Effekter af transkraniel jævnstrømsstimulering på belønningslæring ved subklinisk depression.

Udviklingen af ​​ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker tilbyder nye tilgange til behandling af depression. TMS er en godkendt behandling af behandlingsresistent depression i Storbritannien og USA. tDCS er i øjeblikket under undersøgelse som et potentielt billigere, sikrere og mere tilgængeligt alternativ. En nyere meta-analyse tyder på, at det har en moderat antidepressiv effekt (Razza et al., 2020).

En potentiel måde at forbedre den antidepressive effekt af tDCS kan være at kombinere det med en belønningslæringsopgave. Der er beviser fra undersøgelser af gnavere og mennesker for, at tDCS forbedrer aktivitetsafhængig synaptisk plasticitet og adfærdsmæssig indlæring og fastholdelse (Fritsch et al., 2010; O'Shea et al., 2017; Reis et al., 2009).

Ved depression prioriterer folk behandlingen af ​​negativ information på bekostning af positiv information, og denne negative bias er teoretiseret til at spille en stor rolle i opretholdelsen af ​​depressive symptomer (Kube, Schwarting, Rozenkrantz, Glombiewski, & Rief, 2020). Ved at få deprimerede deltagere til at lære af belønning og øge deres læring/retention via tDCS, kan dette derfor potentielt modvirke negativ bias og dermed øge det antidepressive potentiale af tDCS.

I en tidligere proof-of-concept undersøgelse i unge raske frivillige (uden lavt humør) viste vi, at tDCS anvendtes under, men ikke før, en informationsbaseret læringsopgave øgede belønningsindlæringsraterne. Her vil vi teste for samme effekt hos unge raske frivillige med subklinisk depression. Undersøgelsen vil involvere online screening, en ansigt-til-ansigt screeningssession og to tDCS + læringssessioner. Opgaveudførelse vil blive udstyret med en beregningsmæssig forstærkningslæringsmodel. Analyser vil omfatte både beregningsmæssige og ikke-beregningsmæssige mål for opgaveadfærd.

Primære hypoteser:

1. Bifrontal sammenlignet med sham tDCS anvendt under informations-bias læringsopgaven vil øge læringsraten fra positive resultater.
2. Bifrontal sammenlignet med falsk tDCS anvendt under opgaven vil øge procentdelen af ​​vind-drevne valg.
3. Effekterne af bifrontal tDCS vil være kognitiv tilstandsafhængig, dvs. de forudsagte effekter vil være specifikke for stimulering anvendt under men ikke før læring.

Sekundær hypotese:

En voksende mængde af beviser tyder på, at depression og angst er kendetegnet ved en reduceret evne til at tilpasse læringshastigheder til volatiliteten af ​​handlingsudfaldsbetingelser (Browning, Behrens, Jocham, O'Reilly, & Bishop, 2015; Gagne, Zika, Dayan, & Bishop, 2020; Pulcu & Browning, 2017). Derfor vil vi også undersøge, om bifrontal tDCS kan øge deltagernes evne til at tilpasse deres læringsrater til volatilitetskonteksten. Dette er undersøgende, da der ikke er aktuelt bevis for, at tDCS kan forbedre denne evne.

Prøvestørrelse: Vores primære mål er at teste hypotese 1 om, at bifrontal sammenlignet med sham tDCS anvendt under informationsbias læringsopgaven vil øge læringsraten fra positive resultater. I vores tidligere undersøgelse af raske frivillige observerede vi denne effekt, som var mest udtalt i den tabs-flygtige tilstand (parret t-test kontrasterende bifrontal og sham tDCS i de flygtige tabsblokke: t(19) = 2,88, p = .009) , med en effektstørrelse på Cohens d = 0,522. At detektere en effekt af denne størrelse med en styrke på 80 % og et alfaniveau på 0,05 kræver 31 deltagere. For at tage højde for en potentiel overvurdering af effektstørrelsen vil vi rekruttere 40 deltagere, hvilket skulle give et effektniveau på 0,89 for effektstørrelsen observeret i vores tidligere undersøgelse. For at holde stikprøvestørrelserne ens på tværs af forhold, vil vi rekruttere yderligere 40 deltagere til offlinetilstanden.

