Auswirkungen von Koffein auf das EEG-Theta/Beta-Verhältnis und die kognitive Kontrolle

HINTERGRUND UND FORSCHUNGSZIELE

Kognitive Kontrolle ist ein wesentlicher Bestandteil der kognitiven Funktion und ermöglicht eine zielgerichtete Top-Down-Kontrolle über stimulusgesteuerte, automatische Prozesse. Der präfrontale Cortex (PFC) des Gehirns spielt wahrscheinlich eine wichtige Rolle in vielen Aspekten der kognitiven Kontrolle, einschließlich zielgerichteter Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und Emotionsregulation. Frühere EEG-Studien zur Untersuchung der kognitiven Kontrolle haben einen potenziellen elektrophysiologischen Marker für die PFC-vermittelte kognitive Kontrolle identifiziert. Diese Studien haben herausgefunden, dass das Verhältnis zwischen EEG-gemessenen Theta- und Beta-Gehirnoszillationen bei Kindern mit ADHS (die im Allgemeinen eine schlechte kognitive Kontrolle haben) und bei unselektierten Erwachsenen mit schlechter Aufmerksamkeitskontrolle erhöht ist. Es wird angenommen, dass dieses Theta/Beta-Verhältnis (TBR) das Ausmaß widerspiegelt, in dem die präfrontale Gehirnaktivität eine regulatorische Kontrolle über mehr hintere und subkortikale Gehirnbereiche aufweist, was diese Messung bei der Diagnose und Behandlung von Störungen nützlich gemacht hat, die mit einer schlechten kognitiven Kontrolle zusammenhängen, wie z ADHS.

In der vorliegenden Studie schlagen die Forscher eine neue Methode vor, um TBR als elektrophysiologischen Marker für die kognitive Kontrolle weiter zu validieren, indem den Teilnehmern Koffein verabreicht wird. Es ist allgemein bekannt, dass Koffein verschiedene Aspekte der kognitiven Kontrolle verbessert, was voraussichtlich mit einer Verringerung der TBR einhergehen wird.

Wichtig ist, dass die kognitive Kontrolle sowohl von der Aufrechterhaltung aufgabenrelevanter Repräsentationen als auch von der flexiblen Aktualisierung dieser Repräsentationen profitiert. Diese kognitiven Kontrollfunktionen können sich auf etwas andere Bereiche des Gehirns stützen. Während nämlich die Aufrechterhaltung von aufgabenrelevanten Repräsentationen stärker von der PFC-Funktion abhängig sein kann, kann die flexible Aktualisierung dieser Repräsentationen mehr von der dopaminergen Aktivität im Striatum abhängen. Das Theta/Beta-Verhältnis als Marker der PFC-Aktivität kann somit speziell die aufgabenrelevante Aufrechterhaltung von Informationen widerspiegeln, und der Vergleich dieser EEG-Messung mit einer Messung der striatalen Dopaminaktivität kann mehr Licht auf die Natur von TBR werfen. In der vorliegenden Studie werden die Forscher dazu die spontanen Augenblinzelraten (EBR) messen, die sich als empfindlich gegenüber dopaminerger striataler Aktivität erwiesen haben.

Das erste Ziel der vorliegenden Studie wird es sein, das Theta/Beta-Verhältnis (TBR) als elektrophysiologischen Marker für die PFC-vermittelte kognitive Kontrolle durch die Verabreichung von Koffein an gesunde Teilnehmer weiter zu validieren. Die Forscher erwarten, dass (1a) das Theta/Beta-Verhältnis in umgekehrter Beziehung zur kognitiven Kontrollleistung steht (Aufmerksamkeitsfokus, Aufmerksamkeitsverschiebung, Arbeitsgedächtnis; gemessen mit TACT und N-Back; möglicherweise hauptsächlich im Zusammenhang mit der TACT-Fokusleistung), (1b) Koffein die kognitive Kontrollleistung erhöhen wird, (1c) Koffein das Theta/Beta-Verhältnis verringern wird und dass (1d) diese vorteilhaften Wirkungen von Koffein auf die kognitive Leistung durch diese Verringerung des Theta/Beta-Verhältnisses vermittelt werden.

