Aivostimulaation vaikutusten tutkiminen kognitiiviseen kontrolliin ja siihen liittyvään EEG:hen ihmisillä.

Kognitiivinen hallinta on keskeinen osa ihmisen kognitiota, joka on heikentynyt useissa psykiatrisissa sairauksissa. Se liittyy läheisesti aivoalueisiin, jotka ovat selvästi säätelemättömiä sairauksissa, kuten dorsaalinen anterior cingulate cortex (dACC), dorso-lateral prefrontal cortex (dlPFC), orbitofrontal cortex (OFC) ja amygdala. Kognitiivisen ohjauksen yhdistäminen tiettyihin hermosubstraatteihin ja piiritason vuorovaikutuksiin on ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan ymmärtää, kuinka kontrollihäiriöt johtavat neurologisiin ja psykiatrisiin sairauksiin. Tämä on työtä, joka on parasta tehdä ihmisillä, ja siksi tutkimme kognitiivista kontrollia käyttämällä kallonsisäisiä paikallisia kenttäpotentiaalitallenteita ihmisepilepsiapotilailla. Tutkimme kognitiivista kontrollia potilailla, joille on istutettu elektrodit epileptisten kohtausten ennen leikkausta paikallistamista varten. Näillä potilailla on elektrodeja monilla aivojen alueilla, jotka osallistuvat kognitiiviseen ohjaukseen, mikä on ainutlaatuinen tilaisuus tallentaa ihmisaivoista verkkotasolla. Osallistujat suorittavat laboratoriotehtäviä, jotka mittaavat kognitiivista kontrollia samalla kun tallennamme aivojen sähköistä toimintaa. Tämän tutkimusehdotuksen tavoitteena on karakterisoida ja mallintaa aivokuoren värähtelyjä, jotka ovat taustalla kognitiivisen kontrollin konfliktien ratkaisunäkökulmasta terveissä ja ahdistuneissa/masennetuissa mielentiloissa, jotta voidaan antaa tietoa neuromodulaatiointerventioiden suunnittelusta terveiden henkisten tilojen palauttamiseksi. Käytämme kolmea toisiaan täydentävää lähestymistapaa saavuttaaksemme tämän tavoitteen. 1) Selvitämme kognitiivisen ohjauksen taustalla olevia aivokuoren hermovärähtelyjä konfliktitehtävän puitteissa käyttämällä epilepsiapotilaiden, joille tehdään invasiivista seurantaa, kirjattua intrakraniaalista EEG:tä kirurgista arviointia varten. Käytämme tätä myös erottamaan normaalit ja masentuneet tai ahdistuneet kohteet. 2) Käytämme hermopopulaatiokuoren mallia simuloidaksemme ja karakterisoidaksemme mahdollisia dlPFC:n taustalla olevia hermomekanismeja ja konfliktin käsittelyn aikana havaittuja ajallisia kortikaalivärähtelyjä. Käytämme datalähtöistä lähestymistapaa asiaankuuluvien malliparametrien arvioimiseen. 3) Käytämme yksittäisille koehenkilöille kalibroitua mallia aivokuoren sähköstimulaatioparadigman suunnitteluun, joka moduloi simuloituja värähtelyjä kohti haluttua tervettä tilaa. Sen jälkeen validoimme mallimme testaamalla malliennusteita neljällä ihmisellä ja määritämme, voimmeko onnistuneesti muuttaa sekä hermosignaaleja että niihin liittyvää käyttäytymistä.

Tämä ei ole satunnaistettu kontrolloitu tutkimus. Kaikki osallistujat saavat aivotallenteen, ja kaikki saavat stimulaatiota, kun stimulaatiomenetelmät on määritetty. Satunnaistaminen tapahtuu aiheen sisällä: jotkin tehtävän lohkot suoritetaan erilaisissa olosuhteissa, jotka korostavat kontrollilaskennan eri näkökohtia. Joillakin lohkoilla on aivostimulaatiota, ja toisilla ei.