Nicht-invasive Kleinhirnstimulation beim motorischen Lernen

Nach vorheriger Einverständniserklärung werden Freiwillige zu sechs pseudo-randomisierten Sitzungen über eine Website (randomization.com) geschickt. durch einen unbeteiligten Forscher. Zu Beginn der Studie werden die Freiwilligen anhand eines strukturierten Fragebogens bewertet und 24 Stunden vor der ersten Sitzung wird eine Baseline-SRTT durchgeführt. Jede Sitzung umfasst die folgende experimentelle Sequenz:

1. Müdigkeit und Aufmerksamkeitslevel. Sie wird anhand einer analogen Skala gemessen, die von 0 bis 10 reicht, wobei 0 ein niedrigeres Ermüdungs- oder Aufmerksamkeitsniveau und 10 ein höheres Ermüdungs- oder Aufmerksamkeitsniveau bedeutet.
2. Kurze intrakortikale Hemmung (SICI) und intrakortikale Fazilitation (ICF): Sie werden durch pp-TMS-Paradigmen (Neurosoft, Russland) bewertet. Zunächst wird die Ruhemotorschwelle (RMT) bestimmt, indem die niedrigste Stimulatorleistung ermittelt wird, die ein motorisch evoziertes Potenzial (MEP) um 50 μV hervorruft (TMS Motor Threshold Assessment Tool -MTAT 2.0 - USA). Für die RMT-Messung wird eine Achterspule, die mit dem Magnetstimulator verbunden ist und manuell in einem Winkel von 45 Grad von der Mittellinie gehalten wird, über dem rechten primären motorischen Kortex (C4 - 10/20-System) platziert. Unterschwellige Konditionierungsstimuli (80 % der RMT) und überschwellige Teststimuli (120 % der RMT) werden in einem Interstimulusintervall (ISI) von 2 Millisekunden für SICI und 10 Millisekunden für ICF abgegeben. Zehn Stimuli werden bei jeder Bedingung angewendet (unkonditionierter Impuls und Stimulipaare mit ISI von 2 und 10 Millisekunden). Die Lieferung der Stimuli-Ordnung wird pseudo-randomisiert und SICI und ICF werden als konditionierter Stimulus-Prozentsatz in Bezug auf den unkonditionierten Stimulus ausgedrückt.
3. Handschrifttest: Die Freiwilligen werden angewiesen, sechs Wörter mit einem digitalen Stift mit der nicht dominanten Hand auf einem Tablett zu schreiben, das mit einem Analysesoftwaresystem (MovAlyzer, EUA) ausgestattet ist. Die Aufgabe wird spontan und ohne Instruktionsverzerrung während der Schreibtätigkeit durchgeführt. Jede Session hat unterschiedliche Wortfolgen, aber der Schwierigkeitsgrad wird beibehalten (sechs Wörter, zwei davon mit 4, 6 und 8 Buchstaben).

4. Nicht-invasive Kleinhirnstimulation + Serielle Reaktionszeit Aufgabe: Die Kleinhirnstimulation wird während der SRTT (Online-Akquisition) angewendet.

   ctDCS – Elektrischer Strom wird durch einen DC-Stimulator (NeuroConn Plus, Deutschland) unter Verwendung eines Paares von mit Kochsalzlösung getränkten Schwammelektroden (Oberfläche 25 cm² und 35 cm²) zugeführt. Die aktive Elektrode (Anode oder Kathode) wird über dem linken Kleinhirnbereich (3 cm lateral des Inions – linke Kleinhirnhemisphäre) platziert und die Referenz über dem rechten Arm mit einer Stromstärke von 2 mA, Ein- und Ausblenden von 10 Sekunden , während 20 Minuten. Schein-tDCS wurde in mehreren Studien verwendet, um aktive tDCS-Effekte zu bewerten. Schein-ctDCS wird unter Verwendung der gleichen Elektrodenplatzierung und Parametereinstellungen der kathodischen ctDCS angewendet, die Stimulation dauert jedoch nur 30 Sekunden, aber die Freiwilligen bleiben 20 Minuten lang mit der Elektrodenmontage. Da das Gerät ohne die Wahrnehmung des Probanden automatisch ausgeschaltet wird, werden frühe Empfindungen (leichtes bis mäßiges Kribbeln) an der Stimulationsstelle wahrgenommen, ohne dass modulierende Effekte hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird nach jeder ctDCS-Sitzung ein Fragebogen zu Nebenwirkungen durchgeführt.

   c-rTMS – Zunächst wird der höhere kortikale Repräsentationsbereich (Hotspot) des ersten dorsalen interossären (FDI) Muskels durch eine Achterspule bestimmt, die mit dem Magnetstimulator (Rapid², Magstim, UK) verbunden ist, manuell gehalten und auf der Kopfhaut positioniert wird (C4 - 10/20 System) in einem Winkel von 45 Grad von der Mittellinie zeigt auf den Zielmuskel (FDI). Danach wird RMT gemessen. Der Freiwillige wird vor einem Computerbildschirm positioniert, um während der Stimulation SRTT durchzuführen. Die Spirale wird über der linken Kleinhirnhemisphäre (3 cm lateral der Inion) tangential zur Kopfhaut und nach oben zeigend platziert. rTMS-Protokolle basierten auf früheren Studien und wurden an Full-Fit-Sicherheitsempfehlungen angepasst und auch um gleichzeitig SRTT realisieren zu können (Online-Akquisition). Niederfrequenzprotokoll: 1 Hz, 110 % RMT, 1000 Stimuli (1 Zug). Hochfrequenzprotokoll: 10 Hz, 110 % RMT, 33 Züge, 50 Stimuli pro Zug, Intertrain-Intervall von 25 Sekunden, 1650 Stimuli. Schein-c-rTMS wird mit einem Niederfrequenzprotokoll unter Verwendung von zwei Spulen durchgeführt. Der erste – mit dem Stimulator verbunden – wird auf einer Spulenhalterung in der Nähe des Probanden positioniert, aber nicht sichtbar. Daher sind charakteristische Stimulationsgeräusche hörbar. Der zweite – vom Stimulator getrennt – wird über der linken Kleinhirnhälfte platziert. Nach jeder c-rTMS-Sitzung wird das Vorhandensein von Nebenwirkungen berechnet.

   Serial Reaction Time Task (SRTT): Sie wird durch eine Software mit visuellen Stimuli durchgeführt, die auf einem Computerbildschirm in vier verschiedenen Positionen präsentiert werden. Der Freiwillige muss mit der nicht dominanten Hand so schnell wie möglich eine entsprechende Taste mit vorbestimmten Fingern drücken, wenn ein hervorgehobener Stern auf dem Bildschirm erscheint. Der Test umfasst acht Blöcke mit jeweils 120 Trials. Implizites motorisches Lernen wird durch Leistungsänderungen zwischen den Blöcken 5, 6 und 7 gemessen.

5. Kurze intrakortikale Hemmung (SICI) und intrakortikale Erleichterung (ICF): Verwendung der gleichen RTM wie zuvor.
6. Handschrift-Test.
7. Müdigkeit und Aufmerksamkeitslevel.
8. Bewertung der Leistungswahrnehmung: Um den Stimulationstyp mit der bewussten Verbesserung der motorischen Aufgabenleistung (SRTT und Handschrifttest) zu korrelieren, wird am Ende jeder Sitzung gefragt, ob der Freiwillige der Meinung ist, dass seine motorische Leistung besser, schlechter oder gleich war wie zuvor .