Das zweite Ziel dieser Studie wird es sein zu untersuchen, ob TBR und EBR die Auswirkungen von Koffein auf die kognitive Kontrolle unterschiedlich moderieren. Da diese Maße nämlich wahrscheinlich die Aktivität verschiedener Gehirnbereiche widerspiegeln, können sie unterschiedliche (möglicherweise umgekehrte U-förmige) Wirkungen von Koffein in Abhängigkeit von ihrer Grundlinienaktivität vorhersagen. Zum Beispiel kann eine Erhöhung des striatalen Dopamins durch Koffeinkonsum nur dann von Vorteil sein, wenn die anfängliche striatale dopaminerge Aktivität (wie durch den Ausgangs-EBR widergespiegelt) überhaupt nicht zu hoch ist, denn wenn dies der Fall ist, kann dies eher zu einer Erhöhung der Ablenkbarkeit führen als verbesserte kognitive Flexibilität. Daher erwarten die Forscher, dass (2a) die TBR-Basislinie die Auswirkungen von Koffein auf die kognitive Kontrollleistung (möglicherweise hauptsächlich die TACT-Fokusleistung) mildern wird und dass (2b) die EBR-Basislinie die Auswirkungen von Koffein auf die kognitive Kontrollfunktion (möglicherweise hauptsächlich TACT-Schaltleistung).

Das dritte Ziel der vorliegenden Studie wird es sein, die Auswirkungen von Koffein auf die emotionale Verarbeitung und die Rolle von TBR hierin zu untersuchen. Wichtig ist, dass Koffein traditionell angenommen wurde, dass es die bedrohungsbedingte Verarbeitung und Angst erhöht, insbesondere in höheren Dosen. Eine zunehmende Zahl von Tierstudien zeigt jedoch, dass kleine Koffeindosen tatsächlich angstlösend sein können. Zum Teil kann dies auf eine Zunahme der kognitiven und Aufmerksamkeitskontrollfähigkeiten zurückzuführen sein. Obwohl die Beziehung nämlich komplex ist, beeinflussen sich Angst und Aufmerksamkeitskontrolle gegenseitig. Angst kann die Wachsamkeit für bedrohungsbezogene Verarbeitung erhöhen, während Aufmerksamkeitskontrollfähigkeiten dagegen schützen können. Eine optimale Koffeindosis könnte theoretisch die Aufmerksamkeitskontrolle so weit erhöhen, dass die Überverarbeitung bedrohungsbezogener Informationen reduziert wird. Die dosisabhängigen Wirkungen von Dopamin, Nor-Adrenalin und Koffein sagen jedoch voraus, dass diese optimale Dosierung von den Grundwerten dieser Transmitter und daher möglicherweise von Angstzuständen abhängt, die mit einer erhöhten Dopamin- und Nor-Adrenalin-Aktivität verbunden sind. Die potenzielle Nützlichkeit moderater Koffeindosen als prophylaktisches Medikament gegen (Aufmerksamkeitssymptome von) Angstzuständen kann dann entscheidend von einem solchen möglichen mäßigenden Einfluss der Angst abhängen. In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher diese Beziehung, indem sie die moderierenden Wirkungen von Eigenschaftsangst in den Wirkungen von Koffein auf die emotionale Verarbeitung berücksichtigten. Die Forscher erwarten, dass (3a) eine höhere TBR mit einer erhöhten Störung des EST in Zusammenhang steht, (3b) eine moderate Dosis Koffein die emotionale Störung des EST verringert, (3c) die Auswirkungen von Koffein auf die emotionale Störung vermittelt werden durch a Veränderung der TBR, und dass (3d) die Wirkungen von Koffein auf die emotionale Störung durch individuelle Unterschiede in der Eigenschaftsangst gemildert werden.

