proof-of-concept-undersøgelse vil være dem, der er identificeret som viser den største stigning i gamma-kraft i et auditivt medrivningspilotstudie.

Auditiv medvirkning: Deltagerne vil lytte til en sekvens af toner præsenteret ved 40Hz.

Sham: Denne tilstand bruges til at kontrollere for forventningseffekter. I lighed med neuromodulationstilstanden vil strømmen blive rampet op og rampet ned; dog vil der ikke være nogen stimulation imellem.

Kontrolfrekvens: Mennesker i denne aktive kontrolgruppe vil blive moduleret på de samme elektroder og med samme strømintensitet, men på et andet frekvensbånd. En aktiv kontrolgruppe er nødvendig for at sikre, at virkningerne skyldes den anvendte frekvens af interesse og ikke kun på grund af selve strømmen.

Hvile: Efter hver neuromodulation, entrainment og sham-forsøg vil der være en hvileperiode på 50 sekunder til at måle hviletilstands-EEG.

Hver tilstand (modulation, sham, auditiv medrivning) vil være 50 sekunder lang og præsenteres 7 gange i blokke. Mellem tilstandene vil der være en 50 sekunders hviletilstandsmåling for at vurdere holdbarheden af ​​interventioner på hjerneaktivitet.

Eksperimentelt design: proof-of-koncept "Dynamic Reciprocal Electroencephalography and Modulation" (DREAM) undersøgelse

Vi vil bruge et design mellem emner til at undersøge indflydelsen af ​​neuromodulation baseret på reciprocitetsprincippet vs. falsk stimulation (kontroltilstand) vs. kontrolfrekvensstimulering (aktiv kontroltilstand) på reaktionstid og nøjagtighed i simple kognitive og perceptuelle opgaver. Disse opgaver omfatter Stroop Interference Task, at lytte til/læse ikke-stødende ikke-emotionelle ord og huske ord eller visuelle arrays.

Vi planlægger også at pilotere tACS i evidens-integrationsopgaven, som har vist sig at korrelere med vrangforestillingers sværhedsgrad i psykose. For at illustrere gensidighedsprincippet til denne opgave, vil deltagerne blive tildelt enten tACS eller sham neuromodulation. Neuromodulation, der involverer tACS, vil målrette mod det dominerende mønster af hjerneoscillationer, som vi forventer vil være alfabåndet ved dorsomediale præfrontale regioner, og det forventes også at reducere styrken af ​​betabåndet i ventro-mediale regioner (Antal & Paulus, 2013) ). Dette vil blive bekræftet af EEG-optagelser og kildeestimering (Whitman et al., in press; Whitman, Ward, & Woodward, 2013) under den opgave, der blev brugt til at fremstille figur 1. Sham neuromodulation vil involvere anvendelse af tilfældige mønstre eller meget korte lavgradige strømme til den samme hjerneregion som neuromodulationstilstanden (Antal & Paulus, 2013). Det adfærdsmæssige mål for interesse i denne opgave er vurderingen af ​​matchet mellem beviser og hypotese (se figur 1), som har vist sig at korrelere med vrangforestillings sværhedsgrad i psykose.

Eksperimentelt design: proof-of-koncept undersøgelse "The Effect of Neuromodulation on Saccades"

De foreslåede eksperimenter er standard saccade-eksperimenter, der ligner dem udført af Chen Zhang et al. I prosaccade-opgaven begynder hvert forsøg med et fikseringspunkt i midten af ​​skærmen, der varer i 800-1200 ms, valgt tilfældigt fra en eksponentiel fordeling. Deltagerne vil blive instrueret i at fiksere fikseringspunktet. Fikseringspunktet forsvinder, og efter et tidsrum på 200 ms vises et perifert mål tilfældigt 10° til venstre eller højre for det centrale fikseringspunkt. Deltagerne vil blive instrueret i at lave en hurtig saccade i retning af målet. De har 1.000 ms til at fuldføre saccaden til den korrekte placering. I anti-saccade-opgaven forbliver proceduren den samme, men deltagerne bliver instrueret i at lave en saccade i den modsatte retning af målet. I den hukommelsesstyrede saccade-opgave vil deltagerne blive instrueret i at opretholde fiksering, hvorefter to mål vil vises sekventielt i 100 ms hver i en af ​​fire kvadranter rundt om skærmens periferi. Deltagerne vil blive bedt om at opretholde fikseringen i yderligere tid og vente på startsignalet (forsvinden af ​​fikseringspunktet). Derefter skal deltagerne lave to saccader så nøjagtigt som muligt til de huskede placeringer af målene i samme rækkefølge, som de fandt sted. Prosaccade-, anti-saccade- og hukommelsesguidede saccade-forsøg vil blive indflettet i en blok. De forskellige typer opgaver vil være differentieret ved forskellige farver på fikseringskorset.

tACS-protokol: Alle deltagerne vil udføre tre blokke af ovenstående eksperiment: præ-stimuleringsblok (præ), stimulationsblok (stimulering/sham), post-stimuleringsblok (post). I præstimuleringsblokken vil deltagerne udføre alle ovenstående opgaver, samtidig med at deres EEG-data registreres, og deres øjenbevægelser spores. Baseret på EEG-dataene vil den nøjagtige montage for frontale øjenfelter (FEF)-stimulering blive estimeret for hver deltager. Den nøjagtige alfa-frekvens for stimulering vil også blive estimeret. Ud fra disse parametre vil halvdelen af ​​deltagerne blive stimuleret i stimulationsblokken. Den anden halvdel af deltagerne vil fungere, da kontroller vil gennemgå en falsk blokering. I begge tilfælde udfører deltagerne også saccade-opgaverne. Stolpeblokken ligner præstimuleringsblokken.