Screening: Deltagerne vil blive bedt om at udfylde et online depressionsspørgeskema før screening (Beck Depression Inventory - II (BDI)) og en sikkerhedsscreeningsformular for at identificere potentielle kontraindikationer for tDCS. Deltagere med en BDI-score på ≥10 vil blive inviteret til en 1-times screeningssession. Det strukturerede kliniske interview (SCID) vil blive administreret, og forskeren vil interviewe deltageren om deres tDCS sikkerhedsscreeningsspørgeskema. Hvis der ikke er kontraindikationer for tDCS og ingen indikationer på nuværende eller historie med bipolar lidelse, vil forskeren planlægge to tDCS-testsessioner.

Eksperimentel opgave: Deltagerne skal udføre Information Bias Learning Task udviklet af (Pulcu & Browning, 2017). Den samme opgaveprotokol som i vores tidligere undersøgelse vil blive brugt (Overman, Sarrazin, Browning & O'Shea, 2021). Kort sagt vil deltagerne blive bedt om at trykke på en knap for at vælge mellem to former på hvert forsøg. Efter at de har valgt, vil ordet "vinde" og "tab" vises på skærmen, hver forbundet med en af ​​de to former. Gevinsten og tabene er uafhængige af hinanden, dvs. begge kan også optræde med samme form. Hvis den valgte form er forbundet med en gevinst, fører dette til en økonomisk gevinst på 10 pence; et tab er minus 10 pence. Den akkumulerede total vises løbende nederst i midten af ​​skærmen under hele opgaven. Deltagerne starter med i alt £1,50. Denne opgave er designet til at vurdere, i hvor høj grad deltagernes valg er relativt påvirket af gevinst vs. tab. Deltagerne vil udføre 6 opgaveblokke af 80 forsøg. I den første og sjette blok ("begge flygtige blokke") har gevinster og tab hver 75 % sandsynlighed for at være forbundet med en af ​​formerne. Formen på gevinster eller tab er forbundet med ændringer over tid. I den anden til femte opgaveblok er ét udfald forbundet med én form i 75 % af forsøgene. Formen på gevinster eller tab er forbundet med ændringer over tid. Det andet resultat er forbundet med begge former i 50 % af forsøgene. Hver deltager udfører to "vind-flygtige" og to "tab-flygtige" blokke i skiftende rækkefølge. Halvdelen af ​​deltagerne udfører først en "vind-flygtig" blok, og den anden halvdel en "tab-flygtig" blok først.

Testsessioner: Deltagerne vil blive bedt om at udfylde stemnings- og angstspørgeskemaer. Ved begyndelsen af ​​den første session vil Trait-underskalaen af ​​State Trait Anxiety Inventory (STAI) (Spielberger, 1983) blive afsluttet. I begge sessioner vil deltagerne før og efter udførelsen af ​​opgaven fuldføre tilstandsunderskalaen af ​​STAI og de positive og negative påvirkningsskalaer (PANAS) (Watson, Clark, & Tellegen, 1988)). Forskeren vil forklare den computeriserede opgave, og deltageren får mulighed for at øve opgaven. Forskeren vil derefter opsætte tDCS-udstyret med anoden over den venstre dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC) og katoden over den højre DLPFC i F3- og F4 EEG-elektrodepositionerne. Forskeren vil kort teste tDCS for at sikre, at deltageren er tryg ved stimulationen. Deltageren udfører én ("begge flygtige") basislinjeblok af opgaven uden tDCS. I 'online' tilstand vil tDCS blive anvendt under opgaven - i en varighed på 20 minutter ved 2 mA under anden og tredje opgaveblok. Efter stimuleringen slutter, vil deltagerne udføre de resterende opgaveblokke 4 og 5 (for at teste for persistens af eventuelle effekter efter tDCS), efterfulgt af en gentagelse af den "begge flygtige" blok udført ved baseline. I "offline"-tilstanden vil alle procedurer være de samme, bortset fra at stimulering vil blive anvendt efter baseline ("både flygtige") blokken og før de resterende blokke, mens deltagerne sidder i ro.