Merkmalsangst wird über Selbstauskunft mit dem STAI-t gemessen, der als Kovariate in die Analysen aufgenommen wird, in denen die Beziehung zwischen TBR und AC untersucht wird. Schließlich werden die Forscher in dieser Studie mehrere andere mögliche Störfaktoren in der Beziehung zwischen Koffeinkonsum und kognitiver Kontrolle untersuchen, einschließlich Selbstberichtsmessungen der Aufmerksamkeitskontrolle, Angst, Schläfrigkeit und ADHS-Symptome.

STUDIENDESIGN

Eine doppelblinde, randomisierte, placebokontrollierte Crossover-Studie. Nach einer ersten Trainingseinheit besuchen die Teilnehmer das Labor zweimal im Abstand von etwa einer Woche. In diesen beiden Laborsitzungen konsumieren die Teilnehmer oral eine Kapsel mit 200 mg reinem Koffein (eine ähnliche Menge Koffein ist in etwa 2 Tassen Kaffee enthalten) und eine Kapsel mit einem Placebo-Füllstoff (randomisierte und doppelblinde Verabreichung). Die Verblindung und Randomisierung der Kapselzuteilung erfolgt durch die Apotheke des Leiden University Medical Center (LUMC).

TEILNEHMER

Vierzig gesunde weibliche Freiwillige (im Alter von 18-26 Jahren) werden an dieser Studie teilnehmen. Die Teilnehmer sind ziemlich naiv gegenüber Koffeinkonsum (Trinken von ≤ 100 mg Koffein oder etwa einer Tasse Kaffee pro Tag) und werden gebeten, 12 Stunden vor Beginn der Laborsitzungen auf Koffein- und Alkoholkonsum zu verzichten. Die Teilnehmer sind Studenten, die an der Universität Leiden über verschiedene Anzeigen (z. B. auf dem Universitätscampus) angeworben werden. Teilnehmer, die aus der Studie ausgeschieden sind, werden nach Möglichkeit durch einen anderen zufällig ausgewählten Teilnehmer ersetzt. Für solche Ersatzteilnehmer hat der LUMC-Apotheker verblindete Kapseln mit Placebo und Koffein in der gleichen Reihenfolge wie für den ursprünglichen Teilnehmer, den sie ersetzen, vorbereitet.

VERFAHREN

Nach dem Online-Screening-Verfahren werden berechtigte Teilnehmer gleichzeitig an drei verschiedenen Tagen getestet. Die Testsitzungen finden zwischen 10:00 und 17:00 Uhr statt und dauern ungefähr 2 Stunden pro Sitzung. Die Teilnehmer werden gebeten, 12 Stunden vor Beginn des Experiments auf Alkohol- und Koffeinkonsum zu verzichten. Am ersten Test- (Trainings-) Tag füllen die Teilnehmer Fragebögen aus, in denen Demografie, Merkmalsniveaus der Aufmerksamkeitskontrolle (ACS), Merkmalsangstniveaus (STAI-Merkmal-Subskala), gewohnheitsmäßige Schläfrigkeit (ESS) und ADHS-Symptome (ADHD-Bewertungsskala-IV) bewertet werden. . Darüber hinaus werden das Ruhe-EEG (8 Minuten in abwechselnden 1-Minuten-Blöcken mit offenen/geschlossenen Augen) und das spontane EBR (ein Augen-offen-Block von 4 Minuten) gemessen. Darüber hinaus werden die Teilnehmer mit den kognitiven Aufgaben (TACT; N-Back; EST) vertraut gemacht. Die Teilnehmer werden diese Maßnahmen zur Reduzierung von Neuheits- oder Lerneffekten in nachfolgenden Testsitzungen durchführen. An jedem Testtag werden Zustandsfragebögen (aktuelle Schläfrigkeit, KSS; Aufmerksamkeitskontrolle, VAS; und Angst, STAI-Zustandssubskala) zwischen jeder 4-minütigen (EBR) und 8-minütigen (EEG) Grundlinienmessung und am Ende des Tages verabreicht (d. h. zweimal am ersten Trainingstag und dreimal an den 2/3 Konsumtagen verabreicht).

