Modulation zielgerichteter Navigation durch nichtinvasive Hirnstimulation

Das Design ist in erster Linie ein randomisiertes Kontrollversuchsdesign (3 Sitzungen), das die Auswirkungen von 10-Hz-rTMS und Einzelpuls-TMS auf die räumliche Verarbeitung während zielgerichteter Navigationsaufgaben testet. Die Probanden werden nach dem Zufallsprinzip einer aktiven oder Scheingruppe zugewiesen. Alle Teilnehmer werden gebeten, innerhalb von zwei Wochen zwei TMS-Sitzungen zu absolvieren. Für die aktive TMS-Gruppe werden die Teilnehmer mit einem 3-Tesla-MRT-System gescannt und erhalten einen strukturellen (T1) und einen diffusionsgewichteten Bildgebungsscan (DWI) (Sitzung A). Für jede nachfolgende TMS-Sitzung wird die TMS-Spule 1 cm über der Kopfhaut über einer rechten parietalen Region platziert, die maximale Konnektivitätsmuster mit dem parahippocampalen Cortex zeigt. Die Probanden werden nach dem Zufallsprinzip einem 10-Hz-rTMS-Protokoll oder einem Einzelpuls-TMS-Protokoll zugewiesen. Zu Beginn der ersten TMS-Sitzung (Sitzung B) werden die Teilnehmer mit einer EEG-Kappe ausgestattet und nehmen an einer virtuellen T-Labyrinth-Belohnungsaufgabe teil. Bei dieser Aufgabe werden die Probanden gebeten, die linke oder rechte Gasse des Labyrinths zu wählen, und nach ihrer Antwort erhalten sie einen Belohnungsreiz (Apfel oder Orange), der angibt, ob der Teilnehmer 5 oder 0 Cent für diesen Versuch erhält . Für die 10-Hz-Gruppe wird die Aufgabe in 2 Blöcke aufgeteilt (225 Versuche pro Block). Zu Beginn von Block 1 positioniert der Roboterarm die TMS-Spule <1 cm über dem rechten parietalen Ziel. Als nächstes werden 50 rTMS-Impulse bei 110 % der rMT der Teilnehmer bei 10 Hz kontinuierlich über dem Ziel unmittelbar vor jeweils 10 Versuchen des T-Labyrinths abgegeben. Insgesamt werden 2250 Impulse abgegeben und 450 T-Labyrinth-Versuche abgeschlossen. Für die Single-Pulse-Gruppe wird die T-Labyrinth-Aufgabe in 2 Blöcke (225 Versuche pro Block) unterteilt. Für den ersten Block wird ein einzelner TMS-Impuls bei 110 % der rMT der Teilnehmer über dem TMS-Ziel unmittelbar nach dem Trial-to-Trial-Feedback und in der Spitzenphase der hervorgerufenen Theta-Oszillationen (Closed-Loop) abgegeben. Nach 10 Einzelpulsversuchen werden die Probanden 5 Versuche ohne TMS absolvieren (insgesamt 150 TMS-Versuche, 75 Nicht-TMS-Versuche). Für den zweiten Block wird ein einzelner TMS-Impuls unmittelbar nach dem Trial-to-Trial-Feedback und in der Talphase der evozierten Theta-Oszillation über das TMS-Ziel abgegeben (die Spitzen- und Talreihenfolge wird zwischen den Probanden ausgeglichen). Nach 10 Einzelpulsversuchen werden die Probanden 5 Versuche ohne TMS absolvieren (insgesamt 150 TMS-Versuche, 75 Nicht-TMS-Versuche). Insgesamt werden 300 TMS-Versuche und 150 Nicht-TMS-Versuche der T-Labyrinth-Aufgabe durchgeführt. Am Ende von Sitzung B kehren die Teilnehmer zum Labor zurück, um Sitzung C an einem anderen Tag abzuschließen. Zu Beginn der zweiten TMS-Sitzung (Sitzung C) werden die Teilnehmer mit einer EEG-Kappe ausgestattet und nehmen am Linear Track Maze teil. Während der Codierungsphase dieser Aufgabe werden den Probanden fünf verschiedene Orientierungspunkte (Säulen) entlang der Spur präsentiert. Jedes Mal, wenn sie einen Orientierungspunkt erreichen, halten sie für 500 ms an und ein Apfel (eine Belohnung, 5 Cent) oder eine Orange (keine Belohnung, 0 Cent) erscheint. Nur ein Orientierungspunkt ist mit einer Belohnung verbunden. Nach der Codierungsphase beginnt die Erinnerungsphase und den Probanden werden sowohl alte als auch neue Orientierungspunkte gezeigt. Die Probanden werden angewiesen, per Tastendruck anzugeben, welche dieser Säulen von einer Belohnung begleitet wurde, und sich die Belohnung zu verdienen, indem sie die Belohnungssäule korrekt identifizieren. Die Erinnerungsleistung wird mit d-prime bewertet, das angibt, wie gut sich die Probanden an die richtige Belohnungsstelle erinnern konnten. Insgesamt führen die Probanden 200 Versuche in vier Blöcken (jeweils 50 Versuche) durch, was zu einer Dauer von etwa 30 Minuten führt. Für jeden Block der Codierphase wird ein einzelner TMS-Impuls entweder bei der Spitze, dem Tal, der ansteigenden oder der absteigenden Phase der evozierten Theta-Oszillation nach dem Einsetzen des Belohnungsreizes abgegeben. (Die Reihenfolge der Phasenziele wird über Blöcke und Fächer hinweg ausgeglichen). Wir werden dann die Wirkung der Phasenstimulation auf die Erinnerungsleistung testen, wie sie mit d-prime bewertet wurde. Identische Protokolle werden auf die Scheingruppen angewendet, mit der Ausnahme, dass die TMS-Spule auf die Elektrodenposition P4 gerichtet und um 180 Grad gedreht wird, um zu verhindern, dass Impulse die Kopfhaut treffen.