Protocolo tVNS pulsado y aprendizaje por refuerzo

El estudio sigue un diseño cruzado aleatorio simple ciego con solo 1 factor intrasujeto (condición de estimulación, 2 niveles: taVNS, simulación) que conduce a 2 sesiones experimentales por participante.

Los estudios anteriores se centraron principalmente en la administración de estimulación tónica, aplicada de forma continua con un protocolo de estimulación de 30 segundos encendido y 30 segundos apagado durante toda la tarea. Más recientemente, se han desarrollado protocolos que entregan ráfagas cortas de taVNS para imitar más de cerca las señales vagales. Sin embargo, aún no se han determinado los parámetros óptimos (p. ej., duración de la estimulación, frecuencia) para provocar señales fásicas. Para probar qué combinación de parámetros provoca con mayor éxito respuestas fásicas, los investigadores llevaron a cabo una recopilación de datos piloto con un conjunto de parámetros que comparaban taVNS y estimulación simulada. Como indicador de la señalización fásica, los investigadores estudiaron las dilataciones de la pupila mediadas por el locus coeruleus, un objetivo principal del nervio vago. Se invitó a diez participantes a 2 sesiones (taVNS, simulada) durante las cuales recibieron estimulación pulsada con las siguientes configuraciones: duración de la estimulación de 1, 2 o 3 segundos, frecuencia de estimulación de 20, 25 o 30 Hz. Como resultado de este piloto, los investigadores encontraron que la mayoría de los participantes del piloto (7 de 10) mostraron la respuesta inducida por taVNS más fuerte en comparación con la simulación cuando se les estimuló durante 1 segundo con una frecuencia de 20 Hz. Por lo tanto, esta combinación de configuraciones se implementará durante el estudio principal. Para la estimulación se utiliza el tVNS Health - R® (tVNS Health, Erlangen, Alemania) y para el seguimiento ocular el SR Research Eyelink 1000Plus®.

Para el estudio principal, se invitará a los participantes a tres sesiones experimentales. Los investigadores observaron una variabilidad interindividual considerable en la respuesta de la pupila a la estimulación y una variabilidad similar se describió previamente para las respuestas cerebrales inducidas por taVNS. Esta variabilidad podría estar relacionada en parte con diferentes características anatómicas. Por lo tanto, los participantes primero completarán una sesión de seguimiento ocular para evaluar la respuesta de su pupila a pulsos cortos de taVNS. Luego, los investigadores solo invitan a los participantes que responden a taVNS a las sesiones de neuroimagen para probar si los pulsos de estimulación cortos pueden inducir señales fásicas en principio. En la primera sesión se obtiene el consentimiento informado. Se probará la respuesta de la pupila a la estimulación con las configuraciones de estimulación elegidas (1 s y 20 Hz, 45 pruebas, ~ 25 min) comparando taVNS y estimulación simulada (dos bloques separados por un descanso de 5 minutos siguiendo un orden aleatorio) para confirmar que provocan una respuesta pupilar robusta. Se utilizará taVNS en la concha cymba derecha para taVNS activo y estimulación simulada en el lóbulo de la oreja. Para las dos sesiones de neuroimagen, los investigadores planean invitar a participantes que mostraron una mayor dilatación de la pupila para taVNS versus estimulación simulada durante la primera sesión. Los investigadores administrarán taVNS en una sesión y simularán en la otra. El orden de las sesiones será aleatorio. Durante la calibración, la intensidad de la estimulación se ajustará para que corresponda a una leve sensación de pinchazo para taVNS y sham. Como se informó anteriormente, la intensidad aumentará de 0,1 mA en incrementos de 0,1 mA hasta que el participante informe haber experimentado esta sensación. Para garantizar un cegamiento eficaz, los investigadores emparejarán señales no ganadoras (para los bloques en los que la estimulación se combina con retroalimentación gratificante) o acciones asociadas con el estímulo incorrecto (la señal que tiene menos probabilidades de dar una recompensa en los bloques donde la estimulación se combina con una acción) con una estimulación de baja intensidad (0,1 mA). Esto sirve como condición de control adicional para comparar los efectos de la estimulación real (alta intensidad) con la estimulación que no debería activar las aferencias vagales (baja intensidad). Se informará a los participantes que recibirán estimulación con intensidad variable en todas las pruebas, aunque no siempre se percibirá la estimulación.

Antes de ingresar al escáner, los participantes completarán una breve práctica de la tarea de aprendizaje instrumental para familiarizarse con la estructura y el procedimiento de la tarea. Luego, los participantes ingresarán al escáner de resonancia magnética funcional. Aquí los investigadores realizarán una calibración de la intensidad de la estimulación así como otra breve práctica de la tarea para calibrar el dispositivo de fuerza de agarre utilizado durante la tarea. Después de esta segunda práctica, se adquirirá una imagen anatómica, seguida de una medición del estado de reposo para análisis de conectividad funcional. Durante la medición se proyectará una película para reducir el movimiento y evitar que el participante se quede dormido (Inscapes). Para concluir la sesión, los participantes realizarán la tarea de aprendizaje instrumental (descrita en la sección siguiente) con taVNS concurrente o estimulación simulada (~ 1 hora de estimulación).

Tarea de aprendizaje instrumental Se utilizará una tarea de aprendizaje probabilístico para evaluar el potencial de taVNS pulsada en el aprendizaje instrumental donde los participantes deben aprender qué acciones están relacionadas con mayores probabilidades de recompensa en función de señales específicas. A los participantes se les presentarán pares de estímulos abstractos y aprenderán mediante prueba y error qué señal tiene más probabilidades de generar una recompensa. Para cada par de estímulos, se indicará a los participantes que seleccionen un estímulo presionando un dispositivo de fuerza de agarre durante 3 segundos consecutivos. Sostendrán un dispositivo de fuerza de agarre en cada mano y se les indicará que presionen la fuerza de agarre correspondiente al lado del estímulo seleccionado.

Para proporcionar distintos niveles de dificultad, las probabilidades de ganar del estímulo "correcto" diferirán entre las pruebas fáciles y difíciles. En pruebas fáciles, la probabilidad de ganar con el estímulo correcto será de 0,75, lo que significa que elegir la acción asociada resultará en una recompensa el 75% de las veces. En pruebas difíciles, la probabilidad de ganar con el estímulo correcto será ligeramente menor, 0,65. La probabilidad de ganar del otro estímulo (el estímulo "incorrecto") se calculará como 1 menos la probabilidad del estímulo correcto.

La tarea constará de ocho pares de señales divididos en cuatro bloques. Cada bloque contiene dos pares, uno de dificultad alta y otro de dificultad baja. Durante dos bloques, los participantes serán estimulados con estimulación de alta intensidad cada vez que reciban una recompensa, independientemente de la acción elegida. Durante los otros dos bloques, la estimulación se administrará cada vez que los participantes realicen la acción asociada con el estímulo correcto (la señal con mayor probabilidad de otorgar una recompensa), independientemente del resultado. Como condición de control adicional además de la simulación, la intensidad variará entre taVNS de baja intensidad que es insuficiente para inducir activación vagal (constante entre todos los participantes) y estimulación de alta intensidad según lo determinado por calibración individual. Para cada prueba, la elección correcta recibirá estimulación de alta intensidad, mientras que la elección incorrecta se combinará con estimulación de baja intensidad.