Der zweite Testtag liegt ungefähr eine Woche nach dem ersten Testtag. Vor dem Kapselkonsum werden EEG und EBR gemessen. Die Teilnehmer erhalten dann eine Kapsel mit entweder Koffein (200 mg) oder Placebo (doppelblinde, randomisierte Verabreichung). Nach einer 30-minütigen Pause (da Koffein etwa eine halbe Stunde braucht, um aktiv zu werden), werden EBR und EEG erneut gemessen. Schließlich werden die Teilnehmer die gleichen kognitiven Aufgaben erledigen, die sie am ersten Tag erledigt haben.

Am dritten Testtag wird das Testprotokoll des zweiten Tages wiederholt, mit der Ausnahme, dass die andere, verbleibende Koffein- (200 mg) oder Placebo-Kapsel verabreicht wird.

KOGNITIVE KONTROLLAUFGABEN

Alle kognitiven Aufgaben (TACT; N-Back; Emotional Stroop Task) werden auf einem Computer mit E-Prime (v2.0) programmiert und durchgeführt. Die kognitiven Kontrollaufgaben werden unten beschrieben.

1. Zwei-Faktor-Aufmerksamkeitskontrollaufgabe (TACT): Die TACT ist eine globale/lokale Kongruenzaufgabe, die darauf abzielt, Aufmerksamkeitsfokussierung und Aufmerksamkeitsverschiebung zu messen. Bei dieser Aufgabe wird den Teilnehmern ein großer Pfeil gezeigt, der aus mehreren kleineren Pfeilen besteht, die in die gleiche (kongruente) oder entgegengesetzte (inkongruente) Richtung zeigen. Die Teilnehmer werden angewiesen, so schnell wie möglich auf die Richtung des großen Pfeils oder der kleineren Pfeile zu reagieren, ohne zu viele Fehler zu machen. Sie können dies tun, indem sie mit dem Zeige- und Mittelfinger ihrer dominanten Hand die linke oder rechte Pfeiltaste auf einer Tastatur drücken. Vor dem Erscheinen eines Pfeils sehen die Teilnehmer 500 ms lang einen grauen Bildschirm, danach erscheint für 500 ms das Wort „Groß“ in der Farbe Blau oder „Klein“ in der Farbe Gelb, was anzeigt, auf welchen Pfeil die Teilnehmer reagieren müssen. Nach 250 ms grauem Bildschirm erscheint der Pfeil in der Mitte des Bildschirms, der nach 2000 ms oder bei einer Antwort verschwindet. Bei jedem Versuch erscheint der Pfeil in einer etwas anderen Position, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer auf den Pfeil schauen, anstatt sich auf ein paar Pixel auf dem Bildschirm zu fixieren (was theoretisch ausreichen könnte, um die Richtung der Pfeile zu identifizieren).