Dataanalyse:

Proof-of-konceptundersøgelse "The Hearing Brain":

Power Spectrum density (PSD) for området 1 til 50 Hz vil blive beregnet for hver af hviletilstandsmålingerne og gennemsnittet for hver af betingelserne. Gentagne foranstaltninger (medrivning vs. neuromodulation vs. sham vs. kontrolfrekvens) variansanalyser (ANOVA) vil blive udført for PSD-værdierne for gammabåndet og kontrolfrekvensbåndene (alfa, beta), under den hypotese, at neuromodulation og entrainment, men ikke sham, vil føre til øget gammabåndeffekt, men ikke til forskelle i kontrolfrekvenserne.

Proof-of-concept "DREAM" undersøgelse:

Mellem-grupper (neuromodulation vs. sham vs. kontrolfrekvensstimulering) variansanalyser (ANOVA) vil blive udført på ændringsscore beregnet på adfærdsmæssige mål (nøjagtighed, reaktionstid) for at vurdere, om tACS blev anvendt ved hjælp af reciprocitetsprincippet til at bias igangværende hjerneoscillationer ændrer kognitive præstationer.

Proof-of-konceptundersøgelse "The Effect of Neuromodulation on Saccades":

EEG-forbehandling: hdEEG-dataene optaget ved hjælp af GTEN-systemet vil blive analyseret ved hjælp af MATLAB 2019b ved hjælp af interne scripts. EEGLAB 13.6.5b (Delorme & Makeig, 2004) funktioner blev brugt til at generere de topografiske plots. Spektralanalysen vil blive udført ved hjælp af Chronux 2.12 værktøjskasse (Bokil et al., 2010). EEG-dataene vil blive forbehandlet ved hjælp af en statistisk korrektion af artefakter i tæt-array-studier (SCADS) (Junghöfer et al., 2000), som fjerner EEG-artefakter baseret på statistiske parametre. For det første vil dataene blive filtreret ved hjælp af et FIR-båndpasfilter med stopbåndsfrekvenser på 2Hz og 55Hz. Filteret vil blive designet ved hjælp af den MATLAB-baserede signalbehandlingsværktøjskasse. Derefter vil EEG-dataene blive epokeret til at indeholde hele forsøget. Derefter vil elektroder, der er forurenet med artefakter, blive afvist af SCADS-algoritmen. De anvendte parametre til elektrodeafvisning er - maksimal amplitude, maksimal gradient og standardafvigelse af signalamplitude i hver epoke og hver elektrode. Yderligere vil EEG-dataene blive re-refereret til det gennemsnitlige signal.

Montageestimering ved hjælp af EEG: Den nøjagtige elektrodemontage og stimuleringsfrekvens, der skal bruges i stimuleringsblokken, vil blive estimeret baseret på EEG-dataene indsamlet i præstimuleringsblokken. EEG-dataene er forbehandlet og epokeret med saccade-begyndelsen. EEG-data fra -1000ms til 500ms fra saccadestarten bruges til at generere epoker. Kilden til den forberedende aktivitet før saccaden estimeres ved hjælp af Constrained Principal Component Analysis (CPCA) (Takane & Hunter, 2001). CPCA genererer en komponent til saccadepræparationen. Elektrodebelastningerne for komponenten vil blive brugt som en montage til tACS-stimulering. Også den frekvens, hvis fase koder for saccade-latensen (For flere detaljer henvises til metoderne i Drewes & VanRullen, 2011) vil blive brugt som stimuleringsfrekvensen.

Eye-tracking dataanalyse: Alle dataanalyser vil blive udført på MATLAB 2019b. Eye-tracking-dataene vil blive analyseret ved hjælp af interne scripts. Eye-tracking data er parset i forskellige typer epoker. Manglende data svarende til øjenblink vil blive afvist fra analysen. Også de forsøg, hvor deltageren ikke opretholder fiksering, vil blive afvist. Blikhastigheden bruges til at skelne saccader fra fikseringer. Derefter analyseres data fra hvert forsøg for at kontrollere, om deltageren udførte den korrekte saccade. Hvis f.eks. deltageren i et anti-saccade-forsøg ryger væk fra målet, tildeles forsøget som korrekt; ellers er det tildelt som en forkert prøvelse. Derefter, for alle forsøgene, vil adfærdsmæssige målinger såsom saccade-nøjagtighed, latens, hastighed, amplitude og baner blive udtrukket. Online-effekten af ​​stimulation (Stim - Pre) og den langsigtede effekt af stimulation (Post - Pre) kontrolleres for hver adfærdsmetrik og hver af saccade-opgaverne. For at teste hypoteser vil variansanalyse (ANOVA) blive udført på de afhængige mål - saccade latency, nøjagtighed, hastighed, amplitude osv., med Sham/Stimulation som variabelen mellem emner.

Klinisk effekt:

Disse foreløbige undersøgelser vil blive udført i sunde kontroller for at fastslå, at vi kan inducere ændringer i styrken af ​​et specifikt frekvensbånd med neuromodulation ved hjælp af GTEN-systemet. Yderligere sigter vi mod at fastslå, at vi er i stand til at detektere kortsigtede ændringer i EEG-signalet efter tACS og ændre kognitive processer, der er relevante for oplevelsen af ​​psykiatrisk sygdom. Udførelse af denne pilotforskning vil være afgørende for at oversætte vores stimuleringsprotokol til patientpopulationen.