Statistisk analyse:

For at teste hypotese 1, at bifrontal sammenlignet med sham tDCS anvendt under opgaven vil øge læringsraten fra gevinstresultater, vil vi køre en variansanalyse med gentagne mål (ANOVA) på indlæringsraterne i "vinder-flygtige" og "tab -volatile" blokke, inklusive inden-subjektfaktorerne tDCS Condition (bifrontal vs. sham), Valence (vind vs. tab resultater), Volatilitet (vinde-flygtige vs. tab-flygtige blokke) og Tid (første vs. anden halvdel af de fire opgaveblokke). Baseline læringsrater for sejre og tab i den første opgaveblok i den første session vil blive inkluderet som kovariater.

Først vil vi teste for en interaktionseffekt mellem tDCS Condition og Valence. For at teste vores nøgleforudsigelse vil vi på forhånd køre planlagte kontraster af ægte vs. sham tDCS på vindlæringsrater. Da den tDCS-inducerede stigning i sejrsindlæringsrater i vores tidligere undersøgelse var mest udtalt i den tabs-flygtige tilstand, vil vi sammenligne real-sham-vindlæringsraten separat for de tabs-flygtige og vind-flygtige forhold.

For at teste hypotese 2 om, at bifrontal sammenlignet med falsk tDCS vil øge andelen af ​​vind-drevne valg, vil vi køre en ANOVA på andelen af ​​vind-drevne valg inklusive faktorerne tDCS Condition, Volatility og Time. Vi vil teste for en hovedeffekt af tDCS Condition, samt for en interaktionseffekt mellem tDCS Condition og Volatilitet. Interaktionseffekten vil blive fulgt op af planlagte kontraster af bifrontal versus sham tDCS, separat for de vinder-flygtige tilstande og tabs-flygtige forhold.

For at sammenligne effekten af ​​online versus offline bifrontal tDCS på gevinstindlæringsraten og andelen af ​​gevinstdrevne valg (hypotese 3), vil vi køre ANOVA'er på det kombinerede datasæt (online og offline tilstand) og tilføje faktoren "Stimulation Time" (før vs. under opgaveudførelse). For læringshastigheder vil vi teste for en hovedeffekt af Stimuleringstid og/eller en interaktion mellem Stimuleringstid og tDCS-tilstand og/eller Valens. Opfølgende ANOVA'er vil adskille dataene efter stimuleringstid og analysere hvert datasæt som beskrevet for hypotese 1 ovenfor for at teste for en effekt af tDCS på gevinstindlæringsrater. Effekten i hver tilstand (uanset om den er signifikant eller ej) vil blive kvantificeret og kontrasteret på tværs af de to stimuleringstidsbetingelser for at teste hypotesen om, at online, men ikke offline tDCS, vil øge gevinstlæringsraterne. Den samme analysetilgang vil blive brugt for andelen af ​​vind-drevne valg.

Med hensyn til vores sekundære hypotese om, at online bifrontal sammenlignet med sham tDCS kan forbedre deltagernes evne til at tilpasse deres læringshastighed til volatilitetskonteksten, vil vi udføre eksplorative analyser ved at bruge ANOVA til at teste effekten af ​​tDCS på forskellen i gevinst- og tabslæringsrater mellem flygtige og stabile blokke (dvs. afhængige variabler vil være: Win delta LR (vindindlæringsraten i sejre-flygtige blokke minus vindeindlæringsraten i tabsflygtige blokke) og Tabsdelta LR (tabsindlæringshastigheden i tabsflygtige blokke minus tabsindlæringshastigheden i sejre volatile blokke). Vi vil teste for en interaktion mellem Stimuleringstid og tDCS Condition på Win and Loss delta LRs. Dette vil blive fulgt op af planlagte kontraster inden for og mellem online og offline tDCS betingelser, som beskrevet ovenfor for hypotese 3.