   Im Aufmerksamkeitsfokus-Teil der Aufgabe absolvieren die Teilnehmer zwei Blöcke mit jeweils 52 Versuchen. In einem Block reagieren die Teilnehmer nur auf die Richtung des großen Pfeils und im anderen Block reagieren die Teilnehmer nur auf die Richtung der kleineren Pfeile. Die TACT-Fokusleistung wird gemessen, indem die RTs bei kongruenten Studien (d. h. Studien, bei denen keine Hemmung der Ablenkung durch unbeaufsichtigte Pfeile erforderlich ist) von den RTs bei inkongruenten Studien (d. h. Studien, bei denen die Teilnehmer ihre Reaktion auf die Ablenkung von Pfeilen hemmen müssen) subtrahiert werden unbeaufsichtigte Pfeile). Somit weisen kleinere Unterschiede in den RTs auf eine bessere Fokusleistung hin. Im Aufmerksamkeitsverschiebungsteil der Aufgabe absolvieren die Teilnehmer zwei Blöcke mit 120 Versuchen, getrennt durch eine einminütige Pause, in der sich die Richtung des Pfeils, auf den die Teilnehmer reagieren müssen, alle sechs Versuche ändert (d. h. insgesamt 40 Verschiebungen). . Die Leistung der TACT-Verschiebung wird berechnet, indem die RTs der letzten beiden Versuche vor einer Aufmerksamkeitsverschiebung von den RTs der ersten beiden Versuche nach einer Aufmerksamkeitsverschiebung (d. h. Versuche, bei denen die Teilnehmer ihre Aufmerksamkeit vom Betrachten größerer zu kleineren Pfeilen oder umgekehrt verlagert haben) abgezogen werden. Kleinere Unterschiede in den RTs als solche zeigen eine bessere Schaltleistung an. Die beiden Versuche vor und nach einer Schicht sind immer inkongruent, um die Schwierigkeit (und damit wahrscheinlich die Schichtkosten) dieser Aufgabe zu erhöhen. Die Reihenfolge der Fokusblöcke (d. h. großer Pfeil oder kleinere Pfeile zuerst) und die Reihenfolge, in der zuerst Fokus- oder Verschiebungsblöcke abgeschlossen werden, werden über die Teilnehmer ausgeglichen. Versuche, bei denen Teilnehmer falsche Antworten oder unwahrscheinlich langsame oder schnelle Antworten geben, werden nicht weiter analysiert.

2. N-Back-Aufgabe: Die N-Back-Aufgabe ist eine Aufgabe, die verschiedene Arbeitsgedächtnisprozesse bewertet. Bei der N-Back-Aufgabe werden den Teilnehmern nacheinander Buchstaben gezeigt. Die Teilnehmer müssen angeben, ob der aktuelle Buchstabe mit dem n Stellen zuvor angezeigten Buchstaben übereinstimmt, indem sie die 1 ("gleicher Buchstabe") oder 2 ("anderer Buchstabe") auf einer Tastatur verwenden. Die 1-Rücken- und 3-Rücken-Aufgaben wurden durchgeführt, da Koffein wahrscheinlich den größten Einfluss auf die Leistung von 3-Rücken-Aufgaben hat und die Leistung von 1-Rücken- und 2-Rücken-Aufgaben möglicherweise nicht sehr unterschiedlich beeinflusst. Für jede n-zurück-Bedingung werden insgesamt 75 Buchstaben angezeigt, von denen 25 (33 %) Treffer sind (d. h. Versuche, die n Plätze zurück angezeigt wurden). Die ersten drei Versuche jedes Blocks sind niemals Ziele. Jeder Buchstabe wird 500 ms lang angezeigt, gefolgt von einem leeren Bildschirm von 1500 ms. Die Teilnehmer können in diesem gesamten 2000-ms-Intervall auf den Brief antworten. Vor jeder n-back-Bedingung erhalten die Teilnehmer Anweisungen und Beispiele für die Aufgabe (unter Aufsicht des Forschers am Trainingstag) und absolvieren 21 Trainingsversuche (7 Trefferversuche), um sicherzustellen, dass sie die Aufgabe verstehen. Die Reihenfolge der 1-Back- und 3-Back-Vervollständigung wird über die Teilnehmer ausgeglichen. Die Leistung wird gemessen, indem Genauigkeitswerte (% richtig) und RTs bei richtig beantworteten Versuchen untersucht werden.
3. Emotionale Stroop-Aufgabe (EST): Die EST ist eine Variante der traditionellen Stroop-Aufgabe (bei der die Teilnehmer die Farbe eines in einer anderen Farbe gedruckten Wortes benennen müssen, z. Nennen Sie die Farbe des mit blauer Tinte geschriebenen Wortes "Rot"). Im EST werden emotional aufgeladene Bilder gezeigt, denen ein farbiges Quadrat überlagert ist. Die Teilnehmer müssen auf die Farbe des Quadrats reagieren und so den ablenkenden Einfluss der Bilder hemmen. Die Bilder werden aus der IAPS-Datenbank ausgewählt und werden basierend auf ihren Gleichgewichts- und Erregungsbewertungen ausgewählt, um drei Bildzustände darzustellen: neutral, negativ und positiv. Für jede der Bildbedingungen werden 4 Bilder (jedes Mal mit dem Quadrat an einer anderen Stelle: oben oder unten x links oder rechts) 8 Mal gezeigt (d. h. 32 Versuche pro Bedingung, 96 Versuche insgesamt). Die Farbe des Quadrats wird bei jedem Versuch zufällig aus drei möglichen Optionen (rot, gelb oder blau) ausgewählt. Bei jedem Versuch wird zunächst für 200 ms ein Bild gezeigt, danach wird dieses Bild an einer von vier möglichen Stellen mit einem farbigen Quadrat überlagert. Die Teilnehmer haben dann 1800 ms Zeit, um auf die Farbe des Quadrats zu antworten, was sie mit farbigen Schaltflächen einer Standard-Antwortbox tun können. Dann wird ein 2000 ms langer grauer Bildschirm angezeigt, wonach das nächste Bild erscheint. Vor der eigentlichen Aufgabe absolviert der Teilnehmer 24 Übungsversuche, in denen neutrale Bilder gezeigt werden. Die Leistung bei der emotionalen Stroop-Aufgabe wird gemessen, indem RTs bei den Versuchen mit negativer und positiver Bedingung im Vergleich zu RTs bei Versuchen mit neutralen Bedingungen bei richtig beantworteten Versuchen untersucht werden.

