Theta-Konnektivität im Arbeitsgedächtnis (STAR)

Diese Studie ist eine Pilotstudie mit fünf Sitzungen mit transkranieller Magnetstimulation (TMS), Elektroenzephalographie (EEG) und Magnetresonanztomographie (MRT), um die neuronale Oszillationsgrundlage des Output-Gating zu verstehen. Die erste Sitzung des Experiments wird eine Screening-Sitzung sein, in der die Teilnehmer ihre schriftliche Einwilligung zur Teilnahme erteilen, auf Farbenblindheit untersucht werden, Fragebögen ausfüllen und eine Arbeitsgedächtnisaufgabe mit retrospektiven Hinweisen durchführen. Die Teilnehmer werden zur zweiten Sitzung eingeladen, wenn sie durch die Verwendung des informativen Retro-Hinweises im Vergleich zum nicht-informativen neutralen Hinweis einen prozentual korrekten Nutzen für ihr Arbeitsgedächtnis zeigen. Diese Sitzung wird auch verwendet, um die Anzahl der Elemente auszuwählen, die in der Arbeitsgedächtnisaufgabe für nachfolgende Sitzungen verwendet werden. Die Kriterien für die Schwierigkeitstitration sind eine Aufgabenleistung zwischen 60 % und 85 % korrekt für Retro-Cue-Versuche und ein Vorteil, der mindestens 5 % größer ist als bei neutralen Cue-Versuchen. Somit werden verschiedene Teilnehmer die Aufgabe mit einer unterschiedlichen Anzahl von Elementen ausführen, die in das Arbeitsgedächtnis kodiert werden sollen. Die hier beschriebene Titration der Aufgabenschwierigkeit ist entscheidend für Experimente, die kausale Manipulation verwenden (z. transkranielle Magnetstimulation), um die Leistung zu modulieren. Wenn die Teilnehmer an der Decke (nahezu 100 %) oder am Boden (nahezu zufällige Änderungen) arbeiten, wird sich jede experimentelle Manipulation des Verhaltens weniger wahrscheinlich auf die Leistung auswirken, da die Aufgabe zu „einfach“ oder zu „schwer“ ist. Für die zweite Sitzung des Experiments führen die Teilnehmer die Arbeitsgedächtnis-Retro-Cue-Aufgabe durch, während das EEG aufgezeichnet wird. Darüber hinaus erledigen die Teilnehmer eine einfache Farbwahrnehmungsaufgabe, bei der die Teilnehmer eine Farbe sehen und die passende Farbe aus dem Farbkreis auswählen. Diese Aufgabe testet die Genauigkeit der Wahrnehmung im gesamten Farbkreis. Die EEG-Daten aus der zweiten Sitzung werden vorverarbeitet und eine Morlet-Wavelet-Faltungsanalyse wird durchgeführt. Das resultierende Spektrogramm wird zwischen dem informativen Retro-Cue und dem nicht informativen neutralen Cue kontrastiert, um die Theta-Frequenz mit Spitzenamplitude im präfrontalen Kortex abzuleiten, und zwischen einem Links- und Rechts-Retro-Cue kontrastiert, um die Alpha-Frequenz mit Spitzenamplitude im parietalen Kortex abzuleiten. Diese Spitzenfrequenzen werden zur Stimulation in der vierten und fünften Sitzung verwendet. In der dritten Sitzung werden die Ermittler strukturelle und funktionelle MRT für jeden Teilnehmer erwerben. Die funktionellen MRT-Daten werden analysiert, um Regionen im vorderen mittleren Frontalgyrus und im hinteren intraparietalen Sulcus zu identifizieren, die innerhalb des frontal-parietalen "Executive Control"-Netzwerks funktionell verbunden sind. Eine frühere Metaanalyse von funktionellen MRT-Studien ergab, dass die Regionen mit maximaler Retro-Cue-Aktivität bei den Koordinaten des Montreal Neurological Institute (-40, 36, 28) für den vorderen mittleren Frontalgyrus und (-38, -48, 44) für den unteren liegen intraparietaler Sulkus. Daher werden die Ermittler das Suchlicht auf die anatomischen Orientierungspunkte und diese Koordinaten beschränken. Der Massenschwerpunkt in diesen Regionen wird in den nachfolgenden vierten und fünften Sitzungen zum Zielen mit TMS verwendet. In der vierten und fünften Sitzung wird die Stimulation zum Zeitpunkt relativ zu Retro-Cue, Frequenz und räumlicher Position basierend auf früheren Localizern geliefert. Während der Stimulation muss die Position der TMS-Spule mit einer Neuronavigationssoftware, die die Genauigkeit jedes TMS-Impulses relativ zum Ziel aufzeichnet, auf die Zielregion des Gehirns ausgerichtet werden. Bei jedem Versuch wird der Stimulationstyp zufällig ausgewählt, ausbalanciert und gemischt. Es wird nicht erwartet, dass die Wirkungen der rhythmischen TMS länger als ein paar Zyklen über die eigentliche Stimulation hinaus anhalten. Daher mischt das experimentelle Design die Stimulationsart zufällig innerhalb jedes Aufgabenblocks.