FRAGEBOGEN

Alle Merkmalsfragebögen (ACS; STAI-t; ADHD Rating Scale-IV; ESS) werden auf einem Computer mit E-Prime (v2.0) programmiert und ausgefüllt. Länderfragebögen (STAI-s; VAS AC-s; KSS) werden mit Stift und Papier ausgefüllt. Die Fragebögen sind unten beschrieben.

1. Aufmerksamkeitskontrollskala (ACS): Eine modifizierte niederländische Übersetzung der ACS wird den Teilnehmern verabreicht. Das ACS zielt darauf ab, die charakteristische Aufmerksamkeitskontrolle zu messen, die anhand von 20 Aussagen gemessen wird, die die Aufmerksamkeitsverlagerung (z. B. „Ich kann schnell von einer Aufgabe zur anderen wechseln“), den Aufmerksamkeitsfokus (z. B. „Meine Konzentration ist gut, auch wenn Musik im Raum ist Raum um mich herum") und flexibles Denken (z. B. "Mir fällt es schwer, schnell auf neue Ideen zu kommen"). Die Teilnehmer müssen auf einer 4-Punkte-Skala von 1 („fast nie“) bis 4 („immer“) angeben, inwieweit die Aussagen ihre Aufmerksamkeitskontrolle widerspiegeln.
2. State-Trait Anxiety Index (Trait-Subskala; STAI-t): Die Trait-Skala des niederländischen STAI besteht aus 20 Items, die Trait-Angst messen (z. B. „Ich mache mir zu viele Sorgen über etwas, das wirklich nicht wichtig ist“). Die Teilnehmer können diese Items anhand einer 4-Punkte-Bewertungsskala von 1 („fast nie“) bis 4 („fast immer“) beantworten.
3. ADHS-Bewertungsskala-IV: Eine modifizierte niederländische Übersetzung der ADHS-Bewertungsskala-IV wird den Teilnehmern verabreicht. Dieser Fragebogen besteht aus 23 Items, die ADHS-Symptome wie Hyperaktivität/Impulsivität (z. B. „Ich fühle mich unruhig“) und Unaufmerksamkeit (z. B. „Ich bin schnell abgelenkt“) messen. Die Teilnehmer werden gebeten, auf einer Skala von 0 („nie oder selten“) bis 3 („sehr oft“) zu bewerten, inwieweit das Item in den letzten 6 Monaten auf sie zutraf.
4. Epworth Sleepiness Scale (ESS): Die ESS wird als Maß für die habituelle Schläfrigkeit verwendet. Beim ESS werden die Teilnehmer gebeten, auf einer Skala von 0 („würde niemals einschlafen“) bis 3 ( „Hohe Chance einzunicken“).
5. State-Trait Anxiety Index (Zustandssubskala; STAI-s): Die Zustandsskala des niederländischen STAI besteht aus 20 Items, die messen, wie ängstlich sich die Teilnehmer in diesem Moment fühlen (z. B. „Ich fühle mich ruhig“, „Ich mache mir Sorgen“). Die Teilnehmer können diese Items anhand einer 4-Punkte-Bewertungsskala beantworten, die von 1 („überhaupt nicht“) bis 4 („sehr“) reicht.
6. Karolinska-Schläfrigkeitsskala (KSS): Die KSS ist eine 9-Punkte-VAS, die die subjektive, momentane Schläfrigkeit bewertet. Die Teilnehmer werden gebeten, auf einer Skala von 1 („Sehr wach“) bis 9 („Sehr schläfrig (Kampfschlaf)“) anzugeben, wie wach oder schläfrig sie sind.
7. VAS AC-s: Die VAS-Aufmerksamkeitskontrollskala besteht aus sechs Items, die das aktuelle Gefühl der Aufmerksamkeitskontrolle der Teilnehmer bewerten (z. „Ich habe Konzentrationsschwierigkeiten“). Die Teilnehmer müssen angeben, inwieweit das Item ihre aktuelle Aufmerksamkeitskontrolle widerspiegelt, indem sie 100-mm-Linien markieren, die mit „überhaupt nicht“ und „sehr“ auf der linken und rechten Seite verankert sind.

EBR- UND EEG-MESSUNG

1. Spontane Augenblinzelraten (EBR): Spontane EBR werden in 4 Minuten erfasst. Augen-offen-Block mit vertikalem EOG, das Spannungsunterschiede zwischen zwei Elektroden aufzeichnet, die über und unter dem Auge platziert sind. In diesen 4min. Zwischendurch werden die Teilnehmer gebeten, entspannt auf einen zentralen Punkt im Raum zu blicken. Die individuelle EBR wird berechnet, indem die Gesamtzahl der Augenzwinkern während der 4 Minuten dividiert wird. Intervall um 4.
2. Spontanes EEG: Das spontane EEG wird 8 Minuten lang aufgezeichnet. kontinuierlich in abwechselnden 1-Minuten-Blöcken mit offenen/geschlossenen Augen. EEG-Aufzeichnungen werden über die Kopfhaut mit 16 Elektroden erfasst, die gemäß dem internationalen 10/20-System positioniert sind, unter Verwendung des ActiveTwo BioSemi-Systems. Am linken und rechten Mastoid werden Elektroden platziert, um die Kopfhautsignale offline auf den Durchschnitt der Mastoidsignale zu referenzieren. Um Augen- und Blinzelbewegungen zu messen, werden Elektrookulogramm (EOG)-Elektroden über und unter dem linken Auge (vertikales EOG) und den äußeren Augenwinkeln jedes Auges (horizontales EOG) platziert. Die Offline-Datenverarbeitung erfolgt in Brain Vision Analyzer V2.02. Ein 0,1-Hz-Hochpassfilter, ein 100-Hz-Tiefpassfilter und ein 50-Hz-Kerbfilter werden angewendet. Die Daten werden in Vier-Sekunden-Segmenten analysiert. Die Daten werden automatisch auf Augenartefakte korrigiert und Segmente mit verbleibenden Artefakten werden entfernt. Eine schnelle Fourier-Transformation (mit einer Auflösung von 0,25 Hz unter Verwendung eines Hamming-Fensters von 10 %) wird angewendet, um die Flächenleistungsdichte für die Frequenzbänder Beta (13–30 Hz) und Theta (4–7 Hz) zu berechnen. Die Leistungsdichten für die drei Frontalelektroden werden in Maße für Frontal-Beta und Frontal-Theta-Leistungsdichte gemittelt und zur Berechnung von Theta/Beta-Verhältnissen verwendet, die im Falle einer Nichtnormalität logarithmisch transformiert werden.

DATENVERARBEITUNG

Die Entfernung von Ausreißern für jede kognitive Aufgabe wird von Versuch zu Versuch (ohne unwahrscheinlich schnelle und/oder langsame Antworten) für jeden Teilnehmer durchgeführt. Zuerst wird eine grobe RT-Entfernung angewendet, danach wird eine differenziertere Entfernung von Randversuchen durchgeführt. Basierend auf früheren Studien mit diesen Aufgaben werden die folgenden Studien entfernt:

1. TACT: Versuche schneller als 200 ms oder langsamer als 1200 ms, danach werden Versuche, die schneller oder langsamer als 2,5 SDs der mittleren RT für diese Aufgabe abgeschlossen wurden, entfernt.
2. N-Back: Versuche, die schneller als 300 ms sind, werden entfernt.
3. EST: Versuche schneller als 300 ms oder langsamer als 1200 ms, danach werden Versuche, die schneller oder langsamer als 2,5 SDs der mittleren RT für diese Aufgabe abgeschlossen wurden, entfernt.

Es gibt einige Hinweise auf die Stabilität von TBR und EBR im Laufe der Zeit, was der Vorstellung entspricht, dass diese Marker stabile, merkmalsähnliche neurale Prozesse widerspiegeln. Der Einfluss zustandsabhängiger Umstände auf diese Maßnahmen ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. In der vorliegenden Studie werden TBR und EBR zu Studienbeginn an jedem Testtag gemessen, aber nur einer dieser TBR- und einer dieser EBR-Basismesswerte wird als merkmalsähnlicher neuronaler Marker in den Moderationsanalysen verwendet. Die Auswahl, welche dieser Basismaße in den Moderationsanalysen verwendet werden, basiert auf den folgenden Regeln:

1. Wenn die Ermittler feststellen, dass die TBR- oder EBR-Basismessungen an Tag 1 sehr ähnlich (Mittelwertvergleich und/oder Korrelation) zu ihren entsprechenden Basismessungen an Tag 2 und Tag 3 sind, werden die Basismessungen von Tag 1 in den Moderationsanalysen verwendet.
2. Wenn die Ermittler feststellen, dass die TBR- oder EBR-Basiswerte an Tag 1 stark von ihren entsprechenden Basiswerten an Tag 2 ODER Tag 3 abweichen, werden die Basiswerte von Tag 1 in den Moderationsanalysen verwendet.
3. Wenn die Ermittler feststellen, dass sich die TBR- oder EBR-Grundlinienmessungen an Tag 1, Tag 2 und Tag 3 stark voneinander unterscheiden, werden die Grundlinienmessungen von Tag 1 in den Moderationsanalysen verwendet.
4. Wenn die Ermittler feststellen, dass die TBR- oder EBR-Grundlinienmessungen an Tag 2 und Tag 3 sehr ähnlich sind, sich aber stark von ihren entsprechenden Grundlinienmessungen an Tag 1 unterscheiden, werden die gemittelten Grundlinienmessungen von Tag 2 und Tag 3 in den Moderationsanalysen verwendet.